بازسازی و نوسازی مساجد با گنبد سازه فضاکار

استفاده از گنبد سازه فضایی

ساختن مساجد طوریکه که علاوه بر آسان تر بودن و سریع تر بودن اجرا،امنیت لازم در برابر بلایای طبیعی داشته باشند بسیار مهم است. پس کاربرد سازه های فضاکار که خواصی مانند صلیبی بودن، وزن سبک و راحتی اجرا و سرعت بالای نصب دارند، می‌تواند نتیجه بسیار خوبی داشته باشد. در مورد میل به این هدف،این مقاله به گونه ای جدید گنبد فضاکار به همراه شبکه دو لایه تخت با کاربرد در ساخت مسجد با نرم افزار فرمین تاشه پردازی شده است و رفتار آن با انجام تحلیل های استاتیکی و دینامیکی مورد برسی قرار می‌دهد. در این مقاله قصد داریم شما را با گنبد سازه فضایی آشنا کنیم.

 گنبد سازه فضایی

با بهره گیری از سازه های فضاکار،تولید فرم های اصیل و تاریخی و فرهنگی از جمله گنبد ها و چلیک ها به آسانی امکان پذیر خواهد گردید و با توجه به رفتار مسلط سه بعدی این سازه ها،ضمن امکان پذیری قابلیت مشارکت بیشتر اعضا در مقابله با عوامل موثر،کاهش وزن قابل ملاحظه و همینطور کاهش نیروهای اینرسی ناشی از زلزله و کم شدن مقدار مصالح مصرفی در مقایسه با سازه های سنتی همیشگی،صلبیت قابل ملاحظه،یکپارچگی و رفتار مناسب در مقابل پدیده ی گسیختگی زنجیره ای،امکانات تولید انبوه صنعتی،امکان تلفیق جنبه های زیباشناختی موجود ایجاد شده و نیازهای فنی و اقتصادی به گونه ی رضایت بخشی برطرف می‌شود.
تا به اینجا، سازه های فضاکار گنبدی وچیلکی، از جنبه های زیادی، از جمله ریخت یابی و ریخت شناسی،ویژگی های کالبدی، رفتار منسجم و عملکرد مناسب در مقابل زلزله ،سبکی وزن و صلیب قابل ملاحظه و راحتی و سرعت ساخت و ساز، الگوی درخشانی به منظور استفاده از فرم سازه ای برای محتوای معماری ایجاد شده. ازچنین الگویی می توان در اقدامات پیشگیرانه مدیریت بحران قبل از وقوع زلزله در قالب نوسازی بافت های فرسوده یا مقاوم سازی استفاده کرد.

مدل چیست؟

در این مدل از نرم افزار فرمین برای تاشه پردازی استفاده می شود که مطابق شکل ها نشان داده می شود. مشخصات و ابعاد کلی مدل همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است می باشد. گنبد ان نیز از نوع شوئدر است. ویژگی خاص و بارز این مدل استفاده از آرایش عنکبوتی است که مطابق شکل 2 در پلان کل سازه است. تمامی این موارد دلیل اصلی همانگی معماری گنبد و سیستم تخت در سازه است.

سازه فضاکار

سازه فضاکار

سازه فضاکار

شکل1-ابعاد کلی و مشخصات هندسی مدل

سازه فضاکار

شکل2-آرایش عنکبوتی پلان سازه فضاکار
شکل2-آرایش عنکبوتی پلان سازه

 

در این تحقیق جهت مدل سازی از نرم افزار SAP[4] استفاده شده است. فولاد مورد استفاده در مدل سازی از نوع ST-37 و اتصال پای ستون ها گیردار فرض شده است.

بارگذاری

بار مرده

بار کلی اسکلت به وسیله برنامه  با استفاده از مقاطع اعضا و وزن مخصوص فولاد به صورت خودکار محاسبه می شود. وزن معادل واحد سطح پوشش و بار پیونده ها بر اساس نوع مصالح پوشش استفاده شده

150 KG/M2 فرض شده است.

بار برف

چگالی برف نیز از جدولی که توسط مبحث ششم مقررات ملی سختمان ایران ارائه شده تعیین می شود. در این جدول اعداد متناسب با تنوع آب و هوایی ایران برای چگالی برف ارائه شده اند. چگالی برف برای نقاطی که دارای برف زیاد هستند 150 KG/M2 مشخص شده است. شیوه توزیع برف نیز مطابق شکل 3 براساس توصیه ISO/IDS/4355 انجام می شود.  شدت بار برف اسمی روی بام براساس رابطه S=µSC به دست می آید. SC نماد شدت باربرف روی سطح افقی می باشد. به طور کلی هرگاه β>60 باشد ، 2.3≥ 2µ خواهد بود.

