پایان نامه ها

ساختمانی، مصالح، بتنی، سازه‌های، ساختمان‌های، فونداسیون

کاربرد زیاد مصالح بلکه بیشتر به‌واسطه طراحی و محاسبات اقتصادی جزئیات اتصالات مشخصات قابل توجیه است.
ساختمان‌های مدرن چوبی از اواسط قرن 19 میلادی تا به امروز بر اساس دانش تجربی توسعه یافته است. از سویی دیگر یکی از مصالح مهم مورد استفاده در سازه‌ها، بتن میباشد که سابقه استفاده از بتن به چند دهه اخیر برمی‌گردد. هر چند تفاوت بسیاری می‌توان بین سازه‌های چوبی و بتنی یافت نمود اما بزرگترین تمایز در طراحی و محاسبه سازه‌های چوبی در مقایسه با سازه‌های بتنی در این است که شکل پذیری در سازه‌های چوبی نه به کمک المان‌ها بلکه بوسیله اتصالات حاصل می‌شود. اثر جذب انرژی سازه با اعمال ضریب رفتار ساختمان وارد می شود(مجتهدی1364).
در این بین تیرهای چوبی درختان سوزنی برگ از مصالح ساختمانی با کیفیت محسوب میشوند. این مواد با نقش پایه‌ای خود باعث موفقیت سازه‌های چوبی مخصوصا ساختمان‌های مسکونی دارای اسکلت چوبی می‌باشند. در مقایسه با مصالح ساختمانی بتنی چوب‌های مرغوب از خصوصیات مقاومتی و کاربردهای عالی برخوردارند و احتیاجات بالای مقاومت سازه‌های مدرن را براورده می کنند (مجتهدی1364).
سیستم‌های ساختمان چوبی در اسکلت سازه‌های چوبی می توان هر یک از اجزای سازه را براحتی در پیکربندی آن جابجا کرد. فضای ما بین چوب‌ها رامی‌توان با مواد عایق پر کرد. بدینوسیله اعضای بار به عایق حرارتی و صوتی لازم و مناسب را دارا می باشد.
در سال‌های اخیر پیشرفت‌های زیادی در زمینه ساختمان‌های چوبی وجود داشته است. از نظر طول عمر و ارزش می توان ساختمان‌های چوبی را هم ردیف با ساختمان‌های بتن آرمه به‌حساب آورد. این سازه‌ها سبک ,مقاوم و شکل پذیر و اقتصادی می باشند.
چوب در مقایسه با دیگر مصالح متداول ساختمانی از نسبت مقاومت به وزن بهتری برخوردار هست. بدلیل جرم کم ساختمان‌های چوبی نیرو‌های کمتری در هنگام زلزله تولید می شود. از این رو نیروهای ناشی از زلزله برای طراحی و محاسبات در ساختمان‌های چوبی کمتر است .
در مقابل ساختمان‌های بتنی از نظر قدمت طول عمر کمتری از ساختمان‌های چوبی برخوردارند.
از این رو مقایسه فنی و اقتصادی سازه‌ی چوبی با سازه‌ی بتنی می تواند مشخص کننده این باشد که چه سازه هایی از نظر اقتصادی و چه سازه هایی از لحاظ فنی برتری دارند و به چه دلیل استفاده می شوند.
با شناخت تفاوت در این سازه ها(از نظر اقتصادی ,فنی…) و راه حلی مناسب جهت رفع مشکلاتی که بر سر راه ساخت سازه‌های چوبی می تواند وجود داشته باشد می توان سازه های چوبی را رقیب جدی برای سازه های بتنی در راه ساخت و ساز آن در کشور قرار داد(شیرعلی نورمحمد 1382).
با استفاده از روش مقایسه بین سازه های چوبی و بتنی می‌توان معیارهای ساخت سازه ها را بررسی نمود، تفاوت سلایق مردم را بین شهرها و استانهای مختلف و هم‌چنین خصوصیات اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی مختلف خریداران و تولید کنندگان این نوع سازه ها را مقایسه کرد.
