محاسبات سوله

عموما منظور از سوله قاب های فولادی شیبداراست که دردهانه های بزرگ، در ساختمان هایی مانند کارخانه ها، انبارها، آشیانه ی هواپیما، سالن ورزشی و … مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع پوشش نسبت به انواع خرپاها دارای مزایایی است که مهمترین آن ها عبارتند از: صرفه جویی در مصالح و زمان ساخت و نصب، نمای زیباتر و استفاده ی بیشتر از فضای زیر سقف، تصویر زیر انواع مختلف قاب های شیبدار را نشان می دهد.

انواع قاب سوله

شکل 1 - انواع قاب سوله

کلیاتی که در دفترچه محاسبات سوله در منظر گرفته می‌شود به شرح زیر است:

کلیات محاسبات سوله
شامل مشخصات کلی سازه مانند تعداد دهانه‌ها، نوع سیستم سازه‌ای

سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی در سوله ها معمولا به صورت زیر است.

در جهت طولی قاب مفصلی ساده با سیستم مهاربندی همگرا از نوع ضربدری و در جهت عرضی قاب خمشی متوسط می باشد.

سیستم سازه ای سوله

شکل ۲ – سیستم سازه ای سوله

مشخصات مصالح مصرفی

آئین‌نامه‌های مورد استفاده در تحلیل و طراحی

عموما بارگذاری سازه مطابق با مبحث ششم ویرایش ۹۲ و استاندارد ۲۸۰۰ انجام می گردد.

طراحی اسکلت فلزی و کلیه اتصالات سازه به صورت دستی یا نرم افزاری و بر اساس الزامات طرح لرزه ای مبحث دهم لازم الاجراست.

خیز جانبی و قائم سازه برای بارهای مختلف بر اساس استاندارد EuroCode 3 کنترل می گردد.

حداکثر طول سازه به جهت لزوم تعبیه درز انبساط بر اساس AISC360 کنترل می گردد.

استاندارد ACI318 و همچنین آئین‌نامه بتن ایران، مبحث ۹ برای طراحی فنداسیون استفاده می‌شوند.

نرم افزارهای مورد استفاده در تحلیل و طراحی و ترسیم

طراحی سوله با SAP2000 و SAFE و شاپ در Tekla Structures و ترسیم نقشه‌ها در دو حالت به صورت BIM و Autocad

بارگذاری سازه در محاسبات سوله
بار مرده که شامل بار اعضای سازه، بار پرلین‌ها و پوشش سقف است.

بار برف با در نظر گرفتن اثر شیب و توزیع نامتقارن برف

بار برف زمین،Pg ، وزن لایه برف بر روی سطح افقی زمین است که بر اساس آمار موجود در منطقه، احتمال تجاوز از آن در سال ۲% باشد )دوره بازگشت ۰۲ سال( بار برف زمین در مناطق مختلف کشور است.

بار باد سوله

بار باد، اثر رفت و برگشت باد و فشار و مکش در سقف و هر امتداد

ساختمان ها و سازه ها و کلیه اجزا آنها باید برای اثر ناشی از باد، بر اساس ضوابط این فصل طراحی و ساخته شوند. این اثر باید با توجه به میانگین سرعت باد در منطقه، ارتفاع و شکل هندسی ساختمان ها و میزان پوشش و گرفتگی که موانع مجاور برای آنها در مقابل باد ایجاد می کنند، محاسبه شوند.

بار زلزله

بارگذاری زلزله را بر اساس آیین نامه ۲۸۰۰ برای سازه انجام می دهیم.

بارهای حرارتی، انقباض و انبساط

بارگذاری حرارتی سازه را بر اساس نشریه ۳۲۵ مدیریت راهبردی رییس جمهور، انجام می دهیم.

بار جرثقیل در سوله‌های صنعتی

بار زنده جرثقیل به بار بهره برداری آن بستگی دارد. در جرثقیل های پل دار و تک ریلی بارهای طراحی تیرهای زیر سری به همراه اتصالات و نشیمن گاه های آنها باید در بر گیرنده حداکثر بار چرخ پل جرثقیل، ضربه قائم و بارهای جانبی و طولی ناشی از حرکت جرثقیل باشند.

بار جزثقیل سوله

شکل ۵ – بار جزثقیل سوله

طراحی برای پایداری در محاسبات سوله
مبحث دهم ویرایش ۹۲ ، سه روش جهت تعیین ظرفیت محوری و خمشی مورد نیاز اعضاء پیشنهاد داده است.

روش تحلیل مستقیم

روش ضریب طول موثر

روش تحلیل مرتبه اول

تامین پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن از الزامات تحلیل و طراحی است. مطابق الزامات این بخش، پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن در صورتی تامین می شود که آثار ذکر شده در زیر به نحو موثری در تحلیل و طراحی آنها لحاظ شده باشد.

