جزوات کارشناسی ارشد معماری /فن ساختمان/ایستایی و عناصر و جزییات ساختمانی/انواع سیستم های سازه ای بتنی در معماری

بخش دوم

  • داوطلبین گرامی مباحث ارائه شده در این جزوه ارشد به سه درس ایستایی ، عناصر و مصالح ساختمانی  می پردازد با توجه به حجم زیاد منابع معرفی شده از سوی سازمان سنجش، به تلفیق و خلاصه مطالب این کتب پرداخته شده است.

انواع سیستم های سازه ای بتنی در معماری

معماری و سازه های بتن آرمه

اولین موارد استفاده از بتن آرمه در احداث ساختمان های سرپوشیده وسیع یا تاسیسات زیر زمینی بوده است ، در نتیجه به دلیل شرایط سخت قالب بندی و بتن ریزی نیاز به نیروی انسانی ماهر و ضرورت نگهداری در شرایط ویژه قطعات پیش ساخته مرسوم شد .

ترمینال twa ، نیویورک ، اورسانین :

پوسته بتنی با انحنای دو گانه ساخت

پوسته های با انحنای دو گانه بسیار پر هزینه است و در نتیجه از فرم هذلولی استفاده کردند چون این فرم ها با خطوط راست ایجاد می شوند و از قالب چوبی استفاده کرد .

  • کاندلا از مهندسانی است که از پوسته های سهوی – هذلولی استفاده بسیار کرده است .

نروی اولین کسی است که طاق ها و گنبد های بتنی را در ساخت آشیانه هواپیما و فضا های ورزشی و… به کار برده است .

مشخصه مهم ساختمان بتن آرمه ضرورت تداوم مراحلی که با قالب بندی های جداگانه ساخته می شود . مثلا بین ستون و قالب تیری که پس از گرفتن اولیه ستون بر روی آن بسته می شود .

 

عوامل موثر در انتخاب فرم در سازه های بتن آرمه :

ساختمان هایی که به صورت معین طراحی می شوند بسیار معدودند در ساختمان های بتنی برای مقاوم کردن سازه در برابر بارگذاری های پیش بینی نشده و شدید سازه را نا معین طراحی می کنند تا ضریب اطمینان مقاومت استاتیکی را افزایش دهند .

از مزایای مهم بتن نسبت به فولاد مقاومت در برابر حریق می باشد اما وزن بتن نسبت به فولاد بسیار زیاد است که از مشکلات آن محسوب می شود .

انتخاب سیستم ساختمانی

در انتخاب سیستم ساختمانی موارد زیر اهمیت دارد .:

معیارها ، الزامات و محدودیت ها مشخصات خاک ، مقاومت در برابر حریق ، نوع تاسیسات ، محدودیت ها اجرا ، هزینه های نیروی های انسانی ، تجهیزات و مصالح ، دهانه ها ، باگذاری ، احتمال توسعه آینده

الف ) سیستم های دال مسطح بتنی :

دال های مسطح به طرو معمولی برای دهانه ۳ تا ۹ متر بارگذاری سبک استفاده می شود در دهانه زیر ۹ متر بار مرده دال یک عامل کنترل کننده به شمار می رود . اگر دال ها یک پارچه باشند انعطاف پذیری کمی برای تجهیزات مکانیکی دارند ، اغلب سقف کاذب برای جاسازی توصیه می شود .

  • سازه دال مسطح در ۲ جهت میلگرد بارگذاری میشود ، قالب بندی سیستم راحت است .

در دال یک طرفه میلگرد های کشتی گشتاور خمشی را در یک جهت و در دال دو طرفه در دوو جهت منتقل می کنند اما در دال یک طرفه تنش حاصل از انقباض یا حرارت را در دو جهت منتقل می شوند .

تفاوت این دو سیستم در نسبت بین دو دهانه هاست دال یک طرفه در هر دهانه ای قابل اجراست اما در دال دو طرفه تناسبات بین ۱ ، ۱ تا ۱:۵/۱ حداکثر ۲/۱ می باشد .

ب ) سیستم تیرچه های بتنی

معمولا برای دهانه ۴ تا ۱۲ متر و بارگذاری متوسط استفاده می شود . جاسازی تجهیزات مکانیکی تنها در جهت موازی با دهانه امکان پذیر است . قالب بندی کمی پیچیده تر است و تنها در یک جهت ساخته می شود . در مجموعه این روش موجب کاهش هزینه و زمان ساخت می شود . ضخامت کلی سقف در این سیستم حدود یک پانزدهم تا یک بیستم دهانه سقف است .

