وقتی سخن از طراحی نقشه سازه می‌شود، هدف تعیین ابعاد هندسی، نحوه چیدمان ستون‌ها و اعضای سازه‌ای، مقدار آرماتور موجود در هر عضو سازه‌ی بتنی و یا ابعاد مقاطع و نحوه اتصال اعضای سازه‌ی فولادی و به طور کلی تعیین تمام جزئیات اعضای سازه است که باید در برابر بارهای وارده از خود مقاومت نشان دهند. طراحی نقشه سازه در اصفهان یکی از خدمات آنلاین گروه رایمون سازه است که به دلیل تجربه و مهارت بالای طراحان سازه ما، نقشه‌های پروژه شما از نظر اصول طراحی نقشه سازه و مسائل اقتصادی، در بهینه‌ترین حالت طراحی می‌شود.

طراحی نقشه سازه به زبان ساده یعنی طراحی اعضای یک ساختمان اعم از تیر، ستون، سقف، دیوار برشی و … با هدف رساندن سازه به مقاومت مورد نظر و در نهایت پایداری ساختمان. پایداری زمانی اتفاق می‌افتد که این اعضا به درستی در هم تنیده و با هم متناسب باشند.

برای طراحی هر ساختمانی به دو مورد باید توجه شود:

1. کارایی

2. پایداری

قسمت کارایی ساختمان به مهندس معمار مربوط می‌شود و جایگذاری و ترسیم نقشه قسمت‌های مختلف یک ساختمان بر عهده اوست. مهندس معمار باید طبق ضوابط پارکینگ، میزان ساخت و ارتفاع هر منطقه بهترین نقشه را به کارفرما تحویل دهد.

قسمت پایداری ساختمان به مهندس عمران (سازه) مربوط می‌شود. مهندس سازه باید با ارائه طرحی ایمن، بهینه و خلاقانه، پایداری ساختمان را تضمین کند. مهندس سازه باید به مباحث آئین‌نامه‌ای و همچنین نرم‌افزارهای تخصصی این رشته تسلط داشته باشد. در حدی که بتواند بندهای آئین‌نامه را تفسیر کند.

در اینجا سوالی که برای مهندسین سازه پیش می‌آید این است که موقع طراحی نقشه سازه، کدام نوع اسکلت را انتخاب کنند که در ادامه به اختصار در مورد هر کدام از آنها توضیحاتی می‌دهیم.

اصول طراحی نقشه سازه

وقتی زمینی داریم که می‌خواهیم شروع به ساخت کنیم در مرحله‌ی اول جواز ساخت و مراحل اولیه‌ی اداری و شهرداری و … را در پیش داریم که فرقی ندارد کاربری ساختمان چه باشد، این مراحل در هر کاربری باید طی شود. ولی ما در این مقاله می‌خواهیم اصول مهندسی طراحی نقشه سازه را بررسی کنیم.

فرض اولیه بر این است که ما یک زمین خام و قصد ساخت یک ساختمان را داریم. در قدم اول نیاز به نقشه‌های معماری داریم. بعد از اینکه نقشه‌های معماری را مهندس معمار تهیه کرد، باید این نقشه‌ها به دست کارفرما برسد و کارفرما مدل طراحی را  بررسی و تایید دهد. بعد از تایید کارفرما این نقشه‌ها باید به مهندسین عمران تحویل داده شود.

در قدم دوم مهندس عمران نحوه چیدمان ستون‌‎ها را چک می‌کند که دهانه‌ها خیلی بزرگ نباشند و اسکلت سازه‌ای مناسب را انتخاب می‌کند. اصولا در سازه‌های شهری از اسکلت بتنی و فولادی استفاده می‌شود. در این مرحله با توجه به مزایا و معایبی که در این مقاله گفته خواهد شد و شرایط محیطی زمین (مثلا اگر زمین واقع شده در یک کوچه‌ی باریک است، امکان رفت و آمد جرثقیل و حمل اسکلت فلزی نیست و در اینجا بهتر است از اسکلت بتنی استفاده کنیم) مهندس سازه باید بهترین اسکلت سازه‌ای را انتخاب کند.

