1-1- انواع سیستم های باربر ثقلی

منظور از سیستم باربر ثقلی المان هایی است که در ابتدای مسیر انتقال بار قرار دارند و وزن افراد و تجهیزات آن ساختمان در ابتدا به این المان ها وارد میگردد که در شرایط عمومی آن ها را سقف مینامیم،البته قابل ذکر است که تیرها و ستون ها نیز که در مرحله ی بعد بارهای ثقلی را از سقف دریافت و به فنداسیون منتقل میکنند جزوی از سیستم باربر ثقلی میباشند.اگر برای انتقال بار از سقف ها به فنداسیون از تیر و ستون استفاده شود به سیستم باربر ثقلی قاب فضایی گفته می شود و اگر به جای تیرو ستون از دیوار استفاده گردد به سیستم باربر ثقلی دیوار باربر گویند.

سقف های یک سازه از یک دید دیگر نیز قابل توجه هستند و آن نقش دیافراگم آن هاست در واقع در هنگام ورود انرژی زلزله به سازه این سقف ها هستند که وظیفه ای انتقال نیروی ایجاد شده را به المان های باربر جانبی دارند، از این دیدگاه به سقف ها دیافراگم نیز گفته می شود، در واقع سیستم های باربر جانبی که در بخش بعدی معرفی می گردند باید به دیافراگم متصل بشند تا بتوانند برای سازه باربری جانبی ایجاد کنند به عبارت دیگر می توان گفت این سقف ها (دیافراگم ها) هستند که نیروی زلزله را به المان های باربر جانبی منتقل می کنند.

انواع سقف های متداول در زیر فهرست شده اند:

تیرها وستون ها که در مرحله ی دوم انتقال بار ثقلی قرار دارند می توانند از جنس فولاد، بتن و یا به صورت کامپوزیت بوده و همچنین این المان ها میتوانند درای شکل های مقطع مختلفی نیز باشند.

در تصاویر صفحه ی بعد می توان شکل های مختلف مقطع های فولادی، بتنی و کامپوزیت را برای تیر و ستون مشاهده کرد.

مجدد تکرار می شود که به جای تیر و ستون میتوان از دیوار های مختلف استفاده نمود تا بار ثقلی وجانبی را از  سقف(دیافراگم) به فنداسیون منتقل کنند که به این دیوارها دیوار باربر گفته می شود. دیوار باربر می تواند از مصالح بتن آرمه یا بنایی باشد،همچنین دیوارهای متشکل از قاب های سبک  فولادی(LSF) نیز جزو دیوارهای باربر هستند.

مقاطع فولادی متداول در ستون ها

قابل ذکر است هر کدام از مقاطع زیر ممکن است به صورت نورد شده در کازخانه (rolled) یا با استفاده از جوش دادن چند ورق به یکدیگر (built up)ساخته شوند.

به مقاطع باکس  ولوله ای نشان داده شده در بالا اگه به صورت نورد در کارخانه ساخته شوند HSS گفته می شود.

مقاطع دوبل آی نیز ممکن است به صورت چسبیده به هم یا با فاصله از یکدیگر باشند.
به مقطع دوبل آی که با فاصله از هم ساخته می شوند مقطع پاباز یا نردبانی نیز گفته می شود.

در این قسمت لازم است به این نکته اشاره نمود که در ستون های فولادی می توان از المان غیر منشوری (Non-prismatic) استفاده نمود،منظور از ستون غیر منشوری این است که مقطع ستون در طول المان تغییر می کند.

مقاطع فولادی متداول در تیرها

قابل ذکر است هر کدام از مقاطع زیر ممکن است به صورت نورد شده در کازخانه (rolled) یا با استفاده از جوش دادن چند ورق به یکدیگر (built up)ساخته شوند.

به تیرهای مشبک شش ضلعی به صورت مختصر تیر لانه زنبوری گفته میشود که از برش دادن مقاطع نورد شده آی شکل و جوش دادن مجدد به شکل بالا ایجاد می شوند.

قابل توجه است هر کدام از مقاطع معرفی شده در بالا چه برای ستون ها و چه برای تیرها دارای محدودیت هایی است که در بخش مربوط به طراحی به آنها اشاره خواهد شد.

همان طور که در مورد ستون ها گفته شد، برای تیر های فولادی نیز می توان از المان های غیر منشوری استفاده نمود.

