محاسبات سازه در ساختمان‌های فلزی و بتنی

زمانی که فرآیند ساخت یک ساختمان را تصور میکنیم، احتمالا تصویری از خاکبرداری، چیدن بلوک ها روی یکدیگر، گچبری و… به ذهنمان می‌آید‌ اما فرایند ساخت یک ساختمان قبل از خاکبرداری و ساخت فونداسیون سازه شروع می‌شود. یکی از مراحل اولیه‌ی ساخت سازه انجام‌ محاسبات سازه است‌.

این گونه محاسبات در واقع پایه و اساس ساختمان هستند و تمام ابعاد و اجزای ساختمان و منابع و هزینه‌های ساخت آن را مشخص میکند‌. بنابراین محاسبات سازه نوعی نقشه ی راه برای فرایند ساخت و ساز است‌. در ادامه به بیان جزئیات بیشتر این قدم‌ مهم از ساخت یک ساختمان خواهیم پرداخت.

محاسبات سازه چیست؟

همانطور که گفتیم محاسبات سازه مانند نقشه‌ی راه برای ساخت یک ساختمان است؛ بنابراین اطلاعات زیادی را در بر میگیرد. اطلاعات و محاسبات موجود در محاسبات سازه در تمامی پروژه‌‌ها یکسان نیست و با توجه به عواملی مانند کاربری یا شرایط محیطی سازه متغیر است. انجام این بخش وظیفه‌ی مهندس سازه است‌‌؛ مهندس سازه با استفاده از نرم‌افزازهای کامپیوتری و روش‌های محاسباتی گوناگون به بررسی و تحلیل عوامل و اجزای مختلف ساختمان می‌پردازد. اما دقیقا چه اطلاعاتی در محاسبات سازه بیان میشود؟

1. نحوه‌ی حفر فونداسیون ساختمان و ابعاد آن
2. مصالح مورد نیاز برای هر بخش ساختمان
3. پیش‌بینی زمان پروژه و هزینه‌ی پروژه شامل هزینه‌ی مصالح و نیروی انسانی
4. یک گزارش کامل و جزئی از عملیات ساخت و ساز که شامل محل ستون‌ها، بست‌ها و دیوارها میشود.
5. ریسک‌های احتمالی ساخت سازه و راه‌های کاهش ریسک
6. بررسی شرایط محیطی محل ساخت و ساز ( به عنوان مثال آب و هوا و انتخاب مصالح ساختمانی با توجه به آن)
7. تحلیل و محاسبه‌ی بار مرده‌ و حداکثر بار زنده‌ی قابل حمل سازه

با توجه به اطلاعات بالا، می‌فهمیم که محاسبات سازه تمامی اطلاعات لازم برای ساخت سازه را بیان می‌کند. اولین هدف از انجام آن، یافتن بهترین راه برای ساخت ساختمان مطابق با نقشه‌های معماری و در عین حال به صورتی کاملا ایمن است.

همچنین محاسبات سازه کارفرما را از ریسک‌ها و منابع لازم برای آغاز فرایند ساخت و ساز آگاه میسازد و اینگونه کارفرما می‌تواند ساخت و ساز را با آمادگی کامل مالی و روانی شروع کند. به همین دلیل انجام‌محاسبات سازه یکی از اقدامات مهم قبل ساخت هر ساختمان است.

این اطلاعات در اکثر دفترچه‌های محاسبات سازه که جلوتر درباره‌ی آن صحبت خواهیم کرد، وجود دارند. البته با توجه به شرایط سازه یا درخواست کارفرما ممکن است اطلاعاتی به موارد بالا اضافه شود.

محاسبات سازه بتنی

گفتیم که مهم‌ترین مزیت محاسبات سازه اطمینان از ایمن ساخته شدن ساختمان است. بنابراین معم‌ترین مجاسبه‌ی سازه نیز، محاسبه‌ی وزن ساختمان، محل ستون‌ها، دیوارها و… است. در سازه‌های بتنی معمولا ابتدا مقدار و نوع یا عیار بتن استفاده شده محاسبه میشود. یعنی در هر قسمت سازه مانند ستون‌ها، تیرها، پی و… چه مقدار بتن باید استفاده شود. همچنین میزان میلگردها‌ی مورد نیاز برای هر قسمت محاسبه می‌گردد.

بعد از آن محل ستون‌ها، تیرها و فاصله‌ی آن‌ها از یکدیگر و از کف و سقف، زمان ساخت، محل قرارگیری سیستم‌ها و…. مشخص خواهد شد. اصولا در سازه‌های بتنی، همانطور که از اسمش پیدا است، محاسبات مربوط به بتن بخش اعظم آن را تشکیل می‌دهد.

همچنین نوع مصالحی نظیر نوع بلوک‌ها، نوع ملات، نوع بتن پی مشخص شده و نیاز یا عدم نیاز به ابزاراتی مثل اسپیسر، مصلح سازی بتن در برخی بخش‌های سازه، هزینه‌ی تمامی مصالح و زمان ساخت مشخص میگردد.

