شکل 1 : ساختن ستونها و قابهای تير ريزی شده در دو دهانه ساختمان
روش جديد در
اجرای سازه های فولادی
سلمان پور اسما عيل
کارشناسی عمران دانشگاه فردوسی مشهد
شرايط استاندارد در كيفيت اتصال اجزا واجراي سازه
مشكلات اجراي سازه هاي فولادي در ايران
روش جديد برپايي اسكلت سازه هاي فولادي
روش برپايي اسكلت سازه به روش سنتي
در بر پايي اسكلت يك سازه فولادي، موارد مختلفي داراي اهميت مي باشند
که بايد حداقلهاي استانداردهاي درنظر گرفته شده در ايجاد فرمولهاي طراحي را دارا باشند
تا همانگونه كه اعضاي طراحي شده در محاسبات تئوري برابر نيروهاي وارده مقاومت مي كنند در عمل نيز
سازه در برابر نيروها مقاومت نمايد.
منظور از اين مبحث آن است كه مصالح بكار گرفته شده داراي حداقل مقاومتهاي در نظر گرفته شده درتئوري باشند يا مثلاً سطح مقطع تيرها وستونها يا وزن مقاطع وابعاد آنها از اعداد استاندارد شده تبعيت كنند . مثلاً اكثر نمونه هاي سيم جوش بكار رفته در جوشكاري موجود در بازار استاندارد مي باشند يا مقاطع با كيفيت استاندارد ذكر شده در آيين نامه ها قابليت تهيه آن موجود مي باشد.
درباره اين مبحث در ايران مي توان گفت پتانسيلهاي موجود در شهرهاي بزرگ ايران قابليت تامين مصالح استاندارد را دارا هستند و از اين زمينه مشكل كمتري به نظر مي رسد .
شرايط استاندارد در كيفيت اتصال اجزا واجراي سازه :
در اين زمينه بجز استاندارد مصالح بكار رفته در اتصال اجزا آنچه اهميت شاياني را مي طلبد اتصال با كيفيت استاندارد توسط كارگران فني و آموزش ديده مي باشند يعني اينكه اگر مصالح استاندارد نيز در اختيار نيروي كار غير فني قرار گيرد توانايي استفاده از اين مصالح وجود ندارد .
مشكلات اجراي سازه هاي فولادي در ايران :
مشكلات اجراي يك سازه فولادي را مي توان در بخشهاي ذيل عنوان نمود :
در اتصال اجزاي يك سازه فلزي مسلماً يكي از مهمترين موارد استاندارد اتصالات مي باشد كه در اغلب موارد اتصالات جوشي مي باشند . بنابر آنچه بالا گفته شد استاندارد مصالح در جوش داراي كيفيت قابل قبول در ايران مي باشند ، اما مهمترين مشكل در اين بخش عدم دسترسي به كارگران فني و آموزش ديده در اين زمينه در ايران مي باشد . در اين زمينه مي توان ادعا كرد قريب به 80% نيروي بكار گرفته شده در اين بخش حداقل داراي گواهينامه از سازمان آموزش فني وحرفه اي به عنوان مركز آموزشي كشور در اين زمينه ، نمي باشند .
|
|
|
شکل 1 : ساختن ستونها و قابهای تير ريزی شده در دو دهانه ساختمان |
|
|
|
شکل 2 : برپا کردن ستونها |
عدم دقت جوشكاري در ارتفاع و افت كيفيت جوش در جوشهاي در ارتفاع يا در جوشهاي سربالا و بطور كلي جوشكاري در شرايط سخت كه در صورتيكه حتي كارگران داراي گواهينامه هاي فني مربوطه نيز باشند كيفيت جوشكاري آنها در شرايط سخت طبيعتاً پايين مي آيد .
