طراحی پرچم

طراحی پرچم برای استقرار و مقاومت طولانی مدت سازه پرچم انجام می شود. پرچم به عنوان نمادی برای نمایش مرز یک کشور، نماد خطر و غیره کاربرد زیادی دارد. در برخی موارد مانند سطح شهر هم پرچم ها صرفاً برای تزئین به کار می روند. در هر کدام از این موارد نیاز است سازه پرچم شامل میله و پی آن به خوبی طراحی شود تا در برابر نیروهای وارده، به ویژه نیروی باد، مقاومت لازم را داشته باشد. معتبرترین آیین نامه برای طراحی سازه پرچم ، آیین نامه ANSI آمریکاست.

طراحی میله پرچم

اولین موردی که در طراحی پرچم در بخش میله آن باید تعیین شود، تعیین شکل میله است. یکی از بهترین انواع مقاطع برای میله پرچم ، مقاطع چندوجهی هستند. مقاطع چندوجهی مزایای زیادی در زمان ساخت و اجرا دارند. حمل و نقل سریع، تولید انبوه در مدت کوتاه و مونتاژ سریع و آسان از جمله این مزایاست. قطعات سازنده میله پرچم ، برای سهولت حمل و همچنین محدودیت اجرایی به صورت قطعه قطعه حمل می شوند و در محل، مونتاژ می شوند.

بارهای محاسباتی در طراحی پرچم

بارهای لحاظ شده در محاسبات طراحی پرچم باید شامل بار مرده و بار باد وارد بر خود پرچم باشد. وزن سازه پرچم قابل توجه نیست و به همین دلیل بار لرزه ای برای آن محاسبه نمی شود.

بار وارد بر میله پرچم در طراحی مطابق فرمول زیر محاسبه می شود.

W_p = 0.07*V²*C_h*D

W_P  بار باد وارد بر میل پرچم (نیوتن بر متر)

V   سرعت مبنای باد (متر بر ثانیه)

C_h  ضریب ارتفاع

D  قطر میل پرچم بر حسب متر

فشار مبنای باد بر اساس آیین نامه مبحث ششم ساختمان نظام مهندسی، بر اساس شهری که سازه در آن بنا می شود، تعیین می گردد. در طراحي پرچم ، ابعاد پرچم باید با طول میله پرچم متناسب باشد.

در طراحی پرچم نیاز است بار وارد بر خود پرچم را نیز محاسبه کنیم. بار وارد بر پرچم با توجه به جنس پارچه آن متفاوت است.

برای پرچم های از جنس نایلون و کتان، بار باد طراحی مطابق فرمول زیر محاسبه می شود.

W_f = 0.008*V²*√A_f*C_h

برای پرچم های از جنس پلی استر ،بار باد طراحی مطابق فرمول زیر محاسبه می شود.

W_f = 0.012*V²*√A_f*C_h

C_h = 0.62 * Z^0.21 ,  5 _m < Z ≤ 274 _m

C_h = 0.86 ,  Z ≤  5 _m

در فرمول محاسبه باد برای میل پرچم و خود پرچم، علائم یکسان است.

W_P  بار باد وارد بر میل پرچم (نیوتن بر متر)

V   سرعت مبنای باد (متر بر ثانیه)

C_h  ضریب ارتفاع

D  قطر میل پرچم بر حسب متر

طراحی پی پرچم

در طراحی پرچم ابعاد فونداسیون را با توجه به لنگر واژگونی و ضریب اطمینان مربوطه تعیین می کنیم.

F.S = M_R / M_O ≥ 1.75

در تعیین M_Rارتفاع و سطح پی مؤثر است. در صورت تأمین ضریب اطمینان، ارتفاع و سطح پی مناسب است. معمولاً از پی دایره ای یا مربع برای پرچم استفاده می شود. فونداسیون پرچم به صورت پیش ساخته هم موجود است. تنها لازم است محل نصب به اندازه ارتفاع موردنیاز حفاری شود و فونداسیون پیش ساخته در آن قرار گیرد. بیس پلیت پرچم روی بولت هایی که در فونداسیون پیش ساخته قرار دارند، نصب می شود.

طراحی بیس پلیت پرچم

در طراحی پرچم ، پایه آن اکثراً بر روی یک بیس پلیت با فاصله از روی فونداسیون طراحی می شود. اگر فاصله بین بیس پلیت و فونداسیون از قطر بولت ها بیشتر باشد، باید ظرفیت خمشی بولت ها را هم بررسی کنیم. ماکزیمم نیروی ایجاد شده در بولت ها از رابطه زیر محاسبه می شود.

F_Max = 0.075( (P/n) ± (M*Y_Max)/I) , I =

F_Max ماکزیمم نیروی ایجاد شده در دورترین بولت

P نیروی محوری ناشی از میله پرچم

 n تعداد بولت ها

M لنگر پای میل پرچم ناشی از باد

Y_Max فاصله بولت ها از مرکز هندسی بیس پلیت

I ممان اینرسی مجموعه بولت ها

در طراحی پرچم بهتر است تعداد بولت ها را افزایش دهیم و در عوض از قطر آن ها بکاهیم. در این صورت طول مهاری بولت کاهش خواهد یافت. با افزایش قطر، تأمین طول مهاری بولت ها نیاز به پی بسیار عمیق دارد.

نکات اجرایی میله پرچم

بعد از انجام طراحی پرچم باید نکاتی را برای اجرای صحیح میله آن رعایت کرد. معمولاً میله پرچم را به صورت قطعه قطعه به محل نصب منتقل می کنند. در آن جا قطعات را متصل می کنند. اتصال قطعات میله پرچم در محل از اهمیت زیادی برخوردار است. اتصال اصطکاک جداره یکی از روش های رایج است. در این روش طول همپوشانی حداقل بایستی ۱.۵ برابر قطر قسمت تحتانی، در عضو فوقانی باشد. مقدار مجاز خطا ۱۰ درصد است، بنابراین بهتر است که طول همپوشانی در اجرا ۱۰ درصد بیشتر از طول طراحی در نظر گرفته شود.

مراحل مونتاژ میله پرچم به طور مختصر به این صورت است:

• ابتدا روی قطعه پایینی، به اندازه طول همپوشانی به وسیله ماژیک یا گچ علامت گذاری شود.
• چندین روش برای مونتاژ قطعات وجود دارد، استفاده از جک مکانیکی یک روش مناسب است.
• قطعه بالایی باید به نحوی قرار گیرد که انتهای بزرگتر آن در مجاورت بخش کوچکتر قطعه پایینی قرار گیرد.
• باید دو قطعه را به نحوی در کنار یکدیگر قرار دهیم که درزهای جوش دو قطعه در امتداد هم باشند.
• نیروی جک کردن (مونتاژ) باید به صورت یکنواخت باشد. جک کردن را تا زمان رسیدن به حد نهایی همپوشانی ادامه می دهیم.

هزینه طراحی پرچم

هزینه طراحی پرچم به ارتفاع میله آن، سرعت باد در منطقه، جنس خاک منطقه و در نهایت به دشواری طراحي پی پرچم بستگی دارد. معمولاً طراحی میله پرچم دشواری چندانی ندارد اما پی پرچم می تواند مشکل ساز شود. زیرا در برخی موارد طول و عرض پی به دلایلی محدود می شود و افزایش ارتفاع هم تا مقدار معینی امکان پذیر است. در این مواقع به خلاقیت طراحی نیاز است و در نتیجه هزینه طراحی افزایش می یابد.