طراحی سازه ساختمان چیست و فاکتورهای مهم آن کدامند؟

طراحی سازه (Structural Building Design) فرایندی است که طی آن عملیات معماری، مهندسی و فنی جهت تعیین پیکربندی، ابعاد و مشخصات قطعات و اسکلت ساختمان به صورت هدفمند تعیین می‌شود. هدف از ایجاد طرح برای ساخت یک ساختمان، ایجاد ایمنی، عملکرد مطلوب و دوام برای ساختمان است. قیمت طراحي سازه ساختمان های ویلایی، تجاری و مسکونیِ فولادی و بتنی بر اساس نوع و وسعت پروژه، روش طراحی و تجربه طراح مربوطه، متغیر است. روش ضرایب بار و مقاومت و روش تنش مجاز و حالات حدی، از روش‌های طراحی ساختمان هستند. روش تحلیل مستقیم، روش طول مؤثر و روش تحلیل مرتبۀ اول نیز از روش‌های قابل قبول طراحي و تحلیل سازه‌های فولادی محسوب می‌شوند. فاکتورهای مهم، مراحل و روند گام به گام طراحی سازه در ادامه بیان شده است.

استعلام قیمت طراحی سازه های فولادی و بتنی و شرکت مجری

هر منطقه قوانین و مقررات ساختمانی خاصی دارد که باید در زمان طراحی توسط مهندس سازه رعایت شود. این قوانین می‌بایست قبل از آغاز طراحی‌ها در نظر گرفته شود و طراحی با توجه به آن صورت گیرد. با همۀ محدودیت‌هایی که ممکن است پیش‌ِ رو باشد، درک نیازهای منحصر به فرد مشتری از مهمترین مواردی است که مهندس مربوطه و شرکت های مجری، باید به آن توجه کنند. شرکت مهندسی آنلاین سازه مجری طراحی سازه های فولادی و بتنی با همکاری با مهندسان مجرب و متخصص، تمهیداتی را در نظر گرفته است تا پروژه مشتریان به بهترین نحو ممکن و با رعایت اصول و استانداردهای روز دنیا صورت گیرد.

برخی از ارزش‌‌های پیشنهادی آنلاین سازه برای کارفرمایان و مشتریان عزیز:

• ارائه انواع طرح‌های آماده معماری و سازه به مشتریان عزیز.
• قبول طرح‌های مورد نظر کارفرما در صورت امکان اجرا.
• در نظر گرفتن اصول اساسی در جهت تأمین فضای هرچه بیشتر و مفیدتر در سازه ساختمان.
• انتخاب مواد یا متریال مناسب و با کیفیت که علاوه بر دوام خوب و کافی، از استحکام کافی نیز برخوردار باشد و خوش ساخت باشد.
• استفاده بجا از برخی عناصر پیش‌ساخته می‌تواند سبب صرفه‌جویی در هزینه و زمان ساخت سازه شما شود.
• استفاده از مصالح ساختمانی که منجر به بهره‌وری انرژی در سازه گردد.

جهت استعلام قیمت و اطلاع از تعرفه‌های روز، با ما تماس بگیرید: 66396090- 021. به طور کلی، هزینه و تعرفه‌ها در مورد ساختمان‌های بتنی پایین‌تر است. زیرا در مورد اسکلت فولادی دقت و ظرافت کار بالاست و همچنین سرعت پیشروی و روند کار نیز بیشتر است. در کنار همۀ این، خوب است بدانید که محاسبات فنی و مهندسی راحت‌تر است و این هم در روند و سرعت کار تأثیر مثبت دارد.

درخواست طراحی سازه به صورت آنلاین

جهت درخواست انواع خدمات مهندسی ساختمان از جمله طراحی سازه به صورت آنلاین، بر روی لینک درخواست خدمات که در بالای همین صفحه قرار دارد کلیک کنید. آیتم‌های موجود را پر کنید. پس از بررسی درخواست شما توسط متخصص مربوطه، با شما تماس می‌گیریم. جهت استعلام قیمت نیز می‌توانید بر روی لینک استعلام قیمت کلیک کنید تا قیمت ها بر حسب نوع درخواست و پروژه شما اعلام شود. از مشاوره رایگان امور ساختمانی متخصصان آنلاین سازه بی‌بهره نمانید و با ما تماس بگیرید؛ 66396090 - 021.