بطور كلي با در نظر فقط گرفتن مشكلات بالا مي توان متوجه شد از نظر استاندارد اتصالات شايد بسياري از جوشكاريهاي انجام شده در ساختمانها بطور عادي استانداردهاي مورد نظر را تامين نمي كنند . در همين راستا در سازه يك مدرسه كه در برخي اعضا آزمايش X_RAY انجام گرديد مشاهده شد در بسياري از نقاط جوشها داراي مشكل مي باشند .
خطر زياد در رشته جوشكاري كه اين امر به علت در نظر نگرفتن شرايط ايمني در كارگاهها بسيار تشديد مي شود . عدم استفاده از اصول بسيار ابتدايي ايمني مانند كمربند ايمني و كلاه ايمني تاكنون صدمات بسيار زيادي را بر كارگاههاي ساختماني وارد كرده است . بديهي است هرگونه عملي در راستاي كاهش خطرات علاوه بر رعايت موارد ايمني مي تواند در كاهش هزينه هاي ناشي از صدمات وارد بر نيروي انساني در كارگاهها بسيار مؤثر باشد .
عدم كنترل جوشها و مطابقت اعضاي متصل شده با نقشه ها توسط مهندسين ناظر به علت ارتفاع وصعوبت دسترسي براي سازه برپا شده و در مرحله تير ريزي محصوصاً براي سقفهايي كه تيرها در آنها داراي ورقهاي تقويتي مي باشند ، كه مي توان گفت در سيستم عادي اصلاً كنترلي روي اين بخش عمل نمي گيرد و اصولاً مهندسين به علت خطرات احتمالي اين كنترلها را انجام نمي دهند .
روش جديد برپايي اسكلت سازه هاي فولادي
براي غلبه بر مشكلات ذكر شده در قبل روشي جديد براي برپايي اسكلت سازه هاي فلزي پيشنهاد شده است كه البته خود نيز داراي محدوديت هايي مي باشد ؛ اما در صورت مهيا بودن شرايط روشي مناسب براي غلبه بر مشكلات ذكر شده مي باشد .
در ابتدا به روش اجراي كار و مزاياي آن پرداخته مي شود و سپس به محدوديتهاي آن اشاره خواهد شد .
روش برپايي اسكلت سازه به روش سنتي
در روشهاي برپايي اسكلت امروزي آنچه عمل مي شود بطور عمومي بر اين منوال مي باشد.
ابتداستونهاي سازه را روي زمين اجرا نموده و معمولاً به صورت خوابيده در طول زمين اجرا مي گردند .
تير هاي اصلي و فرعي كه بايد در تيرريزي طبقات استفاده شوند تهيه و دربخشي از زمين دپو مي شوند .
به وسيله جراثقال ستونهاي اسكلت در محلهاي مورد نظر برپا مي شوند
|
|
|
شکل 3 الف : بستن کابل جرثقيل روی يک قاب |
|
|
|
|
شکلهای 3 ب : بالا کشيدن قاب طوری که مايل قرار گيرد |
|
تيرهاي اصلي اتصال دهنده ستونها به يكديگر نيز با استفاده از جراثقال به محلهاي مورد نظر انتقال يافته و در جاي خود قرار مي گيرند . پرسنل جوشكار با قرار گرفتن در اين محلها با توجه به خطرات زياد اين عمل اقدام به جوشكاري اين تيرها به تكيه گاههاي تعبيه شده روي ستونها ، مي نمايند .
به طور معمول تيرهاي فرعي نيز روي تيرهاي اصلي در طبقات با استفاده از جراثقال پخش مي شوند تا در مرحله تير ريزي بين تيرهاي اصلي قرار گيرند. در صورتيكه حمل و پخش تيرها به وسيله جراثقال صورت نگيرد انتقال تيرهاي فرعي به طبقات معمولا به روشهاي مبتني بر نيروي كارگر ( روشهاي دستي ) يا با استفاده از جراثقالهاي كوچك دستي صورت مي پذيرد كه عملي بسيار وقت گير و معمولاً خطرناك مي باشد .
