مهندسی عمران ایران
مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازیمهندسی عمران ایران
مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازیبررسی اجمالی سیستم های سازه ای ساختمانی در ایران
بررسی اجمالی سیستم های سازه ای ساختمانی در ایران
سیستم های سازه ای مورد بررسی
1- قاب فولادی مفصلی با بادبند
2- قاب فولادی مفصلی با دیوار برشی
3- قاب فلزی صلب جوشی
4- قاب فلزی صلب پیچ و مهره ای
5- قاب صلب بتنی
6- قاب صلب بتنی با دیوار برشی
7- سیستم نوین سوپر پانل
8- سیستم نوین ساندویچی با بتن پاششی
9- سیستم نوین قاب فولادی سرد نورد شده جدار نازک
10- سازه بتنی پیش ساخته
11-سیستم بتنی تونلی
قاب فولادی مفصلی با بادبند
مزایا:
الف – سرعت برپایی این نوع ساختمانها و در مقایسه با نوع
بتنی آن زیاد بوده و با توجه به سرعت کار، این امکان بوده که با برنامه صحیح قطعات
را در محل دیگری ساخت وسریعا در محل نصب کرد.
ب – با توجه به الاستیک بودن فولاد و شکل پذیری بالا
درمقابل زلزله مقاومت و عملکرد مناسبی خواهد داشت .
ج- در سایزهای پائین و مقاطعی عمومی به وفور در بازار موجود بوده ولی برای مقاطع
خاص نیاز به تامین از مبادی متفاوت و صرف زمان و هزینه زیاد دارد.
از طرفی می توان با توجه به تولید ورق فولادی درکارخانه نورد کاویان وفولاد مبادله
می توان از تولیدات آن کارخانه نیز در ساخت تیرها وستونهای ورقی ویا ترکیب مقاطع
نورد شده و ورق بهره گرفت.
معایب و محدودیت ها:
الف - کیفیت اجرای جوشکاری اسکلت فلزی در مشهد پایین است و کنترل کمی و کیفی آن
ضروری بوده و نیاز به کنترل مستمر به خصوص در اتصالات دارد.
ب – مقاومت سازه ای فولادی در مقابل آتش سوزی کم است .
در دمایی حدود 700 درجه سانتیگراد از بین می رود و خرابی و خسارات در بر خواهد
داشت. البته می توان با ایجاد پوشش هایی از رنگ خاص و نیز سیمان و مصالح بنایی این
مقاومت حرارتی را بالا برد اما این امر به دقت بیشتر در طراحی اجرا و نظارت نیاز
دارد.
ج - استفاده از اسکلت فلز نیاز به تامین سرمایه زیاد
در ابتداء پروژه میباشد که معمولا با ساختار دریافت وام از طرف تعاونی مسکن ها از
بانکها مغایرت دارد. ولی به لحاظ پائین بودن قیمت آهن آلات در مقطع کنونی مناسب می
باشد.
د: با افزایش طبقات و ارتفاع ساختمان مقاطع ستون و بادبند و کف ستون افزایش زیادی
یافته و نیاز به تعداد زیادی بادبند دارد که با محدودیت های معماری ممکن است قابل
اجرا نباشد.
قاب فولادی مفصلی با دیوار برشی
مزایا:
الف – سرعت برپایی این نوع ساختمانها و در مقایسه با نوع
بتنی آن زیاد بوده و با توجه به سرعت کار، این امکان بوده که با برنامه صحیح قطعات
را در محل دیگری ساخت وسریعا در محل نصب کرد. ولی در مقایسه با سیستم بادبندی سرعت
کمتری دارد.
ب – با توجه به الاستیک بودن فولاد و شکل پذیری بالا
درمقابل زلزله مقاومت و عملکرد مناسبی خواهد داشت .
ج- در سایزهای پائین و مقاطعی عمومی به وفور در بازار موجود بوده ولی برای مقاطع
خاص نیاز به تامین از مبادی متفاوت و صرف زمان و هزینه زیاد دارد.
