نکاتی پیرامون طراحی سوله صنعتی و سوله های سنگین که با منظور این کلیت طراحی شده و ساخته می‌شود.
- گاهی اوقات سازندگان علاقه مند هستند به دلایلی همچون کاهش دور ریزورق، سود بیشتر و یا احساس نا امنی از سوله هایی که می خواهند بسازند مقاطع را نسبت به طرح ارائه شده قوی تر بسازند .مثلا ارتفاع جان درپای ستون وتعداد بولتها را افزایش می دهند ویا عرض بالها را زیاد تر می کنند و یا طول ماهیچه تیر را زیادتر می گیرند. در این میان اگرچه کل طرح قوی تر شده اما باید به نکاتی هم توجه کرد:
- با توجه به اینکه میزان جذب نیرو در قاب خمشی بر اساس ماتریس سختی بوده و ممکن است با قوی تر شدن یک قسمت، نیروی بیشتری هم جذب شود ، لازم است بر این اساس کنترل هایی صورت گیرد تا افزایش نیروی داخلی عضو نسبت به نیروی دیده شده در طراحی خطرساز نباشد .
- مثلا جذب لنگر بیشتر در انتهای تیر، نیازمند پیچ های بزرگتری دراتصال تیر به ستون می تواند باشد . با جوش دادن و تقویت بیش از حد پای ستون با استیفنرهای متعدد می توان باعث جذب لنگر در یک اتصالی که مفصلی فرض شده گردید و موجب گسیختگی در پای ستون یا ورق کف ستون یا بولتها و یا واژگونی فونداسیون شد .
طراحی سوله صنعتی نیم طبقه اضافی
اصولا تجربه نشان داده است اضافه شدن یک سوله (دوقلو یا بچه سوله و…) به طراحی سوله صنعتی موجود یا در حال طرح معمولا نه تنها باری به آن اضافه نمی کند بلکه با توجه به مهار آن وایجاد لنگرهای برعکس در ستون آن هم از نظر تنش و هم از نظر جابجایی وضعیت آن را بهتر می کند .
اما در مورد سوله هایی که قرار است به صورت دو قلو یا چند قلو یا با یک بچه سوله طراحی شوند ، اما فعلا کارفرما قصد دارد که یکی از آن ها را بسازد و بعدها در صورت تأمین مالی بخش دیگر را بسازد ، قضیه فرق می کند و از آنجا که در چند سالی که این سوله به صورت تنها استفاده می شود ، چنانچه مورد فشار بار باد ماکزیمم یا برف که برای آن طرح شده قرار گیرد ، ممکن است عملکرد دیده شده در طراحی سوله صنعتی را نداشته و تخریب گردد.
طراحی سوله صنعتی نیم طبقه اضافی
در این موارد اولا بایستی سوله ای که فقط قرار است ساخته شود را نیز جداگانه مدل نمود و آن را مورد بررسی و ارزیابی قرار دارد . چنانچه تنش های این سوله به تنهایی بیشتر از حد مجاز است لازم است آن را تقویت نمود ،
اما اگر صرفا در حالت تنها جابجایی آن قدری از حد مجاز فراتر رود به نظر می رسد می توان تا حدودی خاص که باید به تأیید دستگاه های زیربط برسد و این میزان بستگی به تعهد کارفرما در مورد ساخت قسمت نهایی سوله در مدت زمان محدود دارد می توان این جابجایی را نادیده گرفت.
تحلیل دو بعدی یا سه بعدی
- تحلیل و طراحی سوله صنعتی به صورت سه بعدی پیچیده می شود و به مهاربند های سقف بستگی پیدا می کند و حتی اعضای فشاری هم نیرو می گیرند.
- برای کنترل جابجایی سوله و استفاده از ظرفیت به هم پیوستگی قابها نیاز به مدل سه بعدی هست.
