برخی ابهامات در طراحی سازه های اسکلت فلزی

در زمینه طراحی سازه های اسکلت فلزی به برخی ابهامات برخورد کرده بودم که آنها را با نامه الکترونیکی با مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و معاونت امور مسکن و ساختمان در وزارت مسکن در میان گذاشته ام. متن این نامه در ادامه متن قرار دارد که میتوانید مطالعه نمایید:

http://jafarii.blogfa.com/post-91.aspx
متن کامل:

با سلام و تشکر

در زمینه طراحی سازه های عمدتآ اسکلت فلزی به برخی مشکلات و ابهامات در آیین نامه های ساختمانی برخورد نموده ام که بد ندیدم جهت اطلاع و بررسی آن را به مراجع ذیصلاح در امر تدوین و تفسیر آیین نامه ها در سطح کشور منعکس نمایم. مایه خوشوقتی خواهد بود اگر به موارد ذکر شده که احتمالآ سوال بخش قابل توجهی از مهندسان محاسب کشور است به صورت رسمی پاسخ داده شود. این موارد به شرح زیر میباشند:

1- در زمینه طراحی ساختمانهای با مصالح بنایی در حال حاضر هم ضوابط مبحث هشتم مقررات ملی ساختمانی و هم ضوابط فصل سوم آیین نامه 2800 وجود دارد که در بسیاری از موارد ضوابط این دو آیین نامه با هم متفاوت میباشند. در این زمینه کدامیک از دو آیین نامه باید معیار قرار گیرد؟

2- در زمینه ضوابط ویژه لرزه ای در طراحی ساختمانهای فلزی هم دو سری ضابطه اجباری وجود دارد. ضابطه اول مربوط به پیوست دوم آیین نامه 2800 و ضابطه دوم مربوط به بخش 10-3 مبحث دهم مقررات ملی است که همانند بند یک این دو ضابطه نیز در برخی قسمتها با هم متفاوت است که برای مهندسان ایجاد سردرگمی کرده است.

3- در بند 10-3-5-1 مبحث دهم در مورد سیستم با شکلپذیری کم گفته شده است که «سازه ای که طبق بخش 10-1 از این مقررات طراحی گردد، در این رده از شکلپذیری قرار میگیرد.» حال دو گونه سوال پیش می آید. اول اینکه آیا برای سازه های با سطح شکلپذیری کم نیازی به کنترل ضوابط بخش 10-3 این آیین نامه وجود دارد یا نه؟ دوم اینکه سازه های با سطح شکلپذیری کم دقیقآ شامل چه سیستمهای سازه ای میگردند و سیستمهای سازه ای قاب ساده به همراه مهاربند هم محور و قاب ساختمانی ساده با مهاربند برون محور نیز (با توجه به اینکه در آیین نامه 2800 و همچنین مبحث دهم، حد شکلپذیری برای آنها تعریف نشده است) شامل سیستمهای با حد شکلپذیری کم میشوند و یا اینکه برای آنها نیز باید حداقل ضوابط سازه های با حد شکلپذیری متوسط را رعایت نمود؟

4- یکی از سیستمهای پوشش سقف که در سالهای اخیر بسیار متداول گردیده است، سیستم تیرچه های فولادی با جان باز یا اصطلاحآ تیرچه های کرومیت است. در این زمینه نشریه 151 نیز وجود دارد. اما در مقررات ملی ساختمانی و علی الخصوص مبحث دهم اشاره ای به این تیرچه ها نشده است. سوال اینست که با توجه به اینکه ضوابط نشریه 151 تنها برای پروژه های عمرانی لازم الاجرا است ، آیا در طراحی این تیرچه ها در پروژه های غیرعمرانی (که برای آنها باید ضوابط مقررات ملی را معیار قرار داد) نیز از ضوابط این نشریه باید استفاده نمود؟ و اساسآ آیا این سیستم مورد تایید مقررات ملی ساختمانی میباشد یا خیر؟

