بسیاری از افرادی که در کار ساخت و ساز هستند می دانند که ساخت ساختمان های بلند در ایران بعد از پیروزی انقلاب اسلامی تا اوایل دهه 70 متوقف شد و دوباره از اوایل این دهه روند ساخت ساختمان های بلند آغاز گردید. هدف از شروع این روند نیز بیشتر جلوگیری از سرمایه های مالی سرگردان داخلی و خارجی بود. با افزایش ساخت ساختمان های بلند موضوع ایمنی و استحکام این گونه سازه ها روز به روز پر رنگ تر شد. به طور کلی هر چه ارتفاع ساختمان بیشتر می شود، مقاومت آن نیز از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد بود. بنابراین مهندسین طراح و اجرایی و حتی تا حدودی کارفرماها باید با عوامل پایداری در ساختمان های بلند آشنا باشند.
مشاهده نسخه pdf عوامل پایداری در ساختمان های بلند
در سال های اخیر گرایش به برج سازی و ساختمان های بلند به دلایل مختلفی افزایش پیدا کرده است. این دلایل عبارتند از:
در ساختمان های بلند قوانین طراحی ساخت و ساز به دلیل اهمیت پایداری آن ها تا حدودی متفاوت از ساختمان های معمولی و کم ارتفاع می باشد. این قوانین شامل موارد زیر است:
یکی از اولین نکات مهم در امر پایداری ساختمان های بلند مکان یابی مناسب و بررسی زمین ساخت از نظر ژئوتکنیک خواهد بود. در امر مکان یابی علاوه بر مسائلی مانند استحکام خاک زمین مورد ساخت، میزان تراز بودن زمین، اهمیت تراز کردن یعنی خاک ریزی و خاک برداری، جنس خاک زمین و ... مسائلی مانند مشکلات زیست محیطی و شرایط اقلیمی منطقه مورد نظر برای ساخت ساختمان های بلند نیز باید مورد بررسی قرار بگیرند. به عنوان مثال اگر یک ساختمان بلند یا برج روی فونداسیونی زده شود که خاک سستی دارد، احتمال عدم تحمل بار ساختمان توسط پی و ریزش ناگهانی وجود خواهد داشت.
نیروهای اضافی شامل جریان باد و زلزله هستند که می توانند در شرایطی خاص بر ساختمان های بلند تأثیر بگذارند. مثلاً باد به دلیل سرعت زیادی که دارد، در اثر برخورد با این نوع ساختمان ها شدت و نیروی بیشتری پیدا می کند. بنابراین می تواند به خصوص برای افرادی که در فضای باز اطراف ساختمان مشغول به کار هستند خطرناک باشد. میزان دخالت باد در پروژه های ساختمان های بلند به عوامل مختلفی مانند موقعیت زمین، شرایط توپوگرافی، ساختمان های دیگر مستقر در منطقه و داده های اقلیمی بستگی دارد.
بنابراین ساختمان های بلند باید طوری ساخته شوند که این شرایط خطرناک کاهش یابند. زلزله نیز یکی دیگر از نیروهای اضافی مخرب می باشد که اگر در ساختمان های بلند که ظرفیت بسیار بیشتری نسبت به ساختمان های معمولی دارند تدابیری برای آن سنجیده نشود، خسارات مالی و جانی بسیار شدیدی ایجاد می کند. به همین دلیل این نوع ساختمان ها بالاجبار باید در برابر زلزله نیز مقاوم سازی شوند.
یکی از مباحث کلیدی در مجموعه مقررات ملی ساختمان، حفاظت از ساختمان ها در برابر حریق یا آتش سوزی می باشد. آتش سوزی یکی از خطرات بسیار جدی برای ساختمان ها و به خصوص ساختمان های بلند محسوب می شود. زیرا در زمان حریق علاوه بر خطر خود آتش، رفتار سازه با زمانی که در شرایط عادی قرار می گیرد متفاوت خواهد بود. آتش سوزی می تواند تا حد زیادی مقاومت اجزای سازه را کاهش داده و باعث ریزش ناگهانی آن شود. طبق مشاهدات و تجربه های گذشته اگر هنگام طراحی و اجرای ساختمان های بلند تدابیری برای حفاظت از ساختمان در برابر حریق سنجیده نشود خسارات جانی، اجتناب ناپذیر خواهد بود.
در واقع محافظت از ساختمان ها در برابر حریق در ساختمان های بلند اهمیت بسیار بیشتری دارد. به همین دلیل در مقررات ساختمان های بلند در تمامی کشورهای توسعه یافته یک بخش ویژه به موضوع محافظت از حریق اختصاص پیدا می کند. قاعدتاً هر چه تعداد طبقات یک ساختمان بیشتر باشد ریسک اتفاق افتادن حریق نیز بیشتر می‌شود. به علاوه در این ساختمان ها تراکم ساکنین بیشتر است. در نتیجه زمان مورد نیاز برای عملیات اطفای حریق و امداد و نجات بیشتر خواهد بود. مثلاً اگر برای یک ساختمان 40 طبقه حریق گسترده ای در طبقه همکف یا طبقات پایینی اتفاق بیفتد عملیات نجات و اطفای حریق بسیار سخت می شود. بنابراین اجرای مقررات آیین نامه ای در این زمینه از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
عناصر سازه ای اصلی هر ساختمان شامل عناصر خطی مثل ستون و تیر، عناصر سطحی مثل دال و دیوار و عناصر فضایی مانند پوش نما یا هسته مرکزی است. استخوان بندی هر ساختمان چه بلند و چه کوتاه از ترکیب این عناصر به وجود می آید. بنابراین هر چه این ترکیبات بهتر در کنار هم قرار بگیرند، پایداری ساختمان نیز افزایش پیدا می کند. برای این منظور از سیستم های مختلفی برای ساخت و ساز ساختمان های بلند استفاده می شود که در زیر هر کدام را به صورت مختصر توضیح می دهیم:
در این نوع سیستم عناصر صفحه ای قائم به دور سازه هسته ای مانند دیوارهای خارجی عمل می کنند. در واقع این روش برای ساختمان هایی است که نیاز به فضای داخلی باز دارند و وسعت آن نیز به ظرفیت سازه کف در پوشاندن دهانه ها بستگی دارد.