تيرهاي فرعي در محلهاي مورد نظر جوش داده مي شوند .
راه پله و بادبندها در محلهاي مورد نظر ساخته مي شوند و ساير جزئيات اسكلت فلزي نيز انجام مي شوند .
همزمان وپس از تيرريزي طبقه اول ضد زنگ طبقه زده مي شود و سپس عمليات ضربي زدن بطور همزمان با تيرريزي ساير طبقات ادامه مي يابد وهمزمان با اجراي اسكلت عمليات بنايي نيز براي سرعت عمل بيشتر به پيش مي رود .
در اين روش معمول علاوه بر مشكلات ذكر شده و خطرات احتمالي ، عمليات نصب اجزاي اسكلت با كندي بسيار ، به علت كار در طبقات و سختي عمليات در ارتفاع به دليل راحت نبودن زير كار ، پيش ميرود . همچنين مشكلات ناشي از تداخل عمليات بنايي و جوشكاري مي تواند باعث كندي كار و در برخي موارد درگيري نيروهاي فني را پيش بياورد .
علاوه بر آن به علت احتمال سقوط اجزايي مانند سيم جوش يا قطعات فلزي ويا بخشهاي ذوب شده خطرات زيادي در كارگاه ساختماني ممكن است بروز كند كه پيشگيري وهزينه هاي ناشي از آنها در برخي موارد هزينه هاي بالايي را هدر مي دهد .
در روش جديد بدينگونه عمل مي شود :
توضيح : منظور از قاب در اين نوشته ، مجموعه هايي است كه از اتصال تيرهاي اصلي در سقفها بوجود مي آيد . بديهي است اتصال تيرهاي اصلي مستقيماً به يكديگر تنها در سازه هاي با اتصالات خورجيني ميسر مي باشد كه اين امر يكي از محدوديتهاي اين روش به شمار مي آيد .
مطابق با روش معمول ستونهاي اسكلت در بخشي از زمين ساخته مي گردند.
سقف سازه را به دو يا چند قاب مجزا تقسيم مي كنيم و در روي زمين اين قابها را مي سازيم . در برپايي سازه اي كه نحوه اجراي آن مورد گزارش مي باشد با توجه به قرار داشتن نورگير 12 متري و راه پله در وسط سازه و به علت قرينه بودن ساختمان در دوسوي اين حد واسط هر سقف به چهار قاب مجزا تقسيم شد كه در دو تيپ با عرضهاي 5.5 و 6.5 متري اجرا شد . نحوه قرار گرفتن اين قابها بايد به نحوي باشد كه روي صفحات كف ستونها را ، كه قبل از جابجايي قابها بايد ستونها در آنجا نصب شوند ، نپوشانند . نحوه چيدن وقرار گرفتن ستونها و قابهاي سقف در عكس مرحله 1 نشان داده شده است .
|
|
|
شکل 3 د : انتقال قاب به درون ستونها |
|
|
|
شکل 4 : کشيدن قاب روی تکيه گاه و تثبيت موقعيت آن |
|
|
|
شکل 5 : کنترل نحوه قرار گرفتن قاب روی تکيه گاه |
در اجراي اين قابها با دقت تمام مي توان عمل نمود به نحوي كه همانگونه كه در عكس مرحله 1 مشخص مي باشد علاوه بر تيرهاي فرعي و ورقهاي تقويتي بكار رفته در تيرها ، حتي ضربدريهاي روي قابها را نيز مي توان در روي زمين اجرا نمود .
برپا كردن ستونها با استفاده از جراثقال مطابق روش معمول . اين عمليات در عكسهاي مرحله 2 نمايش داده شده است .