5- یکی از مسایلی که در ساختمانهای اسکلت فلزی وجود دارد طراحی اتصال بادبند به ستون و صفحه ستون است. در این اتصال به علت کم بودن طول جوش اتصال ورق به صفحه ستون نیروهای محوری بادبند نسبت به مرکز ثقل جوش خارج از محور هستند که این مساله باعث به وجود آمدن لنگر در مرکز جوش علاوه بر نیروهای محوری میشود. در این زمینه چند مساله وجود دارد که در زیر به آنها اشاره میشود:

- متاسفانه در مراجع فارسی و مراجع معروف لاتین هیچ اشاره ای به نحوه طراحی این اتصالات نشده است. سوال اینجاست که اساسآ روش کنترل و طراحی این اتصالات به چه صورت است و در طراحی آنها باید به چه مرجعی غیر از آیین نامه های داخلی مراجعه نمود؟

- در کتاب «راهنمای اتصالات در ساختمانهای فولادی» ار انتشارات وزارت مسکن و شهرسازی در سال 1376 دتایلهایی برای این منظور ارایه شده است. سوال اینست که آیا در این دتایلها حداقل ضوابط اجباری مقررات ملی رعایت شده است به گونه ای که بتوان با استناد به جداول این کتاب و بدون محاسبات بیشتر دتایلها را در نقشه ها قرار داد؟ در همین دتایلها در برخی مواقع اجرای دقیق جزییات ارایه شده عملآ ناممکن است. به طور مثال در برخی قسمتها بعد جوشهای ارایه شده بالا میباشند که ممکن است با شرایط محلی انجام پروژه امکان جوشکاری با آن بعد جوش ممکن نباشد. در اینحالت به چه شکل میتوان دتایلها را با تغییر برخی از جزییات مورد استفاده قرار داد؟

- همانطور که اشاره شد در این اتصال علاوه بر نیروی محوری به علت خروج از محوریت بار نسبت به مرکز جوش لنگر خمشی نیز وجود دارد. لنگر خمشی ایجاد شده باعث ایجاد فشار و کشش موضعی در بال یا جان ستون در مجاورت اتصال به ورق بادبندی و در جهت ضعیف آنها میگردد. آیا نباید در داخل ستون برای جلوگیری از جاری شدن موضعی و یا خمش موضعی جان و بال از سخت کننده استفاده نمود؟ در صورت لزوم نحوه طراحی سخت کننده ها و جزییات آن به چه شکل است؟

6- یکی دیگر از مسایلی که بعضآ در ساختمانهای اسکلت فلزی پیش می آید تغییر محل بادبند در طبقات است؛ به اینگونه که محل بادبند از یک قاب در طبقه بالا به دهانه دیگری در همان قاب و یا اساسآ قاب دیگری در طبقه پایینتر منتقل میشود. در اینحالت سیستم دیافراگم سقف باید نیروها را از بادبند طبقه بالا به بادبند طبقه پایین منتقل کند. با توجه به زیاد بودن نیروهای محوری موجود در بادبندها و اینکه انتقال نیروها از بادبند به دیافراگم سقف به یکباره صورت نمیگیرد و به صورت تدریجی انجام میشود، نیروهای زیادی در تیر و ستون مجاور بادبند طبقه بالا (در محل اتصال بادبند طبقه بالا به ستون) ایجاد میگردد. حال سوال اینست که آیا نباید تیری که با بادبند در یک دهانه قرار دارد و همچنین اتصال تیر به ستون برای این نیروی محوری طراحی گردد و آیا لازم نیست همانند اتصالات گیردار مطابق ضوابط بند 10-1-8-1 مبحث دهم در داخل جان ستون در مجاورت اتصال تیر و بادبند به ستون به جهت جلوگیری از خمش موضعی و کمانش موضعی بال و جان ستون از سخت کننده استفاده شود؟ و اگر لازم است ضوابط طراحی این سخت کننده ها به چه صورت است؟

7- یکی از مسایل دیگری در اجرا بعضآ دیده میشود طول کم رزوه بولتهای اتصال ستون به صفحه ستون و پی است. اما متاسفانه در مبحث دهم و دیگر آیین نامه ها هیچ ضابطه ای برای میزان طول لازم رزوه بولتها یا میزان طولی از بولت که باید در خارج از صفحه ستون قرار گیرد وجود ندارد. در این زمینه برای تعیین این طول به چه صورت باید عمل کرد؟