بعد از آن انتخاب سقف مناسب، مثلا تیرچه بلوک، دال و … که این هم نیز مانند اسکلت باید شرایط را سنجید که مثلا آیا اکیپ اجرایی که در آن منطقه وجود دارند، توانایی اجرای دال را دارند یا نه؟ همچنین انتخاب سیستم سازه‌ای است که قاب خمشی، سیستم دوگانه و … را نیز طبق شرایط سازه‌ای خود ساختمان، از جمله مساحت، تعداد طبقات، بازشوهایی که در سقف وجود دارد و … و همینطور از روی نقشه‌های معماری مشخص می‌کنیم. مثلا اگر سازه از چهار طرف نور می‌گیرد خیلی نمی‌توانیم روی دیوار برشی مانور دهیم. (در این پروسه به جای پنجره‌ها و درب‌ها دقت شود.)

در قدم سوم مهندس سازه بعد از مشخص کردن موارد بالا، در برنامه ایتبس (و برنامه‌های مشابه) شروع به مدل‌سازی سازه می‌کند و تمامی کنترل‌های لازم را روی مدل انجام می‌دهد. بعد از آن تمامی نقشه‌های اجرایی را به کارفرما تحویل می‌دهد. این نقشه‌ها شامل جزئیات فونداسیون و مصالح به کار رفته در آن، پلان آکس‌بندی ستون‌ها و جزئیات ستون‌ها، پلان تیرها و جزئیات تیرها می‌باشد. نقشه‌های سازه همچنین برای تایید همراه با فایل‌های ایتبس و سیف تحویل نظام مهندسی داده می‌شود که وارد قدم بعدی شویم.

در قدم چهارم، نقشه‌های سازه، معماری و تاسیسات را تحویل تیم اجرایی می‌دهیم و عملیات ساخت ساختمان را با گودبرداری فونداسیون شروع می‌کنیم. بعد از گودبرداری زمین برای رسیدن به سطح صاف ابتدا 10 سانتی‌متر بتن مگر می‌ریزیم و سپس بسته به نوع اسکلت، باید میلگردهای انتظار یا بیس پلیت ستون‌ها را در این مرحله جایگذاری کنیم. بعد از آن ستون‌ها را متصل می‌کنیم در مرحله‌ی بعد اتصال تیرها و بعد قرار دادن سقف‌ها و طبق همین روند به طبقات بعد را اجرا می‌کنیم.

در قدم پنجم بعد از ساخت اسکلت سازه، نازک کاری ساختمان بر اساس طرح تری دی مکس و نقشه‌های فاز 2 انجام می‌شود. این نقشه‌ها در واقع نقشه‌های مربوط به مهندس معمار است که در آن جزئیاتی مانند گچ‌بری، کابینت‌ها و … مشخص شده است. پس از اجرای جزئیات داخل و همزمان اجرای تاسیسات سازه، نمای ساختمان را اجرا می‌کنیم که این قسمت هم طبعا از قسمت‌های مهم اجرای ساختمان است و در نهایت بازرسی‌های نهایی توسط نظام مهندسی و شهرداری انجام می‌شود و بعد از آن ارائه‌ی پایان کار و تحویل به کارفرما.

طراحی نقشه سازه فولادی

سازه‌ی فولادی یکی از انواع سازه‌ی فلزی است که مصالح اصلی آن که برای تحمل و انتقال بارها است، از مقاطع فولادی آماده شده‌ی در کارخانه‌ها استفاده می‌شود. اکثر ساختمان‌های مسکونی بلند، برج‌ها، سوله‌های صنعتی و … دارای اسکلت فولادی هستند. اتصالات به کار رفته در این نوع سازه‌ها از نوع جوشی، پرچی یا پیچ و مهره می‌باشد و بسته به نوع اتصالات و قطعات یکی از این گزینه‌ها انتخاب می‌شود.

اجزای اصلی این نوع اسکلت تیرهای افقی اصولا I شکل، ستون‌های عمودی با مقطع باکس و مهاربندها هستند. مقاطعی که می‌توان در این سازه نام برد، مقاطع نورد شده‌ی آماده که اطلاعات دقیق آن‌ها به صورت استاندارد در جدول اشتال آمده است مانند: ناودانی‌ها، نبشی‌ها، لوله‌ها، باکس‌ها و مقاطع I ، H، Z و C شکل هستند و مقاطع ساخته شده در کارگاه مانند تیرورق‌ها، مقاطع دوبل، صلیبی و …

در ادامه به مزایا و معایبی که این اسکلت دارد می‌پردازیم.