از طرفی می توان با توجه به تولید ورق فولادی درکارخانه نورد کاویان وفولاد مبادله
می توان از تولیدات آن کارخانه نیز در ساخت تیرها وستونهای ورقی ویا ترکیب مقاطع
نورد شده و ورق بهره گرفت .
معایب و محدودیت ها:
الف - کیفیت اجرای جوشکاری اسکلت فلزی در مشهد پایین است و کنترل کمی و کیفی آن
ضروری بوده و نیاز به کنترل مستمر به خصوص در اتصالات دارد.
ب – مقاومت سازه ای فولادی در مقابل آتش سوزی کم است .
در دمایی حدود 700 درجه سانتیگراد از بین می رود و خرابی و خسارات در بر خواهد
داشت. البته می توان با ایجاد پوشش هایی از رنگ خاص و نیز سیمان و مصالح بنایی این
مقاومت حرارتی را بالا برد اما این امر به دقت بیشتر در طراحی اجرا و نظارت نیاز
دارد.
ج - استفاده از اسکلت فلز نیاز به تامین سرمایه زیاد
در ابتداء پروژه میباشد که معمولا با ساختار دریافت وام از طرف تعاونی مسکن ها از
بانکها مغایرت دارد. ولی به لحاظ پائین بودن قیمت آهن آلات در مقطع کنونی مناسب می
باشد.
د: سرعت اجرا با توجه به نیاز به قالب بندی طبقه به طبقه دیوار برشی نسبت به سیستم
بادبندی کمتر بوده و نیز دیوار برشی بار مرده بیشتری را به سازه تحمیل می نماید.
و: از طرفی با معماری قابلیت وفق بهتری با معماری برای ایجاد دیوارهای برشی دارد
از طرفی ضخامت و بسته بودن دیوار مشکلاتی را برای معماری ایجاد می نماید.
قاب خمشی فولادی با اتصالات جوشکاری
مزایا:
الف: کلیه مزایای بیان شده برای سیستم های قبلی را دارد.
ب: نیازی به در نظر گرفتن فضای اختصاصی برای بادبند و دیوار برشی نداشته و قابلیت
انطباق بیشتری با معماری دارد.
ج: به علت مشارکت بیشتر اعضا در تحمل بارها و درجه نامعینی بالاتر از اطمینان
بیشتری برخوردار است.
معایب و محدودیت ها:
الف: در مقابل آتش سوزی نیاز به محافظت بیشتری دارد.
ب: مقاطع ستونها و تیرها عموما بزرگ شده و باعث اشغال معماری ساختمان و افزایش
ضخامت سقف می گردد.
ج: قیمت تمام شده آن با توجه مصرف زیاد آهن آلات و نیاز به صرف وقت بیشتر در ساخت
بالاتر است.
د: نیاز به عوامل اجرایی کارآزموده تر دارد.
قاب خمشی فولادی با اتصالات پیچ و مهره ای
مزایا:
کلیه مزایای قاب صلب با اتصالات جوشی را دارد ضمن اینکه قابلیت پیش ساخته سازی
بیشتری داشته و سرعت اجرای بااتری دارد.
معایب:
مشابه سیستم جوشی بوده ولی نیاز به دقت بالاتر در ساخت داشته که هزینه بیشتری را
به سازه تحمیل می نماید.
قاب خمشی بتنی
مزایا:
الف – در این نوع سازه ها با استفاده از مقاومت فشاری
بتن و مقاومت کششی فولاد از مصالح استفاده بهینه می شود .
ب – شن، ماسه و سیمان که عوامل اصلی تشکیل دهنده سازه
اند و به وفورو قیمت مناسب ولی با کیفیت نه چندان مناسب یافت می شوند
ج – با توجه به اجرای یکپارچه این سیستم اتصالات
استحکام و عملکرد بهتری دارند.
