ساختمان‌های با هسته مرکزی

saderat-tabriz

 

ساختمان مسکونی از نظر اسکلت باید نه تنها مقاوم در برابـر نیروهـای زلزلـه سـاخته شـود، بلکه باید دارای دوام لازم در مدت زمان پیشبینی شده برای بهرهبـرداری از آن نیـز باشـد. اگرچه از نظر کارکرد اقتصادی میتوان بخشهایی از ساختمان را از مصالح سـبک بنـا نمـود، اما اسکلتی که بتواند کارکرد درست داشته باشد معمولاً وزن قابل ملاحظـهای از سـاختمان را به خود اختصاص میدهد. با افزایش ارتفاع و به تبع آن نیروهای حاصل از زلزله مقاطع بـاربر ساختمان بسیار بزرگ شده و تکـانهـای ناشـی از نیـروی زلزلـه، در طبقـات فوقـانی شـدید میشود (شتاب و تغییر مکانهای بیشتر از حد مجاز). بـرای اجتنـاب از ایـن مـسائل، روشـی تحت عنوان سوپرفریم C.R برای اسکلت ساختمان، در کشور ژاپن، ابداع شده و بـه عنـوان جدیدترین فناوری به مورد اجرا گذاشته شده است. با توجه به امکـان انطبـاق و اجـرای ایـن روش با پتانسیلهای موجود در داخل کشور، روش سوپرفریم به عنوان یک روش اقتـصادی و فنی جهت اجرای ساختمان برج مسکونی پردیسان تبریز انتخاب شده است.

پیشگفتار

با توجه به قرار گرفتن کشور ما بر روی کمربند زلزلـۀ آلـپ – هیمالیـا، سـالانه تعـداد قابـل ملاحظهای زلزله در آن رخ میدهد. براساس آمار موجود، تقریبـاً همـه سـاله، یـک زلزلـه بـا بزرگی بیش از ۶ ریشتر و، در هر چنـد سـال، یـک زلزلـه مخـرب بزرگتـر از ۷ ریـشتر، در کشور، رخ میدهد. این مسأله نشان میدهد که توجه کردن به پایـداری سـاختمان، در برابـر زلزله، یک ضرورت اصلی است. اگرچه در سالهای اخیر بلند مرتبـهسـازی در کـشور رونـق فراوانی یافته است، اما اغلب، روش ساخت به صورت سنتی انجام پذیرفتـه و تنهـا بـا بـزرگ کردن ابعاد یک ساختمان سنتی دو یا سه طبقه اقـدام بـه سـاخت بنـاهـای بیـست طبقـه و یـا بلندتر شده است. واضح است که، با تکیه بر روشهای سنتی، نمیتوان سـاختمان بلنـدی کـه در برابر زلزلههای مخرب مقاوم باشد، ساخت.

حتی اگر کلیه ضوابط آییننامه زلزله از نظر طراحی و محاسبات رعایت شده باشد، با اجـرای سنتی و دخالت انسان در اجزای مقاوم کننده ساختمان همانند بـتنریـزیهـا و جوشـکاریهـا هرگز نمیتوان به یک سازه مناسب دست پیدا کرد.

ساختمان حتی اگر در محدوده کوچکی اشکال اجرایی داشته باشد، در زمـان وقـوع زلزلـه از آن ناحیه، آسیبدیده و خرابی به سایر نقاط سـرایت خواهـد نمـود. فنـاوریهـای نـو تـلاش میکنند تا دخالت انسان را در حین ساختن به حداقل رسانده و با صـنعتی کـردن اجـرا، یـک ساختمان همگن و مطمئن بنا نمایند.

یکی از روشهای مدرن و مناسب برای کشور ما روش سوپرفریم C.R است که در سالهای اخیر، به خصوص پس از وقوع زلزله مخرب کوبه در کشور ژاپـن، ابـداع شـده و هـم اکنـون ساختمانهای بلند مسکونی زیادی را بـا آن روش بـه مـورد اجـرا مـیگذارنـد. در ایـن روش ضمن کاهش مقاطع باربر، با پیشساخته نمودن ستونها و همچنین کنترل حرکات سـاختمان در حین زلزله و جذب انرژی به وسیله میراگرهای هیدرومکانیکی، یک سـاختمان مطمـئن از نظر رفتار در برابر نیروها و بسیار مناسب برای سکونت ساخته میشود.

ساختمان فلزی یا بتن آرمه

در کشور ژاپن ترجیح میدهند که ساختمانهای مسکونی را با اسـکلت بـتن آرمـه بنـا کننـد. اسکلت فلزی بیشتر برای اجرای سـاختمانهـای اداری و تجـاری، ایـستگاههـا و غیـره مـورد استفاده قرار میگیرد.