مزایای سازه فولادی

1. سرعت نصب بالا: سرعت نصب مقاطع فولادی، نسبت به اجرای اجزای بتنی سریع‌تر بوده و گاها اسکلت درکارخانه یا کارگاه آماده شده و در محل مورد نظر نصب خواهد شد.
2. وزن پایین‌تر نسبت به سازه‌ی بتن آرمه: وزن مقاطع فولادی از اسکلت بتنی پایین‌تر است و همانطور که قبلا به آن اشاره کردیم در مقابل زلزله رفتار بهتری از خود نشان می‌دهد.

محدودیت کمتر در اندازه‌ی دهانه و ارتفاع‌های بالا: نسبت مقاومت به وزن مقاطع فلزی از مصالح بتن آرمه بیشتر است به همین علت از سازه‌ی فلزی می‌توان در دهانه‌ی بزرگ سوله‌ها و ساختمان‌های مرتفع استفاده کرد.

کیفیت بهتر: چون این مقاطع در کارخانه‌های بزرگ و تحت نظارت دقیق تولید می‌شوند قابل اطمینان هستند و می‌توان کیفیت این سازه‌ها را تضمین کرد.

رفتار بهتر در مقابل زلزله: رفتار فولاد تا حد زیادی و عملا مطابق با تجزیه و تحلیل‌های آزمایشگاهی و مقاومت تئوری محاسباتی است. یعنی عملا بر خلاف سازه‌های بتن آرمه مقاومت کششی و فشاری زیادی دارد. چون در سیستم سازه‌ی اسکلت بتنی، نوع مصالح و نحوه‌ی اجرا در عملکرد واقعی تاثیرگذار هستند. همچنین مقاطع فلزی قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارند و به همین علت در زلزله مقاومت بهتری از خود نشان می‌دهند.

مقاوم‌سازی و ترمیم راحت‌تر: اسکلت فولادی قابلیت تقویت پذیری دارد و اگر به هر علت مثل محاسبات نادرست، تغییر آئین نامه، اجرای اشتباه و …اسکلت مقاومت کافی نداشت می‌توان به وسیله‌ی جوش و پیچ و پرچ، قطعات جدیدی به آن متصل کرده و مقطع را تقویت کنیم.

معایب سازه فولادی

1. هزینه‌ی اولیه‌ی بالاتر: در ساختمان‌های فولادی بخش زیادی از هزینه را باید همان ابتدای کار جهت خرید مقاطع، پرداخت کرد.
2. ضعف در آتش‌سوزی: این نوع اسکلت در دمای زیاد و هنگام آتش‌سوزی مقاومتش کم شده و اگر دمای آن به 500 تا 600 درجه سانتی‌گراد برسد تعادل خود را از دست داده و به یک باره فرو می‎ریزد. (ساختمان پلاسکو هم اسکلت فلزی داشت، شاید اگر اسکلت آن بتنی بود، زمان بیشتری برای مهار آتش و نجات دادن جان افراد داشتیم.)

زنگ‌زدگی و خوردگی فلز در مقابل عوامل جوی و خارجی: مقاطع فولادی در مقابل عوامل جوی خورده شده و مقاومت و ابعاد آن کم می‌شود. یه همین دلیل هزینه‌ی نگهداری و محافظت از این سازه‌ها بیشتر از سازه‌ی بتنی است.

• مشکلات ناشی از جوش نامناسب: اتصال قطعات فولادی به وسیله‌ی جوش با توجه به اینکه ممکن است دستگاه قدیمی باشد، جوشکار تخصص لازم را نداشته باشد، ناظر درست کنترل نکند، آزمایش جوش تمام می‌شود و … ممکن است ناکارآمد باشد و عملا به مقاومت لازم نرسیم.

در این نوع اسکلت خدماتی که باید مهندسین سازه به شما ارائه دهند شامل موارد زیر است:

• نقشه جزئیات اعضا
• لیست مصالح مورد نیاز
• نقشه‌های کارگاهی (شاپ)
• ارائه‌ی جزئیات اتصالات
• نحوه‌ی اجرای مراحل نصب سازه

طراحی نقشه سازه صنعتی اصفهان

سازه‌های صنعتی از فولاد به عنوان عضو باربر خود استفاده می‌کنند که عموما شامل ستون‌های فولادی، تیرهای فولادی و سقف‌های فولادی هستند که این اعضا به وسیله پیچ و مهره، جوشکاری و پرچ به هم متصل می‌شوند.

دو نوع سازه‌ی صنعتی داریم:

1. سازه فلزی سبک
2. سازه فلزی سنگین

سازه‌های صنعتی سبک برای کارخانه‌های صنعتی با دهانه‌های کوچک و متوسط با جرثقیل سقفی کمتر از 20 تن، سالن‌های ورزشی کوچک و متوسط و انبارها و .. مناسب است.