با یک کلیک ساده در کنار شما هستیم؛ آنلاین سازه همراه شما تا پله آخر...

طراحی سازه چیست؟

به زبان ساده طراحی سازه یعنی طراحی ساختار یا اعضای یک ساختمان (تیر، ستون، بادبند، دیوار برشی و غیره) با هدف رساندن آن سازه به مقاومت مورد نظر و ایده‌آل. پایداری ساختمان مجموعه عواملی است که در نتیجه ارتباط بین سیستم‌های داخلی و خارجی سازه ساختمان حاصل می‌شود. هر ساختمانی که ساخته می‌شود باید بهره‌وری از نیازی را که برای آن در نظر گرفته شده، برآورده سازد و در طول عمر خود با دوام باشد. مقاومت در برابر نیروهای مختلفی که بر سازه اعمال می‌شود، پایداری در برابر فشارهای ناگهانی مانند زمین‌لرزه، زیبایی و به روز بودن، از مهمترین فاکتورهایی هستند که در طراحي سازه‌های مختلف باید مد نظر قرار داده شود.

در تمام پروژه‌های ساختمانی به خدمات یک طراح ساختمان، نوعاً یک معمار دارای مجوز نیاز است. نقشه‌کش، نقشه‌بردار ساختمان و مهندس سازه از دیگر عواملی هستند که در فرایند طراحی ساختمان، از ابتدای کار تا تأیید نهایی طرح، به آن‌ها نیاز است.

طراحی هر سازه ساختمانی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود:

1. طراحي عملکردی.
2. طراحي سازه‌ای.

مهندس معمار و مهندس سازه در اجرای دو مورد بالا نقش بسزایی دارند و هدف هر دوی آن‌ها، پایداری ایده‌آل سازه و کاربرد بهینه آن است.

مهندس معمار در زمینه برنامه ریزی، طراحی معماری و نظارت بر ساخت و ساز ساختمان‌ها فعالیت دارد. به لحاظ فنی، تصمیمات یک معمار بر ایمنی عمومی سازه تأثیر می‌گذارد.

نقش مهندس سازه، ارائه یک طرح کاربردی، کم مصرف (بهینه) و خلاقانه است. مهندسی سازه گرایشی از مهندسی عمران است که با طراحی سیستم‌های سازه‌ای با هدف تأمین باربری و ایجاد مقاومت در برابر انواع نیروهای وارد بر سازه سروکار دارد. طراح سازه باید در کنار قدرت تفکر و تخیل قوی، به مباحث آیین‌نامه‌ای مسلط باشد و بتواند بندهای مختلف آیین‌نامه را تفسیر کند. علاوه بر این، لازم است با نرم افزارهای طراحی سازه به طور کامل آشنا باشد و بر آن تسلط داشته باشد تا بتواند تفسیرهای انجام شده از آیین نامه را در مدل نرم افزاری خود اعمال کرده و یک سازه را به طور کامل طراحی کند. Autocad، Etabs، Safe و SAP2000 از جمله نرم افزار موجود در این حیطه کاری هستند.

اهداف

هر سازه‌ای که طراحی می‌شود، باید از یک سری استانداردهای معین پیروی کند. هدف از طراحی سازه های فولادی و بتنی، رسیدن به سه فاکتور مهم است:

1. ایمنی
2. عملکرد مطلوب
3. دوام

1- ایمنی از فاکتورهای مهم

منظور از ایمنی آن است که مجموعۀ سازه، از جمله قطعات و اتصالات آن طوری سازمان‌دهی شوند که سازه از انسجام، پایداری و شکل‌پذیری مطلوب برخوردار باشد. همچنین حائز اهمیت است که:

1. سازه تحت تأثیر بارهای متعارف آسیب نبیند.
2. تحت تأثیر بارهای بزرگ گسیخته نشود و فرو نریزد.

2- عملکرد مطلوب

منظور از عملکرد مطلوب این است که سازه در سطح بهره‌برداری پیش‌بینی شدۀ ساختمان دچار مشکل نشود. سازه‌ای عملکرد مطلوب دارد که:

1. بر اثر بارها و سربارهای متعارف در آن شکست و تغییر شکل بیش از حد به وجود نیاید؛ طوریکه اجزای غیر سازه‌ای نظیر تیغه‌ها و نازک کاری‌ها دچار آسیب نشوند.
2. بر اثر لغزش، در استفاده کنندگان احساس ناامنی به وجود نیاید.