دلیل انتخاب اسکلت بتن آرمه، را برای ساختمانهای مسکونی، میتوان بـه شـرح زیـر بیـان نمود:

  • ساختمانهای بتن آرمه اغلب ارزانتر از ساختمانهای فلزی ساخته میشوند.
  • ساختمانهای بتن آرمه در مقابل سوانح آتشسوزی و انفجار دوام بیشتری دارند.
  • در ساختمانهای بتن آرمه، انتقال صوت بین طبقات (با توجه به اهمیت آن بـه خـصوص در کاشانههای مسکونی) کمتر است.
  • با توجه به هماهنگی مناسب بین اجزای جذب کننده نیروهای زلزله و اسکلت (با قراردادن دیوار برشی) رفتار ساختمان مناسبتر خواهد بود. توصیههای طراحی و ساخت اغلب آییننامههای زلزله برای ساختن بناهـای مقـاوم در برابـر زلزلـه توصـیههـایی را ارائـه مینمایند. ابداع هرنوع فناوری باید این توصیهها را در برگیرد :
  • پلان ساختمان به شکل ساده و متقارن در دو امتداد عمود بـر هـم و بـدون پـیشآمـدگی و پسرفتگی زیاد باشد و از ایجاد تغییرات نامتقارن پلان در ارتفاع ساختمان نیز احتراز شود.
  • عناصری که بارهای قائم را تحمل مینمایند در طبقات مختلف بر روی هم قرار داده شـوند تا انتقال بار این عناصر به یکدیگر با واسطه عناصر افقی صورت نگیرد.
  • عناصری که نیروهای افقی ناشی از زلزله را تحمل میکنند موکداً طوری طراحی شـوند کـه انتقال نیروها به سمت شالوده به طور مستقیم انجام شود و عناصری که با هم کار میکننـد در یک صفحه قائم قرار داشته باشند.
  • برای کاهش نیروهای پیچشی ناشی از زلزله، مرکز جـرم هـر طبقـه بـر مرکـز سـختی آن طبقهمنطبق و یا فاصله آنها در هریک از امتدادهای سـاختمان از ۵ درصـد بعـد سـاختمان در آن امتداد کمتر باشد.
  • از احداث طرههای بزرگتر از ۵/۱ متر حتیالمقدور احتراز شود.
  • از ایجاد سوراخهای بزرگ و مجاور یکدیگر در دیافراگمهای کفها خودداری شود. ? با به کار بردن مصالح سازهای با مقاومت زیاد و مـصالح غیرسـازهای سـبک، وزن سـاختمان به حداقل رسانده شود.
  • ساختمان و اجزای آن به نحوی طراحی گردد که دارای شکلپذیری مناسب باشند. ? ساختمان به نحوی طراحی گردد که عناصر قائم (ستونها) دیرتر از عناصـر افقـی (تیرهـا) دچار خرابی شوند.
  • اعضای غیرسازهای، به خصوص دیوارهای داخلی و نماها، طوری اجرا شوند که حتیالامکان مزاحمتی برای حرکت اعضاء سازهای در جریان زلزله ایجاد نکنند. در غیـر ایـنصـورت اثـر اندرکنش این اعضا با سیستم سازهای باید در تحلیل سازه در نظر گرفته شود.
  • اعضاء و قطعات غیرسازهای، به خصوص قطعات نما و شیـشههـا، آنچنـان طراحـی و اجـرا شوند که در هنگام وقوع زلزله از سازه جـدا نـشده و بـا فـرو ریخـتن خـود ایجـاد خـسارات احتمالی جانی و مالی نمایند.
  • روش ابداعی سوپرفریم نه تنها توصیههـای مـذکور را در نظـر مـیگیـرد بلکـه بـا ملحـوظ نمودن انواع توصیههای ایمنی دیگر مانند آتـشسـوزی و انفجـار و … مـسائل جدیـدی را از دید اجرای بخشهای تأسیساتی در نظر گرفته دارد تـا عـلاوه بـر دسترسـی آسـان بـه کلیـه بخشهای تأسیساتی، هرگونه تعمیر و تعویض در آنها بـدون ایجـاد مزاحمـت، بـرای سـایر همسایه‌ها، عملی شده و همه دسترسیها از داخل خود واحدها صورت گیرد.

