طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی

طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی برای جبران ضعف های سازه ای در مقابل نیروهای وارده به سازه انجام می شود. ساختمان های اسکلت فلزی در مقایسه با سایر سازه ها ضعفی ندارند. اگر به طور مناسب طراحی و اجرا شوند از پایداری و مقاومت بالایی برخوردارند. اما در برخی موارد اجرای نامناسب اتصالات مانند انجام نامناسب جوشکاری، عدم رعایت برخی اصول مانند ستون قوی و تیر ضعیف و سایر اشکالات اجرایی یا طراحی باعث ضعف و خرابی سازه های اسکلت فلزی می شود.

 

طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی

 

طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان های اسکلت فلزی با مهاربند فلزی

مهاربندهای فلزی در طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی عموما برای افزایش مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی باد و زلزله استفاده می شوند. تعبیه مهاربندها باعث افزایش سختی سازه می شود. افزایش سختی سازه باعث کاهش جابه جایی سازه در مقابل نیروی جانبی (Drift) می شود. این امر در افزایش مقاومت سازه بسیار موثر است، چون اکثر ساختمان های فلزی از ناحیه اتصالات دچار شکست می شوند نه اعضا. اتصالات در جابه جایی های رفت و برگشتی آسیب زیادی می بینند.

با نصب مهاربندهای فلزی و افزایش سختی سازه، جذب نیروی سازه هم بیش تر می شود. در نتیجه باید تیر و ستون های اطراف مهاربند تقویت شوند تا در صورت شکست مهاربند توانایی تحمل بار وارده را داشته باشند. به علاوه با جذب نیروی بیشتر به فونداسیون هم نیروی بیشتری منتقل می شود. همچنین باید نیروی uplift را در فونداسیون چک کرد. برخی مدل های مهاربند مانند مهاربند ضربدری سختی بیشتری ایجاد می کنند.

 

مقاوم سازی با مهاربند فلزی

 

طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی با دیوار برشی

استفاده از دیوار برشی در حین ساخت یا در حین سرویس دهی برای افزایش مقاومت سازه ممکن است. البته طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی با دیوار برشی زمانی اقتصادی به نظر می رسد که ساختمان بلند متربه باشد و معمولا در ساختمان های با ارتفاع کم و متوسط چندان توجیه اجرایی و اقتصادی ندارد. زیرا باید المان های اطراف دیوار را نیز به همان دلیل افزایش سختی در مهاربندها، تقویت کرد.

دیواربرشی باعث افزایش مقاومت سازه در مقابل بار ثقلی و بارهای جانبی باد و زلزله می شود. سیستم دیوار برشی می تواند به صورت ترکیبی با قاب ساختمان ساده (اتصالاب مفصلی) و دیوار برشی متوسط یا ویژه اجرا شود. دیوار برشی همچنین می تواند با قاب خمشی (اتصالات صلب) و دیوار برشی متوسط یا ویژه اجرا شود. در سیستم قاب خمشی ساده، دیوار برشی برای جلوگیری از جابه جایی بیش از حد استفاده می شود. این باعث می شود تا مجبور به افزایش بیش از حد قطر تیرها و ستون ها نشویم.

 

مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی با دیوار برشی

 

طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان های اسکلت فلزی با میراگر

طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی با میراگر نوعی روش کنترل غیرفعال نیروهای جانبی وارد بر سازه است. در این روش کنترل غیرفعال، نیروهای وارد بر سازه به نحوی با هدایت شدن به سمت میراگر، مستهلک می شوند. میراگر باعث افزایش زمان تناوب سازه می شود (افزایش به بالای یک ثانیه). این امر باعث کاهش احتمال پدیده تشدید می شود، زیرا زمان تناوب زلزله ها معمولا بین ۰.۱ تا ۱ ثانیه است.

در طراحی میراگرهای اصطکاکی در طبقات ساختمان باید در ابتدا این را تعیین کنیم که چند درصد از نیروی برشی وارد شده توسط میراگر جذب می شود (مابقی توسط قاب جذب می شود). باید درصد بهینه نیروی جانبی وارد شده به میراگر را تعیین کنیم. میراگر باید کمتر از ۵۰ درصد نیروی برشی طبقه را جذب کند. برای طراحی اولیه این مقدار می تواند ثلث نیروی برشی طبقه باشد. این مقادیر برای طراحی در نرم افزار فرض می شوند.

 

مقاوم سازی اسکلت فلزی با میراگر

 

طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی با ورق فلزی

در طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی از ورق های فلزی برای تقویت بال و جان ستون ها استفاده می شود. ورق های فلزی در مجاورت بال ستون یا به صورت موازی با جان ستون قرار می گیرند. اضافه کردن ورق فلزی به بال یا جان ممان اینرسی را افزایش می دهد. افزایش ضخامت بال باعث افزایش مقاومت بال در برابر کمانش می شود. شکل جعبه ای شدن ستون باعث افزایش ممان اینرسی در راستای موازی جان می شود و مقاومت در برابر کمانش را افزایش می دهد.

محاسبه ضخامت و طول ورق فلزی مورد نیاز، کار اصلی در محاسبات مقاوم سازی اسکلت فلزی با استفاده از ورق فلزی است. در هر جهت که مقاومت عضو (تیر یا ستون فلزی) در برابر نیرو (برای مثال کمانش) کم باشد، باید اختلاف مقاومت مورد نیاز توسط ورق فلزی نصب شده تامین شود.

 

مقاوم سازی اسکلت فلزی

 

هزینه طراحی و محاسبات مقاوم سازی سازه فلزی

هزینه انجام طراحی و محاسبات مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی با توجه به مهارت طراح، تعداد المان هایی که نیاز به مقاوم سازی دارند و وضعیت سازه تعیین می شود.