سازه‌های فلزی سنگین چند ویژگی دارد: مصرف فولاد در هر مترمربع بیشتر یا مساوی 250 کیلوگرم بر متراست، ضخامت ورق فولادی اجزا اصلی بیشتر از 10 میلی‌متر است، ظرفیت بالابری جرثقیل بیشتر یا مساوی 25 تن است. انواع این سازه‌ها، سازه‌های فولادی تک دهانه، دو دهانه و چند دهانه هستند.

سازه‌های صنعتی سنگین در سه مورد زیر کاربرد دارند:

• ساختمان‌های فولادی صنعتی : انبارهای سازه‌های فولادی، کارگاه‌های سازه‌های فولادی و …
• سازه‌های پشتیبانی تجهیزات : نگهداری از تجهیزاتی مثل جرثقیل، کوره‌ی سیمان، برج‌های دیگ بخار و …
• کارخانه‌های صنعتی سنگین : انواع نیروگاه‌ها.

طراحی نقشه سازه خاص

انسان به طور ذاتی در پی خلق شگفتی‌های جدید است و همواره در حال ساخت وسایل و ابزاری است که آسایش هرچه بیشتر را در زندگی برایش فراهم کند. سازه‌های خاص از آن دسته مواردی هستند، که بشر جهت رفاه خود، دست به ساخت آن زده است. پل‌ها، سیلوها، خطوط راه‌آهن، مخازن مایعات و گازها، سازه‌های آبی مانند سد و تونل‌های انتقال، تونل‌های جاده‌ها، توربین‌های بادی، دکل‌های برق و مخابرات و … در این دسته از سازه‌ها قرار می‌گیرند.

به این دلیل به این سازه‌ها خاص می‌گویند چون هر کدام روش طراحی مخصوص به خود را دارند که هر پروژه با دیگری فرق دارد. ممکن است بعضی از سازه‌های خاص در دسته‌ی سازه‌های صنعتی باشند ولی صرفا همه‌ی سازه‌های صنعتی خاص نیستند و روند طراحی خاصی ندارند.

طراحی نقشه سازه سوله

سوله به سازه‌های فلزی شیب‌دار که در دهانه‌های بزرگ بر اساس محاسبات خاص، طراحی و ساخته می‌شوند، گفته می‌شود. از این سازه‌ها در کارخانه‌ها، انبارها، سالن‌های ورزشی، فروشگاه‌های بزرگ، مرغداری‌ها و … استفاده می‌شود.

امر طراحی سوله کاری تخصصی و بسیار دقیق است و فاکتورهای مهمی در طراحی آن دخیل است که بی‌توجهی به آن‌ها می‌تواند هزینه‌ی گزافی را به سازنده تحمیل کند که هم صرفه‌ی اقتصادی را زیر سوال می‌برد و هم ممکن است به استحکام و پایداری مد نظر نرسیم. پس برای مطالعه‌ی عمیق و کسب جزئیات در این زمینه به صفحه طراحی نقشه سوله مراجعه کنید.

طراحی نقشه سازه خرپایی

سازه‌های خرپایی تشکیل شده از اجزای فشاری و کششی می‌باشند که به شکل مثلثی با اتصال مفصلی به یکدیگر وصل شده‌اند و تمامی نیروهای آنها محوری هستند. (برای خمش و برش طراحی نمی‌شوند.)

انواع سازه‌های خرپایی شامل خرپای فلزی ساده، خرپای فلزی مسطح، خرپای فلزی فضایی و خرپای فلزی مرکب هستند. این سازه‌ها بیشتر در سقف سوله‌ها و سازه نگهبان خرپایی کاربرد دارند.

از مزایای خرپا می‌توان موارد زیر را نام برد:

1. مقاومت بالا در برابر تنش‌های وارده
2. سهولت در نصب و اجرا
3. حمل و جابه‌جایی آسان
4. مقرون به صرفه از لحاظ اقتصادی
5. انتخابی مناسب برای ساختمان‌های مرتفع

طراحی نقشه سازه فضاکار

سازه‌ی فضاکار در واقع مشابه سازه‌ی خرپایی است و یک ساختار سه‌بعدی و سبک دارد. به هر قطعه از این سازه یک فریم گفته می‌شود. استحکام این سازه‌ها از طریق محاسبه‌ی بار خمشی وارد شده به سازه تعیین می‌شود که این بارها شامل دو نوع بار کششی و فشاری هستند که به فریم‌ها منتقل می‌شود. از این سازه برای پوشش دهانه‌هایی که تکیه‌گاه‌های کمی دارند استفاده می‌شود.