3- دوام فاکتوری مهم در طراحی سازه

منظور از دوام این است که مصالح سازه، با عملیات نگهداری متعارف، کیفیت خود را در تمام طول عمر پیش‌بینی شده حفظ کنند. طوریکه بر اثر گذر زمان و فرسودگی، ایمنی و قابلیت بهره‌برداری سازه بیش از حد تقلیل پیدا کند.

مراحل کار طراحی سازه

روند کار شامل مراحل زیر است:

1. پلن ساختمان
2. بررسی عملکرد نیروها و محاسبه بارها
3. روش‌های تجزیه و تحلیل
4. طراحی اعضا
5. جزئیات، برنامه یا جدول زمان‌بندی ترسیم و تهیه

در مورد طراحی سازه های فولادی، یک سری روش‌های تحلیلی به نام روش‌های تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده‌اند. این روش‌ها عبارتند از:

• تحلیل الاستیک مرتبۀ دوم: به تحلیل‌هایی گفته می‌شود که در آن‌ها، روش تحلیل سیستم سازه‌ای، الاستیک است. اما در حین تحلیل، آثار مرتبۀ دوم (شامل آثار ∆-P و P منهای دلتا) در آن لحاظ می‌گردد.
• تحلیل مرتبۀ دوم از طریق تحلیل الاستیک مرتبۀ اول تشدید یافته: این مورد، به عنوان یک روش تحلیل مرتبۀ دوم مجاز دانسته شده است.

در هر کدام از روش‌هایی که بیان شد، با ارضای محدودیت‌های زیر، می‌توان از اثر P منهای دلتا صرفنظر نمود؛ به شرط آنکه لنگرهای خمشی به دست آمده از روش‌های تحلیلی مذکور، در اعضای تحت اثر توأم نیروی محوری و فشاری و لنگر خمشی با ضریب B1 تشدید شده باشند.

1. بخش اعظم بارهای ثقلی، توسط ستون ها، دیوارها و یا قاب های قائم تحمل شود.
2. نسبت تغییر مکان جانبی حدأکثر تحلیل مرتبۀ دوم، به تغییر مکان جانبی نسبی حدأکثر تحلیل مرتبۀ اول، در تمامی طبقات، در راستای مورد نظر کوچکتر یا مساوی 1/7 باشد.
3. حدأکثر یک سوم بارهای ثقلی کل سازه توسط ستون های قاب‌های خمشی تحمل گردد.

روند طراحي سازه یک ساختمان چگونه است؟

طراحی سازه هر ساختمان از آغاز تا پایان ساخت و ساز، یک روند مشخص و ثابتی را طی می‌کند:

1. طراحی معماری سازه ساختمان توسط مهندس معمار.
2. تأیید پلان‌های طراحی شده توسط شهرداری.
3. تحویل پلان‌های تأیید شده به مهندس سازه جهت طراحي سازه‌های مناسب و بهینه.
4. تعیین نوع اسکلت سازه ساختمان (ساختمان اسکلت بتنی، اسکلت فولادی، چوبی، مرکب و غیره).
5. تعیین نوع سیستم مقاوم در برابر زلزله (قاب مهاربندی، سیستم دوگانه، قاب خمشی و غیره).
6. نحوه جانمایی تیرها
7. بارگذاری سازه
8. مدلسازی اولیه و طراحی سازه با استفاده از نرم افزارهای مربوطه (Etabs و Safe)
9. خروجی گرفتن از نقشه‌های اجرایی (فاز 2).
10. تهیه دفترچه محاسبات ساختمان.
11. تأیید نقشه و مهر نقشه توسط مهندس محاسب و طراح.
12. ارسال طرح به شهرداری و سازمان نظام مهندسی.
13. ارائه طرح نهایی.

1- دریافت فایل نقشه‌ های معماری

اولین قدم پیش از آغاز طراحی سازه یک ساختمان، این است که مهندس طراح، نقشه‌های معماری را بررسی کند. زیرا طراحی اسکلت ساختمان باید کاملا منطبق بر طرح‌های معماری باشد. او می‌بایست گزارش مکانیک خاک را نیز مورد بررسی قرار دهد. بنابراین قبل از شروع طراحی سازه، سازندگان ساختمان بایستی این مدارک را آماده کنند.

