از طراحی تا اجرای یک سازه عمرانی (بخش اول)
مشکلی که در سال های اخیر در جامعه مهندسین بسیار با آن روبه رو هستیم این است که با مهندسانی مواجه هستیم که ذاتا اپراتور هستند بدین معنا که مهندس با آموختن نرم افزار فکر می کند همه چیز را میداند و به تمامی جزئیات طراحی سازه مسلط است اولین کار اجرایی را که به دست کارفرما می دهد تبدیل اولین نقطه سیاه کارنامه حرفه ای او می‌شود. این امر سبب می شود که بسیاری از این مهندسین کلا رشته مهندسی را کنار می‌گذارند و به دنبال کار دیگر می روند. با بسیاری از این مهندسین که صحبت میکنیم به این نکته اشاره می کنند که رشته مهندسی و طراحی سازه کاری بسیار سخت است اما حقیقت امر این است که طراحی سازه کاری دشوار نیست اما باید در کنار تسلط به نرم افزار با یک سری جزئیات اجرایی نیز آشنا باشیم. در ادامه این مطلب به مسائلی اشاره میکنیم که با دانستن آن ها و ترکیب آن با نرم افزارهای طراحی سازه بتوانیم چند گام از سایر مهندسین تازه کار جلو باشیم. پس در ادامه با ما همراه باشید.
مسئله اولی که در این مقاله به آن می‌پردازیم مسئله ای است که می تواند خسارات جبران ناپذیری را در پی داشته باشد. و آن در نظر گرفتن پارکینگ در طراحی است. برای مثال ممکن است که ما در مقام طراح سازه به این نتیجه برسیم ابعاد ستون باید ۶۰ در ۶۰ باشد و در نقشه اجرایی ابعاد ستون را نیز به همین اندازه لحاظ میکنیم اما این نکته را فراموش میکنیم که نقشه سازه به دست آمده را یک بار در پلان معماری قرار دهیم و ببینیم آیا پارکینگی وجود دارد که با این ابعاد ستون حذف شود یا نه؟ این نکته بسیار حائز اهمیت است چون در مورد پارکینگ ما ضوابط بسیار سختگیرانه‌ای داریم که شهرداری نیز به عنوان متولی امر بسیار به آنها توجه دارد. شهرداری برای پارکینگ ها ابعادی را مشخص میکند و مهندسین معمار این ابعاد را در نقشه های سازه یک خود لحاظ می کنند وقتی نقشه ها در شهرداری تایید شده است به این معناست که شهرداری این ابعاد را بررسی و تایید کرده است. حال مشکل زمانی ایجاد می شود که ابعاد فرضی ستون که توسط مهندس معمار در نظر گرفته شده است با ابعاد ستون طراحی شده تطابق نداشته باشد. به عنوان مثال در مثال ذکر شده با توجه به این که مهندس معمار از ابعاد ستون طراحی شده آگاهی ندارد بر اساس فرضیاتی تجربی ابعاد ستونها را ۴۰ در ۴۰ قرار داده است و بر اساس این ابعاد ستون پارکینگها را طراحی کرده و توانسته تعداد مورد نیاز پارکینگ را تامین کند حال ما به عنوان طراح سازه وقتی وارد عمل می‌شویم ممکن است ابعاد ستون به دست آمده با ابعاد ستون در نظر گرفته شده توسط معمار تفاوت داشته باشد این امر سبب می شود تا تعداد پارکینگ مورد نیاز تامین نشود و تعدادی از آنها حذف شود. اهمیت این اتفاق زمانی مشخص می شود که به این نکته توجه میکنیم که در بعضی از مناطق برای مثال در منطقه یک شهر تهران قیمت یک پارکینگ از قیمت یک واحد آپارتمان در مناطق دیگر شهر بیشتر است در تاریخ نوشتن این مقاله پارکینگ های وجود دارد در این مناطق که به قیمت یک و نیم تا ۲ میلیارد تومان خرید و فروش می‌شود، یعنی در صورت حذف یک پارکینگ توسط مهندس طراح مبلغی در حدود یک و نیم تا ۲ میلیارد تومان به کارفرما خسارت وارد می شود. حال مهندس سازه هر چقدر تلاش کند تا بتواند سازه ای بهینه و سبک طراحی کند نمی‌تواند جبران این خسارت را برای کارفرما کند.