د- در مقابل زلزله و آتش سوزی مقاوم بوده ودوام مصالح فولادی با پوشش بتنی خود
بخود تامین می شود .
ه – هزینه نگهداری و حفاظت سازه آن گونه که در اسکلت
فلزی مصالح است در اینجا مطرح نیست
و- فولاد که مصالح گرانتری است در این روش کمتر مورد نیاز است ضمن اینکه استفاده
از فولادهای اعلاتر با قیمت یکسان که در کشور به صورت میل گرد و نه پروفیل در
اختیار می باشد ممکن است که بالطبع باعث کاهش وزن فولاد مصرفی می گردد سرعت اجرایی
آن نسبتا کم است و به زمان بیشتری برای انجام بتن ریزی از مرحله یک به مرحله دیگر
نیاز است .
معایب:
الف: ابعاد زیاد تیرها و ستونها محدودیت هایی برای معماری و نیز عبور لوله های
تاسیساتی ایجاد می نماید.
ب- وزن این نوع ساختمان در مقایسه با سیستمهای فولادی و یا مرکب و نیمه مرکب
بالاست این اضافه وزن می تواند خود در بارگذاریهای عادی و زلزله اثرات شدیدتری در
افزایش نیروهای داخلی در طرح و نیز ابعاد اعضا ایجاد کند .
ج – سرعت اجرایی آن نسبتا کم است و به زمان بیشتری
برای انجام بتن ریزی از مرحله یک به مرحله دیگر نیاز است. ضمن اینکه در صورت نبود
سیستم مناسب اجرا و کنترل نسبت به تامین کیفیت مناسب و یکنواخت نمی توان اطمینان
داشت.
قاب خمشی بتنی با دیوار برشی
مزایا:
کلیه مزایای قید شده برای قاب صلب بتنی را دارد ضمن اینکه سیستم از نظر طبقه بندی
آئین نامه زلزله سیستم دوگانه بوده و برای ساختمانهای بلندتر از 50 متر قابل
استفاده می باشد.
مقاطع در این سیتم از سیستم قبلی کوچکتر شده و باعث کاهش هزینه ها می گردد.
معایب:
مشابه سیستم قاب صلب بتنی بوده و وجود دیوارها باعث ایجاد محدودیت هایی در بازشوها
می گردد.
سیستم نوین دیوار باربر بتنی با قالب ماندگار (سوپر پانل)
مزایا:
الف- مزایا بیان شده برای سیستم های قاب بتنی با دیوار برشی را دارد.
ب - سرعت اجرای بالایی را دارد.و در شرایط آب و هوایی سرد امکان کار بیشتری نسبت
به سایر سیستم ها دارد.
ج- تبادل حرارتی آن در قیاس با سایر سیستم ها بسیار کمتر می باشد.
معایب:
الف- تمامی محدودیت های بیان شده برای سیستم بتنی با دیوار برشی را در بر دارد.
ب- ابعاد دیوارها به علت وجود قالبها در سازه و نیز نازک کاری خشک بر روی آن بیشتر
خواهد شد و لازم است دیوارهای طبقات مختلف درست در یک راستا قرار داشته باشند.
این امر محدودیت در زمینه معماری محسوب می‌شود.
ج- مجری و تولیدکننده آن محدود بوده و وابستگی به کانال خاص تامین آن را ایجاد می
نماید.
د- استفاده بیش از حد از میلگرد برای هم‌پوشانی میلگرد‌ها از دیگر محدودیت‌هایی
است که این محصول را برای انبوه‌سازی نامناسب می‌کند. با توجه به این نکته که برای
سهولت اجرا، میل‌گرد‌های عمودی کوتاه و با هم‌پوشانی متعدد در نظر گرفته می‌شوند،
دور ریز میلگرد و آن به طور محسوسی بیش از روش‌هایی مانند روش تونلی است.