 

اجزای اصلی سازه سوپرفریم C.R

با تشریح اسکلت یک ساختمان اجرا شده، به روش سوپرفریم، میتوان به نحوه کـارکرد آن پی برد. بخشهای باربر ساختمان ازشش جزء تشکیل شده است. این اجزای را مـیتـوان بـه صورت زیر تشریح نمود :

  • سوپروال

سوپروال یا دیوار برشی مرکزی هسته اصـلی بـاربر نیروهـای قـائم و بـه خـصوص نیروهـای زلزله میباشد که با مقطع I شکل اجرا میشود. این دیوار برشی، که در هسته ساختمان قـرار میگیرد، از بخش پایین بر روی فونداسیون قرار گرفته و در بخش بالای خـود بـه سـوپربیم منتهی میشود. دیوار برشی به صورت بتن در جا، اجرا میگـردد کـه بـتن آن در بخـشهـای پایین بتن با مقاومت بالاست. با در نظر گرفتن شکلپذیری ساختمان، مقاومت بتن سـوپروال از ۶۰ نیـوتن بـر میلـیمترمربـع در بـالای فونداسـیون بـه مـرور بـه مقـدار ۳۶ نیـوتن بـر میلـیمتـرمربـع در بخـش بـالایی آن کـاهش مـییابـد. آرایـش میلگـرد آن براسـاس انجـام آزمایشهایی، بر روی قطعات مدل، طراحی شده است. از نظر اجرایی، سـوپروال همیـشه دو طبقه جلوتر از اجرای کفها پیش میرود تا وقفهای در کار ایجاد نـشود. شـبکۀ میلگردهـای این بخش، به دلیل سنگینی زیاد در سطح زمین ساخته شده و بـه وسـیله جرثقیـل برجـی در محل خود نصب میشود. جرثقیل برجی باید حداقل قادر به جابجایی ۱۰ تن بار باشد.

  • ستونهای اتصالی

در طرح سوپرفریم، در هریک از نماهای ساختمان دو ستون اتصالی و جمعاً به تعـداد هـشت عدد، اجرا میگردد. این ستونها که بزرگترین مقطع (ستون) را در ساختمان دارنـد (مقطـع ۱/۱ * ۱/۱ متر) به دلیل قرار گرفتن در نمای ساختمان، فضای داخلـی را اشـغال نمـیکننـد. وظیفه اصلی این ستونها، انتقال نیروی زلزله از بالای سـاختمان بـر روی پـی مـیباشـد. ایـن ستونها به صورت پیشساخته در سطح کارگاه ساخته میشوند. با توجـه بـه اهمیـت آنهـا در محافظت ساختمان از تصادم اشیای خارجی در حین بهرهبرداری و با عنایت به کـارکرد آنهـا، کنترل کاملاً دقیقی بر روی قطعات پیشساخته انجام میشود و اگر بتن ستونی مناسب نبـوده باشد آن ستون از رده خارج میشود. مقاومت بتن در این ستونها نیز به صورت هماهنـگ بـا سـوپروال از ۶۰ تـا ۳۶ نیـوتن بـر میلـیمترمربـع متغیـر است.

  • لوازم جذب انرژی (میراگرها)

یک ساختمان بلند باید در مقابل تکانهای شدید ناشی از زمین لـرزه رفتـار کـاملاً پـیش بینـی شده ای را داشته باشد. قراردادن لوازم جذب انرژی اگرچه از حدود ۳۰ سـال پـیش در دنیـا رواج پیدا کرده است، اما گذاشتن نـوع خاصـی از آنهـا در بـالای سـاختمان، تنهـا در تکنیـک سوپرفریم استفاده میشود. لوازم جذب انرژی که همانند یک کمک فنر بسیار بـزرگ عمـل میکنند رفتار ساختمان را کنترل کرده و سطح تنش‌ها را به میـزان قابـل ملاحظـهای کـاهش میدهند. در ساختمان سوپرفریم با ارتفاع ۳۳ طبقه تعداد ۳۲ عدد از آنها که چهار عـدد بـر روی هر ستون اتصالی قرار مـیگیـرد نـصب خواهـد شـد. بنـابراین در هنگـام وقـوع زلزلـه، نیروهای حاصل از زلزله بر دیافراگم‌های هر طبقه اثر کـرده و نیروهـا بـه سـوپروال منتقـل میشود. سوپروال با جذب نیروها تغییر مکانها را به بالاترین نقطه ساختمان منتقل مـیکنـد. تغییر مکانها به چهار عدد سوپربیم که در بالای سوپروال قرار مـیگیرنـد منتقـل شـده و از طریق آنها به لوازم جذب انرژی انتقال مـییابنـد. ایـن لـوازم هـم بـه صـورت فـشاری و هـم کششی عمل کرده و نیروهای زلزله را پس از کاهش دادن بر روی ستونهای اتصالی منتقـل میکنند و همانطور که ذکر شد، نیروها سپس از طریق ستونهای اتصالی به صورت قائم بـر روی پی منتقل مـیشـوند.