عمليات نصب قابهاي قطعه شماره 1 :
الف ) نحوه بستن كابلهاي جراثقال روي قاب براي بلند كردن قاب
در اين روش از آنجا كه تكيه گاههايي كه قابها بايد روي آنها قرارگيرند ، مطابق روش معمول، روي ستونها تعبيه شده اند ، لذا براي انتقال و قرار گرفتن قابها در جاي خود ، به دليل برابر بودن عرض قاب با فاصله بين ستونها و ممانعت اين تكيه گاهها براي انتقال افقي قابها ، انتقال قابها بايد به صورت مايل صورت پذيرد . به همين دليل نحوه اتصال كابلها بايد به نحوي باشد كه تقارن قاب را در راستاي ستونهايي كه قاب روي آنها قرار مي گيرد ، اندكي برهم زند تا قاب هنگام انتقال مايل شود . اين عمل در عكس مرحله 3-الف نمايش داده شده است .
ب ) شروع به بالا كشيدن قاب و انتقال قاب به بيرون ازمحلي كه قاب در آنجا ساخته شده است براي قرار گرفتن در محل مورد نظر
به دليل نحوه اتصال كابلها به صورت غير متقارن قاب بايد به حالت مايل در آيد . اين عمليات در عكسهاي مرحله 3-ب نمايش داده شده است .
ج ) انتقال قاب به بين ستونهايي كه قاب بايد در بين آنها نصب شود
در اين مرحله قاب به صورت مايل دربين ستونها وارد مي شود و تا مكان نصب خود هدايت مي شود . نكات قابل توجه در اين بخش بدين منوال مي باشد :
ترتيب نصب تيپ قابها در طبقات از طبقه پايين به طبقه بالاتر مي باشد .
انتقال قاب تا زمانيكه پايينترين بخش قاب به محل نصب خود برسد صورت مي پذيرد . پس از اين عمليات وارد مرحله بعد مي شويم . نحوه اين عمل در عكس مرحله 3-ج نمايش داده شده است .
|
|
|
شکل 6 : پايان قرار گرفتن قابها روی قطعه شماره 1 |
|
|
|
شکل 7 : شروع قرار دادن قابها روی ساير قطعات |
د ) قراردادن قاب در محل مربوطه ( افقي كردن قاب )
قاب منتقل شده به صورت مايل مي باشد . براي افقي كردن قاب ابتدا لبه پايين را روي حداقل دو عدد از تكيه گاههاي ستونها ، به نحوي كه در ستونهاي روبرويي مانعي براي قرارگرفتن قاب موجود نباشد ، قرار مي دهيم . سپس كابلهاي اتصالي را كم كم آزاد مي نماييم تا قاب به تدريج افقي شده و روي تكيه گاههاي ستونهاي مقابل قرار گيرد . اين عمل در عكس مرحله 3-د نمايش داده شده است .
ه ) كشيدن قابها در مكان اصلي قرار گرفتن آنها
بنا بر دلايل مختلف از جمله وجود موانع در ستونها ، احتمالاً قاب در محل اصلي خود قرار نگرفته است ( مانند موانع موجود در سازه برپاشده در اين عمليات – عكس مرحله 3-د- ) بنابراين بايد قاب را در جاي خود قرارداد . بدين منظور به دليل سنگيني وزن قاب بايد از جراثقال كمك گرفت ؛ بدين نحو كه جراثقال وزن قاب را تحمل مي كند و آنرا اندكي بلند مي كند . سپس پرسنل فني قاب را بر روي تكيه گاههاي اصلي آن مي كشند و موقعيت آنرا تثبيت مي كنند . اين عمليات در عكس مرحله 4 نمايش داده شده است .
و ) اتصال قاب به تكيه گاهها و كنترل مكان قاب و نحوه اتصال
در اين مرحله قاب را به تكيه گاههاي زير آن جوش مي دهيم و نحوه قرار گرفتن قاب را كنترل مي كنيم تا كاملاً روي تكيه گاهها قرار گرفته باشند و در مكان مورد نظر باشند . اين عمل و دتايل نصب و قرارگرفتن قاب روي تكيه گاه در عكس مرحله 5 نمايش داده شده است .