استفاده از این نوع تیر در سوله ها دارای کاربرد بیشتری است ولی در سازه های ساختمانی متداول نیز کاربرد دارد.

مقاطع بتنی متداول در ستون ها

مقاطع بتنی متداول در تیرها

در تیرهای بتنی به طور معمول از مقطع مستطیلی که بعد بزرگتر آن ارتفاع مقطع می باشد استفاده می شود و به ندرت از مقطع مربعی نیز استفاده می شود.

مقاطع کامپوزیت(مختلط) متداول در ستون ها

در حالت مدفون در بتن می توان به جای مقطع آی شکل تک از مقطه دوبل پاباز و یا صلیبی نیز استفاده نمود.
دلیل اینکه نمی توان از دوبل به هم چسبیده استفاده کرد این است که امکان نفوذ بتن به داخل مقطع دوبل پابسته وجود نخواهد داشت و در حقیقت مقطع کامپوزیت نخواهد بود.

در تکمیل توضیحات مربوط به سیستم فضایی باربر ثقلی ، می توان به دیوارهای باربر نیز اشاره نمود که معمولا در ساختمان های کوتاه مرتبه به جای تیر و ستون می توان از دیوار باربر استفاده کرد.

دیوار باربر می تواند از جنس بتن آرمه یا مصالح بنایی باشد.همچنین دیوار های متشکل از قاب سبک فولادی سرد نورد که با نام LSF شناخته می شوند نوعی دیوار باربرهستند.

قابل ذکر است در یک ساختمان می توان به صورت همزمان برای باربری ثقلی هم از دیوار استفاده نمود و هم از تیر و ستون(قاب فضایی).

در ادامه معرفی کلی راجع به انواع سقف ها صورت گرفته و نحوه ی طراحی و کاربرد هر یک به تفصیل در فصل طراحی سقف ها صورت می گیرد.

در این مرحله طراح براساس متریال انتخاب شده برای تیرها وستون ها و همچنین اقتصاد پروژه و توانایی های تیم مجری باید یک نوع سقف(دیافراگم) برای سیستم انتخاب کند.

1-1-1- معرفی  انواع دال ها

به طور کلی دال های بتنی را می توان در سه گروه تخت، مجوف و مشبک تقسیم بندی نمود که هر کدام از این دسته ها خود دارای انواع مختلفی می باشند که به شرح زیر معرفی کلی ارائه می گردد.

* انواع دال های تخت:

1- دال تخت با تیر:

این نوع سقف در چهار طرف خود بر روی تیرهای پیرامونی قرار می گیرد و نیروی ثقلی وجانبی خود را ابتدا به تیرها و سپس به ستون ها منتقل می کند.

2- دال تخت بدون تیر:

این نوع سقف بدون وجود هیچ تیری مستقیما بر روی ستون ها قرار دارد و بار خود را بدون واسطه به ستون ها منتقل می کند. نکته ی مهم راجع به این سقف توجه به عدم وجود تیرهاست که ممکن است باربری جانبی را دچار مشکل کند ، راجع به این موضوع در قسمت سیستم های باربر جانبی بیشتر توضیح داده می شود.

دال تخت بدون تیر را می توان به سه دسته ی زیر تقسیم نمود:

الف) بدون سرستون و کتیبه:

ب) با سرستون:

ج) با کتیبه:

دلیل استفاده از سرستون و یا کتیبه مربوط به برش پانچ ستون هاست که در قسمت طراحی سقف ها مفصل توضیح داده خواهد شد.

مقاومت کششی پایین مصالح بتن منجر به ایجاد این تفکر گردید که قسمت هایی از بتن سقف که هنگام بارگذاری دچار تنش های کششی می شوند و در واقع تاثیری در باربری ثقلی سقف ندارند را به ترتیبی حذف نمود تا از این طریق بتوان در مصرف متریال صرفه جویی کرده و وزن سازه را کاهش داد. سقف های تیرچه ای ،مجوف و مشبک از جمله ی این راه کارها میباشند که در ادامه معرفی می گردند.

* دال مجوف:

دال های مجوف که به سقف ها ی دو پوش یا دو پوسته نیز شناخته می شوند به سقف هایی گفته می شود که در قسمت هایی از آن ها حباب های توخالی کار گذاشته می شود که از این طریق می توان وزن سقف را کاهش داد و اغلب بر اساس شکل حباب ها به دو دسته ی کوبیاکس و یوبوت تقسیم می شوند.

