دانلود مقاله ساختمان های بلند و افزایش بهره وری


Widget not in any sidebars

بتن سبک سازه ای که بیشترین مقاومت فشاری را در بین این نوع بتن دارد و مقاومت فشاری آن در محدوده 17.2 مگا پاسکال تا 41.4 مگا پاسکال قرار می گیرد و چگالی آن در حدود 1441 کیلوگرم بر متر مکعب تا 1922 کیلوگرم بر مترمکعب است.
بتن سبک به عنوان مصالح ساختمانی استفاده های گوناگونی دارد، از جمله ساخت اسکلت ساختمان های چند طبقه، دیوارهای حائل، اعضای چیش تنیده، پشت بام ها و کشتی ها و …..
بتن سبک مخصوصا برای ساخت ساختمان های بلند با طبقات زیاد مناسب است و سبک بودن آن باعث کاهش وزن ساختمان و صرفه جویی در ستون ها و فونداسیون سازه می شود.
بتن با مقاومت بالا
بتن پرمقاومت که به نام بتن میکرو سیلیس نیز معروف است، بتنی با مقاومت بالاتر از 5/34 مگا پاسکال و حتی تا 138 مگا پاسکال می باشد. اولین استفاده از آن در ساختمان در سال 1971 در نروژ بود. گاز میکروسیلیس در فرآیند تولید آلیاژ های سیلیسیم ایجاد میشود. در بتن با مقاومت بالا علاوه بر گاز میکروسیلیس مایع شده، سیمان پرتلند، آب و سنگدانه شکسته شده گرانیت و سنگ آهکی و فوق روان کننده استفاده میشود. دلیل این مقاومت بالا واکنش میکروسیلیس مایع با آب است که طی آن کریستال هایی ایجاد می شوند که فضاهای خالی درون بتن را کاملا پر می کنند و علاوه بر مقاومت بالا، عایق خوب رطوبتی نیز می گردد. البته بتن پر مقاومت بسیار تردتر از بتن عادی است و باید در استفاده از آن به این نکته بسیار دقت شود.
استفاده از بتن پرمقاومت در ساخت و سازها روز به روز گسترش می یابد، توان پمپ کردن این نوع از بتن هر روز مرتفع تر میشود و ماشین آلات جدید این نوع بتن را از پدیده جداشدگی دانه بندی محافظت می کنند.
بتن پرمقاومت امروزه برای ساخت ساختمان های بلند و آسمان خراش ها در مالزی، چین و آمریکا استفاده میشود و مقاومت بالای آن باعث کوچکتر شدن سایر اعضای سازه ای و افزایش فضای قابل استفاده داخلی این ساختمان ها شده است.
بتن با کارایی بالا
استفاده از بتن با کارایی بالا به طور عملی در سال 1927 وقتی مهندسان مشغول ساخت یک تونل از میان کوههای راکی و در نزدیکی شهر دنور بودند و نیاز به یک روش سریع برای تحمل بارهای وارد بر تونل داشتند، شروع شد. در آن زمان بتن با کارایی بالا در سطح تحقیقات بود و هنوز به بازار ارائه نشده بود ولی با فشار مهندسان این تکنیک در ساخت تونل راکی استفاده شد. علل رضایت از این نوع بتن، توانایی دست یابی به سختی کافی در 24 ساعت به جای 7 روز برای بتن معمولی بود. از دیگرمزایای این بتن می توان به عملکرد بهتر آن در زمینههای ماندگاری، چگالی، مقاومت در برابر جداشدگی و مقاومت در برابر حمله های شیمیایی نام برد.
متخصصان صنعت ساختمان به افزایش بهره وری ساخت به کمک کاهش زمان مورد نیاز برای رسیدن به مقاومت مورد نظر و مقدار مصالح مصرفی و افزایش ایستایی و مقاومت بسیار علاقه مندند. بتن با کارایی بالا چون، نسبت آب به سیمان پایینی دارد می تواند در 24 ساعت به مقاومت 1/24 مگا پاسکال تا 4/41 مگا پاسکال برسد. این قضیه سرعت اجرای کار را بسیار بالا می برد و می تواند هزینه را کاهش دهد چون زمان انتظار قالب ها را کاهش می دهد.
این خصوصیات، بتن با کارایی بالا را تبدیل به مصالح خوبی برای سازه های بلند می کند. چون این سازه ها برای پیشرفت کار به مقاومت اسکلت و بتن طبقه زیرین خود نیاز دارند و هرچه این مقاومت سریعتر ایجاد شود پیشرفت پروژه سریعتر خواهد بود.
2-6-پیشرفت در سیستم های سازه ای
یک سازه باید طوری طراحی شود که بتواند وزن خود، نیروی باد، وزن تجهیزات نصب شده، دماهای بالا و پایین و لرزش ها را تحمل کند و در برابر انفجارهای احتمالی مقاومت کند و سر وصدا را جذب نماید و در عین حال نیازهای انسانی را برآورده سازد. این نیاز ها عبارتند از: فضای قابل استفاده، نیازهای مالکین سازه، ایمنی و راحتی و هزینه منطقی ساخت.
اگر تنها به سازه ساختمان توجه خود را معطوف کنیم، دو دسته بندی کلی برای ساختمان های بلند داریم: سازهای که در برابر نیروی وزنی و جانبی مقاومت می کند و سازه ای که عمدتا نیروهای وزنی را متحمل میشود. از آنجا که آسمان خراش ها باید در برابر نیروی زیادی از باد تاب و توان مقاومت داشته باشند، قسمت سازه ای مقاوم در برابر نیروهای جانبی از اهمیت بیشتری برخوردار می گردد.