2- مدلسازی اولیه از مراحل طراحی سازه

در این مرحله، مهندس محاسب مدل اولیه سازه را در نرم‌افزار ایتبس (ETABS) یا سایر نرم افزارهای مرتبط، ایجاد می‌کند. این مدل سازی، با توجه به با توجه به محل آکس ستون‌ها و ارتفاع طبقات که در نقشه‌های اولیه معماری تعیین شده است، صورت می‌گیرد. در مدل‌های نرم‌افزاری، بارگذاری طبقات مطابق با کاربری هر طبقه  تعریف می‌شود. بارهای ناشی از زلزله نیز در این مرحله تعیین و به سازه اعمال می‌شود. 

3- دفترچه محاسبات سازه ساختمان

دفترچه محاسبات ساختمان دفترچه‌ای است که در آن تمام فرضیه‌ها و روش‌هایی که مهندس طراح برای طراحی یک سازه به کار گرفته است توضیح داده می‌شود. تهیه این دفترچه به منظور حفظ اطلاعات سازه و همچنین استفاده از آن‌ها در مواردی مانند تغییر در سازه برای بررسی استحکامات انجام می‌گیرد. اگر در آینده لازم شود تا تغییراتی در سازه یا کاربری ساختمان ایجاد شود، می‌توان از طریق دفترچه محاسبات سازه، استحکام بنا را بررسی کرد. بنابراین، این دفترچه بسیار با اهمیت است.

4- تایید نقشه و مهر نقشه توسط مهندس محاسب و طراح

هر طرح سازه پس از آماده شدن باید توسط مهندس محاسب یا دفاتر طراحی مورد تایید نظام مهندسی مهر و امضاء شود. این مهر به معنی این است که تمام محاسبات و فرضیات موجود در طرح، مورد تأیید است. در حیطۀ ساختمان سازی شهری، این مهر و امضا به "برگۀ سبز محاسب سازه" معروف است.

5- ارسال طرح به شهرداری و سازمان نظام مهندسی

بعد از این که طرح سازه توسط مهندسان تأیید شد، باید به شهرداری و سازمان نظام مهندسی فرستاده شده تا آن‌ها بررسی‌های لازم را انجام دهند. در این مرحله، طراحی سازه از نظر عدم تخطی با آیین‌نامه‌های موجود و مطابقت با اصول صحیح معماری سنجیده خواهند شد. اگر طرح مورد نظر، ایراد داشته باشد، به مهندس طراح اطلاع داده می‌شود تا آن را برطرف کرد. اگر ایرادی وجود نداشته باشد، طرح تأیید می‌گردد.

6- ارائه طرح نهایی

نهایتا پس از این که شهرداری و سازمان نظام مهندسی هم طرح ایجاد شده را تأیید کردند، به عنوان طرح نهایی پذیرفته شده و برای شهرداری، سازنده ساختمان، مهندس ناظر و مهندس مجری فرستاده می‌شود. به این ترتیب، مرحله اجرای سازه بر اساس این طرح آغاز می‌شود.

طراحی پلان ساختمان

در طراحي سازه‌های ساختمانی اعم از مسکونی، تجاری، اداری، ورزشی، فرهنگی و غیره، طراحی پلان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. طراحی پلان بر اساس نوع کاربری ساختمان و با توجه به آن انجام می‌شود. به عنوان مثال، در مورد طراحی ساختمان‌های اداری، وجود سیرکولاسیون مناسب اهمیت بسزایی دارد؛ زیرا رفت و آمد در این ساختمان‌ها به میزان زیادی صورت می‌گیرد. معمولاً ساختمان‌های اداری با توجه به ریز فضاهایی که مورد نیاز است طراحی و اجرا می‌شود. با توجه به اینکه در سازه‌های اداری، تجاری و ورزشی فضا از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، اجرای دال‌هایی مانند سقف یوبوت به تأمین فضای بیشتر (به دلیل حذف ستون) کمک شایانی می‌کند.

