ساختمان های ضد طوفان

تأثیرات عصر ارتباطات و صنعتی شدن جوامع بر فضاهاي معماري کاملاً مشهود است ، و هر روز فرمها و طرح هاي متفاوتی را در معماري شاهد هستیم ، طرح ها و فرم هایی که شاید با توجه به یک سري شرایط و ضوابط و یا بدون توجه به شرایط خاص و صرفاً به علت فرم هاي جالب توجه یا تقلید صرف ساخته می شونداما امروز با توجه با کاستی ها و معضلات که در زمینه حفظ و استفاده بهینه از انرژي با آن مواجه هستیم و همچنین توجه به بهینه سازي فضاهاي معماري و تغییر نیازهاي عملکردي ما از معماري باید به سوي تعریف نوینی از خلق بناها با عنوان “معماری پایدار” باشیم . و براي کاربردي تر کردن آن باید اصول کلی این نوع معماري شناخته شود . از آنجایی که هیچ بنایی را نمی توان بصورت مطلق و صد در صد پایدار دانست ، باید فضاهایی خلق شوند که به صورت نسبی به این اصول نزدیک باشند و یک محیط پاك و سالم بر اساس بهره برداري موثر از منابع طبیعی و اصول اکولوژیکی خلق شوندو در اکثر نوشته ها و مقاله ها از معماری پایدار صرفا به عنوان معماري سبز یا اقلیمی یاد می کنند اما مشخصه هاي مهم دیگري در خلق معماري پایدار تاثیر گذارندکه در ادامه به آنها پرداخته شده است.

اخیرا دانشگاه علوم کاربری در wies baden آلمان در مورد سیستم هابی چوب _بتن_کامپوزیت تحقیق کرده است که موضع محکمی در برابر طرح های امروزی مانند سیستم های بتنی تقویت شده دارد. این مناطق به منظور تحلیل پاسخ سیستم های چوب _بتن_ کامپوزیت در شرایط بارگذاری با سرعت باتد تاد 250 مایل در ساعت (400 کیلومتر در ساعتن) انجام شده است. ساخت و ساز این سیستم مبنی بر موئلفه های مجزا است. این عناصر پیش ساخته به شکل دنده ای تشکیل شده و با تیرهای چوبی که به وسیله یک تخته بتنی به هم متصل شده اند. سیستم wcc امکان طراحی مقرون به صرفه را فراهم می کند. اینئ مقاله جزئیات ساختاری عناصر صزز پیش ساخته را نشان میدهد.

مقدمه :

سیستم های ساخت و به خصوص سیستم ساخت HBV مبنی بر اجزا مجزاست که از عناصر دنده ای HPV تشکیل شده است.میتوان از آن در کف ها ,دیوارها و سقف ها استفاده کرد.سیستم ساخت HBV امکان استفاده در این روش مقرون به صرفه را در ساختمانهای دمسکونس و تجاری فراهم می کند.

در شکل 1- عناصر ساختاری چوب _بتن_کاپوزیت (wcc) نشان داده شده است.وهمچنین نمای جانبی عناصر چندگانه پیش ساخته wcc را نیز نشان میدهد. مدل های wcc با ضخانت 100میلی متر و عرض 2500 میلی متر که مطابق با ساختار هندسی آن نشکیل شده است.

مقطع چند چوب به طور مثال (76/203 میلیمتر ) که تقریبا 625 میلی متر از یکدیگر فاصله دارند که به وسیله یک تخته بتنی به هم متصل شده اند.

شکل 1: ساختمان ساختاری عناصر چوب _بتن_کامپوزیت

 

برای برنامه های کاربردی در در مناطق طوفانی مناسب است که باید بتنی در قسمت خارجی قرار بگیرد.

بنابراین سطح مقطع چوب نیز در قسمت داخلی قرار می گیرد.از این طریق پایدار بتن باعث محافظت از قسمت داخلی ساختمان می شود. سطحع پایداری را در برابر بارهای باد شدید و همچنین بار پویا فقط میکند.

شکل 1: یک لایه از عایق درون دیوار و سقف را نشان می دهد پس بنابراین امکان ایجاد یک سیستم ساختمانی سازگار با انرژی را در هر دو آب و هوای گرم و سرد فراهم می کند.سیستم ساختمان HBV برای خانه های مدرن چوبی,بناهای سنگ تراشی و همچنین ساختمان های بتنی طراحی شده است.