ج) سیستم سقف بتنی وافل

سقف بتنی وافل در حقیقت یک دال دو طرفه بتنی است . تناسبات دهانه آن ۱:۱ و ۵/۱ : ۱ می باشد قابلیت پوشش دهانه ۶ تا ۱۶ متر را دارد و بارگذاری متوسط سنگین به کار می رود . قالب بندی پیچیده تر و میلگرد گذاری و جا دادن تجهیزات مکانیکی آن دشوارتر است .

ضخامت سقف بین تا دهانه سقف است .

د ) سیستم اجرای بتن به شکل T) به صورت زوج یا منفرد )

از این سیستم برای پوشاندن دهانه های ۹ تا ۲۴ متر استفاده می شود ، به دلیل پیش ساخته شدن زمان نصب کوتاهتری دارد ، ولی نیازمند تجهیزات بیشتری است . عرض این قطعات بین ۱۲۰ تا ۲۴۰ س.م است . قابلیت جای دادن تاسیسات مکانیکی را در جهت موازی با دهانه دارد . ضخامت کلی سقف در این سیستم یک پانزدهم تا یک سی ام دهانه است .

ه) سیستم پوشش کف توسط تیرهای بتنی با جان باز :

بیشتر به صورت پیش تنیده برای دهانه ای ۱۶ تا ۱۵ متر و شرایط بارگذاری به کار می رود استفاده از این نوع تیرها که عملا به صورت دال های بتنی مجوف قطعات پوشش دهنده سقف نیز محسوب می شوند موجب افزایش سرعت نصب می شوند و می توانند تاسیسات مکانیکی را در یک جهت عبوردهند محدودیت های اجرایی داخل وجود ندارد اما سطح صاف ایجاد شده موجب آشکار شدن بیش از پیش عیوب ، ترک ها و درزهای موجود در بتن می شود . ضخامت کلی سقف بین یک سی ام تا یک چهلم طول دهانه است .

بررسی موردی بناها

برج ارتباطات مونت ج. یک ، اسپانیا ، کالاتراوا : ارتفاع ۱۳۰ متر

الهام گرفته از بدن انسان ، نمادی برای بازی های المپیک و تاریخ هنر بارسلون : عملکردی مخابراتی و ارتباطاتی سازه فلزی

کلیسای جامع برزیلیا ، اسکار نیمایر

شبه هذلولی از قالب بتنی سقف شیشه ای

فصل چهارم مفهوم طراحی به روش حالت حدی :

حالت حدی نهایی ( گسیختگی ) این حالت وقتی فرا می رسد که ساختمان یا قسمتی از آن منهدم شود .

ساختمان برای حالت حد نهایی طراحی شده است و برای حالات خدمت پذیری کنترل می شود .

طراحی به روش حالت حدی بر پایه مفاهیم آماری و عملکرد روش های آماری نسبت به تغییراتی است که در عمل اتفاق می افتد .

مقاومت مشخصه FK : آن مقداری از مقاومت فشاری بتن یا جاری شدن میله فولادی است که فقط در صد معین و اندکی از نتایج آزمایش می تواند کمتر از آن باشد ( ماقومت مشخصه بتن را مقاومت ۲۸ روزه نمونه مکعبی می دانند که فقط ۵ درصد نتایج آزمایش ممکن است کمتر از آن باشد )

بررسی موردی بناها :

برج التیمیت ، سانفراسیسکو ، اوگن ستو

این برج دارای پایدارترین شکل آیرودینامیکی است که برای یک سازه بلند مرتبه تصور می شود . ضخامت دیوارها در کلیه طبقات یکسان است برج نهایی مانند پل معلق کابلی است که بر یک انتها ایستاده است .

اگر باد یا زلزله یک قسمت سازه را تخریب کند ، قسمت دیگر نیروها را جذب و پراکنده می کند ، مصالح این بنا ، فولاد و بتن با مقاومت بالا ، ضد زنگ ، آلومینیوم آنالیز شده ، اکریلیک ، مس زنگاری، کابل فولادی ضد زنگ ، شیشه خود سایه انداز ، سرامیک کامپوزیت ، شیشه آبداده.

تاق بزرگ لاد فانس ، یوهان او تو فن اسپرکلسن ، فرانسه :

ارتفاع ۱۱۰ متر ، قالب بتنی پیش تنیده ، پوشش شیشه ای و سنگ مرمر