مقدمه‌اي بر سازه های مسکونی چوبی
در روش‌های نوین صنعتی سازی نه تنها به مسئله مسكن بلكه به بهره‌برداری بهینه از مصالح، سرعت و كیفیت ساخت نیز توجه گردیده است. یكی از راههای رسیدن به این اهداف بكار‌گیری مصالح چوبی سبک در ساختمان سازی می باشد. در زمینه تولید این سازه هاتكنولوژیهای بسیاری در كشورهای پیشرفته جهان ایجاد شده است. یكی از جدیدترین این روش‌ها در زمینه ساخت، فن‌آوری و بهره‌برداری از چوب به عنوان رایج‌ترین و فراوان‌ترین مصالح موجود در طبیعت می‌باشد، بطوریكه در آمریكا، كانادا، اروپا (به ویژه در كشورهای اسكاندیناوی)، ژاپن، چین و چند كشور دیگر به عنوان یك سیستم بسیار پیشرفته و مطلوب مورد توجه قرار گرفته است. ایجاد مسكن بدین طریق برای بیش از یك میلیارد نفر از مردم جهان خود گواه بر این مدعا می‌باشد. سبك سازی و مقاومت بالا در مقابل زلزله، سرعت در ساخت و بازگشت سریع سرمایه، عایق‌بندی و كاهش چشمگیر مصرف انرژی، عمر طولانی سازه بیش از یكصد سال، زیبایی و سازگار با اقلیم‌های متفاوت، نداشتن نخاله ساختمانی و دیگر مزایا، خانه‌های چوبی را در ردیف خانه‌های زیبا و مورد قبول در دنیا قرار داده است(ناطق الهی , طاووسی 1381).
سیستم سازه ای ساختمانهای چوبی از مقاطع چوبی مختلفی ساخته میشوند. این نوع ساختمان جزء سازه‌های سبك شناخته شده است. در این نوع سیستم سازه‌ای، مقاطع چوبی چهار تراش با قرارگیری در فواصل حدود 40 الی 80 سانتی‌متری و اتصال تخته‌های چند لایه چوبی و تخته های ماسیو بر روی آنها تشكیل یكسری دیوارهای باربر و برشی را می‌دهند.
ساختمانهای چوبی سبک یکی از روش های ساخت با امتیازات سازه ای و زیست محیطی ویژه می باشد. پژوهش های بسیاری در رابطه با اثرات زیست محیطی سازه های چوبی توسط موسسه تحقیقات پایداری مواد و مصالح درسال 2001در کشور کانادا انجام شده است که نتیجه برتری چوب را نسبت به فولاد و بتن در مواردی چون عمر مفید مصالح، تولید، قابلیت کاربرد در محل احداث و ضایعات نشان داده است. علاوه بر امتیازات زیست محیطی ، ایمنی و سبک بودن سازه های چوبی در مواجه با زلزله عملکرد خوبی داشته است. ساخت و ساز ساختمانهای چوبی نوین در کشور امریکا در دهه 1840 آغاز شده است و تکامل این سیستم در کشور سوئد بگونه ساخت طبقه ای (Platform Framing) انجام گرفت و در دهه 1920 به کشور انگلستان و کشورهای دیگرگسترش پیدا کرده است(انزن وهمکاران).
سیستم ساختمانی قاب سبک چوبی یکی از پیچیده ترین سیستمهای ساختمانی است که تنها شامل اجرای درست سازه چوبی از نظر مقاومتی نمیشود بلکه رعایت همه اصول فیزیک ساختمان برای کارکرد آن ضروری است. در این سیستم محافظت سازه چوبی از عوامل مخرب محیط از قبیل رطوبت، قارچ ها، حشراتی که از چوب تغذیه میکنند، میکرو اورگانیزم ها، حرارت زیاد و آتش سوزی ضروری می باشد. شالوده این سیستم ساختمانی علاوه بر تحمل بار سبک سازه چوبی باید از نفوظ آب، رطوبت و حشرات به داخل سازه چوبی به نحو بسیار موثری جلوگیری به عمل آورد.
طراحی و ساخت سیستم ساختمانی چوبی بر طبق استاندارد ها و آیین نامه های زیر می باشند:
International Building Code-IBC 2006
Minimum Design Loads for Building and other Structures (ASCE7-2005)
National Design Specification for Wood Construction 2005,( NDS Code)
National Design Specification Supplement 2005, ( NDS-S)
ساختمانهای چوبی کاربرد و شناخت وسیعی در کشور های امریکا ، ژاپن ، کنادا و اروپا دارد. بطور کلی این سیستم بعلت سبک بودن در مناطق زلزله خیز بهترین سیستم ساختمانی به حساب می آید. موسسات و ارگانهای مهمی که در رابطه با سیستم ساختمانی چوبی می توان نام برد، به قرار ذیل می باشند :
American Institute of Timber Construction, AITC www.aitc.org
American Forest and Paper Association, AF & PA www.awc.org
APA- The Engineered Wood Association www.apawood.org
American Lumber Standard Committee, ALSC www.alsc.org
International Codes Council, ICC (IBC Code) www.iccsafe.org
National Frame Builders Association, NFBA www.postframe.org
Canadian Wood Council, CWC www.cwc.ca
سیستم سازه ای ساختمانهای چوبی در بیشتر کشور های دنیا در مناطق زلزله خیز برای ساخت ساختمانهای مسکونی و با ارتفاع معمولی استفاده می شوند(لنزن وهمکاران).
