سیستم‌های سازه‌ای چیست؟

سیستم‌های سازه‌ای دقیقاً نقشی مشابه با استخوان‌های انسان را در بدنه ساختمان‌ها ایفا می‌کنند. در ساختمان‌های فلزی و فولادی برای این که بتوان سنگینی بار را به‌درستی تقسیم کرد، به چیدمان خاصی نیاز خواهد بود.

در این چیدمان، نحوه قرارگیری باربرهای ثابت و جانبی (مثل ستون و مهاربندها)، آرایش تیرها و همچنین نحوه اتصال و ترکیب این موارد با هم محاسبه و تنظیم می‌شود.

هر کدام از اجزای اشاره شده در بالا نظیر مهاربند و… یک سیستم سازه‌ای مجزا است که ترکیب آنها با یکدیگر یک ترکیب سازه‌ای را ایجاد می‌کند.

در کنار این مسئله، شناسایی سیستم‌های سازه‌ای و انتخاب گزینه مناسب برای ساختمان‌ها نیز به موضوعات مختلفی بستگی دارد.

باتوجه‌به اهمیت این سازه‌ها و حساسیت طراحی آنها، کاملاً طبیعی است که هر گونه اشتباه باعث بروز اتفاقات ناخوشایندی خواهد شد.

از همین رو ما قصد داریم در این مقاله شما را با انواع سیستم سازه‌ای آشنا کنیم و به روش‌های انتخاب و اجرای آن بر روی ساختمان‌ها بپردازیم.

پیشنهاد می‌کنیم در ادامه همراه ما باشید.

انواع سیستم‌های سازه‌ای

در سازمان مهندسی ایران سیستم‌های سازه‌ای به دلیل آیین‌نامه 2800 به دو گروه تقسیم می‌شوند. این آیین‌نامه مربوط به طراحی سازه مطابق با استانداردهای زلزله (طراحی لرزه‌ای) است.

ساختمان‌هایی که طبق این اصول ساخته می‌شوند در مقابل زلزله مقاومت زیادی از خود نشان می‌دهند و اجرای آنها نیز به دلیل متداول بودن راحت‌تر است.

اما دراین‌بین سازه‌هایی هستند که جزو آیین‌نامه 2800 نیستند و مراحل طراحی، ساخت و اجرای آن به تخصص، مهارت و تجربه زیاد نیاز دارد.

حال اگر بخواهیم انواع سیستم‌های سازه‌ای را بر اساس توضیحات ارائه شده معرفی کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

سیستم‌های سازه‌ای موجود در آیین‌نامه 2800 طراحی لرزه‌ای:

1. دیوارهای باربر
2. قاب ساختمانی
3. قاب خمشی
4. دوگانه یا ترکیبی
5. کنسولی

سیستم‌هایی که در آیین‌نامه 2800 موجود نیستند:

1. سیستم سازه‌ای میراگر
2. جداساز لرزه‌ای
3. سیستم سوپر فریم
4. دیوار برشی فولادی

بیشتر بدانیم:استفاده از بتن در عملیات نیلینگ

انتخاب سیستم‌های سازه‌ای مناسب

انتخاب سیستم سازه‌ای مناسب به عوامل مختلفی بستگی دارد و ممکن است هر کدام از این موارد تأثیر زیادی در قابلیت و مقاومت آنها داشته باشد.

در ادامه با برخی از این عوامل آشنا می‌شوید.

ساختار فنی و شرایط اقلیمی

شرایط اقلیمی منطقه می‌تواند در انتخاب سیستم سازه‌ای تأثیر بگذارد و بر اساس موقعیت، آن را تغییر دهد. به‌عنوان‌مثال اگر قصد ساخت یک ساختمان بلند و بادوام در منطقه رطوبتی داشته باشید، طبیعی است که انتخاب ستون و تیرهای بتنی گزینه بهتری خواهد بود.