سازه فلزی

برای سازه‌های فلزی مهم‌ترین بخش، انجام‌محاسبات مربوط به اسکلت ساختمان است. تعیین محل تیرها، ستون‌ها و نوع سطح مقطع آن‌ها، برنامه‌ریزی بتن ریزی فونداسیون، نوع مهاربندی، فاصله‌ی تیرها و ستون‌ها از یکدیگر، محاسبه‌ی بار مرده‌ی ساختمان و… است. تمامی این محاسبات باید بر اساس استاندارد طراحی سازه‌های فولادی انجام شوند.

برای مثال در ساخت و طراحی سازه‌های فلزی شش نوع بار باید در نظر گرفته شوند، بار مرده، بار زنده، بار زلزله، بار باد، بار برف و بار ویژه. همچنین درست نکنند سازه‌های بتنی، محاسبات سازه فلزی نیز باید شامل محاسبه‌ی هزینه و زمان ساخت و تعیین نوع مصالح مناسب برای ساختمان باشد.

سازه استخر

استخر یکی از انواع سازه است‌ که‌ به‌ محاسبه‌ی سازه احتیاج دارد. البته باید توجه داشت سازه‌هایی که بازسازی میشوند، با توجه به نحوه و میزان بازسازی، معمولا نیازی به انجام محاسبه‌ی سازه ندارند. استخر نیز در صورت بازسازی نیاز به انجام محاسبه سازه ندارد اما اگر استخر از پایه ساخته شود، انجام‌محاسبه سازه ضروری است. قبل از شروع محاسبه کاربری استخر باید مشخص شود.

مثلا اینکه استخر یک استخر خانگی یا حرفه‌ای است و برای چه کسانی مثلا خردسالان یا افراد حرفه‌ای استفاده میشود‌. یکی از مراحل مهم در ساخت استخر هرماتور بندی آن است. اگر این مرحله به درستی انجام نشود، با پر شدن استخر از آب، استخر نشست می‌کند. بنابراین اندازه و نوع میلگردهای آرماتور استخر باید به درستی انتخاب شوند.

همچنین مواردی مانند بار استاتیکی آب و خاک وارده بر دیوار و کفت استخر، ضریب عکس العمل خاک براساس روابط ریاضی و تطابق آن با ضوابط آیین نامه ای، ضریب زلزله برای هر یک از اجزای استخر، فشار نامتوازن کف و‌…. محاسبه و تعیین شوند.

دفترچه محاسبات سازه

به طور خلاصه می‌توانیم بگوییم تمام آنچه که تا الان درباره‌ی آن صحبت کردیم در این دفترچه خواهد آمد. در واقع دفترچه‌ی محاسبات یک گزارش کامل از تمام ویژگی‌های پروژه و محاسبات انجام شده و ضوابط و آیین‌نامه‌هایی که محاسبات بر اساس آن انجام گردیده، میباشد. گزارش خاک ( نوع خاک و محاسبات انجام شده روی آن (مثل ضریب عکسل‌العمل در برابر زلزله)، بارهای ساختمان، مصالح استفاده شده، نام و محل اجرای پروژه، همه و همه در دفترچه‌ی محاسبات سازه نوشته میشوند.

آموزش محاسبات سازه

محاسبات سازه باید توسط مهندس ساختمان یا مهندس عمران انجام شود‌. این روش به صورت دستی انجام نمیشود و با نرم افزارهای مهندسی نظیر نرم افزار SAFE یا Etabs صورت میگیرد. آنچه که مهندسین سازه در محاسبات انجام‌ میدهند، طراحی فنی سازه مطابق با طراحی معماری آن است.

در واقع معمار بخش هنری و حلوه‌ی بصری سازه و مهندس عمران سا سازه بخش فنی فرایند ساخت ساختمان را هدایت مینماید‌‌. البته در بسیاری از موسسات هموزن محاسبات سازه به صورت خصوص داده میشود اما محاسبات سازه شامل بسیاری از اصول مهندسی و ریاضیات و فیزیک مهندسی است و توصیه می‌شود جهت انجام آن به افراد متخصص مراجعه شود.

در پایان باید به این‌ نکته اشاره کرد که متاسفانه محاسبه‌ی سازه ممکن است نادیده گرفته شود و بسیاری از کارفرماها آن را نادیده بگیرند. هر چند خوشبختانه دفترچه‌ی محاسبه سازه یک مدرک الزامی جهت دریافت مجوز شروع ساخت وس از است. اما گاهی اوقات این مرحله‌ی مهم از ساختمان‌سازی جدی گرفته نمی‌شود که باعث وقوع فجایع بسیاری میگردد. بنابراین برای ساخت اصولی یک ساختمان بهتر است تمام اقدامات لازم به ترتیب و با درستی انجام شوند‌.