سیستم نوین ساندویچی با بتن پاششی(3D پانل)
مزایا:
الف: وزن تمام شده کمتری نسبت به سیستم های قاب بتنی دارد.
ب- مشارکت دیوارهای جدا کننده در تحمل بار باعث صرفه جویی در فضا و مصرف مصالح و
نهایتا قیمت تمام شده دارد.
ج- تبادل حرارتی پائینی دارد.
معایب:
الف - فضاهای بیشتری برای تامین دیوارهای باربر مورد نیاز است.
ب- تعداد طبقات قابل اجرا با این سیستم محدودیت دارد.
ج- به علت نبود ماشین آلات بتن پاشی مناسب و عدم تراکم بتن پاششی سازه دچار ترک و
چروک در اثر افت بتن در دراز مدت می گردد.
د- فوم داخلی در دراز مدت در اثر عوامل مختلف ثبات نداشته و مشکلاتی را ایجاد می
نماید.
سیستم قاب سبک فولادی
مزایا:
الف- سبکی بسیار زیاد سازه
ب- سرعت بالای نصب
ج- مقاومت زیاد سازه در برابر رطوبت
معایب:
الف- محدودیت در تعداد طبقات : 2طبقه با اعضای مهاربند قطری و5 طبقه با دیوار برشی
بتنی
ب- محدودیت در معماری به لحاظ محدودیت دهانه تیرها و نیز وجود دیوارهای باربر فلزی
میانی
ج- نیاز به تکنولوژی ساخت بالا و نبود تولید کنندگان زیاد در حال حاضر
د- صداهای ناشی از انقباض و انبساط فولاد ناشی از عدم اجرای کامل دتایلها و حساسیت
به نحوه ساخت و نصب
و- مقاومت کم در برابر اتش سوزی
ز- وجود فضاهای خالی و امکان لانه گیری حشرات و حیوانات موذی در این فضاها
سیستم های پیش ساخته بتنی در انواع مختلف
مزایا:
الف- تمامی مزایای عمومی ساختمانهای بتنی
ب- سرعت بالا در ساخت و نصب با توجه به امکان ساخت همزمان قطعات در مکانی دیگر
ج- امکان بازرسی و کنترل بیشتر روند ساخت
معایب:
الف- نیاز به ماشین آلات پیشرفته تر
ب- اشکالات در طراحی و اجرای اتصالات قطعات به هم
ج- نبود امکانات کافی در کشور
سیستم بتنی تونلی
مزایا:
الف- مقاومت و شکل پذیری مناسب در برابر زلزله و بار قائم
ب- سرعت بالاتر نسبت به اسکلت بتنی ضمن داشتن عمده مزایای ساختمان بتنی
معایب:
الف- فقط برای سیستم معماری با مدول مکعب مستطیل قابل اجرا بوده و دیوارهای زیاد
سازه ای برای معماری مزاحمت دارند.