سیستم HBV

عملکرد یک سیستم WCC به عملکرد اتصال برشی آن بستگی دارد.سیستم HBV از کانکتور برشی HBV استفاده می کند که از یک شبکه فولادی (A36) تشکیل شده است.به منظور داشتن یک سیستم ساختمانی ضد طوفان مطلوب است. که از یک سیستم اتصال سفت و سخت اما انعطاف پذیر استفاده شود.در حالیکه امروزه بسیاری از سیستم های چوبی_بتنی نرم هستند ولی اتصال سختی بین چوب و بتنی برقرار است.

 

ساختمان های ضد طوفان
ساختمان های ضد طوفان

شکل 2 : اتصالات متنوعی را که معمولا در سازه های WCC استفاده می شود را نشان می دهد.

شکل 2 : سیستم چوب , بتنی , کامپوزیت,منحنی جا به جایی بار اتصالات برشی مختلف

سیستم HBV معمولا در طراحی ساختمانهای جدید مورد استفاده قرار میگیرد.مقطع دنده ای HBV جایگزینی برای کف و دیوارهای بتنی می تواند باشد.در این موارد اتصالت برشی HBV در مقاطع چوب قبل از بتن ریزی تعبیه می شود.استفاده از سیستم HBV در پل های جدید به دلیل مزایای که دارد بهتر است

 

4_ عناصر ساختمان های HBV

ساختمانهای HBV از عغناصر دیوار,کف و سقف تشکیل شده است که سیستم مدولار پیش ساخته هستند. ساختمان عناصر مدولار پیش ساخته HBV شامل یک صفحه بتنی (ضخامت 100 و عرض 2500 میلی متر با طول متغیر ) و چند تسمه با مقطع 76-203 میلی متر با فاصله تقریبی 625 میلی متر از یکدیکر.اتصال سفت و سخت املا انعطاف پذیر بین چوب و بتن از طریق اتصالات برشی HBV انجام می شود.

بهتر است از روشی پیش ساخته wcc برای مرمت و بازسازی یک خانه مسکونی استفاده شود.از این طریق می توان برای شهر هایی مانند Orleans یک سیستم ساختمانی مدولار ایجاد کرد که امکان بازسازی سریع و با رویکرد سیستم پایدار را داشته باشد.

شکل 3_ اجزای مورد استفاده در ساختمان HBV را نشان می دهد .

 

5_ جزئیات ساختار و ساز

به منظور مونتاژ سریع سیستم های پیش ساخته wcc اتصالات داخلی که واحدهای جداگانه را به هم متصل میکنند ,حائز اهمیت است . شکل 4_ نمونه ای از این اتصالات را نتشان می دهد. این روش امکان قرارگیری دقیق محل اتصالات و همچنین یک اتصال محکم در بتن ایجاد می کند.فقط بایدا عناصر wcc را از طریق پیچ هایی با استحکام بارا اتصال کنید.شکل 4_ جزئیات ساختاری ساختمانهای چوب _بتن_کامپوزیت.

6_ طرح طراحی

طراحی سازه ای چوب _ بتن_ کامپوزیت براساس کدهای اروپایی DIN 1052 (طراحی چوب ) بهتر از DIN (طراحی بتن ) است. روش اولیه طراحی از تئوری کامپوزیت الستیک استخراج شده است.

از این معادلات برای تحلیل و آنالیز استفاده می شود که امکان طراحی سیستم های چوب _بتن_ کامپوزیت را با استفاده از اتصالات برشی HBV فراهم می کند.بنابراین هر عنصر پیش ساخته چوب_بتن_کامپوزیت که در ساختمان های ضد طوفان به عنوان دیوار کف یا سقف استفاده می شود,طراحی شده,براساس این تئوری تعبیه شده در این برنامه آنالیز و محاسبه میشود.

 

مهمترین شرط بارگذاری یک ساختمان در یک منطقه طوفانی,بار باد است. طوفان ها معمولا نیروهایی را ایجاد می کند که منجر به سرعت باد 250 مایل در ساعت (400 کیلومتر در ساعت ) شوند. مثال زیر از یک ساختمان ضد طوفان تحت بارهای باد از 250 مایل در ساعت (400 کیلومتر در ساعت ) است .براساس این طرح یک بار یکنواخت جانبی را بر اساس DIN1055 معرفی میکند.

باتوجه به هندسه نشان داده شده,میتوتن بار جانبی را در سطح کف تعیین کند.