مزایای خانه های چوبی
سبک بودن و مقاومت بالا در مقابل زلزله،کاهش آلودگی محیط زیست،عايق بندی و کاهش چشمگیر انرژی،کاهش پرت مصالح ساختمانی،سرعت در ساخت و بازگشت سریع سرمایه،زیبایی و سازگاری با اقلیم های متفاوت و عمر طولانی اشاره کرد(حجازی وجعفری 1382).
اجزاء اصلی تشکیل دهنده سیستم خانه چوبی ومقاومت های آن به شرح ذیل می باشد:
فونداسیون (شالوده) خانه های چوبی بسیار سبک هستند بگونه ای بعلت سبک بودن سقف و کفها ( وزن متوسط در هر طبقه بین 50 الی 80 کیلو گرم بر متر مربع ) ، نیروی وارد بر شالوده نواری بسیار کم می باشد. از این روی در ساختمانهای متعارف با اسکلت چوبی نیاز به فونداسیونهایی مانند خانه های سنگین وجود ندارد و فونداسیون این ساختمانها اغلب در ابعاد حداقل می باشد.. در صورت آماده سازی مناسب و تراکم 90% خاک زیرین ساختمان چوبی ، نشست چندانی در زمین زیر ساختمان اتفاق نمی افتد و در نتیجه انتظار نشست چندانی در زمین زیر ساختمان نمیرود. امروزه متداول ترین فونداسیون ها برای خانه های چوبی سه گونه میباشند، دال بتنی (شالوده گسترده) یا اسلب (Slab on G–e)، گربه رو (Crawl Space) و فونداسیون دارای زیر زمین (Basement). در هر سه نوع فونداسیون، شناژهای نواری که زیر دیوارهای باربر وبرشی قرار می‌گیرند. شناژ های نواری مناسبترین فونداسیون در این نوع سیستم ساختمانی میباشد و همچنین در صورت نیاز می توان از شناژهای تکی نیز استفاده نمود. طراحی فونداسیونها بر اساس نیروی ثقلی وارده و مقاومت خاک انجام میشود.
فونداسیون گسترده کف بتنی، اسلب (Slab on G–e) در این نوع فونداسیون که تمامی وزن ساختمان بر روی آن قرار گرفته و در عین حال کف ساختمان را نیز تشکیل میدهد. امروزه متداول ترین نوع شالوده برای خانه های چوبی میباشد. این شالوده در عین حال ساده ترین و ارزان ترین روش پی ریزی برای سیستم خانه های چوبی میباشد. ساختمان با قاب سبک چوبی بر روی سکویی یکپارچه بتنی که بطور معمول با شبکه ای از میل گرد عاج دار آهنی مسلح شده است قرار می‌گیرد. زیر دیوارهای باربر و برشی شنازهای نواری وجود دارد.
فونداسیون با زیر زمین شالوده دارای زیر زمین یکی از قدیمی ترین روش های پی ریزی است و از نظر نحوه استفاده بر دو نوع میباشد، شالوده با زیر زمین بسته که بطور کامل در خاک قرار گرفته و تنها از داخل ساختمان بدان راه باشد و شالوده با زیرزمین باز که دست کم یک ضلع آنرا خاک احاطه نکرده و به حیاط و یا به بیرون نیز راه داشته باشد. شالوده دومی برای زمین های شیب دار مناسب تر است. از آنجا که دیوار زیرزمین در مجاورت خاک قرارگرفته و پیوسته در خطر نفوذ آب و رطوبت قرار دارد، باید سطح خارجی دیوار عایق رطوبتی شده و پیرامون ساختمان کمی پایین تر از کف زیرزمین زه کشی شود. در مجاورت دیوار خارجی زیرزمین باید برای تخلیه بهتر آب، شن ریخته شود و در حدود 1.5 متر پیرامون ساختمان و در روی زمین با سیمان ویا لایه ای غیر قابل نفوذ در برابر آب و با شیب به خارج ساختمان پوشانده شود. دیوارهای زیرزمین بطور معمول از بتن و یا مصالح غیر آلی دیگر مانند بلوک سیمانی، آجر، بتن گازی و غیره ساخته میشود.