زیرا این سازه‌ها در قرارگیری مداوم در مناطق رطوبتی دچار استهلاک کمتری می‌شوند.

البته در مواردی نیز دیده شده که سازنده طرح با در نظر گرفتن مهارت و تجارب قبلی خود، اقدامات متفاوتی را انجام داده است. در نتیجه می‌توان این عامل را به‌عنوان قابلیت اجرایی یک سیستم سازه‌ای نیز در نظر گرفت.

بودجه و هزینه در نظر گرفته شده

موضوع عجیبی نیست اگر بگوییم انتخاب سازه باتوجه‌ به بودجه پروژه هم قابل‌تغییر است. اصولاً سازه‌های پیچیده که درصد استفاده  فلز در آنها بیشتر می‌شود، دارای هزینه‌های بالاتری هستند.

به‌عنوان‌مثال سیستم سازه‌ای قاب خمشی هزینه بیشتری نسبت مهاربندی جانبی دارد. در کنار این مسئله انتخاب مصالح و میزان آنها در هر کدام از سیستم‌ها نیز متفاوت است و می‌تواند بر هزینه‌های یک پروژه تأثیر بگذارد.

زمان معین برای اجرای پروژه در سیستم‌های سازه‌ای

اجرای برخی از سیستم‌ها نیازمند صرف زمان بیشتری است. دلیل چنین مسئله‌ای این است که طراحی هر کدام از سازه‌ها به روش خاص خود انجام می‌شود و دارای جزئیاتی است که هر کدام از آنها حائز اهمیت هستند.

در نتیجه اگر قصد داشته باشید از این سیستم‌ها در پروژه‌های بسیار بزرگ استفاده کنید، باید زمان لازم برای طراحی و اجرای آن را نیز در نظر بگیرید.

سازه‌های ساده با جزئیات اصلی و کم، نیازمند زمان کمتری برای اجرا هستند. پس اگر زمان شما برای اجرای یک پروژه محدود باشد، بهتر است که از سازه‌های ساده بهره ببرید و کیفیت اجرا را به خطر نیندازید.

آیین‌نامه مخصوص مقاومت در برابر زلزله

در بخش قبل اشاره کردیم که سیستم‌های سازه‌ای در ایران باتوجه‌به شرایط منطقه‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند. باتوجه‌به آمار منتشر شده، سازه‌های فلزی که از سیستم‌های پیچیده‌تری در بدنه خود بهره می‌برند، در برابر زلزله عملکرد ضعیف‌تری از خود نشان داده‌اند.

درست است که سازه‌های فلزی از نظر محاسباتی بسیار دقیق‌تر هستند، اما نحوه اجرا و پیاده‌سازی اتصالات آن تأثیر زیادی در عملکرد سازه خواهد داشت.

به همین دلیل است که مهندسان توصیه می‌کنند اگر قرار است سازه شما در مناطقی با نیروی کار غیرماهر ساخته شود، بهتر است از انتخاب سیستم‌های پیچیده‌تر و طراحی‌های خاص اجتناب کنید.

بیشتر بدانیم: همه چیز درباره‌ی ستون شنی 

طراحی سازه و دوام آن در انتخاب سیستم‌های سازه‌ای

طراحی سازه و المان‌هایی که برای بخش‌های مختلف ساختمان در نظر گرفته می‌شود، با هر نوع سیستمی قابل‌اجرا نیست.
اصولاً اگر مهندس قصد داشته باشد سازه‌ای نامتعارف و خاص بسازد، می‌بایست با درنظرگرفتن عوامل مثل مقاومت سازه، دوام آن و حتی نیروی کار موجود در منطقه، سیستم مناسب را انتخاب کند.
نبود هر کدام از موارد یاد شده در فرایند و کیفیت ساخت، تأثیر منفی خواهد گذاشت. چنین کاری عوارضی همچون افزایش هزینه‌های جانبی پروژه، مقاوم نبودن و… را در پی دارد.