8- در آیین نامه برای برخی از سیستمها سه سطح شکلپذیری متفاوت جهت طراحی سازه ها تعریف شده است. برای هر یک از این سطوح در مبحث دهم (برای سازه های فولادی) و مبحث نهم (برای سازه های بتنی) ضوابطی تعریف شده است. بحث دیگر در مورد این سازه ها طراحی پیهای نگهدارنده آنها میباشد. سوال اینست که آیا اگر سازه ای دارای حد شکلپذیری زیاد است پی این سازه نیز باید مطابق ضوابط حد شکلپذیری زیاد طراحی گردد؟ و اگر چنین مساله ای باید در نظر گرفته شود این ضوابط برای حدود شکلپذیری متفاوت در پیها چیست؟ آیا میتوان پیها را همانند دالها و تیرها مشابهسازی کرد و ضوابط ویژه حدود شکلپذیری مختلف که در مبحث نهم آمده است را در طراحی آنها اعمال نمود؟

9- بحت دیگر مربوط به تیرهای خورجینی است. در آیین نامه 2800 این تیرها به عنوان قاب ساده ساختمانی به رسمیت شناخته شده اند. حال سوال اینست که برای طراحی اتصالات این تیرها و کلآ ضوابطی که برای آنها وجود دارد باید به چه منبعی مراجعه نمود؟ آیا استفاده از ضوابط نشریه 324 (ضوابط طراحی ساختمانها با اتصالات خورجینی) برای طراحی آنها الزامی است؟

10- یکی از بحثهای دیگری که کم و بیش در مراجع مختلف به آن اشاره شده است بحث رعایت عمق یخبندان در پیها میباشد. اما در مباحث مقررات ملی به این مساله اشاره ای نشده است. سوال اینست که اساسآ آیا در تعیین عمق استقرار پیها لازم است که به مساله یخبندان هم توجه گردد؟ و اگر لازم است منبعی که با توجه به آن میزان عمق یخبندان برای شرایط آب و هوایی مختلف تعیین شده باشد چیست؟

11- یکی از انواع مقاطعی که در ساختمانهای اسکلت فلزی به عنوان ستون یا تیر مورد استفاده قرار میگیرد مقاطع دوبل به هم چسبیده است. معمولآ در ساخت این مقاطع از کنار هم قرار دادن دو مقطع پهلوی هم و ریختن جوش در محل فصل مشترک آنها به صورت منقطع استفاده میشود. جوشی که در این حالت به دست می آید جزو هیچیک از جوشهای تعریف شده در بخش 10-1-7-2 مبحث دهم نیست. از طرف دیگر در بند 10-1-5-4 الف مبحث دهم آمده است که « در اعضای مرکب فواصل طولی محور به محور بین پیچها یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع باید برای انتقال تنشهای محاسباتی کافی باشد. حداکثر فاصله طولی بین پیچها و یا فواصل خالص بین جوشهای منقطع ، که دو نیمرخ نورد شده در تماس با یکدیگر را به هم متصل میکند نباید از 450 میلیمتر بیشتر باشد.» که این اشاره شاید به نوعی نشاندهنده مورد قبول بودن این جوش از نظر مبحث دهم باشد. حال سوال اینست که آیا کلآ جوش به این صورت قابل قبول است؟ و اگر میباشد نحوه طراحی این جوش و بعد جوش در نظر گرفته شده برای آن باید به چه صورت در نظر گرفته شود؟

با تشکر فراوان

احمدرضا جعفری

عضو هیات مدیره شرکت مهندسان مشاور معمار و شهرساز چهارسوق

ایمیل: arjafari2004@gmail.com

وبسایت : www.iransaze.com

-----------------------

دوستان اگر در این زمینه نظری دارند و یا میتوانند بخشی از ابهامات را پاسخ دهند در همین تاپیک نظرات خود را بیان فرمایند