اصول طراحی سازه یکی از مهمترین مواردی است که در مهندسی ساختمان باید رعایت شود. اگر طراحی اصولی و درستی وجود نداشته باشد، همه هزینه‌ها و تلاش‌‌های مرحله اجرا نمی‌تواند جلوی آسیب‌پذیری و عملکرد نامناسب سازه را بگیرد و ممکن است منجر به خسارت‌های جدی مالی و حتی انسانی شود. این مساله در کشور ما که روی کمربند زلزله قرار دارد و درمعرض انواع بلایای طبیعی است، حیاتی‌تر به نظر می‌رسد.
صنعت ساختمان هم مانند بسیاری از صنایع دیگر دچار تغییر و تحول شده است و با توجه به نیاز بشر امروز به ساخت سازههای ایمن در حجم و ابعاد گسترده و لزوم ایجاد کاربری‌‌های مختلف به دلیل افزایش جمعیت، طراحی سازه‌‌ها هم مدرن شده است.
در این مقاله به اصول طراحی سازه و لزوم آن می‌پردازیم.
سازه و طراحی آن
سازه یک ساختار مهندسی با المان‌های متعددی مانند ستون‌ها، دیوار‌ها و.. است که برای طراحی هر کدام از آنها باید به عوامل مختلفی توجه شود. این عوامل شامل مقاومت مصالحی که استفاده می‌شود، نیروی استاتیک و دینامیک وارد بر هریک از اجزا و میزان مقاومت آنها و همچنین مجموع باری که قرار است بر فونداسیون و کل ساختار سازه وارد شود و جزئیات بسیار دیگری هستند.
مصالح و متریال‌‌های مختلفی برای ساخت سازه‌‌ها استفاده می‌شوند. این مصالح می‌توانند از موادی مانند چوب در سازههای کوچک جنگلی یا روستایی تا بتن و فولاد در ساختمان‌های بزرگ متفاوت باشد. مواد و روش‌های جدیدی هم در سال‌های اخیر در کشور مورد استفاده قرار می‌گیرند که هم هزینه تمام شده ساخت و ساز را کاهش می‌دهند و هم موجب مقاومت بیشتر سازه می‌شوند. از جمله آنها سازههای وافل هستند که طراحی مشبکی دارند، ایمنی ساختمان را بسیار بالا می‌برند و به دلیل مزایای فراوانی که دارند، مورد توجه گسترده سازندگان و مهندسان قرار گرفت‌هاند.
شرکت سهند سازه بتن با داشتن تیم حرف‌های، خدمات متنوعی از مشاوره، تولید و اجاره سقف وافل، طراحی و اجرای سازههای وافل ارائه می‌دهد.
لزوم رعایت اصول طراحی سازه
به منظور حفظ ایمنی سازه و کارکرد مناسب آن، استحکام و پایداری طرح ارائه شده پیش از اجرا از جنبه‌‌های مختلف بررسی و تایید می‌شود. ساختار سازه با توجه به جدیدترین محاسبات مهندسی مدرن کنترل می‌شود تا قدرت تحمل سازه در برابر بار اضافه‌ای که می‌تواند تحمل کند سنجیده شود و سازه قادر به حفظ پایداری درمقابل حوادث طبیعی و غیرطبیعی در طول زمان باشد.
اصول طراحی سازه با توجه به جنس و کارکرد آن متفاوت است. کاملا مشخص است که طراحی یک سازه فراساحلی در مقایسه با یک ویلا و یا یک سازه تبلیغاتی باید از اصول و محاسبات متناسب خود تبعیت کند. همچنین طراحی سازه بتنی با سازه فولادی متفاوت است.
مراحل طراحی سازه
برای رعایت اصول طراحی سازه مراحل مختلفی باید طی شود و خروجی هریک از این مراحل باید به تایید متخصصان مربوطه برسد.
ابتدا برنامه‌ریزی متناسب با پروژه انجام می‌شود و مسائلی مانند تجهیزات مورد نیاز، الزامات قانونی ساخت و ساز، مجوزهای لازم و بودجه‌ای که قرار است به طرح اختصاص داده شود، بررسی می‌شوند. همچنین تمام مشکلات و محدودیت‌های احتمالی در مسیر ساخت پروژه پیش‌بینی و برایشان راهکارهایی درنظر گرفته می‌شود.
هنگام طراحی سازه باید به زیبایی آن، تناسب با اقلیم و فرهنگ مردم منطقه و همچنین مسائل زیست محیطی هم توجه شود.
طراحی به صورت دستی و یا در سال‌های اخیر اغلب با نرم‌افزار ارائه می‌شود به عنوان مثال در محاسبات سازه سقف وافل از نرم‌افزارهای بسیار قوی استفاده می‌شود. مهندس معمار پلان ساختمان را طراحی می‌کند و پس از تایید اولیه، جنس سازه با در نظر گرفتن کاربرد آن، مکانیک خاک، ابعاد سازه، عوامل محیطی و بسیاری موارد دیگر تعیین می‌شود. برای تهیه ماشین‌آلات و تجهیزات و استخدام نیروی انسانی مورد نیاز باید اقدام شود. برای مقاوم‌سازی ساختمان دربرابر زلزله باید سیستم مناسب تعیین شود. تیر‌ها جانمایی شده، مراحل اجرا به ترتیب طی شوند. مهندس ناظر بر تمام مراحل اجرای کار نظارت خواهد کرد.