- در مدل سه بعدی از نصف بودن چشمه باربر قابهای اول و آخر نسبت به سایر قابها و وجود ستونهای باد و تیر نعل درگاه و کلاف و حتی دیوار و گاهی کوچکتر بودن فاصله دو قاب اول و دوم برای کاهش جابجایی می توان استفاده کرد.
- می توان از بادبند در قابهای ابتدا و انتها برای مهار بیشتر آنها استفاده نمود.
-
تحلیل دو بعدی یا سه بعدی
- باید فونداسیون های این دو قاب برای نیروهای بیشتر باد طراحی شوند.
- با توجه به کاهش جابجایی سوله و کاهش اثر پی دلتا ممکن است تنشهای سوله از حالت دوبعدی کمتر گردند. اما با توجه به اینکه ممکن است تحلیل خیلی دقیق نباشد و یا در عمل خوب کار نکنند بهتر است برای کاهش تنشها از این روش استفاده نگردد . بلکه صرفا به خاطر جابجایی از این روش استفاده گردد که خطر خاصی ایجاد نشود.
- بهتر است در حالت استفاده از تحلیل سه بعدی برای کنترل جابجایی سوله در قاب دو بعدی جابجایی سوله به عددی مانند دو برابر جابجایی مجاز سوله محدود گردد تا از عملکرد سوله اطمینان حاصل شود.
- در حالت تحلیل دو بعدی تنش های خارج صفحه مانند پیچش ناشی از نیروی طولی جرثقیل یا خمش های حول محور ضعیف تیر و ستونها دیده نمی شود.
- در هر حال تحلیل سه بعدی واقعی تر است و در واقع علاوه بر بادبندهای سقف بدلیل اتصال Z ها به یکدیگر و پوشش سقف توسط ورق موجدار ، اصولا قابهای سوله به هم مرتبط هستند و با هم کار می کنند.
ترکیبات بار طراحی سوله صنعتی
برخی افراد قبل از بارگذاری سوله مقایسه بین برش پایه ناشی از زلزله و باد می کنند و فقط نیرویی که برش پایه بیشتری دارد را به سازه اعمال می کنند. (معمولا بار باد)
در حالیکه اصولا این دو تفاوتهای زیادی هم دارند ، از جمله:
الف – بار زلزله صرفا به مراکز جرم به صورت نقطه ای وارد می شود و به هر کجا که جرم وجود دارد. اما بار باد به هر کجا که پوششی وجود دارد اعمال می شود و توزیع آن به شکل خطی است.
ب – اصولا توزیع بار زلزله در سوله های متقارن ، در دو طرف مشابه است . مثلا در تیرها و ستونهای دو طرف اما در مورد بار باد در یک طرف ، فشار و در یک طرف مکش داریم و در ستون سقف شیبدار مکش هایی هم به سمت بالا داریم که عکس العمل های ویژه ای را در اعضای قاب و تکیه گاهها حاصل می کند.
اثرات تغییرات LTB وK تیر و ستون
اصولا هم تیر و هم ستون در سوله از جنس تیر ستون هستند و در هر دوی آنها عموما ویژگی تیر غالب است تا ستون به دلیل سبک بودن بارها ، عمده تنش ایجاد شده در اعضا به شکل خمشی است نه فشاری . مگر در مواردی که ستون دارای جرثقیل سنگینی باشد که درصدی از تنش هم ناشی از نیروی محوری خواهد شد . لذا اصولا بحث بیش از حد درباره K خیلی در سوله ها مصداق پیدا نمی کند و اصولا عددی بین 1.3 تا 2 را می توان به عنوان K ستون به کار برد و تاثیر چندانی بر ابعاد سازه نخواهد گذاشت .