ب- هزینه نسبتا بالای تامین قالب و امکانات اجرایی و مواد افزودنی بتن مثل روان
کنندها و تسریع کننده گیرش بتن
ملاحظات خاص معماری جهت بستن و باز کردن قالبهای تونلی و محدودیتهای اجرا در خصوص
ابعاد قالب و قالب گذاری
مقایسه سیستم های مختلف سقف
1- طاق ضربی
2- تیرچه بتنی
3- تیرچه فولادی با جان باز
4- مرکب بتن و فولاد (کامپوزیت)
5- دال بتنی درجا
6- دال بتنی پس کشیده
تاق ضربی
مزایا:
الف- استفاده از مصالح سنتی و آشنایی عوامل اجرایی
ب- هزینه اجرایی متوسط
معایب:
الف- عدم یکپارچگی مناسب و محدودیت های آئین نامه زلزله
ب- وزن زیاد
ج- مقاومت کم در مقابل آتش و انتقال حرارت زیاد
د- محدودیت در دهانه های بزرگ از نظر اقتصادی و ضخامت بالای تیرها
تیرچه و بلوک با تیرچه پاشنه بتنی
مزایا:
الف- پیوستگی و صلبیت مناسب سقف
ب- فراوانی مصالح مربوطه و آشنایی عوامل اجرایی
ج- سبک بودن و عایق حرارتی و صوتی مناسب در صورت استفاده از بلوک پلی استایرن
معایب:
الف- نیاز به شمع بندی و زمان بری ناشی از آن
ب- سنگینی سقف برای بلوک های سفالی و سیمانی
ج- مقاومت کم در برابر آتش سوزی برای بلوک های پلی استایرن
د- ضخامت نسبتا زیاد سقف
تیرچه فولادی با جان باز
مزایا:
الف- فراوانی و در دسترس بودن مصالح
ب- سرعت اجرای نسبتا مناسب با توجه به عدم نیاز به شمع بندی
ج-سایر مزایای سقف تیرچه و بلوک بتنی
معایب:
الف- کیفیت بسیار نامناسب تیرچه های فولادی و تهیه با مصالح نامرغوب و مستعمل توسط
افراد بی تجربه که برطرف کردن این موارد موجب افزایش هزینه ها خواهد شد.
ب- وزن نسبتا زیاد در صورت استفاده از بلوک سفال و سیمانی
ج- مقاومت کم در برابر آتش سوزی بخصوص در صورت استفاده از بلوک پلی استایرن
د- ضخامت نسبی زیاد سقف
و- عمر مفید کم به علت کاربرد ورق فولادی نازک بدون محافظت در مقابل رطوبت
مرکب بتن و فولاد (کامپوزیت)
مزایا:
الف- یکپارچگی و صلبیت مناسب سقف
ب- استفاده بهینه از ظرفیت مصالح بتنی و فولادی
ج- سرعت مناسب اجرایی بخصوص در طراحی بدون شمع بندی و نیز استفاده از قالب ماندگار
سازه ای
د- امکان عبور تاسیسات از زیر سقف و کاهش بار مصالح پرکننده کف
و- مقاومت مناسب در برابر آتش سوزی و حرارت
ز- امکان پوشش دهانه های بزرگ
معایب:
الف- لزوم اجرای سقف کاذب در زیر سقف
ب- ضخامت نسبتا زیاد سقف
ج- ارتعاش زیاد در صورت طراحی نامناسب
د- سرعت کم در صورت طرح بهینه با شمع بندی
دال بتنی دو طرفه درجا
مزایا:
الف- یکپارچگی و صلبیت مناسب
ب- ضخامت نسبتا کم در قسمت دال
ج- مقاومت بالا در برابر آتش سوزی
معایب:
الف- سرعت اجرایی پائین و ضرورت قالب بندی کامل سقف
ب- هزینه اجرایی بالا
ج- عمر مفید مناسب
د- وزن نسبتا زیاد سقف بخصوص برای دهانه های بزرگ
دال بتنی درجا با مفتول های پس کشیده
مزایا:
الف- کلیه مزایای بیان شده برای دال بتنی درجا
ب- امکان پوشش دهانه های بزرگ با ضخامت کم دال
معایب:
الف- نبود تکنولوژی در دسترس و انحصاری بودن نسبی روش
ب- هزینه اجرای بالا
بررسی سیستم های مختلف دیوار
1- تیغه سفالی
2- دیوار ساندویچی با بتن پاششی
3- دیوار خشک
4- دیوارچینی با بلوک بتن سبک
تیغه سفالی
مزایا:
الف- در دسترس بودن مصالح مورد استفاده و عدم نیاز به نیروی تخصصی
ب- وزن نسبتا مناسب و ضخامت قابل قبول
ج- تبادل حرارتی و صوتی کم مناسب برای تیغه چینی دیوارهای داخلی
د- مقاومت موضعی کافی در برابر نیروهای ضربه ای
معایب:
الف- نیاز به کلاف بندی مناسب فولادی برای رعایت ضوابط لرزه ای
ب- سرعت نسبتا کم اجرا
ج- ضریب انتقال حرارتی نسبتا بالا که برای دیوارهای پیرامونی با ضخامت کم قابل
اجرا نمی باشد.