تغییر شکل های محوری، خمشی و برشی اعضای سازه و تغییر شکل های سایر اجزا (نظیر اتصالات که در جابجایی سازه موثرند.
آثار مرتبه دوم شامل آثار 𝑃−𝛿 و 𝑃−ؤ )
نواقص هندسی (شامل کجی و ناشاقولی)
کاهش سختی اعضاء ناشی از رفتار غیر الاستیک عمدتاً در اثر تنش های پسماند
عدم اطمینان در برآورد سختی و مقاومت
کنترل تغییرمکان جانبی

آیین نامه اروپا مقرر می دارد جابجایی قائم تاج سوله تحت بارهای ثقلی و جابجایی جانبی شانه تحت بار باد در حالت سرویس کنترل شود.

کنترل واژگونی

در صورتی که وزن موثر در لنگر مقاوم واژگونی را تنها ناشی از بار مرده در نظر بگیریم و از وزن دیوارهای جانبی و فونداسیون صرغ نظر کنیم، برای دو بار باد و زلزله واژگونی را کنترل می‌نماییم.

طراحی و محاسبات سوله
طراحی رفتر و ستون

ستون و رفتر سوله

شکل ۶ – ستون و رفتر سوله

نسبت تنش دراعضای قاب بحرانی

تحلیل سوله

شکل ۷ – تحلیل سوله

طراحی مهارهای جانبی و سقف

مهاربندی سوله

شکل ۸ – مهاربندی سوله

طراحی پرلین یا لاپه

به طور کلی لاپه ها بایستی توانایی تحمل خمش ناشی از بارهای مرده و برف و بار باد را داشته باشند. آیین نامه اصلی طراحی این مقاطع، آیین نامه AISI96 می باشد که ترجمه آن تحت عنوان نشریه ۲۱۹ اخیراً از سوی مدیریت راهبردی رییس جمهور منتشر شده است.

پرلین یا لاپه سوله

شکل ۹ – پرلین یا لاپه سوله

طراحی سینه بند

برای جلوگیری از کمانش جانبی بال تیر اصلی قاب در قسمت هایی که بال تحتانی تحت فشار می باشد(نواحی لنگر منفی)، بال فشاری را به کمک یک مهار جانبی به نام سینه بند به جان لاپه ها در دو سمت قاب مهار می کنند.

طراحی سینه بند سوله

شکل ۱۰ – طراحی سینه بند سوله

طراحی sagrod

طراحی استرات

استرات سوله

شکل ۱۱ – استرات سوله

طراحی مهارهای جانبی و اتصالات آنها

مهارهای سوله

شکل ۱۲ – مهارهای سوله

طراحی صفحه ستون

معمولا صفحه ستون‌ها با فرض رفتار مفصلی پای ستون در سوله طراحی می‌شوند.

کف ستون سوله
شکل ۱۳ – کف ستون سوله

طراحی فونداسیون

محدوده انتقال بار از ستون به پی، تقریباً برابر با میانگین بعد ستون و صفحه ستون در نظر می گیریم. پی های منفرد را به وسیله کلاف هایی به یکدیگر متصل می کنیم. این کلاف ها عملکرد خمشی نداشته و تنها جهت یکپارچه شدن مجموعه پی ها مورد استفاده قرار می گیرد.

پی سوله

شکل ۱۴ – پی سوله

طراحی وال پست یا ستون باد

نحوه اتصال به این شکل است که یک ورق به زیر بال تحتانی رفتر جوش می شود و وال پست به وسیله دو عدد پیچ به این ورق متصل می شود. جهت اتصال وال پست به رفتر از اتصال پیچی با سوراخ لوبیایی بلند استفاده می کنیم.

ستون باد سوله

شکل ۱۵ – ستون باد سوله

طراحی تیر جرثقیل

طراحی تیر جرثقیل از طریق بارهای آن در بحرانی‌ترین حالت انجام می‌شود.

تیر حمال جرثقیل
شکل ۱۶ – تیر حمال جرثقیل

طراحی براکت جرثقیل

فرض می کنیم ارابه در نزدیکی براکت به نحوی قرار گرفته که محل برآیند نیروهای وارده از چرخ های راهبر دقیقاً در میانه براکت واقع می شود. بنابراین اتصال براکت بایستی برای نیروی برشی معادل ۲Q شود.

براکت جرثقیل سوله
شکل ۱۷ – براکت جرثقیل سوله

طراحی مهار بولت

طول مهاری بولتهای قُلاب دار بر اساس ACI برابر خواهد بود.

میل مهار فنواسیون سوله
شکل ۱۸ میل مهار فنواسیون سوله