1. مبانی و فلسفه طراحی :

1-1 روش طراحی

روش های طراحی سازه های بتنی:

به طور کلی هدف از طراحی یک سازه، تامین ایمنی در مقابل فرو ریختگی و تضمین عملکرد مناسب در زمان بهره برداری است. چنانچه مقاومت واقعی یک سازه بطور دقیق قابل پیش بینی بود و در صورتی که بارهای وارد بر سازه و اثرات داخلی آنها نیز با همان دقت قابل تعیین بودند، تامین ایمنی تنها با ایجاد ظرفیت باربری به میزان جزئی بیش از مقدار بارهای وارده ممکن می گشت. لیکن عوامل نامشخص و خطاهای احتمالی متعددی در آنالیز، طراحی و ساخت سازه‌ها وجود دارند که یک حاشیه ایمنی را در طراحی سازه ها طلب می‌کنند. مهمترین ریشه‌ها و منابع این خطاها عبارتند از:

الف: بارهایی که در عمل به سازه وارد می‌شوند و همچنین توزیع واقعی آنها ممکن است با آنچه در بارگذاری سازه فرض شده است متفاوت باشند.

ب: رفتار واقعی سازه ممکن است با رفتار تئوریک سازه، که بر اساس آن نیروهای داخلی اعضا محاسبه می‌شوند، تفاوت داشته باشد.

ج: مقاومت واقعی مصالح به کار رفته در ساخت سازه ممکن است متفاوت از مقادیر فرض شده در محاسبات باشد.

د: ابعاد قطعات و محل واقعی میلگردها ممکن است دقیقاً مطابق آنچه طراح در محاسبات خود فرض کرده نباشد.

بنابراین، انتخاب یک حاشیه ایمنی مناسب امر بسیار دشواری است که نحوه منظور نمودن آن، به صورت یکی از مشخصه‌های اساسی روش‌های طراحی در آمده است. به طور کلی طراحی سازه های بتن آرمه به سه روش زیر صورت می‌گیرد:

الف- تنش مجاز

ب- مقاومت نهایی

ج- روش طراحی بر مبنای حالات حدی

.

روش تنش مجاز:

این روش که قبلاً روش تنش بهره برداری یا روش تنش بار سرویس نامیده می‌شد، اولین روشی است که بصورت مدون برای طراحی سازه های بتن آرمه بکارگرفته شد. در این روش یک عضو سازه‌ای به نحوی طراحی می‌شود که تنش‌های ناشی از اثر بارهای بهره برداری (یا سرویس)، که به کمک تئوری‌های خطی مکانیک جامدات محاسبه می‌شوند، از مقادیر مجاز تنش‌ها تجاوز نکنند. منظور از بارهای بهره برداری یا سرویس بارهایی نظیر: بار زنده، بار مرده، بار برف و بار زلزله هستند. این بارها توسط آیین نامه‌های بارگذاری، مانند مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تعیین می‌شوند. در این روش منظور از تنش مجاز تنشی است که از تقسیم تنش حدی ماده، نظیر مقاومت فشاری برای بتن و مقاومت تسلیم برای فولاد، بر ضریب بزرگتر از واحد، به نام ضریب اطمینان به دست می‌آید. تنش‌های مجاز مصالح توسط آیین نامه‌های محاسباتی تعیین می‌شوند. به عنوان مثال مطابق آیین نامه ACI مقدار تنش فشاری مجاز بتن می باشد.

بدین ترتیب مراحل این روش بطور خلاصه به ترتیب زیر هستند:

1- تعیین بارهای وارد بر سازه

2- آنالیز سازه و تعیین تنش‌ها در مقاطع مختلف به کمک تئوری‌های کلاسیک اجسام الاستیک

3- تعیین تنش‌های مجاز با استفاده از یک آیین نامه محاسباتی

4- طراحی نهایی مقطع با این محدودیت که در هیچ نقطه‌ای از سازه تنش‌های ایجاد شده از تنش‌های مجاز تجاوز نکنند.