حباب های توخالی یوبوت به شکل مکعب بوده و کوبیاکس کروی میباشد.

* دال مشبک

این نوع دال به دو دسته ی یک طرفه (ribbed) و دو طرفه(Waffle) تقسیم بندی می شود.

بر خلاف سقف های مجوف در این سقف یک پوسته بتنی تشکیل می شود ،به عبارت دیگر بعد از اتمام عملیات اجرای سقف ،از زیر ،سطح صاف دیده نمی شود.

قابل ذکر هست هر دو نوع سقف مشبک و مجوف می تواند بدون تیر یا با تیر و همچنین بدون کتیبه و سرستون یا با کتیبه و سرستون اجرا گردد.

معرفی  انواع سقف تیرچه بلوک

سقف های تیرچه بلوک بر حسب جنس تیرچه و بلوک مورد استفاده به دسته های مختلفی تقسیم میگردد.

انواع تیرچه عبارت است از:

1- تیرچه فولادی با جان باز (کرومیت):

2- تیرچه بتنی:

بلوک های این نوع سقف نیز به سه دسته سفالی، بتنی و پلی استایرن تقسیم می شوند.

معرفی  انواع سقف کامپوزیت

به طور کلی کلمه ی کامپوزیت در این نوع سقف به معنی عملکرد همزمان مقطع فولادی و بتن رویه می باشد که منجر به باربری سقف خواهدشد.

الف) سقف کامپوزیت بدون عرشه فولادی:

ب) سقف کامپوزیت با عرشه فولادی:

معرفی  انواع سقف پیش تنیده

تکنیک پیش تنیده کردن بتن به منظور کاهش مصرف بتن از جمله روش های نوین در سیستم های باربر ثقلی می باشد که به سرعت در حال پیشرفت و همه گیر شدن است.

برای پیش تنیده کردن بتن می توان به دو روش پیش کشیدگی و پس کشیدگی عمل نمود که تفاوت آن ها در زمان ایجاد کشش در کابل های پیش تنیدگی است.

در این تکنیک قبل از بتن ریزی کابل هایی را از بین آرماتور های سقف عبور می دهند،وظیفه ی این کابل ها ایجاد نیرویی در جهت مخالف ثقل بوده که باعث خنثی شدن بخشی از نیروی وارد بر سقف و در نتیجه کاهش مصرف بتن و آرماتور می گردد.

همانطور که گفته شد تفاوت پیش کشیدگی و پس کشیدگی در زمان کشیدن کابل ها می باشد به نحوی که اگر قبل از بتن ریزی کابل ها کشیده شوند و بعد از بتن ریزی کابل ها را آزاد نمود به این روش پیش کشیدگی می گویند و اگر کابل ها بعد از گیرش بتن کشیده شوند به آن پس کشیدگی می گویند.

از آنجا که در روش پس کشیدگی این امکان وجود دارد که به توان در مسیر کابل انحنا ایجاد نمود عملا روش بهتری به حساب می آید.

در روش پس کشیدگی میتوان در محل تکیه گاه ها که لنگر منفی است انحنای کابل را رو به پایین اجرا کرد تا بعد از کشیدن کابل  نیرویی در خلاف جهت لنگر منفی ایجاد کند، در حالی که در روش پیش کشیدگی فقط میتوان کابل ها را به صورت مستقیم کار گذاشت و نیروی در خلاف جهت لنگر مثبت ایجاد نمود.

روش پیش تنیده کردن بتن با تکنیک پیش کشیدگی:

امکان ایجاد انحنا در کابل با روش پس کشیدگی:

معرفی سقف های سبک

در سازه های صنعتی یا سالن های با ابعاد بزرگ که امکان قرار دادن تعداد زیادی ستون وجود ندارد، به منظور کاهش ابعاد اندک ستون های موجود در سازه برای پوشش از متریال های سبک مانند ساندویچ پنل ها استفاده می شود. معمولا این پوشش ها به وسیله ی پیچ به تیر های سازه متصل می شوند.

ذکر این نکته ضروری است که این سقف های سبک صرفا عملکرد و باربری ثقلی دارند و نمی توانند به عنوان دیافراگم جهت انتقال نیروی زلزله استفاده شوند و این مستلزم اضافه کردن المان هایی است تا این نقش مهم را ایفا کنند، بیشتر در قسمت طراحی سوله ها توضیح داده خواهد شد.