طراحی سازه های فولادی
طراحی بار برای سازه های فولادی
بار سازه های فولادی نیروی خارجی و عوامل دیگری است که باعث فشار داخلی و تغییر شکل سازه یا جزء می شود. اثرات مستقیم مختلفی بر روی سازه های فولادی ساختمان اعمال می شود که بر سیستم یا قطعات تأثیر می گذارند. موارد متداول عبارتند از وزن خود سازه، بار زنده کف، بار زنده سقف، بار گرد و غبار منطقه سقف، بار وسیله نقلیه، بار جرثقیل، بار دینامیکی تجهیزات، باد، برف، یخ، امواج و سایر بارهای طبیعی.
بارها عمدتاً شامل انواع زیر هستند
بار مرده
بار مرده نوعی بار دائمی است که مقدار آن با گذشت زمان تغییر نمی کند و یا نمی توان تغییر آن را در مقایسه با مقدار متوسط نادیده گرفت؛ مانند وزن خود سازه، فشار زمین، پیش تنیدگی، نشست پی، انقباض بتن، تغییر شکل جوشکاری، اجزای سازه ای و تزئینی ساختمان غیر باربر، فشار زمین و غیره.
بار زنده
بار زنده یا بار متغیر، بار طبیعی است که به وسیله افراد، مصالح و وسایل نقلیه به سازه تحمیل میشود، مانند بار زنده کف ساختمان، بار زنده سقف، خاکستر سطح سقف. بار وسیله نقلیه، بار جرثقیل و غیره.
بار باد: بار باد که به عنوان فشار دینامیکی باد نیز شناخته می شود، فشاری است که توسط جریان هوا بر روی سازه های مهندسی ایجاد می شود. بار باد به فشار باد ضروری، توپوگرافی، ناهمواری زمین، ارتفاع از سطح زمین و شکل ساختمان مربوط می شود.
بار برف
بار برف به فشار برف اعمال شده بر روی سطح بالایی ساختمان یا سازه اشاره دارد. بار برف از تجمع برف تشکیل می شود و یک بار خود به خودی هواشناسی است. اندازه مقدار بار برف عمدتاً به میزان بارش برف در هر منطقه بر اساس داده های هواشناسی، فرم سقف، اندازه هندسی ساختمان و استفاده منظم از ساختمان بستگی دارد.
بار لرزه ای
به بار لرزه ای نیروی لرزه ای نیز می گویند. یک اصطلاح کلی برای نیروی اینرسی، فشار زمین و فشار آبی است که یک سازه در اثر زلزله تجربه می کند. از آنجایی که ارتعاش افقی بیشترین تأثیر را بر ساختمان ها دارد، به طور کلی تنها ارتعاش افقی در نظر گرفته می شود.
فرمول محاسبه نیروی لرزه ای
نیروی لرزه ای = وزن خود × ضریب لرزه ای از نظر وزن ساختمان، سازه های فولادی وزن سبک تری نسبت به سازه های بتنی دارند. خود وزن سازه های فولادی معمولاً حدود دو سوم یا نیمی از وزن سیستم های فولادی-بتنی است. با توجه به قوانین محاسباتی فوق، یک ساختمان سازه فولادی سبک وزن به طور قابل توجهی نیروهای لرزه ای را کاهش داده و کاهش می دهد و در نتیجه از پایداری کل ساختمان محافظت می کند. هدف از تجزیه و تحلیل بار این است که اطمینان حاصل شود که ساختمان می تواند تحت عوامل مختلف نیروی خارجی به طور ایمن عمل کند و هیچ آسیب یا ریزش سازه ای حتی در شرایط شدید رخ نمی دهد. همچنین می تواند به طراحان در انتخاب مواد فولادی مناسب برای طراحی کمک کند.پایداری سازه در طراحی سازه های فولادی
ضریب پایداری سازههای فولادی (که ضریب کمانش نیز نامیده میشود) به نسبت حداکثر باری که یک قطعه میتواند در اثر نیروهای خارجی تحمل کند نسبت به بار نهایی، اشاره دارد. به طور کلی، هر چه ضریب پایداری بالاتر باشد، پایداری عنصر بهتر است. در اینجا برخی از ملاحظات حیاتی پایداری سازه وجود دارد:
- شکل مقطع
- استحکام مواد
- ابعاد مقطع
- طول عضو
اصول طراحی برای پایداری سازه
در طراحی معماری، معمولاً ابتدا طرح صفحه ساختمان را در نظر می گیریم، مانند طرح قاب روی نقشه های معماری. اما برای اطمینان از عدم فروپاشی تاسیسات، باید سیستم پشتیبانی را در طراحی سازه های فولادی به طور منطقی ترتیب دهیم. این بدان معناست که طراحی صفحه ساختمان باید با ساختار سه بعدی ساختمان مطابقت داشته باشد. پیشنهاد مطالعه:پرمصرف ترین فولادها در صنعت
در طراحی ساختمان های چند طبقه یا بلندمرتبه، محاسبات داده ها معمولاً با استفاده از سازه های قاب انجام می شود تا اینکه از پایداری سازه فولادی شروع شود. در محاسبات واقعی، برای اطمینان از استحکام کلی سازه های فولادی، باید از ضرایب ستون های قاب مجازی استفاده کنیم. برای برآورده کردن پایداری طراحی سازه های فولادی، ما باید الگوهای محاسباتی خاصی را تنظیم کنیم، که می توان از آنها در محاسبات بعدی برای به دست آوردن داده های قابل اعتماد استفاده کرد.
هنگام انجام محاسبات داده های خاص، باید از نتایج محاسباتی و طراحی ساختاری منسجم اطمینان حاصل کنیم. علاوه بر محاسبات سازه قاب اصلی، باید به جزئیات اسکلت فلزی مانند ظرفیت خمشی نقاط اتصال و خروج از مرکز میله ها نیز توجه کنیم. این جزئیات به همان اندازه مهم هستند.