این روش به دلیل سادگی و سهولت کاربرد تا چندی قبل به عنوان قابل استفاده‌ترین روش طراحی سازه های بتن آرمه مطرح بود. لیکن نقاط ضعف این روش استفاده از آن را محدود کرده است. مهمترین این نقاط ضعف عبارتند از:

الف: در این روش ایمنی به کمک تنها یک ضریب (ضریب اطمینان) و در یک مرحله منظور می‌شود، از آنجا که عواملی که لزوم تامین یک حاشیه ایمنی را ایجاب می‌کنند دارای ریشه‌ها و شدت‌های متفاوت هستند، در نظر گرفتن آنها تنها با کمک یک ضریب غیر منطقی است.

ب: بتن ماده‌ای است که تنها تا تنش‌های معادل نصف مقاومت فشاری آن به صورت الاستیک و خطی عمل می‌کند. بنابراین با بکار بردن درصدی از مقاومت فشاری بتن در محاسبات نمی‌توان اطلاعی از ضریب اطمینان کلی سازه در مقابل فروریختگی به دست آورد.

ج: به کار بردن این روش در طراحی بعضی مقاطع با اشکالات تئوریک مواجه است. به عنوان مثال در مقاطع خمشی تنش واقعی فولاد غالباً کمتر از مقداری است که با این روش محاسبه می‌شود.

سال 1956 میلادی روش تنش‌های مجاز مبنای محاسبات در آیین نامه ACI بود. این روش از سال 1977 تنها در قسمت ضمائم آیین نامه و تحت عنوان روش دیگر طراحی جا داده شد.

.

روش مقاومت نهایی:

روش مقاومت نهایی که در آیین نامه ACI به نام روش طراحی بر مبنای مقاومت موسوم است، حاصل مطالعات گسترده روی رفتار غیر خطی بتن و تحلیل دقیق مسئله ایمنی در سازه‌های بتن آرمه می‌باشد. روند طراحی در این روش را می‌توان به صورت زیر خلاصه نمود:

1- باربهره برداری به وسیله ضریبی موسوم به ضریب بار افزایش داده می‌شود، بار حاصله را اصطلاحاً بار ضریبدار یا بار نهایی می نامند.

2- بارهای ضریبدار بر سازه اعمال می‌شوند و به کمک روش‌های خطی آنالیز سازه ها، نیروی داخلی مقاطع محاسبه می‌شود. به این نیروی داخلی اصطلاحاً مقاومت لازم گفته می‌شود. مقاومت لازم در یک مقطع شامل: مقاومت خمشی لازم، مقاومت برشی لازم، مقاومت پیچشی لازم و مقاومت بار محوری لازم است.

3- برای هر مقطع، مقاومت طراحی آن از حاصلضرب مقاومت اسمی در ضریبی کوچکتر از واحد به نام ضریب کاهش مقاومت به دست می‌آید. مقاومت اسمی، حداکثر مقاومتی است که مقطع قبل از گسیختگی از خود نشان می‌دهد. مقاومت اسمی یک مقطع مشتمل است از: مقاومت خمشی اسمی، مقاومت برشی اسمی، مقاومت پیچشی اسمی و مقاومت بار محوری اسمی.

4- طراحی مقطع به نحوی که در آن مقاومت لازم از مقاومت طراحی کمتر باشد.

روش طراحی بر مبنای مقاومت، امروزه اساس کار طراحی سازه های بتن آرمه می‌باشد.

.

روش طراحی بر مبنای حالات حدی:

به منظور تکامل روش مقاومت نهایی، به ویژه از نظر نحوه منظور نمودن ایمنی، روش طراحی بر مبتای حالات حدی ابداع گردید.. این روش از نظر اصول محاسبات مربوط به مقاومت، مشابه روش طراحی بر مبنای مقاومت است و تفاوت عمده آن با روش قبل، در نحوه ارزیابی منطقی تر ظرفیت باربری و احتمال ایمنی اعضا می‌باشد. در این روش نیازهای طراحی با مشخص کردن حالات حدی تعیین می‌شوند. منظور از حالات حدی شرایطی است که در آنها سازه مورد نظر خواسته‌های طرح را تامین نمی‌کند. طراحی سازه با توجه به سه حالت حدی زیر صورت می‌گیرد:

1-حالت حدی نهایی، که مربوط به ظرفیت باربری می‌شود.