این سیستم شامل صندوق ها یا واحدهای پیش ساخته است که بعد از ساخت کارگاهی به محل مورد نظر انتقال پیدا کرده و در آنجا به هم وصل می شوند. این سیستم از نظر عملکرد شبیه دیوارهای باربر است.
دال مسطح یک سیستم صفحه ای افقی است که شامل دال های بتنی کف با ضخامت یکسان است و روی ستون ها قرار دارد. در این روش مقطع تیرها زیاد بزرگ نیست و می توان ارتفاع هر طبقه را برابر با کمترین مقدار ممکن در نظر گرفت.
در این سیستم سازه های قاب طره ای با ارتفاع هر طبقه، برای به وجود آمدن فضای قابل استفاده در داخل و بالای قاب به صورت یك طبقه در میان انجام خواهد شد.
در سیستم معلق به جای ستون ها از عناصر معلق برای حمل بارهای کف استفاده می شود. همچنین بارهای وزن سازه به خرپاهایی که از یک سیستم هسته مرکزی طره شده اند انتقال پیدا می کنند.
در این سیستم عناصر خطی از طریق اتصالات صلب به هم متصل مي شوند که به شکل صفحات قائم و افقی در می آیند. ارتفاع طبقه و فاصله ستون ها در این سیستم بسیار مهم هستند.
قاب صلب بارهای جانبی را از طریق خمش تیرها و ستون ها تحمل مي كند. در این نوع سیستم می توان از دستگاه های مکانیکی و حمل و نقل نیز استفاده کرد.
قاب خرپایی به معنی ترکیب یک قاب صلب با خرپا برشی قائم است که مقاومت و پایداری ساختمان های بلند را افزایش می دهد. در واقع این روش یکی از روش های مهار باد می باشد.
در این سیستم ستون ها و تیرهای خارجی ساختمان طوری در کنار هم قرار می گیرند كه نمای ساختمان ظاهراً شبیه دیواری با سوراخ های متعدد پنجره ای است. در این حالت هسته (لوله) داخلی با لوله نما باعث افزایش پایداری سازه می شود.
این سیستم شامل مجموعه ای از لوله های انفرادی است که به شکل یک لوله چند واحدی در می آید. در نتیجه به شدت تأثیر مثبتی بر افزایش پایداری ساختمان های بلند خواهد گذاشت. با این سیستم می توان بیشترین ارتفاع ممکن برای ساختمان را در نظر گرفت.
به طور کلی بارهایی که روی هر ساختمان وارد می شوند یا به وسیله طبیعت و یا به وسیله انسان ها ایجاد خواهند شد که شامل دو دسته بزرگ بارهای زنده و مرده هستند. بارهای مرده شامل بارهای استاتیکی می باشد که در اثر وزن اجزای سازه ایجاد خواهند شد و می توان به صورت تقریبی قبل از اجرا آن ها را محاسبه کرد. اما بارهای زنده کاملاً متغیر و غیرقابل پیشبینی هستند و در طول زمان اتفاق می افتند؛ بنابراین نمی توان حتی مقدار تقریبی آن را محاسبه کرد. اما نادیده گرفتن آن نیز می تواند پایداری سازه را تا حد زیادی کاهش دهد. از این رو برای طراحی و اجرای ساختمان های بلند باید هر دو نوع بار به صورت جزئی مشخص و محاسبه شود.
مهندسین طراح باید به این نکته نیز توجه داشته باشند که علیرغم وجود دو نوع بار زنده و مرده که بیشتر مورد بحث قرار می گیرد، یک بار اجرایی برای ساختمان ها نیز داریم که حتماً باید آن هم مد نظر قرار بگیرد. در واقع بار اجرایی به این معناست که ممکن است آن چیزی که برای بارهای وارد شده محاسبه می کنیم با بارهایی که در هنگام اجرای ساختمان به صورت واقعی بر سازه وارد می شوند متفاوت باشند. معمولاً بار اجرایی از بار محاسبه شده بیشتر است؛ در نتیجه می تواند پایداری سازه را تحت تأثیر قرار دهد و باید از قبل تدابیری برای آن اندیشیده شود.
سخن آخرهمان طور که ملاحظه کردید عوامل بسیار گوناگونی بر پایداری در ساختمان های بلند تأثیر دارند. هر چه این موارد را به صورت دقیق تر و جزئی تر بشناسیم، ساختمانی که ساخته می شود پایدارتر خواهد بود. در نتیجه عمر مفید آن بیشتر و از طرفی در برابر حوادث ناگوار مانند آتش سوزی، سیل، زلزله، طوفان و ... مقاوم تر خواهد بود و خسارات کمتری به بار می آورد.