سازه‌ی فضاکار در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد که می‌توان به چند نمونه از آن‎ها اشاره کرد:

1. استفاده به عنوان چراغ بزرگ شهری و پخش کننده‌ی نور
2. استادیوم‌های ورزشی
3. سایه‌بان‌ها
4. سالن‌های نمایشگاه‎ها
5. باجه‌های عوارض و …

سازه‌ی فضاکار مزایا و معایبی نیز دارد که برای بحث تخصصی‌تر در این زمینه بهتر است مقاله‌ی “سازه‌ی فضاکار” را مطالعه کنید.

طراحی نقشه سازه سبک

طراحی سازه‌ی سبک یکی از به روزترین تکنولوژی‌هایی است که در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد. سازه‌ی LSF یکی از رایج‌ترین انواع اسکلت این سازه است که از قطعات گالوانیزه‌ی سرد نورد شده تشکیل می‌شود. این سازه‌ها بر اساس دیوار باربر طراحی می‌شوند و ما باید در طراحی، نیروها را به دیوار انتقال دهیم. اجزای تشکیل دهنده‌ی این اسکلت اِستاد و رانر و با مقاطع U و C شکل هستند.

اجرای این سازه بسیار سریع است چون تمامی این مقاطع از قبل ساخته شده و فقط در مکان مورد نظر به یکدیگر وصل می‌شوند. ولی این سیستم سازه‌ای را نمی‌توان در ساختمان‌های بالاتر از 5 سقف استفاده کرد.

نرم افزارهای طراحی نقشه سازه

امروزه در دنیای مهندسی عمران، پروسه‌ی طراحی سازه‌ها، پیشرفت زیادی کرده است. یکی از این پیشرفت‌ها وجود نرم‌افزارهایی است که می‌توان از آن‌ها کمک گرفت و از سازه‌های بنایی یک طبقه تا آسمان خراش‌های با مصالح خاص را با سرعت بالا و به صورت ایمن طراحی کرد. در ادامه یک سری از نرم‌افزارهای کاربردی در این زمینه را به شما معرفی خواهیم کرد.

• نرم افزار ایتبس (Etabs): این نرم‌افزار یکی از مهم‌ترین نرم افزارها در رشته مهندسی عمران در ایران است که سازه‌های بتنی و فلزی و المان‌های آن در این برنامه مدل‌سازی می‌شود و سپس بارگذاری، تحلیل و طراحی سازه انجام می‌پذیرد. کار بااین برنامه ساده است و همچنین ویژگی‌های بصری خوبی دارد.
• نرم افزار سیف (Safe): سیف یک نرم‌افزار طراحی فونداسیون و دال بتنی است که این اجزا می‌توانند به هر شکلی باشند. حتی می‌توانند به شکل دایره و منحنی باشند.

در برنامه‌ی سیف امکان مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل سازه‌های بتنی نیز هست ولی در ایران زیاد در این زمینه استفاده نمی‌شود.

• نرم افزار اتوکد (Auto Cad): این نرم‌افزار یکی از رایج‌ترین و کاربردی‌ترین نرم‌افزارهای مهندسین عمران و معماری است و در حوزه‌ی مدل‌سازی دوبعدی و سه‌بعدی به ما کمک می‌کند. کار با این نرم‌افزار بسیار ساده است اما امکانات بسیار زیادی در اختیار ما قرار می‌دهد.

به کمک این نرم‌افزار نتیجه تجزیه و تحلیل اسکلت و فونداسیون که از برنامه‌های قبل به دست آوردیم را با جزئیات طراحی می‌کنیم و در نهایت نقشه‌های پرینت گرفته شده‌ی مورد تایید نظام مهندسی، خروجی این برنامه است.

• برنامه سپ (Sap 2000) : سپ نیز یکی از برنامه‌های خوب در این زمینه است که برای طراحی و تجزیه و تحلیل سیستم‌های سازه‌ای خاص و پیچیده که در این مقاله یک سری از آن‌ها را نام بردیم کاربرد دارد.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این نرم‌افزارها این است که می‌توان از آن‌ها برای نرم‌افزارهای دیگر خروجی گرفت و بدون نیاز به وارد کردن یک سری اطلاعات پایه آن‌ها را از این برنامه به برنامه دیگری برد و به کار سرعت بخشید.