در ادامه

طبق این توصیه دو نوع توزیع متفاوت وجود دارد. نوع اول به صورت یکنواخت و متقارن است. در نوع بعدی به صورت یکنواخت و نامتقارن در نظر گرفته می شود.

برای حساب کردن چگالی برف بر اساس رابطه مقررات ملی  ساختمان ها در ایران محاسبه می شود.

در این جدول با توجه به آب و هوا  موجود در ایران چگالی برف ارائه شده است. برای مناطقی با برف زیاد چگالی 150kg/m2 مشخص شده است.  نحوه توزیع بار نیز براساس توصیه ISO/IDS/4355 مطابق شکل 3 انجام می شود. شدت بار برفی در روی بام نیز طبق فرمول S=µSC محاسبه می شود. SC در این فرمول نشان دهنده شدن بار برف روی سطح افقی می باشد. به طور کلی هنگامی که β>60 باشد،2.3≥ 2µ  می‌باشد.

بر طبق این دو مثال دو نوع توزیع نشان داده شده است که عبارتنداز:

حالت اول یکنواخت و متقارن

حالت دوم یکنواخت و نا متقارن

 

سازه فضاکار

شکل 3-نمو گراف های بار برف طبق توصیه ISO/IDS/4355

برسی

برسی استاتیکی خطی: از آن جایی که سازه با کاربری گنبد سازه فضایی مورد استفاده قرار می گیرد،طبق استاندارد 2800[6]،ساختمان با اهمیت زیاد در نظر گرفته شده است. بنابراین ضریب اهمیت سازه 2.1 است و در قسمت محاسبه وزن کلی ساختمان بار مرده و 40 درصد بار برف مشخص شده است.

مشخصات مدل بر اساس بارگذاری بند سوم و با استفاده از ضریب زلزله مذکور در تحلیل و بر اساس آئین نامه AISC-ASD89 با استفاده از اعضا تشکیل دهنده که به شکل لوله هستند بر طبق استاندارد DIN[7] طراحی شده اند. نتایج کار در جدول 1 ارائه شده اند. عدد اول نشان دهنده قطر خارجی  است. عدد دوم نیز نشان دهنده ضخامت اعضا است.

سازه فضاکار

در جدول 2 نتایج بدست آمده از تحلیل ارائه شده اند:

زمان تناوب طبیعی با استفاده از نرم افزار محاسبه شده است.

 مقدار حاصل از روش  های تقریبی استاندارد 2800 ارائه می شود.

همانطور که در جدول مشاهده می کنید بین زمان تناوب و مقدار حاصل تطابق بسیار خوبی برقرار است.

سازه فضاکار

محاسبه ضریب رفتار

روش به دست آوردن ضریب رفتار با استفاده از بررسی کردن استاتیکی غیر خطی بار افزوده است.

رفتار اعضا، براساس:

طراحی استاتیکی خطی که متناسب با نسبت لاغری است  که در شکل 7 نشان داده شده است مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بار جانبی بر اساس  الگوی مود غالب ارتعاشی که با تحلیل مقادیر مشخصه انجام می شود به دست می آید. این تحلیل به صورت تدریجی و افزاینده اعمال می شود.

 محاسبه ضریب رفتار،بررسی ها تا زمانی اتفاق می افتد که شرط زیر برقرار شود.
نیل بیشینه تغییر مکان جانبی نسبی به مقدار 02/0 ارتفاع کل سازه.

شکل7-رفتار اعضا براساس نسبت لاغری سازه فضاکار
شکل7-رفتار اعضا براساس نسبت لاغری

در شکل 8 منحنی پاسخ کلی(برش پایه-تغییر مکان بالای سازه) ودو خطی ایده آل شده ،نشان داده شده است.

سازه فضاکار

شکل 8-منحنی برش پایه -تغییر مکان بالای سازه دو خطی ایده آل شده

در جدول 5 مقادیر Rµ،RS،R برای مدل مورد مطالعه ارائه گردیده اند.

سازه فضاکار

شرکت فضاسازه نقش جهان برترین شرکت در زمبنه ساخت انواع سازه های فضایی در سراسر نقاط ایران است.

 

فهرست مطالب