2- حالت حدی تغییر شکل (مانند تغییر مکان و ارتعاش اعضا)

3- حالت حدی ترک خوردگی یا بازشدن ترک ها

.

در پروژه گلبهار روش طراحی بر مبنای مقاومت نهایی و حالات حدی می باشد تا بتوان از بیشترین ظرفیت ممکن برای سازه استفاده کرد.

 

1-2 آیین نامه های مورد استفاده

آیین نامه های مورد استفاده در طراحی پروژه گلبهار به صورت زیر درنظرگرفته می شود:

آیین نامه بارگذاری : مبحث ششم مقررات ملی ساختمان

آیین نامه طراحی اعضای بتنی: آیین نامه بتن آمریکا ( ACI-318 Code )

آیین نامه طراحی اعضای فولادی: آیین نامه فولاد آمریکا ( AISC Code )

آیین نامه بارگذاری زلزله: استاندارد 2800 ویرایش چهارم و همچنین آیین نامه بارگذاری آمریکا (ASCE 7 – 2016)

 

1-3 نرم افزار های مورد استفاده

نرم افزار های مورد استفاده برای تحلیل سازه ETABS 2016 و SAFE 2016 می باشد و همچنین بخش عمده طراحی سازه با این نرم افزار ها انجام خواهد شد و بخشی از سازه نیز به دلیل اعمال ضوابط سبک سازی می بایست به صورت دستی طراحی شود. در بخش طراحی های دستی از نرم افزار های مانند EXCEL استفاده خواهد شد. برای ترسیم نقشه ها از نرم افزار Auto Cad 2017 استفاده می شود.

 

2.  نوع اسکلت و سیستم سازه ای:

2-1 نوع اسکلت

برای پروژه گلبهار که یک پروژه بلند مرتبه ی باشد از لحاظ اقتصادی بهترین گزینه اسکلت بتنی می باشد. البته ترکیب فولاد در بعضی از قسمت های سازه منجر به سبکتر شدن سازه می شود (این موضوع در ادامه بیشتر توضیح داده خواهد شد) به عنوان مثال در بعضی از دهانه ها می توان از پروفیل های فولادی به صورت سقف عرشه فولادی در جهت سبک تر کردن سقف استفاده کرد.

 

2-2 سیستم سازه ای

سیستم های مقاوم جانبی برای سازه های بلند مرتبه با ارتفاع حدود 70 متر، طبق استاندارد 2800 ویرایش چهارم شامل:

• سیستم دوگانه قاب خمشی ویژه بتنی همراه با دیوار برشی بتنی ویژه
• سیستم دوگانه قاب خمشی متوسط بتنی همراه با دیوار برشی بتنی ویژه

علاوه بر سیستم های فوق، سیستم های مقاوم جانبی دیگری نیز در آیین نامه بارگذاری آمریکا ( ACSE 7 – 2016 ) برای سازه های بلند مرتبه معرفی شده است:

• سیستم دوگانه قاب خمشی مختلط فولادی و بتنی ویژه همراه با دیوار برشی بتنی ویژه
• سیستم دوگانه قاب خمشی مختلط فولادی و بتنی متوسط همراه با دیوار برشی بتنی ویژه

قاب های مختلط فولادی و بتنی شامل ستون ها و تیرهای مختلط می باشد که به دو صورت قابل طراحی و اجرا هستند. مدل اول اینکه مقطع قوطی یا لوله ی فولادی پر شده با بتن و مدل دوم اینکه مقطع H شکل فولادی محاط شده در بتن. شکل 1 نمونه ای از مقاطع مختلط را نشان می دهد.

 

شکل 1 : انواع مقاطع مختلط

 

قاب خمشی مختلط رفتار شکلپذیری بالایی دارد که این امر منجر به کاهش نیروی زلزله می شود و ممکن است در بعضی از سازه ها منجر به اقتصادی تر شدن اجرای سازه شود.