سیستم‌های ساختمانی و روش اجرای آنها

اگر بخواهیم تعریف ساده‌ای از سیستم‌های ساختمانی داشته باشیم، باید گفت که مجموع ای از روش‌ها برای ساخت ساختمان هستند که مربوط به موضوعات اجرایی می‌شوند.
به طور کل، سیستم‌های ساختمانی به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند که روش اجرا در هرکدام متفاوت است.
گروه اول: سیستم‌های ساختمانی دستی
روش اجرای این سیستم ساده‌ترین دسته را شامل می‌شود. در این روش معمولاً بیشتر نیروی انسانی مراحل اجرای کار را بر عهده می‌گیرند و کمتر از ابزارهای پیچیده و ماشین‌آلات استفاده می‌کنند.
انتخاب مصالح در سیستم ساختمانی دستی معمولاً با محیط همخوانی دارد و بیشتر از مصالح ساختمانی ساده و امکانات موجود در منطقه بهره برده می‌شود.
گروه دوم: سیستم ساختمانی نیمه‌صنعتی
سیستم‌های نیمه‌صنعتی کمی پیشرفته‌تر از دسته قبل است. به‌طوری‌که مقدار زیادی از فرایند آماده‌سازی مصالح در محل ساخت و به‌صورت غیر دستی تولید می‌شود.
در این روش برخلاف سیستم‌های دستی، مراحل اجرا به طور مساوی بین نیروی انسانی و ماشین‌آلات تقسیم می‌گردد. میزان استفاده از ابزارهای مهندسی و وسایل کمکی بیشتر است و معمولاً از مصالحی با ترکیب چندجزئی استفاده می‌شود.
گروه سوم: سیستم ساختمانی صنعتی
پیشرفته‌ترین سیستم ساختمانی مربوط به همین گروه است. در سیستم‌های صنعتی معمولاً از ابزارهای دقیق مهندسی بهره می‌برند و به اندازه‌گیری‌های مداوم در طول عملیات ساخت تأکید دارند.
بیشتر مراحل ساخت در این روش با استفاده از ابزارها و ماشین‌آلات انجام می‌شود و نیاز زیادی به نیروی انسانی نخواهد بود.
در قسمت انتخاب و آماده‌سازی مصالح هم تفاوت فاحشی بین این گروه و دو دسته قبل وجود دارد. عموماً در سازه‌های صنعتی از مصالح چندجزئی و مرکب استفاده می‌شود که در مراحل اجرا با هم ادغام می‌گردند.
این مصالح قبل از رسیدن به محل ساخت سازه آماده می‌شوند و در تهیه آنها نیز به محاسبات و تولید دقیق ماشینی نیاز خواهد بود.

بیشتر بدانیم:مهندسی ژئوتکنیک چیست؟

سخن پایانی
در این مقاله سعی کردیم شما را با انواع سیستم‌های سازه‌ای و ساختمانی آشنا کنیم و به بررسی جزئیات هر کدام بپردازیم.
انتخاب سیستم سازه‌ای و نحوه اجرای ساختمان به عواملی همچون موقعیت منطقه، بودجه، نوع طراحی، نیروی کار و مصالح در دسترس بستگی دارد.
در بسیاری از مواقع ممکن است معیارهای موردنظر شما در طراحی باتوجه‌به عوامل ذکر شده، تغییر زیادی کنند و حتی مجوز لازم برای ساخت را دریافت نکنند.
بهتر است بدانید که هدف کلیه قوانین موجود این است که سازه‌هایی استاندارد و مقاوم ساخته شود و در کنار این مسئله هزینه زیادی را برای سازندگان و صاحبان پروژه به وجود نیاورند.
در پایان اگر سؤالی در مورد سیستم‌های سازه‌ای و نحوه اجرای آنها دارید، خوشحال می‌شویم آن را در قسمت نظرات با ما به اشتراک بگذارید.