به صورت دست نویس در 70 صفحه
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.
خصوصیات سوله
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.
طراحی سوله
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:
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. [۱] [۲][۳][۴]
بارگذاری سوله
ترکیبات بارگذاری دخیل در طراحی سوله(در سوله پرداز) به شرح زیر هستند:
نکاتی پیرامون طراحی سوله
سوله های سنگین طراحی شده یا ساخته شده:[۶]
- 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:
تحلیل دو بعدی یا سه بعدی :
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 ص83 –بند 6-8-1
(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 :
ضریب لاغری :
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 :
اثر دیوارهای جانبی سوله :
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:
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.
همچنین در ویرایش قبلی مبحث 10 از رابطه استفاده شده است. ص19
مجاورت ستونهای باد با قوطی های سقف :
جرثقیل :
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
اجزای سوله
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
نصب سوله
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