ساده ترین کار برای جلوگیری از این خسارت این است که پس از طراحی سازه، سازه طراحی شده را بر روی پلان معماری قرار داده و نقشه را برای مهندس معمار ارسال کنیم و از او بخواهیم تا چیدمان پارکینگ ها را با ابعاد نهایی ستون های طراحی شده تطابق دهد. در برخی موارد ممکن است ابعاد ستون های طراحی شده با نقشه معماری قابل تطبیق نباشد. در این موارد راهکار چیست؟
برای حل این مشکل راهکارهای زیادی وجود دارد که از بین آنها می توان به بازنگری در محل قرارگیری ستونها، استفاده از ستون کتابی به جای ستون مربعی، بالاتر بردن مقاومت بتن (البته با توجه به اینکه آیا در منطقه ساخت پروژه امکان تهیه بتن با این مقاومت وجود دارد یا خیر؟ و اینکه آیا کارفرما حاضر به پذیرش هزینه بتن با مقاومت بیشتر هست یا نه؟)، تغییر محل وصله ها و استفاده از وصله مکانیکی یا کوپلر (اتصال مکانیکی) به جای اتصال اورلب یا وصله پوششی است. به نکات گفته شده باید یک نکته را نیز اضافه کنیم. در بعضی موارد که ساختمان دارای تعداد طبقات زیاد زیر زمین است معمار در طراحی خود ضخامت دیوار حائل را به درستی فرض نکرده است برای مثال ضخامت دیوار را به جای ۳۰ سانتی متر، ۱۵ سانتیمتر در نظر گرفته است این باعث می شود که به محض قرار دهی دیوار به اندازه سی سانت در طراحی پارکینگ حذف شود. در این موارد تنها راهکار اصلاح جانمایی پارکینگها توسط معمار است.
یکی از راهکارهایی که برای حل مشکل حذف پارکینگ به آن اشاره شد، استفاده از اتصال مکانیکی به جای وصله پوششی یا اورلب بود. با توجه به اینکه زمینه فعالیت شرکت صنایع ساختمان سپهر طراحی و ساخت انواع مختلف کوپلر یا وصله مکانیکی می باشد قصد داریم مقداری در مورد این راهکار بیشتر توضیح بدهیم.
یکی از پارامترهای مهم طراحی ستون های بتنی نسبت مساحت فولاد به بتن در مقطع ستون است. این نسبت در آیین نامه آبا یا مبحث نهم مقررات ملی با ρ نشان داده می شود .این نسبت نمی تواند از مقدار مشخصی تجاوز نماید. در حال حاضر در آیین نامه های مختلف طراحی ساختمان های بتنی این مقدار بین ۶ تا ۸ درصد می باشد. بدین معنا که نهایت ۶ تا ۸ درصد سطح مقطع ستون را می تواند مساحت آرماتور های فولادی تشکیل دهد. حال فرض کنیم طراحی یک سازه بتنی در یکی از ستون ها مقدار آرماتور مورد نیاز را برابر با ۷۰ سانتی متر مربع محاسبه کردیم و طبق نقشه معماری که توسط مهندس معمار طراحی شده است ابعاد ستون می بایست ۴۰ در ۴۰ سانتی متر باشد. با در نظر گرفتن مقدار رو هشت درصد برای سطح مقطع ستون ها نهایت مقدار مجاز برای قرار دادن آرماتورها ۱۲۸ سانتی متر مربع می باشد. در نگاه اول مقطع در نظر گرفته شده توسط مهندس معمار از نظر نسبت مساحت آرماتور به سطح مقطع ستون هیچ گونه مشکلی ندارد اما باید به این نکته نیز توجه داشته باشیم که آرماتور هایی که در ستون قرار می گیرند نمی‌توانند از پی تا آخرین سقف ادامه پیدا کنند و به ناچار در میانه راه قطع می‌شوند. همانگونه که می‌دانید برای ادامه دادن آرماتور ها در طبقات به طور معمول آنها را به صورت پوششی وصل می کنند که مقدار طول این وصله حداقل برابر با ۵۰ برابر قطر آرماتور می باشد. در محل وصله مقدار مساحت آرماتور در مقطع دو برابر می‌شود و با دو برابر شدن مقدار آرماتور مقدار میلگرد موجود در مقطع به ۱۴۰ سانتی متر مربع افزایش پیدا میکند و از مقدار مجاز عبور می کند. در این حالت اتصال مکانیکی می تواند مشکل را به کلی مرتفع کند. با استفاده از کوپلر میلگرد ها به صورت سر به سر به همدیگر متصل می شوند و در نتیجه مساحت میلگرد های موجود در مقطع دو برابر نخواهد شد. و ستون با همان ابعاد ۴۰ در ۴۰ سانتیمتر که توسط مهندس معمار طراحی شده قابل اجرا می باشد.
امکان اجرای ستونها با مقاطع کوچکتر یکی از محاسن بسیار مهم و کاربردی اتصال مکانیکی می باشد اجرای کوچکتر ستون ها علاوه بر کمکی که در حذف نشدن پارکینگ ها و اجرای دقیق‌تر پلان معماری طراحی شده توسط مهندس میکند از نظر هزینه قالب بندی بتن ریزی و آرماتوربندی نیز صرفه جویی قابل توجهی در پی دارد.
دیدگاه ها (0)