اما در مورد گزینه LTB نرم افزار از این عدد در دو جا استفاده می کند. اولا عدد LTB کوچکتر از 1 به این معنی است که طول مهار نشده ستون کاهش داده می شود. مثلا اگر LTB ستون 0.5 تعریف شود و K آن 1.3 :
ضریب لاغری:
یعنی بر شکل کمانش عضو و معادله کمانش آن تأثیرمی گذارد و از آنجا بر تنش مجاز فشاری . تا اینجای قضیه چندان دور از واقعیت نیست ،اما LTB به عنوان فاصله مهارهای جانبی بال فشاری هم برای برنامه شناخته می شود و از آنجا ممکن است در تعیین تنش مجاز خمشی تأثیر فراوانی داشته باشد .
در حالیکه در بسیاری حالات قوطی به کار رفته در دل ستون یا در وسط جان اجرا می شود و یا چسبیده به بال کششی و استفاده از آن به عنوان مهار جانبی بال فشاری در محاسبات صحیح نیست .البته راه حل ساده پیشنهاد شده در این رابط جوش دادن یک ورق تقویت جان بین بال فشاری و قوطی مهاربند می باشد.
گیرداری فونداسیون در طراحی سوله صنعتی
فونداسیون های گیردار
باید کف ستونها تحت همه حالات بار طراحی شوند (و بولتها) چون ممکن است در یک حالت e بزرگ باشد ولی نیروها کم باشند و در حالتی دیگر e متوسط باشد ولی کشش یا فشار در ستون زیاد باشد .
همچنین در صورتی که بخواهیم از فونداسیون منفرد استفاده کنیم ، ناپایدار است . چرا که نهایت e که می تواند از بزرگتر باشد تا قسمتی از پی تحت کشش بیفتد است و از آن به بعد پی ناپایدار می شود و همانطور که می دانیم همیشه در حالت گیردار e بزرگتر از است . چون معمولا لنگر زیادی در پای ستون وجود دارد و نیروی محوری کمی بنابراین e= همیشه عدد بزرگی است .
ضمنا در صورت استفاده از فونداسیون نواری روی پیچش شناژهای رابط طولی نمی توان حساب کرد چون بار باد همزمان به همه قابها وارد می شود (همینطورسایر بارها) و چنانچه دهانه سوله بزرگ باشد فونداسیون های نواری عرضی هم شاید خیلی کارساز نباشد.
فونداسیون های گیردار
چون اولا باید آنها را طراحی نمود (آرماتور و بلندشدگی آنها را ) و ثانیا تغییر شکل آنها باید بررسی شود که از حد مجاز بیشتر نباشد. ضمنا همان تغییر شکل (چرخش فونداسیون) هر چقدر هم که ناچیز باشد ، باید اثر آن را برروی جابجایی سوله بررسی کرد. ضمنا معمولا وصل کردن فونداسیون به صورت نواری بسیار پرهزینه است .
1.اصولا هیچ دیتایلی برای فونداسیون صرفا مفصلی و گیردار نیست.
2.چگونگی اعمال گیرداری نسبی در فایل و دتایل اجرایی آن نیاز به تحقیق دارد مثلا نمی توان گفت چه اتصالی 25%گیرداری دارد . اما در کل می توان گفت هر اتصالی حداقل 10% گیرداری را دارد که از ظرفیت آن می توان برای کنترل جابجایی سوله استفاده کرد . اما باید بولت ها وفونداسیون را هم بر آن اساس طراحی نمود.
- گاهی گیرداری نسبی درمورد باری مثل برف تعریف می شود ولی در مورد باری مثل باد نسبت های بدست آمده بین لنگر جذب شده در حالت گیردار و نیمه گیردار متفاوت است.
لزوم کاربرد شناژهای رابط در عرض سوله
در محاسبات سوله اگرچه مورد خاصی در مورد اتصال عرضی فونداسیون های منفرد سوله درعرض در آیین نامه ها ذکر نشده اما به برخی از محاسن که در ذیل می‌آید مهندسان را ترغیب می کند که به صورت دو در میان یا سه در میان از این کمربندها استفاده کنند:
الف- این کلافها به عنوان مهاری مطمئن برای آرماتور و قالب بسته شده قبل از بتن ریزی لحاظ می شوند و از تکان خوردن بیش از حد آرماتورها جلوگیری می کنند.