مواردی که باید در اصول طراحی سازه رعایت شوند:
طبق اصول طراحی سازه باید به تمام جنبه‌‌های پروژه توجه شود تا در نهایت سازه هم دارای استحکام کافی باشد و هم هزینه زیادی را به سازندگان تحمیل نکند. در اینجا به برخی از این موارد اشاره می‌کنیم:
- طرح ارائه شده باید با کمترین هزینه، مصالح، نیروی کارگری و زمان بتواند بهترین عملکرد را نشان دهد. شرایط اقتصادی موجود ایجاب می‌کند به هزینه ساخت و حتی نگهداری بنا در آینده هم توجه شود و پرت مصالح حداقل باشد.
- استحکام و پایداری سازه جزو اولویت‌های ساخت و ساز است؛ به این معنی که سازه در برابر فشار و بار وارد شده در حوادثی مانند زلزله، انفجار، آتش‌سوزی یا خطاهای انسانی آسیب کلی نبیند و تخریب نشود.
- سازه باید الزامات حدی نهایی را داشته باشد و بتواند حداکثر مقاومت و کنش موردنیاز را چه در طول ساخت و ساز و چه پس از کاربرد آن نشان دهد.
- اگر شرایط نگهداری از سازه خوب و درست باشد، سازه باید طول عمر بالایی داشته باشد.
- باید به اقلیم و شرایط آب‌وهوایی منطقه توجه شود. انواع مختلف سازه فلزی و غیرفلزی برای برخی از مناطق مناسب‌ترند.
- هر چقدر طراحی یک سازه پیچیده‌تر و پرچالش‌تر باشد، برای اجرای آن نیاز به حضور افراد با مهارت و تجربه، بیشتر احساس می‌شود.
- تمام الزامات قانونی و استانداردهای مصوب باید در طراحی و اجرا در نظر گرفته شوند.
- برخی از طراحان و سازندگان به روش‌های سنتی و قدیمی علاقه دارند؛ اما فراموش نکنیم که استفاده از نرم‌افزار برای طراحی و محاسبات، کار را راحت‌تر می‌کند و اشتباهات احتمالی را کاهش می‌دهد.
- در محاسبات طراحی سازه به جنس مصالح و خواص مکانیکی و فیزیکی هر کدام و همچنین فشار وارد شده بر کل سازه و هریک از اجزا آن توجه شود. اندازه و ابعاد ستون‌ها و محل قرارگیری آنها باید طبق اصول طراحی سازه انجام شود.
- مقاومت سازه و وزن ساختمان در سازه فولادی و بتنی متفاوت است. سازههای بتنی در برابر آتش‌سوزی مقاوم‌ترند اما به دلیل وزن بیشتر نسبت به سازههای فولادی، در زمان زلزله حجم آوار بیشتر و سنگین‌تری را به وجود می‌آورند. پس این مساله که قرار است ساختمان چه کاربردی داشته باشد و کدام ویژگی آن در اولویت است، نقش مهمی در انتخاب جنس سازه خواهد داشت.
- سرعت اجرا در سازه فولادی بالاتر از سازه بتنی است اما فرسایش و طول عمر سازه فولادی کمتر از بتنی است.
جمع‌بندی
در اصول طراحی سازه موارد بسیار زیادی موثر هستند که از جمله آنها می‌توان به نوع فونداسیون، متراژ زمینی که قرار است سازه در آن بنا شود، خاک، اقلیم و رطوبت منطقه، تعداد طبقات، کاربرد ساختمان، طراحی تاسیسات آن، حداکثر هزینه‌ای که می‌توان در طراحی و اجرا صرف کرد، نیروی متخصص و ماهر و عوامل دیگر اشاره کرد.
طراحی اصولی، مهمترین ویژگی سازه که همان ایمنی و استحکام آن است را سبب می‌شود. اگر سازه‌ای امنیت کافی نداشته باشد، همه ویژگی‌های دیگر مانند زیبایی و مدرن بودن اهمیتی نخواهند داشت. دوام ساختمان و دارا بودن عملکرد مطلوب، موارد مهم دیگری هستند که باید در اصول طراحی سازه در نظر گرفته شوند.
سازههای فولادی و بتنی هر کدام مزایا و معایب خود را دارا هستند. برای کاهش معایب بتن و افزایش سرعت ساخت و ساز، سازههای وافل به این صنعت معرفی شدند. برخی از سازندگان به دلیل عدم آشنایی کافی با این سازه، تمایل کمتری به کاربرد آن دارند. معرفی درست ویژگی‌های سازه وافل و دادن اطلاعات کافی می‌تواند این گروه از سازندگان را ترغیب به استفاده از آن کند. طراحی و پیاده‌سازی سازه وافل نیاز به نیروهای آموزش‌دیده دارد. برای اینکه در مورد این سازه و نحوه طراحی و اجرای آن اطلاعات بیشتری به دست آورید می‌توانید با مشاوره در ساخت سقف وافل سهند سازه بتن تماس بگیرید و سوالات خود را بپرسید.