انواع روش های طراحی سازه

در طراحی اسکلت فلزی ساختمان و سازه های اسکلت بتنی، معمولاً از سه روش طراحی استفاده می‌شود:

1. طراحی به روش حدی (LSD)
2. روش تنش مجاز (ASD)
3. روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD)

1- طراحی ساختمان به روش حدی

در این روش سازه طوری طراحی می‌شود که با ایمنی مشخصی، تحت هیچ یک از شرایط نامساعد بارگذاری به هیچ یک از حالات ویژه که در اصطلاح «حالت حدی» نامیده می‌شود، نرسد. حالت‌های حدی حالاتی هستند که سازه یا قسمت‌هایی از آن، تا مرز رسیدن به آن‌ حالت ها وظایف خود را به طور کامل انجام می‌دهند؛ اما بعد از رسیدن به هر یک از آن ها، قادر به انجام وظایف خود در آن حالت خاص نیستند.

2- طراحی سازه ساختمان به روش تنش مجاز

در طراحی ساختمان به روش تنش مجاز، احتمال رخداد بارها به طور جداگانه و یا در ترکیب با هم منظور نشده است. از این رو، دقت این روش پایین است. روش تنش مجاز در گذشته کاربرد داشت و در آیین‌نامه‌ها مطرح بود اما با توجه به محافظه‌کاری بیشتر امروزه جای خود را به روش LRFD داده است.

3- طراحی ساختمان به روش ضرایب بار و مقاومت

این روش به طور دقیق‌تر و با در نظر گرفتن عوامل احتمالی در ضرایب افزایش بار، طراحی صورت می‌گیرد. در این روشِ طراحی، احتمال وقوع چند نوع بار به طور همزمان نیز در نظر گرفته می‌شود.

به طور کلی در روش‌های طراحی ساختمان یک سطح اطمینان برای شکست در نظر گرفته می‌شود. این سطح اطمینان می‌بایست نه آنقدر بالا باشد که طرح ما بیش از حد محافظه کارانه و گران شود و نه آنقدر پایین که ایمنی طرح دچار اشکال گردد. در آیین‌نامه بتن ایران (آبا) روش حدی به عنوان روش حدی در نظر گرفته شده است. روش حدی به دو صورت اجرا می‌شود:

1. حالات حدی بهره‌برداری: به معیارهایی با قابلیت بهره‌برداری و یا پایایی ساختمان مربوط می‌شود.
2. حالات حدی نهایی: به بالاترین ظرفیت باربری سازه یا قسمتی از آن مربوط می‌شود.

ملاحظات لازم در طراحی سازه ساختمان

• طراحی سازه ساختمان می‌بایست جزئی از جریان طراحی، اجرا و نگهداری تلقی شود.
• دوام سازه در برابر عوامل خورنده در نظر گرفته شود.
• احتمال همزمانی تأثیر بارها در نظر گرفته شود. هر یک از اجزای سازه باید برای مواجه با بارهای ترکیبی که بیشترین اثر را در آن جزء ایجاد می‌کند، طراحی شود.
• تمهیدات لازم جهت مقاومت ساختمان در برابر آتش‌سوزی اندیشیده و به کار گرفته شود. در این مورد، رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان الزامی است.
• اجزای مختلف سازه و اتصالات آن‌ها باید چنان سازمان‌دهی شوند که انسجام و پایداری کلی سازه تأمین شود. باید اطمینان حاصل شود که سازه در برابر آسیب‌های موضعی اتفاقی نیز دچار گسیختگی کلی یا گسیختگی زنجیره‌ای نخواهد شد.

خدمات شرکت انلاین سازه در این زمینه

• طراحی سازه و اخذ تأییدیه نظام مهندسی.
• ارائه دفترچه محاسبات سازه.
• ارائه نقشه‌های فاز 2 سازه.
• انطباق نقشه‌های سازه با معماری.
• ارائه لیستوفر.
• ارائه برگه تعهد سازه در صورت درخواست شما.
• طراحی بهینه سازه که خود به سبک سازی ساختمان و کاهش چشمگیر هزینه‌ها می‌انجامد.

با توجه به شرایط زمین شناسی در ایران و وجود گسل‌های فعال در سراسر کشور ما، در نظر گرفتن تمامی بارهایی که از عوامل طبیعی بر سازه وارد می‌شود (باد، زلزله، نیروهای سیل و غیره) و گنجاندن این نیروها در ضمن طراحی‌ها، بسیار ضروری و حیاتی است. محاسبۀ صحیح همۀ این نیروها نیز از دیگر مسائل مهم است. بنابراین، پروژه های خود را به اشخاص و شرکت های مجرب واگذار کنید. با ما تماس بگیرید: 66396090- 021؛ آنلاین سازه همراه شما تا پلۀ آخر...