ب- در هنگام زلزله باعث حفظ انسجام سیستم پی و سوله و جلوگیری از رانش یکی از فونداسیون های به تنهایی می گردند.
ج- با توجه به وجود درصدی از گیرداری در پای ستون و تغییرشکلی که ممکن است در اثر آن در پی حاصل شود، این شناژها این تغییرشکل و چرخش را محدود می کنند.
اثر دیوارهای جانبی در طراحی سوله صنعتی
1.در واقعیت دیوارها مهارکننده جانبی ستون های سوله و نگهدارنده سوله در مقابل باد هستند.هرچند در تئوری ما فرض می کنیم که بار باد از دیوار به سوله منتقل می شود. اما در واقع دیوار خود به تنهایی بار باد را تحمل می کند و آن را به زمین منتقل می کند و اصولا وجود دیوار در اطراف سوله به کاهش جابجایی آن کمک می کند.
2.از آنجا که با افزایش ارتفاع دیوار از 5-6 متر هم سقوط آجر و مصالح در هنگام زلزله و تخریب دیوار به پایین وجود دارد و هم وزن سازه افزایش یافته و باعث می شود سوله سنگین تر گردد به نظر می رسد بهتر است از کاربرد آجر و دیوار در ارتفاع بیشتر خودداری شود و به جای آن از مصالح سبک و پوشش های نوین استفاده نمود.
کنترل کمانش های موضعی
طبق آیین نامه فولاد ایران و سایر مراجع بین المللی لازم است علاوه بر کنترل تنش در اعضای سازه ای فولادی که از تیر ورق ساخته می شوند. نسبت های عرض به ضخامت نیز برای بال و جان اعضا از حدود مشخصی تجاوز نکند تا از کمانش موضعی جلوگیری گردد .
مجاورت ستونهای باد با قوطی های سقف
- هدف انتقال بار باد به زمین است .(به کمک رفتار خرپایی)
- چشمه باربر قاب اول و آخر نصف سایر قاب هاست.
نکات جرثقیل در طراحی سوله صنعتی
- بایستی نوع پل جرثقیل (تک پل یا دو پل ) در ابتدا مشخص گردد. چون این گزینه به سه عامل مربوط می شود:
- یکی فاصله چرخ های راهبر پل ، دوم وزن پل و سوم محل حرکت ارابه که در حالت تک پل زیر پل و در حالت دو پل روی آنها می باشد .
- لازم است پل بر اساس تنش مجاز ، اثر خستگی ، خیز (و پیش خیز لازم) و کمانش موضعی طرح شود .
نکات جرثقیل در طراحی سوله صنعتی
- برای طراحی سوله صنعتی کامل و دقیق که دارای جرثقیل است ، بایستی وزن پلها، وزن ارابه ، فاصله چرخهای ارابه و راهبر پل معلوم باشد و بایستی این اعداد در نقشه ها ذکر شود تا از مسائل و خطرات بالقوه آتی جلوگیری گردد. مثلا اگر سازنده وزن پل بیشتری را ارائه کند یا فاصله چرخ های راهبر را کمتر کند، خطرناک خواهد بود.
- بهتر است خیز پل و حماله براساس رابط کنترل شود یا باید توجه نمود که نوع نشیمن جرثقیل نیز خیلی مهم است. اگرچه استفاده از نشیمن کربل که به ستون جوش داده می شود اصولا مطلوب تر است (چون عضو بالای آن ضعیف نمی شود) ما در مواردی که نیروی زیادی به نشیمن جرثقیل وارد می شود بهتر است از ستون های لبه دار استفاده کرد تا خطر شکستگی کربل یا جوش آن به ستون برطرف گردد