در طراحی پروژه گلبهار علاوه بر اینکه سیستم مقاوم جانبی باید توانایی تحمل بارهای حالت حد نهایی را داشته باشد در عین حال باید اقتصادی و سهولت در اجرا را نیز داشته باشد. بنابراین سیستم پیشنهادی برای این سازه در اولویت اول، سیستم دوگانه قاب خمشی متوسط بتنی همراه با دیوار برشی بتنی ویژه درنظرگرفته می شود و در اولویت دوم از سیستم های مختلط استفاده خواهد شد. درصورتی که کاهش هزینه اجرای در سیستم های مختلط مقداری باشد که سختی اجرای آن را پوشش دهد، آنگاه این سیستم به عنوان سیستم نهایی انتخاب خواهد شد.

 

 

2-3 سیستم سقف

در پروژه گلبهار دهانه سقف ها بلند می باشد و از طرفی برای حذف تیرهای فرعی درجهت سبکتر شدن سازه، بهتر است از سقف هایی که برای پوشش دهانه های بلند مناسب هستند استفاده شود. این سقف ها شامل سقف وافل دوطرفه (مجوف) ، یوبوت ، کوبیاکس و بتن پسکشیده می باشد. در این پروژه بهینه ترین و سبکترین سقف سقف های وافل دوطرفه می باشد و در بخش های از سازه که کنسول های بلند دارند می توان با حذف تیر زیر آن، دال ها را به صورت پسکشیده طراحی و اجرا کرد، این کار باعث سبکتر شدن سازه می شود. در بخش های از سازه که نیاز است بتن زیر سقف اکسپوز نمایان باشد، پیشنهاد می شود از سقف یوبوت استفاده شود. در دهانه های از سازه که کوتاه می باشند ( تا حدود 7 متر) می توان از سقف کامپوزیت همراه با تیر های فرعی فولادی (عرشه فولادی) استفاده کرد این کار باعث می شود وزن سازه سبکتر شود و همچنین مصالح کمتری استفاده شود.

بنابراین:

نوع سقف طبقات در دهانه های بلند: وافل دوطرفه (مجوف)

نوع سقف طبقات در دهانه های کوتاه: کامپوزیت همراه با تیر های فرعی فولادی ( عرشه فولادی)

نوع سقف پارکینگ: یوبوت

نوع سقف کنسول ها : وافل دوطرفه همراه با تیر غیر منشوری و یا سقف بتنی پسکشیده تنها (هرکدام که رفتار سازه ای بهتر در عین حال اقتصادی تر بودند انتخاب نهایی خواهد بود)

 

2-4 در صورت فلزی بودن ارتفاع حداکثری تیر

در پروژه گلبهار به علت این که سازه بلند مرتبه می باشد و همچنین با توجه به قیمت فولاد در بازار امروز ایران، استفاده کامل فولاد در تمام بخش های سازه توجیه اقتصادی ندارد ولی درصورتی که بخواهیم بعضی از قاب های لرزه ای را به صورت فولادی کار کنیم، حداکثر ارتفاع تیر 80 سانتیمتر می باشد. قابل ذکر است که در سقف های کامپوزیت در این پروژه، حداکثر ارتفاع تیرها حداکثر 27 سانتیمتر می باشد.

 

3. پارامترهای مربوط به تحلیل سازه:

3-1 روش تحلیل

طبق استاندارد 2800 ویرایش چهارم، تحلیل خطی برای سیستم های معرفی شده در این استاندارد تا هر ارتفاعی مجاز می باشد. تحلیل های خطی را می توان به صورت استاتیکی یا دینامیکی انجام داد. برای پروژه مورد نظر از تحلیل خطی دینامیکی استفاده خواهد شد.

 

3-2 ضریب اهمیت ساختمان

با توجه به این که ساختمان مسکونی می باشد، طبق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان میتوان ضریب اهمیت سازه را یک در نظر گرفت مگر اینکه کارفرما ضریب اهمیت بیشتری مدنظر داشته باشد.

 

3-3 پارامتر مؤثر بر طراحی لرزه ای

پارامترهای موثر در طرح لرزه ای رفتار شکل پذیری سازه می باشد. با انتخاب سیستم سازه ای مناسب و رعایت تمام الزامات لرزه ای، می توان به این مهم دست یافت. در سازه های بتنی، مهمترین بخش تاثیر گذار در رفتار شکلپذیری سازه، اتصالات تیر به ستون می باشد که باید با خاموت های ویژه محصورشده باشد.

با استفاده صحیح و علمی از طیف پاسخ ساختگاه که در گزارش تحلیل خطر ارائه شده است می توان نیروی زلزله را به حداقل رساند و در نتیجه مقدار آرماتورهای سازه را کاهش داد. طبق آیین نامه 2800 ویرایش چهارم می توان با استفاده از دوره تناوب تحلیلی سازه ، ضریب زلزله را کاهش داد و درنتیجه نیروی زلزله را با توجه به شکلپذیری مقطع کاهش داد.

 

3-4 بارگذاری ثقلی

بارگذاری های ثقلی مطابق با مبحث ششم مقررات ملی ساختمان و همچنین جزییات معماری، محاسبه و درنظرگرفته خواهد شد.

 

3-5 پارامتر های ژئوتکنیکی

طبق گزارش تحلیل خطر پروژه گلبهار، طیف های پاسخ لرزه ای برای طراحی بر مبنای خاک نوع II تهیه شده است. طبق طیف های ارائه شده در این گزارش، تقریبا از دوره تناوب 0.5 ثانیه بیشتر، مقادیر شتاب به شدت کاهش می یابد بنابراین درصورتی که دوره تناوب تحلیلی سازه بیشتر از 0.5 ثانیه باشد، طبق آیین نامه 2800، می توان ضریب زلزله را در جهت سبکسازی سازه، کاهش داد و سیستم مقاوم جانبی را برای نیروی زلزله کمتری طراحی کرد.

 

3-6 مشخصات فنی مصالح سازه ای

مصالح مصرفی در این سازه به صورت زیر می باشد:

بتن سازه ای از رنج مقاومت 30 مگاپاسکال تا 50 مگاپاسکال

آرماتورها از نوع S400 آجدار

پروفیل های فولادی از نوع ST37

 

4.  نتایج تحلیل و طراحی مقدماتی:

4-1 ویژگی عمومی سازه

سازه ی مورد نظر دارای یک دیافراگم صلب در پنج سقف اول است و بعد از آن دو بلوک مجزا که هر کدام در سقف های خود دیافراگم صلب جداگانه دارند مدلسازی می شود. در طبقات بالا مشاهده میشود که دیافراگم سقف در یک مقطع باریک میشود بنابراین صلبیت سقف در آن ناحیه و توانایی انتقال بار جانبی به سیستم های مقاوم جانبی باید بررسی شود.

در این پروژه سعی بر این است که جانمایی سیستم های مقاوم جانبی به گونه ای انتخاب و طراحی شود که شرایط منظم سازه ای را برای ساختمان ایجاد کند. در این حالت طبق استاندارد 2800 ویرایش چهارم، می توان مقدار برش پایه زلزله را تا 15درصد کاهش داد.

 

4-2 رفتار لرزه ای

با توجه به ارتفاع زیاد سازه و انتخاب سیستم سازه ای شکلپذیر ( دیوار برشی ویژه) سازه هنگام زلزله رفتار نرم و شکلپذیری خواهد داشت و توانایی جذب انرژی بالایی دارد. این موضوع باعث این شد که سازه با میرا کردن نیروی زلزله در حقیقت سبک تر طراحی شود.

 

4-3 تغییر شکل های جانبی سازه

طبق استاندارد 2800 ویرایش چهارم، تغییرمکان های غیرخطی نسبی طبقات سازه نباید از 0.02 ارتفاع طبقه، تجاوز کند. طبق همین استاندارد، برای کنترل تغییرمکان ها می توان از ضریب زلزله محاسبه شده با دوره تناوب تحلیلی، استفاده کرد. جانمایی مناسب دیوار برشی ها، بسیار در مقدار تغییرمکان و پیچش ساختمان تاثیر گذار هستند. با قرارگیری دیوارها در محیط ساختمان، می توان مقاومت پیچشی سازه را زیاد کرد و درنتیجه با مصالح و آرماتور کمتری به نتیجه رسید.

 

4-4 برآورد وزن اسکلت

در پروژه های متداول بتنی با سیستم قاب خمشی متوسط و دیوار برشی متوسط، تا ارتفاع های 40 متر ، حجم آرماتور مصرفی در کل سازه ( تیرها، ستون ها، دیوارها، سقف ها و فونداسیون) تقریبا بین 40 تا 50 کیلوگرم در هر مترمربع زیر بنا می باشد. در پروژه گلبهار با توجه به این که سازه بلند مرتبه و از لحاظ معماری هم خاص می باشد بنابراین مقدار آرماتور مصرفی نسبت به حالت معمول متفاوت خواهد بود. دهانه های بلند در حدود 9 متر و کنسول هایی 7 متری و 9 متری باعث افزایش آرماتور خواهد شد. با این حال ، با پیشنهادات داده شده در بخش های قبل، می توان تا حد قابل قبولی سازه را سبک طراحی کرد و با انتخاب و طراحی صحیح حجم مصالح مصرفی را کاهش داد. به عنوان مثال می توان برای کنسول ها از تیرهای غیرمنشوری بتنی یا دال های پسکشیده استفاده کرد. درصورتی که طراحی سازه توسط این شرکت انجام شود، تمام حالات و سیستم های سازه ای طراحی خواهد شد و بهینه ترین حالت با مشورت تیم کارفرما انتخاب خواهد شد.

با این حال، برای پروژه گلبهار برآورد اولیه برای حجم آرماتور مصرفی در کل سازه ( تیرها، ستون ها، دیوارها، سقف ها و فونداسیون) بین 55 تا 65 کیلوگرم در هر مترمربع زیر بنا می باشد.

 

4-5 اتصالات اصلی

اتصالات ممکن در این پروژه شامل موارد زیر می باشد:

اتصال تیر به ستون گیردار: درصورتی که قاب خمشی مدنظر باشد، می بایست اتصالات به صورت گیردار مدلسازی، تحلیل و طراحی شوند. برای ایجاد رفتار شکل پذیر، باید در محل چشمه اتصال خاموت گذاری ویژه انجام شود از طرفی اجرای خاموت بسته در ناحیه چشمه اتصال دشوار می باشد بنابراین پیشنهاد طراح برای این موضوع استفاده از خاموت های U شکل می باشد که از دوطرف وارد چشمه اتصال شده و کنار هم همپوشانی دارند.

اتصال مفصلی تیر فولادی به تیر یا ستون بتنی: در این حالت معمولا با کاشت ورق فولادی در عضو بتنی ، شرایط اتصال عضو فولادی به عضو بتنی فراهم می شود ولی برای اجرای سقف های کامپوزیت می توان با اجرای نشیمن حدود 10 سانتیمتری تیرآهن درون عضو بتنی، اتصال مفصلی را اجرا کرد.

اتصال سقف به دیوار برشی: با قرار گیری آرماتور های عصایی در محل اتصال دال به دیوار، میتوان انتقال نیروی جانبی جذب شده توسط دیافراگم را به دیوار انجام داد. این آرماتورها با توجه به ظرفیت برش اصطکاک طراحی میشوند.

 

5. گزینه پیشنهادی

برای هر بخش از سازه پیشنهادات سازه ای در قبل داده شد. در مجموع پیشنهاد استفاده از فولاد مخصوصا در پوشش سقف ها از نوع عرشه فولادی، طرحی مناسب برای کاهش وزن سازه و درنتیجه کاهش هزینه ها خواهد بود. همچنین استفاده از تیرهای غیرمنشوری در بعضی از قاب ها و مخصوصا در کنسول ها نیز باعث کاهش مصرف مصالح خواهد شد.

 

 

6.  دیوار های حائل

با توجه به ارتفاع گودبرداری زیاد در پروژه ، اجرای دیوار حائل ضروری می باشد. درصورتی که دیوار حائل کامل به دیافراگم سقف متصل باشد و خاک پشت آن متراکم شده باشد آنگاه می توان تراز پایه زلزله را بالای دیوار حائل درنظر گرفت و در نتیجه مقدار برش پایه زلزله را کاهش داد که این امر منجر به کاهش نیروی زلزله و به تبع کاهش مصالح مصرفی سازه ای خواهد شد. درصورتی که از تراکم خاک پشت سازه اطمینان حاصل نشده باشد باز هم با درنظر گرفتن شروط بند 3-3-5-9-2 استاندارد 2800 ویرایش چهارم، می توان تراز پایه را بالای دیوار حائل درنظرگرفت.

 

7.  فونداسیون:

7-1 روش تحلیل فونداسیون گسترده

تحلیل فونداسیون به روش Finite element method انجام خواهد شد و با درنظرگرفتن اثر بلندشدگی فونداسیون از روی خاک، طراحی آرماتورهای آن انجام خواهد شد. تحلیل و طراحی فونداسیون در برنامه SAFE 2016 انجام خواهد گرفت. قرار دادن شمع زیر پی باعث کاهش تنش های وارده به خاک می شود و احتمال زیاد در نواحی نزدیک دیوار برشی ها اجرای شمع ضروری می باشد.

7-2 تخمین ضخامت فونداسیون

با توجه به وجود دیوار حائل و ایجاد شرایط باکس در دور فونداسیون، ضخامت فونداسیون بین 110 تا 150 سانتیمتر تخمین زده می شود. برای بهینه تر شدن سازه می توان ضخامت فونداسیون را متغییر طراحی و اجرا کرد.

 

 

خلاصه ای از نتایج تحلیل و طراحی برج گلبهار با 20 طبقه :

بخش اول: مدل سازی و تعیین ابعاد هندسی ساختمان

کل ساختمان از نوع اسکلت بتن مسلح با دیوار برشی بتن مسلح در برنامه ETABS 2016 مدل سازی شد. مشخصات هندسی هر بخش سازه به صورت زیر گزارش داده شده است:

• ستون ها: ابعاد ستون ها 120x60 cm درنظرگرفته شده است که این ابعاد با یک نظم اجرایی برای طبقات بالا کاهش یافته و به ابعاد 60x40 cm می رسد. قابل ذکر است که تعداد کمی از ستون ها دارای ابعاد 130x60 cm یا 120x70 cm در چند طبقه پایین، می باشند.
• تیرها: ابعاد تیرها با توجه به ملاحظات معماری، برای تیرهای محیطی ساختمان دارای ابعاد 60x50 cm الی 60x90 می باشد و برای تیرهای داخلی نیز 40x40 می باشد. برای تیر های داخلی ساختمان سعی شده است آویز وجود نداشته باشد یا اینکه حداکثر 10 سانتیمتر آویز داشته باشد.
• سقف: سقف از نوع وافل دوطرفه (مجوف) با ضخامت حداکثر 36 سانتیمتر که البته برای بعضی از دهانه های داخلی ساختمان از ضخامت 30 سانتیمتر نیز استفاده شده است.
• دیوار برشی: ضخامت دیوار برشی در طبقات پایین 50 سانتیمتر و تا طبقات بالا به 30 سانتیمتر می رسد. موقعیت دیوار برشی ها در پلان، فقط دور ایستگاه پله ها در نظرگرفته شده است تا هیچگونه تداخلی با فضای معماری وجود نداشته باشد.
• دیوار حائل: ضخامت دیوار حائل در طبقات پایین 50 سانتیمتر و تا طبقات نزدیک همکف به 30 سانتیمتر می رسد.

 

بخش دوم: بارگذاری ساختمان:

5. بارگذاری ثقلی:

• وزن کف سازی با توجه به پوشش سنگ: 200 کیلوگرم بر متر مربع درنظرگرفته شده است
• وزن بتن دال: با توجه به این که سقف مجوف دارای فضای خالی می باشد بنابراین این سقف وزن بسیار کمی دارد که توسط برنامه محاسبه می شود.
• وزن بار زنده:  برای کاربری های مختلف در طبقات، طبق مبحث ششم مقررات ملی محاسبه شده است.
• وزن بار معادل تیغه بندی: طبق مبحث ششم مقررات ملی و مقدار تیغه های داخلی در هر طبقه، محاسبه شده است.
• وزن دیوار های اصلی: با توجه به ارتفاع و جزییات مصالح دیوار، مقدار 500 الی 600 کیلوگرم بر متر طول درنظرگرفته شده است.
• بار زنده کنسول ها: بار زنده کنسول ها 5/1 برابر بار زنده دهانه مجاور خود درنظر گرفته شده است.

 

5. بارگذاری لرزه ای:

• بار قانم زلزله: طبق استاندارد 2800 ویرایش چهارم ، مقدار 115 کیلوگرم بر متر مربع درنظرگرفته شده است

• بار جانبی لرزه ای در دو راستای متعامد ( x و y ) طبق تحلیل دینامیکی طیفی اعمال شده است. و پارامترهای لرزه ای با توجه به استاندارد 2800 ویرایش چهارم، گزارش تحلیل خطر پروژه و گزارش مکانیک خاک پروژه، تعیین شده است.

 

بخش سوم: تحلیل سازه

سازه این ساختمان از نوع نامنظم درنظر گرفته شده است و بازتاب های تحلیل دینامیکی طیفی با ضریب یک با برش پایه استاتیکی هم پایه شده است. برای این سازه ضریب درجه نامعینی 2/1 درنظرگرفته شده است. امید است با تلاش بیشتر بر روی چیدمان المان های سازه ای، شرایط ساختمان را به شرایط منظم نزدیک کرد تا بتوان نیروی زلزله را کاهش داد و سازه را سبک تر طراحی کرد.

 

بخش چهارم: طراحی سازه

تحلیل و طراحی اسکلت و دیوار ها در برنامه Etabs 2016 انجام گرفت و آرماتورهای هر المان ( که در بخش اول توضیح داده شد) تعیین شد. گزارش مقدار آرماتورها در بخش پنجم ارائه شده است. همچنین نقشه اولیه تیرها و ستون ها در پیوست این گزارش ارائه شده است.

 

 

بخش پنجم: برآورد میلگردهای مصرفی

با توجه به تحلیل و طراحی های انجام گرفته، مفدار میلگرد مصرفی در سنگین ترین حالت و سبک ترین حالت ارائه شده است. قابل ذکر است که بعد از صرف زمان کافی برای طراحی سازه سعی بر این خواهد بود که طراحی به سبکترین حالت نزدیک باشد.

 

برآورد مقدار میلگرد سازه ای در پروژه 25852 مترمربعی گلبهار- ولنجک
	سبک ترین وضعیت		سنگین ترین وضعیت
	مقدار برای کل پروژه ( Kg)	مقدار به ازای هر مترمربع زیربنا (Kg/m2)	مقدار برای کل پروژه ( Kg)	مقدار به ازای هر مترمربع زیربنا (Kg/m2)
تیر ها	478562	18.51160452	559105	21.62714684
ستون ها	249772	9.661612254	292674	11.3211357
سقف مجوف	278695	10.78040384	305849	11.83076745
دیوار برشی	125548	4.85641343	131331	5.080109856
دیوار حائل	126254	4.883722729	133298	5.156196813
فونداسیون	245789	9.507542937	261446	10.11318273
جمع	1504620	58.20129971	1683703	65.12853938

 

بنابراین متوسط مقدار میلگرد برای پروژه، 62 کیلوگرم بر هر متر مربع با خطای (مثبت یا منفی) 3 کیلوگرم بر هر متر مربع، می باشد.

 

 

با تشکر

سید محمد سعید ضیاالحق