دیوار ساندویچی با بتن پاششی
مزایا:
الف- یکپارچگی و مقاومت بسیار مناسب و عدم نیاز به کلاف بندی فولادی خاص
ب- مقاومت خوب در برابر انتقال صورت و حرارت
ج- سرعت اجرای بالا
د- موجود بودن نسبی مصالح
و- امکان کاهش ضخامت دیوار بخصوص برای دیوارهای خارجی
معایب:
الف- نیاز به تجهیزات برای اجرای مناسب بتن پاشی
ب- ضرورت در نظر گرفتن تاسیسات قبل از اجرای بتن پاشی و قبل از اتمام سفت کاری
ج- هزینه اجرایی نسبتا زیاد
د- از بین رفتن لایه پلی استایرن میانی در حرارت بالا به خصوص در اطراف دودکش ها و
اشکالات ثانوی ناشی از آن
دیوار خشک
مزایا:
الف- سرعت بالای اجرا
ب- وزن کم
معایب:
الف - مقاومت به نسبت کم در مقابل عوامل محیطی و ضربه
ب- احساس ناخوشایند استفاده کننده
ج- انتقال صوت
دیوار چینی با بلوک بتن سبک
مزایا:
الف- وزن نسبتا کم و سرعت نسبی بالا در اجرا
ب- ضریب انتقال حرارتی پائین تر از بلوک سفال
ج- عدم نیاز به عوامل اجرای با تخصص ویژه
د-برش آسان بلوک جهت اجرای تاسیسات برقی
ه –نیاز به ضخامت کم جهت انجام نازک کاری
معایب:
الف- عدم یکپارچگی همانند سیستم های ساندویچی
ب- نیاز به کلاف بندی فولادی و در نتیجه افزایش قیمت
ج- افت بتن در طول زمان در نمونه های تولیدی در استان
د- هزینه بالا در نمونه های تولیدی در خارج استان و هزینه حمل بالا
و- ضخامت زیاد برای دیوارهای محیطی
مقایسه بین سیستم های مختلف
دیوارچینی
برای دیوارهای محیطی خارجی ساختمان ها و دیوارهای بین واحدی و نیز دیوارهای داخلی
واحدها اهمیت پارامترهای مختلف متفاوت می باشند لذا در
ادامه با تفاوت وزن پارامترها به جدول مقایسه هر یک از روشها پرداخته می شود.
نتیجه گیری
ا- برای سیستم سازه ای مناسب ترین گزینه قاب ساده فولادی با دیوار برشی و سپس همین
سیستم با گزینه بادبندی حائز بیشترین امتیاز گردید. که می توان سیستم جوشی و یا
سیستم پیچ و مهره را نیز با اولویت جوشی اختیار نمود. پس از آن قاب خمشی بتنی با
دیوار برشی مناسب ترین گزینه تعیین شد.
2- در گزینه های مختلف سقف ها سقف مرکب بتن و فولاد یا کامپوزیت مناسب ترین گزینه
بوده و سپس تیرچه و بلوک سقف دارای امتیاز بالاتر بعدی می باشد.
3- برای گزینه های مختلف دیوارها برای دیوارهای خارجی و بین واحدی دیوار ساندویچی
با بتن پاششی و برای دیوارهای داخلی دیوار خشک انتخاب شده است. گزینه دوم در این
بین می تواند دیوارچینی با بتن سبک باشد.
4- امکان ترکیب در برخی گزینه های برتر سازه ای و سقف با هم در برخی موارد وجود
ندارد بطور مثال در صورت انتخاب سیستم بتنی امکان اجرای سقف کامپوزیت نمی باشد و
باید الزاما به سراغ سقف تیرچه و بلوک رفت.
