معرفی انواع سیستم‌های سازه‌ها

بارهایی که بر ساختمان وارد می گردد را می توان به دو دسته بارهای ثقلی یا عمودی و بارهای جانبی طبقه بندی نمود. هر ساختمان از اجزای متفاوتی تشکیل شده است. این اجزا به شیوه ای به یکدیگر وصل می شوند که بتوانند نیروهای وارد بر ساختمان را به خوبی تحمل و به اجزا دیگر و نهایتا فونداسیون منتقل نمایند. نحوه ای که اجزای سازه به هم وصل شدند یک سیستم سازه ای را تشکیل خواهند داد. انواع مختلفی از سیستم های سازه ای امروزه مورد استفاده قرار می گیرد. در ایران در آیین نامه ۲۸۰۰ به ۵ نوع سیستم سازه ای اشاره شده که بعضی از آن ها مانند قاب خمشی بسیار پرکاربرد هستند. در این مطلب ما به معرفی اجمالی انواع سیستم های سازه ای شامل سیستم دیوارهای باربرد، سیستم قاب ساده، سیستم قاب خمشی، سیستم ترکبی و سیستم کنسولی پرداختیم.

بارهای وارد بر یک ساختمان:

هر ساختمانی تحت تاثیر نیروهای مختلفی می باشد. زمانی که از بارهای وارد شده بر ساختمان صحبت می نماییم دو نوع بار ثقلی و جانبی مطرح می گردد. منظور از بار ثقلی بارهای ناشی از وزن سازه یا بارهای زنده می باشد به صورت عمودی به سازه وارد می گردد. ولی بارهایی نیز وجود دارند مثل زلزله یا باد که به شکل جانبی و از کنار به ساختمان اعمال می شوند. این بارها را با نام جانبی می شناسند. به منظور تحمل هر یک از این بارها در ساختمان سیستم هایی طراحی می گردد که به آن ها سیستم بار ثقلی و سیستم بار جانبی گفته می شود. هر ساختمان به منظور تحمل بارهای جانبی و ثقلی هم به سیستم بار ثقلی و هم سیستم بار جانبی نیاز خواهد داشت.

نیروهایی که وارد سازه می شود چه قائم و چه جانبی باید به وسیله ی اعضای سازه مثل تیر و ستون، مهاربند و … نهایتا به فونداسیون منتقل شود. حال این که اعضای سازه چگونه به یکدیگر وصل شده باشند و ترکیب و آرایش آن ها چگونه باشد سبب ایجاد سیستم های مختلفی می شود که به آن سیستم سازه ای گفته می شود.

امروزه سیستم های سازه ای مختلفی طراحی شده که هر یک با توجه به شرایط کارایی خود دارند.

انواع سیستم های سازه ای

در ایران آیین نامه ای وجود دارد که عنوان آیین نامه ۲۸۰۰ که مرتبط با طراحی لرزه ای ساختمان ها می باشد. بر طبق این آیین نامه ۵ نوع سیستم سازه ای تعریف می شود که عبارتند از:

• اول، سیستم دیوار باربر.
• دوم، سیستم قاب ساده.
• سوم، سیستم قاب خمشی.
• چهارم، سیستم ترکیبی.
• پنجم، سیستم کنسولی.
• ششم، سیستم دیوارهای باربر.

این سیستم فاقد تیر و ستون بوده و در آن دیوارهای باربر همراه با قاب های مهاربندی شده وظیفه تحمل بارهای قائم را بر عهده گرفته اند. بارهای جانبی نیز به کمک دیوار های باربر مهار می گردند. مرسوم ترین نوع سیستم دیوارهای باربر سازه اهی LSF بوده که علاوه بر وزن کم از سرعت اجرای بالایی نیز برخوردارند. این سازه ها به تنهایی از نظر تجاری چندان پرکابرد نمی باشند. از انواع دیگر سیستم دیوارهای باربر می توان به دیوار برشی بتن آرمه، دیوار بتنی پاششی، دیوار برشی با مصالح بنایی مسلح اشاره داشت.

سیستم قاب ساده

این سیستم یکی از رایج ترین و پرکاربردترین سیستم های سازه ای می باشد؛ چون که اجرای آن راحت می باشد و نیاز به تخصص بالایی نخواهد داشت. در سیستم قاب ساده تیر و ستون وجود دارد. تیرها و ستون ها می توانند از فولاد یا بتن ساخته شده باشند و اتصال میان تیرها و ستون ها به شکل مفصلی انجام می گیرد. از این سیستم بیشتر برای سازه های فولادی استفاده می گردد هر چند به کار بردن آن برای سازه های بتنی نیز غیر ممکن نمی باشد؛ ولی با پیچیدگی بیشتری همراه است.

بر اساس آیین نامه ۲۸۰۰ انواع سیستم قاب ساده عبارتند از:

• اول، دیوارهای برشی بتن آرمه.
• دوم، دیوار برشی با مصالح بنایی.
• سوم، مهاربند واگرای ویژه فولادی.
• چهارم، مهاربندهای کمانش تاب.
• پنجم، مهاربندهای همگرا.

سیستم قاب خمشی

قاب خمشی پرکاربردترین سیستم سازه ای می باشد و استفاده از آن فقط به ایران محدود نمی شود. قاب خمشی می تواند از جنس فولاد یا بتن باشد. اتصال تیر و ستون در قاب خمشی به شکل صلب بوده؛ ولی تیرها و ستون ها در مقابل اعمال بار می توانند شکل پذیر باشند.

در این سازه به دلیل گیردار بودن گره ها،‌ تحمل بارهای وارد شده به وسیله ی خمش و برش در تیرها و ستون ها انجام می گیرد. بر خلاف سیستم قاب ساده که در ساختمان های فولادی کاربرد بیشتری داشت استفاده از سیستم قاب خمشی در ساختمان های با اسکلت بتنی راحت تر خواهد بود.

سیستم های ترکیبی

با توجه به مزایایی که سیستم های سازه ای مختلف دارند در بعضی از سازه ها می توان از ترکیب سیستم های مختلف استفاده نمود. به عنوان مثال در ساختمان های بلندتر از ۱۵ طبقه می توان از قاب خمشی به همراه دیوار برشی یا مهاربند کمک گرفت. در این سیستم ها تحمل بارهای ثقلی به وسیله ی تیرها و ستوها انجام می شود و دیوارهای برشی یا قاب های مهاربندی وظیفه ی تحمل بارهای جانبی را بر عهده دارند.