ساختمان های ضد طوفان
ساختمان های ضد طوفان

شکل 5_ بارهای باد براساس شرایط طوفان.

شکل 6_ نیروهای برشی مختلف را براساس تعداد و اتصالات نشان میدهد.براساس حداکثر نیروهای (150KN ) ,هر یک از اتصالات باید 18-75 KN نیروی برشی انتقال دهد.

شکل 6_ نیروهای برشی در کو پلینگ های مجزا.

ساختمان های ضد طوفان
ساختمان های ضد طوفان

شکل 7 .ترتیب اتصالات.توزیع نیروهای برشی در سطح .

شکل 7. ترتیب اتصالات و توزیع نیروهای برشی محاسبه شده در سطح را نشان می دهد.

معادله (7) طراحی پیچ و مهره های M16_4.6SI را برای انتقال نیروهای برسی استفاده می کند.

پیچ های M16 می وانند یک نیروی برشی تا KN22.5 را منتقل کند.با استفاده از 8 پیچ میتوان بازده 83 درصدی را از این طرح بدست آورد.

جعبه فولادی پیش ساخته شده دارای طول 180 میلیمتر طول,902 میلیمتر عرض و 90 میلیمتر ارتفاع است. صفحات فولادی مورد استفاده 8 میلی متر ضخامت دارند و برای یک واحد تحت با یکدیگر جوش داده می شوند.

شکل 8 . یک روش طراحی برای انتقال نیروهای برشی از طریق جعبه فولادی به پیچ ها را نشتن میدهد.

بتن استفاده شده در این روش طراحی C2025 است که براساس DIN 1045 ساخته شده است . نیروهای برشی اعمال شده از تخته بتنی به داخل جعبه فولادی کو پلینگ انتقال می یابد. دو میلگرد ( با استاندار اروپایی BST و قطر 10 میلیمتر , سطخ مقطع 79 میلی متر ) که به جعبه فولادی متصل شده اند, نیرو ی اعمال شده را به داخل صفحه بتنی منتقل می کنند. برای لنگر انداختن این نیروهای واکنش دهنده درون صفحه بتنی ,طول موثر را 300 میلی متر برای میلگرد براساس استاندارد اروپایی و ئبرای بتن DIN 1045 در نظر گرفته می شود.

به منظور ایجاد یک اثر دیافراگم در سطح کف ,اتصال دهنده از3 به 11 فقط نیروهای تنش را منتقل می کنند.بنابراین این نیروهای کششی داخلی عناصر WCC را از کف منتقل می کنند.(شکل 7 )

یک میله فولادی M20_10_9_SL با نیروی کششی مجاز (88و2 KN ( در صفحه بتنی که دو جعبه فولادی را با یک ئعنصر WCC به یکدیگر متصل میکند , تعبیه شده است.

جعبه کو پلینگ فولادی ( A50 معادل ST.52 ( برای نیروهای تنشی فقط 100 میلی متر طول , 100 میلی متر عرض و 99 میلی متر ارفاع دارد. به دلیل وجود نیروهای خمشی بالا در صفحات فولادی متصل , ضخامت مورد نیاز 25 میلی متر است.

 

 

شکل 9 : جعبه کوپلینگ فولادی تحت نیرو های فشاری

نتیجه گیری :

ساختمان های چوب_بتن_کامپوزیت مناسب برای ساختمان های مسکونی و تجاری است .بخش چوبی این ساختار باعث کاهش بار می شود و همچنین دهانه ی عریض برای عایق کاری و تاسیسات را فراهم می کند.بخش بتنی به دلیل … دیافراگم (پایداری بالاتری )و مقاومت در برابر آتش دارد.پیمانکاران در زمینه چوب و سازه های بتنی می توانند برای ساخت این عناصر WCC دست بکار شوند.این مقاله نشان می دهد که توسعه سیستم ساخت و ساز ضد طوفان با استفاده از عناصر مدولار پیش ساخته,چوب,بتن,کامپوزیت بهتر و مقرون به صرفه است و همچنین یک راه حل در مورد چگونگی اتصال این عناصر ارائه میدهد.بنابراین یک راه ابتکاری برای بازسازی ساختمان و پایدار سازی آن در مناطق طوفانی معرفی می کند.

 

مطالب اخیر

آسانسورها

الزامات اولیه انتخاب آسانسور طراح باید تعداد,ظرفیت و نوع (مسافربر,باربرو …)آسانسورهای ساختمان را در مراحل

ادامه مطلب »

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *