اختصاصی از کوشا فایل
دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
سوله سازه‌ای فلزی با سقف شیبدار است که بر اساس محاسبات فنی خاص طراحی و ساخته میشود.
از این نوع سازه در کارخانه‌ها، اسکلت ساختمان، انبارها، مرغداری‌ها، آشیانه‌های هواپیما، تعمیرگاه‌ها، فروشگاه‌ها و سالنهای ورزشی که با قاب‌هایی با دهانه یزرگ نیاز است استفاده میشود. بدلیل بزرگ بودن ابعاد تیرها و ستونها باید از تیرورق در پروفیلهای سوله استفاده کرد.
سوله سازی به دلیل کاربرد عمدتاً صنعتی از نظر طراحی با سایر سازه‌ها متفاوت است خصوصاً آنکه قابها در این نوع سازه‌ها کاملاً متفاوت بوده و دارای شیب می باشند و دهانه ها نیز نسبت به سایر سازه‌ها بزرگتر است. به دلیل بزرگ بودن ابعاد تیرها و ستونها، جهت اجرای این سازه نمی‌توان از پروفیلهای موجود در بازار استفاده نمود و باید اقدام به ساخت آنها کرد که اصطلاحاً به آن تیر ورق می‌گویند.
امر طراحی سوله کاریست تخصصی و بسیار دقیق، فاکتورهای مهمی در طراحی دخیل هستند که بی توجهی به آنها می تواند هم هزینه گزافی را به سازنده تحمیل کند که صرفه اقتصادی را زیر سوال می برد و هم ممکن است نتیجه معکوس داده و استحکام و پایداری سازه را تضعیف نماید وموجب ایجاد حوادث جبران ناپذیر گردد. برای طراحی یک سوله اطلاعات زیر مطلوب است:
- بارگذاری برای بار مرده ، بار برف و بار نامتقارن
- بارگذاری جانبی سوله شامل بار باد و زلزله
- بارگذاری جرثقیل برای سوله ، سوال: آیا جرثقیل در طراحی سوله در نظر گرفته شود یا خیر ؟ (بله:محاسبه بار دینامیکی جرثقیل)
- ضریب منطقه‌ای،رفتار واهمیت برای سوله
- ارتفاع جانبی سوله و ارتفاع دیوار
- دهانه و طول سوله
- تعداد قاب های طولی سوله
- درز انقطاع
- محاسبه ضریب طول موثر
- درصد شیب سقف سوله
- پوشش مورد نظر سقف سوله (ساندویچ پنل یا ورق گالوانیزه وتوری مرغی)
- تنش مجاز خاک منطقه موردنظر و نوع زمین ساختگاه
- نحوه کنترل جابجایی
- طراحی اتصالات و بیس پلیت برای سوله
- طراحی تیر حمال جرثقیل
- طراحی پرلین‌ها به کمک نرم‌افزار
- طراحی میل مهار(sag rod )
- ارائه طرحی با حداقل دورریز ورق
- ارائه دفترچه محاسبات کامل سوله
کنترل کفایت اعضاء در برابر نیروهای موضعی وتعبیه سخت کننده در صورت نیاز راهنمایی جهت انتخاب صحیح مقاطع غیر منشوری با توجه کاربری سوله ساختمان سوله شامل ستون، رفتر، پرلین، استرات، وال پست، بادبند، سگراد، سینه بند، پیچ و مهره و سایبان میباشد.
بارگذاری سوله
ترکیبات بارگذاری دخیل در طراحی سوله(در سوله پرداز) به شرح زیر هستند:
- بارمرده سوله
- بار برف سوله
- بار باد سوله
- بار زلزله سوله
- بارهای خاص در سوله
- بارهای جرثقیل در سوله[۵]
نکاتی پیرامون طراحی سوله
سوله های سنگین طراحی شده یا ساخته شده
- گاهی اوقات سازندگان علاقه مند هستند به دلایلی همچون کاهش دور ریزورق، سود بیشتر و یا احساس نا امنی از سوله هایی که می خواهند بسازند مقاطع را نسبت به طرح ارائه شده قوی تر بسازند .مثلا ارتفاع جان درپای ستون وتعداد بولتها را افزایش می دهند ویا عرض بالها را زیاد تر می کنند و یا طول ماهیچه تیر را زیادتر می گیرند. در این میان اگرچه کل طرح قوی تر شده اما باید به نکاتی هم توجه کرد:
- با توجه به اینکه میزان جذب نیرو در قاب خمشی بر اساس ماتریس سختی بوده و ممکن است با قوی تر شدن یک قسمت، نیروی بیشتری هم جذب شود ، لازم است بر این اساس کنترل هایی صورت گیرد تا افزایش نیروی داخلی عضو نسبت به نیروی دیده شده در طراحی خطرساز نباشد . مثلا جذب لنگر بیشتر در انتهای تیر، نیازمند پیچ های بزرگتری دراتصال تیر به ستون می تواند باشد . با جوش دادن و تقویت بیش از حد پای ستون با استیفنرهای متعدد می توان باعث جذب لنگر در یک اتصالی که مفصلی فرض شده گردید و موجب گسیختگی در پای ستون یا ورق کف ستون یا بولتها و یا واژگونی فونداسیون شد .
پیش بینی سوله برای آینده:
- اصولا تجربه نشان داده است اضافه شدن یک سوله (دوقلو یا بچه سوله و...) به سوله موجود یا در حال طرح معمولا نه تنها باری به آن اضافه نمی کند بلکه با توجه به مهار آن وایجاد لنگرهای برعکس در ستون آن هم از نظر تنش و هم از نظر جابجایی وضعیت آن را بهتر می کند . اما در مورد سوله هایی که قرار است به صورت دو قلو یا چند قلو یا با یک بچه سوله طراحی شوند ، اما فعلا کارفرما قصد دارد که یکی از آن ها را بسازد و بعدها در صورت تأمین مالی بخش دیگر را بسازد ، قضیه فرق می کند و از آنجا که در چند سالی که این سوله به صورت تنها استفاده می شود ، چنانچه مورد فشار بار باد ماکزیمم یا برف که برای آن طرح شده قرار گیرد ، ممکن است عملکرد دیده شده در طرح را نداشته و تخریب گردد.
- در این موارد اولا بایستی سوله ای که فقط قرار است ساخته شود را نیز جداگانه مدل نمود و آن را مورد بررسی و ارزیابی قرار دارد . چنانچه تنش های این سوله به تنهایی بیشتر از حد مجاز است لازم است آن را تقویت نمود ، اما اگر صرفا در حالت تنها جابجایی آن قدری از حد مجاز فراتر رود به نظر می رسد می توان تا حدودی خاص که باید به تأیید دستگاه های زیربط برسد و این میزان بستگی به تعهد کارفرما در مورد ساخت قسمت نهایی سوله در مدت زمان محدود دارد می توان این جابجایی را نادیده گرفت.
تحلیل دو بعدی یا سه بعدی :
- آقای دکتر ازهری روش دو بعدی را ترجیح داده اند .
- آقای طاحونی تحلیل با تحلیل سه بعدی موافق تر هستند .
- تحلیل سوله به صورت سه بعدی پیچیده می شود و به مهاربند های سقف بستگی پیدا می کند و حتی اعضای فشاری هم نیرو می گیرند.
- برای کنترل جابجایی سوله و استفاده از ظرفیت به هم پیوستگی قابها نیاز به مدل سه بعدی هست.
- در مدل سه بعدی از نصف بودن چشمه باربر قابهای اول و آخر نسبت به سایر قابها و وجود ستونهای باد و تیر نعل درگاه و کلاف و حتی دیوار و گاهی کوچکتر بودن فاصله دو قاب اول و دوم برای کاهش جابجایی می توان استفاده کرد.
- می توان از بادبند در قابهای ابتدا و انتها برای مهار بیشتر آنها استفاده نمود.
- باید فونداسیون های این دو قاب برای نیروهای بیشتر باد طراحی شوند.
- با توجه به کاهش جابجایی سوله و کاهش اثر −p ممکن است تنشهای سوله از حالت دوبعدی کمتر گردند . اما با توجه به اینکه ممکن است تحلیل خیلی دقیق نباشد و یا در عمل خوب کار نکنند بهتر است برای کاهش تنشها از این روش استفاده نگردد . بلکه صرفا به خاطر جابجایی از این روش استفاده گردد که خطر خاصی ایجاد نشود.
- بهتر است در حالت استفاده از تحلیل سه بعدی برای کنترل جابجایی سوله در قاب دو بعدی جابجایی سوله به عددی مانند دو برابر جابجایی مجاز سوله محدود گردد تا از عملکرد سوله اطمینان حاصل شود.
- در حالت تحلیل دو بعدی تنش های خارج صفحه مانند پیچش ناشی از نیروی طولی جرثقیل یا خمش های حول محور ضعیف تیر و ستونها دیده نمی شود.
- در هر حال تحلیل سه بعدی واقعی تر است و در واقع علاوه بر بادبندهای سقف بدلیل اتصال Z ها به یکدیگر و پوشش سقف توسط ورق موجدار ، اصولا قابهای سوله به هم مرتبط هستند و با هم کار می کنند.
ترکیبات بار:[۷]
برخی افراد قبل از بارگذاری سوله مقایسه ای بین برش پایه ناشی از زلزله و باد می کنند و فقط نیرویی که برش پایه بیشتری دارد را به سازه اعمال می کنند.(معمولا بار باد) در حالیکه اصولا این دو تفاوتهای زیادی هم دارند ، از جمله:
الف - بار زلزله صرفا به مراکز جرم به صورت نقطه ای وارد می شود و به هر کجا که جرم وجود دارد. اما بار باد به هر کجا که پوششی وجود دارد اعمال می شود و توزیع آن به شکل خطی است.
ب - اصولا توزیع بار زلزله در سوله های متقارن ، در دو طرف مشابه است . مثلا در تیرها و ستونهای دو طرف اما در مورد بار باد در یک طرف ، فشار و در یک طرف مکش داریم و در ستون سقف شیبدار مکش هایی هم به سمت بالا داریم که عکس العمل های ویژه ای را در اعضای قاب و تکیه گاهها حاصل می کند.
ج - در ترکیبات بارگذاری ترکیبی مانند 0.5WL +DL+SL داریم که در مقایسه با ترکیب بار EQ +DL+SL (که بار زلزله بدون ضریب است) قابل مقایسه نیستند.[۸]
اما در مورد ترکیب بار EQ +DL+SL به نظر می رسد قدری دست بالا باشد . چطور است که آیین نامه همزمانی بار برف 50 ساله و باد 50ساله را ناچیز دانسته ولی همزمانی بار برف و زلزله را محتمل می داند . در حالیکه باد خیلی محتمل تر از زلزله است: آیین نامه بارگذاری ایران سال 85
(EیاW) +D
(E یا W) 0.5S)+یا+(Lr L+D
(E یا W0.5) S)+یا+(Lr L+D
آیین نامه فولاد ایران ویرایش جدید:
[(E یا W (L+D]0.75 (E یا W ( D]0.75
جالب است که در اینجا ضریب 0.5 برای همزمانی بار باد و برف هم منظور شده است و ثانیا ضریب 1- به عنوان بار باد منظور گشته در صورتی که این ضریب در ترکیبات بار وارد شود مسائل جالبی به وجود می آید. از جمله اینکه مکش های وارد بر سقف به صورت فشار در آمده و هم جهت با بار برف و بار مرده می شوند و مکش ناشی از بار باد (با ضریب شکل مربوط به خودش) به صورت فشار درآمده و فشار وارد بر سازه به شکل مکش در می آید. البته در ویرایش قبلی آیین نامه فولاد این اشتباهات وجود نداشته است.
اثرات تغییرات LTB وK تیر و ستون بر تنش مجاز آنها:
اصولا هم تیر و هم ستون در سوله از جنس تیر ستون هستند و در هر دوی آنها عموما ویژگی تیر غالب است تا ستون به دلیل سبک بودن بارها ، عمده تنش ایجاد شده در اعضا به شکل خمشی است نه فشاری . مگر در مواردی که ستون دارای جرثقیل سنگینی باشد که درصدی از تنش هم ناشی از نیروی محوری خواهد شد . لذا اصولا بحث بیش از حد درباره K خیلی در سوله ها مصداق پیدا نمی کند و اصولا عددی بین 1.3 تا 2 را می توان به عنوان K ستون به کار برد و تاثیر چندانی بر ابعاد سازه نخواهد گذاشت . اما در مورد گزینه LTB نرم افزار از این عدد در دو جا استفاده می کند. اولا عدد LTB کوچکتر از 1 به این معنی است که طول مهار نشده ستون کاهش داده می شود. مثلا اگر LTB ستون 0.5 تعریف شود و K آن 1.3 :
یعنی بر شکل کمانش عضو و معادله کمانش آن تأثیرمی گذارد و از آنجا بر تنش مجاز فشاری . تا اینجای قضیه چندان دور از واقعیت نیست ،اما LTB به عنوان فاصله مهارهای جانبی بال فشاری هم برای برنامه شناخته می شود و از آنجا ممکن است در تعیین تنش مجاز خمشی تأثیر فراوانی داشته باشد . در حالیکه در بسیاری حالات قوطی به کار رفته در دل ستون یا در وسط جان اجرا می شود و یا چسبیده به بال کششی و استفاده از آن به عنوان مهار جانبی بال فشاری در محاسبات صحیح نیست .البته راه حل ساده پیشنهاد شده در این رابط جوش دادن یک ورق تقویت جان بین بال فشاری و قوطی مهاربند می باشد.
فونداسیون های گیردار:
باید کف ستونها تحت همه حالات بار طراحی شوند (و بولتها) چون ممکن است در یک حالت e بزرگ باشد ولی نیروها کم باشند و در حالتی دیگر e متوسط باشد ولی کشش یا فشار در ستون زیاد باشد .
همچنین در صورتی که بخواهیم از فونداسیون منفرد استفاده کنیم ، ناپایدار است . چرا که نهایت e که می تواند از بزرگتر باشد تا قسمتی از پی تحت کشش بیفتد است و از آن به بعد پی ناپایدار می شود و همانطور که می دانیم همیشه در حالت گیردار e بزرگتر از است . چون معمولا لنگر زیادی در پای ستون وجود دارد و نیروی محوری کمی بنابراین e= همیشه عدد بزرگی است .
ضمنا در صورت استفاده از فونداسیون نواری روی پیچش شناژهای رابط طولی نمی توان حساب کرد چون بار باد همزمان به همه قابها وارد می شود(همینطورسایر بارها) و چنانچه دهانه سوله بزرگ باشد فونداسیون های نواری عرضی هم شاید خیلی کارساز نباشد. چون اولا باید آنها را طراحی نمود(آرماتور و بلندشدگی آنها را ) و ثانیا تغییر شکل آنها باید بررسی شود که از حد مجاز بیشتر نباشد. ضمنا همان تغییر شکل (چرخش فونداسیون) هر چقدر هم که ناچیز باشد ، باید اثر آن را برروی جابجایی کنیم سوله بررسی کرد. ضمنا معمولا وصل کردن فونداسیون به صورت نواری بسیار پرهزینه است .
گیرداری فونداسیون :
- اصولا هیچ دیتایلی برای فونداسیون صرفا مفصلی و گیردار نیست.
- چگونگی اعمال گیرداری نسبی در فایل و دتایل اجرایی آن نیاز به تحقیق دارد مثلا نمی توان گفت چه اتصالی 25%گیرداری دارد . اما در کل می توان گفت هر اتصالی حداقل 10% گیرداری را دارد که از ظرفیت آن می توان برای کنترل جابجایی سوله استفاده کرد . اما باید بولت ها وفونداسیون را هم بر آن اساس طراحی نمود.
- گاهی گیرداری نسبی درمورد باری مثل برف تعریف می شود ولی در مورد باری مثل باد نسبت های بدست آمده بین لنگر جذب شده در حالت گیردار و نیمه گیردار متفاوت است.
اثر دیوارهای جانبی سوله :
- در واقعیت دیوارها مهارکننده جانبی ستون های سوله و نگهدارنده سوله در مقابل باد هستند.هرچند در تئوری ما فرض می کنیم که بار باد از دیوار به سوله منتقل می شود. اما در واقع دیوار خود به تنهایی بار باد را تحمل می کند و آن را به زمین منتقل می کند و اصولا وجود دیوار در اطراف سوله به کاهش جابجایی آن کمک می کند.
- از آنجا که با افزایش ارتفاع دیوار از 5-6 متر هم سقوط آجر و مصالح در هنگام زلزله و تخریب دیوار به پایین وجود دارد و هم وزن سازه افزایش یافته و باعث می شود سوله سنگین تر گردد به نظر می رسد بهتر است از کاربرد آجر و دیوار در ارتفاع بیشتر خودداری شود و به جای آن از مصالح سبک و پوشش های نوین استفاده نمود.
لزوم کاربرد شناژهای رابط در عرض سوله:
اگرچه مورد خاصی در مورد اتصال عرضی فونداسیون های منفرد سوله درعرض در آیین نامه ها ذکر نشده اما به برخی از محاسن که در ذیل می آید مهندسان را ترغیب می کند که به صورت دو در میان یا سه در میان از این کمربندها استفاده کنند:
الف- این کلافها به عنوان مهاری مطمئن برای آرماتور و قالب بسته شده قبل از بتن ریزی لحاظ می شوند و از تکان خوردن بیش از حد آرماتورها جلوگیری می کنند.
ب- در هنگام زلزله باعث حفظ انسجام سیستم پی و سوله و جلوگیری از رانش یکی از فونداسیون های به تنهایی می گردند.
ج- با توجه به وجود درصدی از گیرداری در پای ستون و تغییرشکلی که ممکن است در اثر آن در پی حاصل شود، این شناژها این تغییرشکل و چرخش را محدود می کنند.
کنترل کمانش های موضعی:
- طبق آیین نامه فولاد ایران و سایرمراجع بین المللی لازم است علاوه بر کنترل تنش در اعضای سازه ای فولادی که از تیر ورق ساخته می شوند. نسبت های عرض به ضخامت نیز برای بال و جان اعضا از حدود مشخصی تجاوز نکند تا از کمانش موضعی جلوگیری گردد .
- به نظر می رسد با کاهش تنش موجود به مجاز اعضا می توان این حالت را نادیده گرفت که جای بحث دارد . البته این موضوع در آیین نامه فولاد ایران آمده است. می توان با یک مثال قدری در این مورد توضیح داد:
فرض کنیم نسبت تنش در یک ستون با ابعاد جان0.6×90 وابعاد بال 1×20 کمتر از یک شده است. اما به دلایلی طراح یا سازنده مایل است از عرض بال 25 به جای 20 استفاده کند.که به نظر می رسد با وجودیکه از نظر کمانش موضعی محدودیت وجود دارد.اما چون از ورق قوی تری استفاده شده و در کل تنش موجود به مجاز در آن عضو کمتر می شود، مانعی نداشته باشد. اما اگر از ابتدا طراح نسبت تنش کوچکتر از 1 را با مقطع دارای بال 1×25 بدست آورد ، این طراحی اشتباه است.
- در ویرایش جدید آیین نامه فولاد ایران (مبحث دهم- جدول 10-1-2-1 ص25) حداکثر نسبت پهنای آزاد به ضخامت برای جان ≤ قطعات به صورت ذکر شده که ضخامت های زیادی را برای جان قطعات نتیجه می دهد و به نظر می رسد اشتباه چاپی باشد . چرا که این محدودیت که به عنوان مرز مقاطع غیر فشرده و مقاطع با اجزای لاغر معرفی شده در خود این کتاب در چند جای دیگر نقض شده و به صورت ذکر گردیده است. از آن جمله در صفحات52 و67 و68
همچنین در ویرایش قبلی مبحث 10 از رابطه استفاده شده است. ص19
مجاورت ستونهای باد با قوطی های سقف :
- هدف انتقال بار باد به زمین است .(به کمک رفتار خرپایی)
- چشمه باربر قاب اول و آخر نصف سایر قاب هاست.
جرثقیل :
- بایستی نوع پل جرثقیل (تک پل یا دو پل ) در ابتدا مشخص گردد. چون این گزینه به سه عامل مربوط می شود : یکی فاصله چرخ های راهبر پل ، دوم وزن پل و سوم محل حرکت ارابه که در حالت تک پل زیر پل و در حالت دو پل روی آنها می باشد .
- لازم است پل بر اساس تنش مجاز ، اثر خستگی ، خیز(و پیش خیز لازم) و کمانش موضعی طرح شود .
- برای طراحی کامل و دقیق یک سوله که دارای جرثقیل است ، بایستی وزن پلها، وزن ارابه ، فاصله چرخهای ارابه و راهبر پل معلوم باشد و بایستی این اعداد در نقشه ها ذکر شود تا از مسائل و خطرات بالقوه آتی جلوگیری گردد. مثلا اگر سازنده وزن پل بیشتری را ارائه کند یا فاصله چرخ های راهبر را کمتر کند، خطرناک خواهد بود.
- بهتر است خیز پل و حماله براساس رابط کنترل شود یا
باید توجه نمود که نوع نشیمن جرثقیل نیز خیلی مهم است . اگرچه استفاده از نشیمن کربل که به ستون جوش داده می شود اصولا مطلوب تر است (چون عضو بالای آن ضعیف نمی شود.)اما در مواردی که نیروی زیادی به نشیمن جرثقیل وارد می شود بهتر است از ستون های لبه دار استفاده کرد تا خطر شکستگی کربل یا جوش آن به ستون برطرف گردد.
تغییر ابعاد فایل و تنش اعضا در ورژن های مختلف برنامه SAP [۹]
یکی از دلایل تغییرات تنش اعضا در انتقال فایل SAP از ورژنی به ورژن دیگر تغییر فاصله نقاط خروجی یا نقاط check تنش است.(output stations) که در ورژنهای پایینتر از 9 فقط توسط کاربر نسبت داده می شد، اما در ورژن های جدید علاوه بر نقاط قبلی در نقاط تغییر شیب مقاطع و اتصال اعضای دیگر به یک عضو و ورود بارهای متمرکز نیز به صورت پیش فرض برنامه کنترل تنش را انجام می دهد که ممکن است در همان نقطه عضو ضعیف باشد: سوله
در برخی از نسخه های SAP برنامه به طور اتوماتیک در مورد اعضایی که ترکیبات بار برای آنها شامل باد یا زلزله می شود تنش های مجاز را 33% افزایش می دهد ، اما برخی از نسخه این کار را نمی کنند و در کل نسبت تنش بیشتری را نشان می دهند . نویسنده:امید خالدان
سوله ها دارای اجزای مشخص و تعریف شده ای هستند ، هر قسمت از سوله توسط مهندسین محاسب جزء به جزء محاسبه و طراحی میگردد. بخشی از مشخصترین اجزاء سوله به شرح زیر میباشد:
1- قاب خمشی با تکیه گاه ساده یا گیردار شامل ستون ها خرپا ها و یا رفترها
2- مهار های طولی که عموما بصورت قوطی با لوله هستند.
3- مهار های عرضی که بادبند های سقف جزی از آنهاست
4- میل مهار ها
5- زد یا لاپه که در اندازه های 6 و 7 متر در بازار موجود است.
6- بادبندها بصورت میلگرد پیش تنیده و یا پروفیل مورد استفاده قرار میگیرد
7- نبشی سینه بندFlang stay
8- براکت ها که وظیفه انتقال بار جرقفیل به ستون را دارد
9- پوشش سقف
10- دیواره ها
معمولا اتصال اغلب قسمتهای یک سوله بوسیله پیچ و مهره و درمواردی نیز از طریق جوش انجام میگیرد. بدلیل اینکه تمامی قطعات سوله در کارخانه ساخت بالا ساخته میشوند و بیشتر اتصالات از نوع فلنجی بود معمولا عملیات نصب در چند روز خاتمه مییابد و این امر باعث صرفه جویی فراوان در وقت و هزینه تمام شده میگردد.[۱۱]
ساخت سوله های جدید با ubm , kspan
امروزه با توسعه یافتن علم و تکنولوژی دیگر روش های سنتی و قدیمی پاسخگوی نیاز های کنونی نمی باشند زیرا رقابت در دو زمینه قیمت و سرعت ساخت از بسیار زیاد شده و از اهمیت ویژه ای بر خوردارند ، به همین دلیل هم اکنون روش های ساخت سوله نیز تغییر کرده و از دستگاه هایی نظیر UBM و KSPAN (یو بی ام و کی اس پن ) استفاده می شود که سرعت ساخت را تا حداقل 5 برابر افزایش می دهند و قیمت تمام شده سازه را به میزان حداقل 50 درصد کاهش می دهند . سازه ها بصورت ضد زلزله بوده چون بسیار سبک می باشند و در مقابل سرعت باد تا بیش از 120 کیلومتر بر ساعت مقاوم هستند ؛ همچنین به دلیل داشتن شیار های متعدد بر روی سطح خود جریان هوا به عنوان یک پوشش عایق در آنها عمل می کند . البته در مناطق بسیار سرد نظیر سیبری یا مناطق بسیار گرم می توان از پوشش های پلی اورتان برای عایق بندی بیشتر استفاده نمود . این سازه ها بر روی یک فونداسیون سبک قابل اجرا هستند همچنین نیازی به جوشکاری ندارند
نحوه ساخت سوله با این روش (kspan , ubm)
دستگاههای ubm , kspan در اصل یک نوع رل فرمینگ می باشند ، برای ساخت سوله ابتدا ورق وارد دستگاه می شود سپس طی فرایندی از بین یکسری غلطک عبور می کند که این امر سبب می گردد تا به ورق شکل و فرمی دلخواه داده شود . جهت ساخت سوله با دهانه های مختلف این تنظیمات قابل تغییر می باشند . سپس ورقهای شکل داده شده توسط یک ماشین کوچک به نام سیمر ( seamer ) درهم دوخته می شوند تا دیگر نیازی به جوشکاری نباشد و همچنین قدرت و استحکام سازه را به میزان زیادی افزایش می دهد سوله چیست؟ چگونه طراحی می شود و چه کاربردی دارد؟
یکی از زیباترین و جالبترین سازه های عمرانی سوله است. در این مقاله سعی داریم شما را با سوله و انواع آن و نحوه طراحی سوله آشنا کنیم.
سوله چیست؟
معمولا جهت ساخت سالنهای صنعتی از مقاطع با مقطع متغیر استفاده می شود که ابعاد و وزن این مقاطع با توجه به کاربری هر واحد صنعتی تغییر می نماید. که مهترین عوامل تعیین کننده در وزن سالنهای صنعتی عبارتند از : منطقه مورد نظر حهت ساخت سوله از جهت میزان سرعت وزش باد و همچنین میزان حداکثر بارش برف، دهانه سالن ، ارتفاع ستونها و در صورت نیاز جرثقیل سقفی .پرکاربرد ترین ساختمان فولادی پیش ساخته در سراسر جهان سوله است و در بیش از ۹۰ درصد صنایع ، انبارها ، ورزشگاه ها ، سالن های تولید دام و طیور و … بکار می رود و بنا به ابعاد دهانه ، ارتفاع و طول و تحمل بار برف و باد منطقه اشکال گوناگونی در موقع طراحی پیدا می کند . مهمترین بحث برای اقتصادی ساختن هر سفارش ، دانستن میزان واقعی ابعاد مذکور و پیش بینی موارد مورد نیاز است . بدیهی است بهترین محاسبات هم بدون رعایت کیفیت جوشکاری ، استفاده از پیچ و مهره های و سایر اتصالات استاندارد ، زنگ زدایی و رنگ آمیزی علمی یا کارگذاری صحیح اجزا ، فاقد کارآیی و استحکام لازم خواهند بود. لازم به توضیح است که کلیه قطعات ساخت این شرکت با استفاده از تجربه ای چندین ساله و نظارتی ثابت ، جوش اتوماتیک زیر پودری و استفاده از ماتریال کاملاً استاندارد که در هر زمان می تواند به رویت کارفرما برسد تولید شده و تا کنون به تائید ده ها شرکت مشاور و دستگاه نظارت رسیده است . در تصاویر زیر متداول ترین اشکال سوله درج شده که تقزیباً تمامی فضاهای مورد نیاز در پروژه های گوناگون را پوشش می دهد .
طراحی سوله
نقشه های اجرائی و نقشه های جزئیات و اجزا محصول در مورد اسکلت می بایستی در مورد هر قرار داد بطور جداگانه تهیه گردد و دستور ساخت صادر شود. بازرسی فنی و کنترل مرغوبیت نیز به عهده نمایندگان طراحی است.طراحی می تواند توسط افراد شرکت با کمک نرم افزار Safe، Etabsو Sap2000 صورت پذیرد و یا در برخی موارد توسط افراد متخصص و یا شرکت های مشاوره انجام گیرد. نقشه های اجرائی فونداسیون ها نیز توسط طراحان شرکت تهیه و برای اجرای آن به خریدار تحویل می گردد. – طبق استاندارد سازمان برنامه برای شیب تا ۲۰ در صد در ایران میزان بار برف به چهار بخش تقسیم می شود: ۲۵، ۹۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ کیلوگرم بر متر مربع. اکثریت سفارشات برای بار برف ۱۵۰ کیلوگرم بر متر مربع فرض شده است. بر اساس استاندارد سازمان برنامه فشار باد در مناطق مختلف ایران تا حدود ۹۲ کیلوگرم بر متر مربع نمایش داده شده است.
انواع سوله
سوله دارای انواع گوناگون می باشد:
سوله تک دهانه به صورت ۸ سوله دو یا چند دهنه با ستون مشترک به صورت ۸۸ یا ۸۸۸ یا ۸۸۸۸ سوله دو دهانه به صورت ۸سوله مدورسوله چند ضلعی
مشخصات ظاهری سوله
شکل قاب فلزی می تواند بصورت یک قاب ساده باشد یا مرکب و یا با یک ستون وسط یا ستون وسط ترکیبی و یا با یک شیب (یک طرفه) که می توان برای روشنایی در سقف نورگیر نصب کرد. یک طرف و دو طرف سایبان می تواند در اطراف سالن نصب گردد. همچنین در سالن های تولیدی نصب جرثقیل سقفی بسیار متداول است.
ابعاد ظاهری سوله
سالن های سوله می تواند تا دهنه حدود ۶۰ متر تولید شود و معمولا دهنه های سالنهای مورد نیاز از ۱۰ متر تا ۲۵ متر با یک قاب ساده می باشد و متوسط دهنه در صنایع ۲۰ متر وارتفاع معمول ۶ متر می باشد. مشخصات اجزا سوله
اجزا اصلی یک قاب فلزی پیش ساخته عمدتاً عبارتند از
ستون (column) رفتر والپست ( (wall post) پرلین یا (z (purlin) تیر کرین crane Beem) میل مهار یا سگراد( agrode ) بولت (Bolt) بادبندها : سقفی و دورتادور (Brace) کف ستون (Base plate) قوطی( Box) تیر (Beem) آبچکان تکیه گاه جرثقیل یا براکت مراحل اجرای پروژه سوله سازی مراحل کلی پروژه سوله سازی پس از قبول سفارش ساخت عبارتند از :
طراحی سوله ساخت سوله نصب سوله ساخت سوله
ساخت و مونتاژ تمام قطعات اسکلت فلزی در داخل کارخانه انجام می شود. ساخت شامل :برشکاری ، مونتاژ اولیه ، جوش اولیه ، مونتاژ نهایی ، جوش نهایی ، تمیزکاری و رنگ نصب سوله
نصب اسکلت فلزی در محل مورد نظر صورت می گیرد. علاوه بر قطعات اصلی ساخته شده برخی قطعات دیگر مثل پیچ و مهره می بایستی به محل حمل شده، سپس به کمک جرثقیل و تیر و ابزار لازم عمل نصب و تنظیم نهایی صورت پذیرد.سوله به دلیل کاربرد عمدتا صنعتی از نظر طراحی با سایر سازه ها متفاوت است خصوصا آنکه قاب ها در این نوع سازه ها کاملا متفاوت بوده و دارای شیب می باشند و دهانه ها نیز نسبت به سایر سازه ها بزرگتر است. به دلیل بزرگ بودن ابعاد تیرها و ستون ها، جهت اجرای این سازه نمی توان از پروفیلهای موجود در بازار استفاده نمود و باید اقدام به ساخت آنها کرد که اصطلاحا به آن تیر ورق می گویند .
مواد اولیه مورد نیاز ساخت سوله
ورق فولاد ST37 با ضخامت های ۶، ۸، ۱۰، ۱۲، ۱۵، ۲۰ ، ۲۵ و ۳۰ میلیمتر. انواع مقاطع مختلف فولاد به شکل پروفیل مثل زد، نبشی، میله گرد، قوطی ، ناودونی و تیر آهن انواع الکترود و سیم جوش رنگ، ضد زنگ، حلال انواع پیچ و مهره بولت روش برآورد مواد اولیه ساخت سوله برآورد وزن الکترود سوله
در اسکلت فلزی مصرف الکترود بین ۸/۱ تا ۵/۲ در صد وزن ورق به کار رفته است و میزان ۲ % به عنوان نرم به کار می رود. محاسبه رنگ سوله
مساحت ورق مورد مصرف برای سالن های مورد نظر به شرح زیر است. در ان محاسبات سطح زد، ، نبش، پروفیل و میل گرد ها برآورد نشده بلکه فقط سطح ورق ها برآورد گردیده است. به ازای هر متر مربع به احتساب ضایعات ۳/۰ لیتر بر متر مربع رنگ ضد زنگ مصرف می شود و تقریبا همان میزان حلال – البته حلال برای شستشوی دست و وسائل نقاشی نیز به کار می رود. برآورد وزن و قیمت سوله های هر پروژه به آیتم های زیر بستگی دارد
عرض یا دهانه سالن ارتفاع سالن ( از کنار و در تاج ) طول سالن بار برف منطقه سایر بارها مانند جرثقیل ، طبقات داخل سالن ، سقف کاذب مشترک بودن پایه با سوله های جانبی
سوله های صنعتی
از قابهای صنعتی به صورت یک و یا چند دهانه و عموما یک طبقه با سقف های شیبدار برای پوشش دهانه های بزرگ در کارخانه های صنعتی، کشاورزی،انبارها ، تعمیر گاهها و…. استفاده می شود.در سالهای نه چندان دور برای پوشش دهانه های بزرگ در ساختمان های مورد اشاره از سازه هایی به صورت خرپا استفاده می شد . لیکن امروزه استفاده از قابها با مقطع متغیر و اتصالات ممان گیر در ساخت سازه های صنعتی بسیار متداول است.استفاده از اعضا با مقطع متغیر در قابهای صنعتی شیب دار این امکان را فراهم می کند که در محل هایی که دارای لنگر خمشی زیادتری هستند ممان اینرسی بیشتر و در نتیجه اساس مقطع بزرگتری وجود داشته باشد سطح مقطع قابهای صنعتی عموما به شکل I هستند که در آنها ابعاد بال در طول یک عضو ثابت ولی ارتفاع جان بسته به اندتزه لنگر خمشی عضو متغیر در نظر گرفته می شود.به قابهای صنعتی با مقطع متغیر “سوله ” نیز گفته می شود که در کشور ما کارخانجات متعدد وجود دارند که قابهای صنعتی به شکل سوله را برای دهانه های گوناگون محاسبه ،طراحی واجرا می کنند .با توجه به پیشرفت فن جوشکاری بیشتر اتصالات در کارخانجات سوله سازی به صورت جوش اجرا می شود و عمدتا مونتاژ و اجرای سوله در محل مورد استفاده توسط اتصالات پیچی در نظر گرفته می شود. بطور کلی سوله به سقف شیبداری گفته می شود که از جزئیات ذیل تشکیل گردیده است:
قاب شیبدار سوله
سیستم قاب فولادی در تحمل بارهای مختلف زنده ، برف، بار، زلزله و بارهای جرثقیل در ساختمانهای صنعتی نقش اصلی را ایفا می کند. سیستم قاب فولادی معمولا” از اعضایی با مقطع متغیر و دارای اتصالات صلب تشکیل می شوند. این اعضا به صورت توام تحت تاثیر نیروی محوری ، نیروی برشی و لنگر خمشی قرار دارند.
بادبند قایم سوله
بادبند سقفی سوله
عناصر فشاری طولی سقف سوله
لاپه ها سوله
بارهای وارد بر سقف ساختمان های صنعتی توسط لاپه ها تحمل و به قاب های اصلی شیب دار منتقل می گردد. لا په ها به صورت تیرهایی با دهانه های ساده یا طولی معادل فاصله قابها در طول سالن و یا به صورت تیرهای پیوسته طراحی و اجرا می شوند. مقطع لاپه ها به صورت I شکل می باشند. توصیه می شود حداکثر تغییر مکان مجاز لاپه ها در اثر مجموع بارهای مرده و سر بار برف از ۱/۲۰۰ طول دهانه کمتر باشد.
پوشش سقف سوله
Z پلاک سوله
سینه بند سوله
برای جلوگیری از کمانش جانبی و پیچشی تیرهای قاب اصلی بایستی به نحو مناسبی بال فشاری آنها در فواصل لازم و در امتداد جانبی بر صفحه قاب نگهداری می شوند.
میله مهار سوله
میل مهارهای عرض لاپه ها را در فواصل معینی به یکدیگر متصل می کنند میل مهارها که عمود بر امتداد لاپه ها در سقف قاب شیبدار اجرا می شوند سه وظیفه مهم را ایفا می کنند : نیروی رانشی در امتداد سطح شیب دار را تحمل می کنند. لاپه ها به عنوان مهار جانبی از کمانش جانبی پیچشی بال فشار جلوگیری می کند. دهانه خمشی حول محور ضعیف نیمرخ لاپه را کاهش می دهد.
سوله به دلیل کاربرد عمدتا صنعتی از نظر طراحی با سایر سازه ها متفاوت است خصوصا آنکه قاب ها در این نوع سازه ها کاملا متفاوت بوده و دارای شیب می باشند و دهانه ها نیز نسبت به سایر سازه ها بزرگتر است. به دلیل بزرگ بودن ابعاد تیرها و ستون ها، جهت اجرای این سازه نمی توان از پروفیل های موجود در بازار استفاده نمود و باید اقدام به ساخت آنها کرد که اصطلاحا به آن تیر ورق می گویند .
طراحی سوله صنعتی
امر طراحی سوله کاریست تخصصی و بسیار دقیق، فاکتورهای مهمی در طراحی دخیل هستند که بی توجهی به آنها می تواند هم هزینه ی گزافی را به سازنده تحمیل کند که صرفه ی اقتصادی را زیر سوال می برد و هم ممکن است نتیجه ی معکوس داده و استحکام و پایداری سازه را تضعیف نماید. برای طراحی یک سوله اطلاعات زیر مطلوب است :
بار برف و نیروی باد روی سوله
ارتفاع جانبی سوله
شیب مورد نظر سقف و طبیعتاً محاسبه ی ارتفاع تاج سوله
طول دهانه ی عرضی سوله
طول دهانه های طولی و تعداد قاب های طولی در نظر گرفته شده سوله
آیا جرثقیل در طراحی سوله در نظر گرفته شود یا خیر ؟
پوشش مورد نظر سقف .
با دانستن اطلاعت فوق و ابعاد در نظر گرفته شده جهت سوله اقدام به طراحی آن می نماییم که در نهایت تبدیل به نقشه ای اجرایی و اجرای سازه خواهد شد اما اجرای سازه ی سوله در ظاهر آسان اما در باطن مشکل است و تیم های مهندسی خاصی هستند که نسبت به اجرای سوله اقدام می کنند. مونتاژ و رگلاژ و تنظیم قاب های سوله کاریست بسیار حساس، هممواره در نظر داشته باشید که مهاربندهای جانبی سوله به سرعت و همزمان اجرا گردند زیرا یکی از نقاط ضعف سازه ی سوله ضعف پایداری آن در برابر نیروهای جانبی ست که البته این امر توسط مهاربندهای جانبی کاملا مهار می گردد اما زمان اجرای آن از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار است. مرحله برش وسوراخکاری سوله
قبل از ساخت اجزای مختلف سوله ، با استفاده از نقشه های سفارش ساخت(SHOP DRAWING) ورق در محل کار گاه بوسیله گیوتین ( قیچی آهن بر ) برش خورده و بعد مونتاژ شده و جوشکاری می شود سوراخکاری های لازم نیز در همین مرحله انجام می شود .
SHOP DRAWING به نقشه هایی گفته می شود که جزییات دقیق یک ستون یا رفتر شامل ضخامت، تعداد ، طول ،عرض و سایر مشخصات لازم جهت ساخت قطعه را داراست واز روی نقشه های اصلی و اولیه تهیه می شود و در مرحله تهیه نقشه های فوق باید توجه و دقت بسیاری صورت گیرد چرا که هرگونه اشتباهی در این مرحله باعث خسارت هنگفتی خواهد شد . تایید و رنگ سوله صنعتی
قبل از رنگ آمیزی، قطعات توسط مهندسین بازبینی و تائید می شود و در صورت نیاز برای سند بلاست فرستاده می شود و بعد از تمیزکاری برای رنگ آمیزی آماده می شوند. در این مرحله دو یا سه لایه رنگ بر روی ستونها و شاهتیرها و سایر اجزای فلزی زده می شود که تعداد لایه ها و نوع رنگ در مشخصات فنی ونقشه ها موجود می باشد .
رنگ آمیزی با قلمو مجاز نیست و حتماً بایستی با پیسوله رنگ آمیزی صورت بگیرد .
سند بلاست به عملیاتی گفته می شود که طی آن ماسه سیلیسی با فشار بر روی قطعه پاشیده می شود تا علاوه بر پاک کردن زنگ زدگی ، سطح را برای رنگ زدن آماده کند . معمولاً تمامی قطعات فلزی قبل از رنگ سند بلاست می شوند . نکته مهم در عملیات سند بلاست این است که باید از زیاده روی در این امر خودداری کرد چرا که این کار باعث فرسایش و نازک شدن لایه های فلزی می شود . حمل و نصب سوله
بعد از رنگ ، مرحله حمل و نصب می باشدکه قطعات ساخته شده از محل ساخت (کارگاه) به محل نصب ( زمین خریدار ) انتقال داده می شود و اکیپ نصاب برای نصب سوله به محل اعزام می شوند . نصب به وسیله جرثقیلهای سنگین انجام می شود .در این مرحله باید دقت نمود که حتما قاب به صورت کامل نصب شود ، چرا که به علت بلندی ستونها در صورت عدم نصب رفترها و نصب ستون به صورت تکی و رها کردن آن امکان واژگونی ستون وجود دارد .
بارهای محاسباتی سوله
بارهای وارد بر یک ساختمان صنعتی شامل موارد زیر هستند که بایستی با توجه به توصیه آئین نامه های معتبر محاسبه و به صورت مناسب بر قاب صنعتی اعمال گردند بار مرده سوله شامل وزن قطعات مختلف قاب ، پوشش سقف ، پشم شیشه و توری مرغی می باشد. بار برف سوله
با توجه به موقعیت جغرافیائی و محل قاب صنعتی از نظر مقدار ریزش برف ، وزش باد و شیب سقف قاب صنعتی بارهای حاصل از برف بر قاب تعیین و به آن اعمال می گردند. بار باد سوله
بار ناشی از وزش باد به صورت جانبی و افقی در امتداد محورهای اصلی ساختمان صنعتی اعمال می شود. بار زلزله سوله
بار زلزله نیز بایستی بر اساس روابط پیشهادی آئین نامه های بارگذاری تعیین و به گونه ای مناسب و به صورت افقی بر قاب صنعتی اعمال شوند. نیروی زلزله تابعی از وزن سازه ، ضریب بار قاب سازه و … می باشد. بار جرثقیل سوله
در بعضی از ساختمان های صنعتی ، جرثقیلهائی برای جابجایی اشیا سنگین در جهات طولی و عرضی سالن تعبیه می شود. پل اصلی و ریل های جرثقیل بایستی برای بحرانی ترین نوع بارگذاری طراحی شوند.
آئین نامه های طراحی سوله
جهت بار گذاری نیرو های باد آئین نامه ۵۱۹ ایران جهت بار گذاری نیروی زلزله آئین نا مه ۲۸۰۰ ایران جهت طراحی سازه های فولادی آئین نامه AISC آمریکا جهت طراحی مقاطع بتنی آئین نامه بتن ایران ( آبا) جهت جوش های سازه فولادی آئین نامه AWS آمریکا مصالح مصرفی سوله ( منابع )
ورق های مورد استفاده عموماً ورق تیپ ST 37 با ضخامت ۵ میلیمتر تا ۳۰ میلیمتر و در برخی موارد از ورق های ST52 نیز استفاده می شود . جوش های مصرفی سوله
جوش های مصرفی نیز با توجه به آئین نامه AWS از ۴ میلیمتر الی ۲۰میلیمتر متغییر می باشد که نحوه اجرای جوش های نفوذی در حالت گوشه ای و سپری و شیاری نیز تابع آئین نامه AWS آمریکا انجام می گردد . الکترود ها سوله
جهت مصارف عمومی از الکترود های ۶۰۱۳ E و جوش های نفوذی از الکترود های ۷۰۱۸ E استتفاده می گردد .جوشکاری قطعات تحت بار های دینامیکی ( مانند براکت جرثقیل و تیر حمال جرتقیل ) از الکترود هایE7018 استفاده می شود . پیچ های مصرفی در ساخت سوله
عمده مصرف پیچها در اتصالات سازه های صنعتی ( سوله )از نوع ۳۲۵ A یا معادل آن ۸,۸ می باشد . برش ورق ها در ساخت سوله
جهت برش ورق ها تا ضخامت ۲۰ میلیمتر از گیو تین استفاده می شود . جهت برش ورق ها با ضخامت بالاتر از ۲۰ میلیمتر از دستگاه برش اتو ماتیک( برش ریلی یا برش برقی) استفاده می شود.
نکات مهم در ساخت سوله
فونداسیون سوله ها از نوع پی تکی (منفرد) بوده که توسط شناژ به یکدیگر متصل میشوند .
جهت جلوگیری از پوسیدگی ستون در برخی از موارد از ستونک بتنی بر روی شالوده استفاده میشود .
در معرض مستقیم قرارگرفتن سازه در برابر عوامل جوی و خطر پوسیدگی اجرای ضد زنگ را در این سازه ها الزامی میکند.
پوشش سقف عموماً از ورق کرکره ای گالوانیزه با آستری از پشم شیشه میباشد .
اتصالات صفحه ستون عموماً مفصلی است . پـوشش سقـف و بـدنـه سـولـه با ساندویچ پانل و سایر مصالح
پوشش سوله از مراحل اصلی کار محسوب می شود که به دو بخش پوشش سقف سوله و پوشش بدنه سوله تقسیم می شود . پوشش بدنه نیز به دو