زمانی که بتن مسلح برای اولین بار به عنوان مصالح ساختمانی معرفی شد، محدودیت هایی را برای ارتفاع ساختمان های ساخته شده با آن وجود داشت. مهندسان کم کم درباره خصوصیات بتن به نتایج تازه ای رسیدند ودر کنار آن سیستم های جدید سازه ای طراحی کردند که می توانست تغییراتی در این زمینه ایجاد کند. فزلورخان با پیشنهاد سیستم معروف چارت سازه های بلند انقلاب بزرگی در طراحی هر دوی ساختمان های بلند بتنی و فولادی ایجاد کرد.
در سال 1940 اولین بار از دیوارهای برشی استفاده شد که می توانست در برابر نیروهای جانبی باد و زلزله مقاومت کند اگر طراحان معمار و سازه با دقت و هماهنگی کار کنند می توانند این دیوارها را به عنوان دیوارهای جداکننده، یا در اطراف تاسیساتی مثل آسانسور یا پله قرار دهند.
سیستم سازه ای قاب خمشی، سیستمی است که در آن مثل سازه های معمولی تیر و ستون وجود دارد ولی سقف ها به عنوان یک دیافراگم افقی نیروهای جانبی را به ستون ها منتقل کرده و به این صورت در برابر نیروی جانبی مقاومت می کنند.
یک سیستم سازه ای که از هر دوی قاب خمشی و دیوار برشی همزمان استفاده میکرد به طور جدی توسط فزلورخان مورد مطالعه قرار گرفت. این یک دستاورد برای ساخت ساختمان های بلندتر به وسیله بتن بود. در این سیستم یک هسته مرکزی به وسیله دیوارهای برشی ایجاد می شد که با همکاری بقیه تیر و ستون ها در برابر نیروی جانبی مقاومت می کردند.
سیستم دیگر سازه ای سیستم تیوب قاب خمشی است. این سیستم به طور کامل در سه بعد صلب است و در نتیجه تمام سازه در برابر ممان های ایجاد شده و نیروی جانبی مقاومت می کند. تیوب ها از دیوارهای برشی و ستون ها و تیر ها که به صورت یکپارچه عمل می کنند ساخته شده اند. سیستم تیوب هم از نظر سازه ای و هم از نظر معماری قابل استفاده در ساختمان های بتنی می باشند.ساختمان دوییت چستنات در شیکاگو در سال 1965 به اتمام رسید و به عنوان اولین ساختمان طراحی شده با سیستم تیوب توسط فزلورخان شناخته شد.
امروزه اشکال متنوعی از تیوب وجود دارند که هر یک برای منظوری ایجاد شده است و ساختمان های زیادی در سر تا سر جهان به این شکل ها طراحی و اجرا شده اند. برای مطالعه جزئیات بیشتر این نوع سیستم های سازهای و نیز مثال هایی از سازه های بلند بتنی ساخته شده توسط دکتر خان می توانید به کتاب “هنر آسمان خراش دکتر خان” مراجعه کنید. در ضمن سیستم های سازه ای بتنی مناسب برای ساخت محدوده های مختلف تقریبی طبقات را در شکل 2 مشاهده می شود.
شکل 2) سیستم های سازه ای بتنی مناسب برای محدوده های مختلف طبقات
2-7-پیچش در سازه های نامنظم
پیچش سازه به عنوان یکی از علل آسیب دیدگی سازه ها حین زلزله های بزرگ شناخته شده است.تاثیر پیچش میتواند به وسیله نامنظمی در پلان، مرکز جرم، سختی یا توزیع مقاومت به وجود بیاید. برای بدست آوردن این تاثیر سادهتری روش همان روش آیین نامهها است، که بار به صورت استاتیکی در هر طبقه اعمال می شود. پیچش به صورت فرضی محاسبه شده و برای نقاط پیرامونی سازه تغییرمکان های متفاوتی ایجاد مینماید. یکی دیگر از روش ها، آنالیز بار افزون میباشد برای توسعه این روش فعالیت های زیادی انجام شده است. تعیین تغییرمکان هدف و الگوی بار جانبی دو گام اساسی در این روش به شمار می رود و موضوع تحقیقات بسیاری از مهندسین در سال های اخیر بوده اند. این تقریب ها برای سازه هایی که رفتار آنها با چندین مود ارتعاشی احاطه شده است مثل سازه های نامتقارن و سازه های بلند مرتبه اثر بیشتری در نتایج می گذارد. برای سازه های نامتقارن که تحت اثر شتاب زلزله قرار می گیرند تغییر مکان پیچشی آنها با تغییر مکان انتقالی ترکیب شده و سبب می شود که تغییرمکان های بزرگی در المان های کناری این سازه ها به وجود بیاید. در سالهای اخیر تلاش های زیادی برای ارزیابی پاسخ لرزه ای سازه های نامتقارن و خصوصا پاسخ پیچشی آنها انجام شده است.سازه های نامتقارن ویژگی های خاصی در محدوده غیرخطی دارند که سبب شده است پیش بینی رفتار آنها در زمان زلزله پیچیده باشد. تحقیقات اخیر نشان می دهد که علاوه بر میزان نامتقارنی، ابعاد پلان برای هر طبقه، نسبت پریود انتقالی به پریود پیچشی، سختی پیچشی المان ها و نوع نامتقارنی (نامتقارنی جرم وسختی) بر روی تغییر مکان های پیچشی غیرخطی سازه های نامتقارن اثر میگذارد.
2-8-قطع دیوارهای برشی و علت آن