دیوارهای خارجی : دیوارهای باربر خارجی به تنهایی و گاهی به همراه دیوارهای باربر داخلی سازه باربر ساختمان چوبی را تشکیل می‌دهند. این دیوارها با قرار گرفتن وادارهای چهار تراش چوبی با فاصله معین از یکدیگر و به صورت قاب ساخته شده و بر روی پی بتنی ساختمان قرار می‌گیرند و با پیچای مهاری (Anchor Bolts) به فونداسیون متصل می شوند. برای ساختمان‌های کم ارتفاع ابعاد این وادارها بطور معمول 4.5 در 10 سانتی‌متر است که با فاصله مرکزی 40 سانتی‌متر از یکدیگر قرار می‌گیرند. روی این قاب‌ها را از داخل با گچ برگ (ورق گچی) و از خارج با تخته های چندلا می‌پوشانند. نمای ساختمان می‌تواند نمای نیم آجر، لمبه چوبی و سمنت بوردهای افقی و سیمان بر روی شبکه فلزی، ورق‌های فلزی، ورق‌های پلیمری و یا هر محصول ساختمانی مناسب دیگری باشد. بین وادارها چوبی را با یک عایق حرارتی مناسب از قبیل پشم سنگ ، پشم شیشه یا پلی یورتان پر می‌کنند. بارهای ثقلی وارده به ساختمان از طریق این دیوارهای باربر، متشكل از وادارهای چوبی با مقطع چهارتراش به اصطلاح 4×2 (4.5cmx9cm) و یا 6×2 (4.5cmx15cm)، تیر دوبل بالای دیوار(Top Plate) و تیر زیرین دیوار(Sill Plate) به کف های چوبی و فونداسیون منتقل می‌گردد. دیوارهای باربری كه بااستفاده از تخته های چوبی چند لا، Plywood و یا OSB پوشش داده می‌شوند، نقش دیوارهای برشی را نیز در این نوع سازه‌ها ایفا می‌نمایند. به لحاظ سیستم باربر جانبی، دیوارهای برشی تعبیه شده در بخشهای مختلف ساختمان (به خصوص دیوارهای جدار بیرونی ساختمان)، نقش جذب نیروی برشی جانبی وارده به ساختمان و انتقال آن به فونداسیون را دارا می‌باشند.
سیستم کف-سقف تیر‌های سقف ‌بگونه ای ساده بر روی دیوارهای باربر خارجی و یا داخلی با میخ، پیچ و اتصالات فلزی دوخته میشوند. سازه جداکننده طبقه‌ها تشکیل شده است از تیرهای چهار تراش‌ چوبی که با فاصله معینی که بطور معمول 40 سانتی‌متر است قاب‌بندی می‌شود. در قاب‌بندی سقف در مواقع نیاز میتوان از تیر های خرپای چوبی استفاده کرد. سقف بوسیله تخته‌های چند لای(18 میلیمتر) بوسیله میخ به تیرها در فواصل معینی متصل شده و آن را می‌پوشانند و بر روی آن کف‌پوش مناسبی قرار می‌دهند. کف جدا کننده طبقات و دیوار بالایی آن سیستم تیرریزی سقفهای شیب دار سیستم کف سقف و بازشو راه پله طبق آیین نامه IBC2006 بخش 2301.2 می توان ساختمانهای چوبی را بروش تنش مجاز ASD, (Allowable stress Design) طراحی نمود. نیروهای وارد بر ساختمان برای طراحی در آیین نامه IBC2006 فصل 16 و ASCE7-05 ارایه شده است.
1-1-2- اتصالات
طراحی و اجرای صحیح اتصلات اهمیت زیادی در رفتار ساختمانهای چوبی دارد. اتصال ها مسیر عبور نیروهای ثقلی و جانبی سازه را تأمین می کنند. درساختمانهای چوبی برای اتصال اجزای گوناگون ساختمانی از انواع اتصالات فلزی و چوبی استفاده میشود. اتصالات بگونه ای متداول از نوع اتصالات خشک هستند، که به‌صورت پیچ و مهره، پیچ چوب ساده، میخ ساده و یا میخ شلیکی، نبشی ها و اتصالات فلزی در اشکال بسیار متنوع، ورق های آهن گالوانیزه سوراخ دار و یا میخ دار اجرا می‌شوند.
برای اتصال های خرپایی و همچنین اتصال تیرها در جهت طولی به یکدیگر از ورق گالوانیزه میخ دار استفاده میشود.
CM – ضریب رطوبت محیط – NDS جدو

متن کامل پایان نامه ها در 40y.ir

پاسخی بگذارید

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