  • سوپربیم

در بالاترین بخش اسکلت ساختمان چهار عدد تیر با مقطع بـزرگ (۰۰/۱ * ۰۰/۴ متـر) بـر بالای سوپروال قرار میگیرند که تغییر مکانهای آنرا به لوازم جذب انرژی منتقل مینمایند. این تیرها کارکرد بسیار حساسی را در هنگام وقوع زلزله و یا برخورد یک شـیء خـارجی بـه ساختمان از خود نشان میدهند.

  • ستونهای ساده

ساختمان با سوپرفریم، فری پلان  Plan Free نیز نامیده میشود واین بدان معنـا اسـت کـه به دلیل مسطح بودن کفها و عدم وجود ستونهای میانی زیاد (تنها یک ستون میانی در یـک کاشانه ۲۳۵ مترمربع وجود دارد) میتوان هر نوع پلان دلخواه را در هـر طبقـه پیـاده نمـود. درحقیقت نه تنها تکنیک سوپرفریم، از منظر سازهای، آخرین دستاورد به شمار میرود بلکه این تکنیک، از نظر معماری، نیز به آخرین دستاوردها متکی است یعنی ” ما باید خودمـان را با سلیقه استفادهکنندگان تطبیق دهیم ”

  • دیافراگم‌ها

کلیه کفسازیها به صورت دال دیافراگمی‌اجرا شده و تنها یک تیـر میـانی از تقـاطع دالهـا در دو تراز مختلف و با اختلاف ۳۰ سانتیمتر شکل میگیرد. ایـن کـفهـا بـه صـورت کـاملا مشخص نیروهای زلزلۀ طبقات را به هسته مرکـزی (سـوپروال) منتقـل مـینماینـد.ایـن نـوع کفها ارجحیت زیادی دارد، به طوریکه عدم وجود تیرهای با ارتفاع زیـاد انعطـاف در پـلان را زیاد میکند و در نتیجه سقفها مزاحمتی برای اجرای تأسیسات ایجاد نکـرده و سـاختمان را برای شرایط (Plan Free(مهیا مـیسـازد. در طراحـی سـقفهـا کـه بـه صـورت دال اجـرا میشوند دو سطح با اختلاف ۳۰ سانتیمتر در نظر گرفته شده اسـت. بخـشهـای داخلـی کـه سرویسها و آشپزخانه و غیره بر روی آن قرار میگیرنـد ۳۰ سـانتیمتـر پـایینتـر از کـف اتاقها و سایر قسمتها اجرا میگردند. از این بخش کلیه خطوط لولـه آب و فاضـلاب و گـاز واحدها عبور داده میشود که با اجرای کف کاذب در مواقع اضطراری میتـوان از داخـل هـر واحد به لوله‌ها دسترسی پیدا کرد. کلیه خطوط برق، تلفن و تهویه مطبوع در زیر سقفها به آن متـصل مـیشـوند و یـک سـقف کاذب کم وزن روی آنها را میپوشـاند.  سایر موارد فنی موارد فنی متعددی در ساختمان شده است. به طورکلی نه تنها ستونهـا بلکـه دیوارهـای نمـا به همراه اجزای نماسازی آنها به صورت پیشساخته اجرا میشوند. ستونها که به طور عمده برای حمل نیروهای قائم عمل میکنند در کنار کارگاه به صورت خوابیده اجرا میشوند تـا در زمان مقرر به وسیله جرثقیل در جای خود نـصب گردنـد. دیـوار برشـی بـا اسـتفاده از قالـب لغزنده اجرا میشود. معمولاً با تعبیه مناسب به صـورت قـائم و بـا قـرار دادن یـک آسانـسور ساده میتوان در کنار کارگاه میلگردها را با ارتفاع ۱۲ متر آماده نمـوده و سـپس بـه وسـیله جرثقیل برجی آنرا به بخشهای لازم منتقل نمود. کلیه ارتباطات قائم ساختمان از نظر مسیر خطـوط اصـلی، راه پلـههـا و آسانـسورها در جـوار دیوار برشی ساخته میشوند. معمولاً میتوان در زمان اجرای طبقه هشتم، طبقه همکف را از نظر تأسیسات و نـازک کـاری به اتمام رساند. اجزای جدا کننده به صورت دیوارهـای گچـی پوسـتهای پـیشسـاخته (درای وال) نصب میشوند. بر روی کفها یک لایۀ سه لایی به ضـخامت حـدود ۲۰ میلـیمتـر نـصب شده و کفپوشها بر روی آن اجرا میگردند. قالببندی سقفها به دلیل یکنواخت بودن آنها به صورت قالبهـای سـبک فلـزی بـوده کـه سریعاً قابل باز و بسته کردن هستند.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

انسانی؟!؟! * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.