5- پايان نصب قابها در قطعه شماره 1 سقفهاي طبقات :
پس از نصب قاب در قطعه شماره 1 سقف طبقه اول ؛ قابهاي قطعه شماره 1 سقفهاي طبقات بالاتر را نيز بر طبق نحوه ذكر شده در بالا نصب مي كنيم ( دراين ساختمان 4 سقف موجود بود ) نماي ساختمان پس از نصب قابها در قطعه شماره 1 در طبقات سازه در عكس مرحله 6 نمايش داده شده است .
6- قراردادن و نصب قابهاي مربوط به ساير قطعات :
مطابق با روش ذكر شده در بالا اقدام به نصب قابها در ساير قطعات مي نماييم . اين عمليات در عكس مرحله 7 نمايش داده شده است . نكته قابل توجه در اين مرحله كه بسيار حائز اهميت مي باشد به شرح زير است :
در ساختمانهايي كه با كمبود فضا در اطراف محل برپايي سازه مواجه هستيم و اطراف كارگاه محصور مي باشد – مانند سازه گزارش شده – ساخت ستونها و قابها در دوبخش از زمين صورت مي گيرد و قابها نيز به دو قسمت بر اساس تيپهاي آنها تقسيم شده اند كه مكانهاي آنها در عكس مرحله 1 كاملاً مشخص مي باشد . با توجه به شكل ساختمان همانگونه كه در پلان نمايش داده شده در صفحه 1 عكسها رسم شده سقف هر طبقه به 4 بخش تقسيم شده است كه قابهاي مربوط به قطعات 1و2 تيپ شماره 1 و قابهاي مربوط به قطعات 3و4 تيپ شماره 2 مي باشند . مكان ساخت ستونها در زمين در محل قطعات 1و2 قرارداشت و محل ساخت قابهاي تيپ 1 در قطعه شماره 3 ومحل ساخت تيپ شماره 2 در قطعه شماره 4 انتخاب شد . نحوه چيدن اين امر مي تواند تغيير كند اما حتماً در برنامه ريزي بايد محل ساخت قابها وستونها مشخص باشد تا براي برپايي سازه برنامه ريزي شود .
برنامه ريزي انجام شده براي اين سازه بدين نحو بود كه پس از برپايي ستونها ابتدا قابهاي قطعه شماره 1 نصب مي شوند . سپس قابهاي قطعه شماره 2 نصب مي شود . محل ساخت اين قابها در قطعه شماره 3 قرارداشت و پس از نصب آنها اين قطعه نيز از وجود قاب خالي مي شود و بنابراين مي توان قابهاي تيپ 2 را در محل قطعه شماره 3 نصب كرد . حال هنوز در زير قطعه شماره 4 قابهاي تيپ 2 براي نصب وجود دارد پس اگر قاب يك سقف را نصب كنيم ساير قابها در زير آن گير مي كنند و ديگر نه مي توان آنها را جابجا كرد ونه مي توان آنها را انتقال و نصب نمود. بنابراين بايد ابتدا قابهاي اين محل را به مكاني خارج از محل نصب مانند كناره خيابان به وسيله جراثقال منتقل كرد و سپس از آن محل قابها را به نحوه گفته شده برداشته و در محل قطعه شماره 4 از سقف طبقه اول تا سقف بام را به ترتيب نصب نمود .
7- پايان نصب كليه قابهاي سقفها در كليه طبقات :
نماي حاصل از پايان عمليات نصب قابهاي كليه طبقات در از دو نما و نماي پس از پايان نصب قابهاي قطعات 1و2 در عكسهاي انتهايي آورده شده است .
|
|
|
شکل 7 : پايان نصب كليه قابهاي سقفها |
مزاياي استفاده از اين روش جديد :
با استفاده از اين روش مزيتهاي زير حاصل مي شوند :
بر خلاف تصور اوليه مشاهده شد كه زمان مورد نياز براي استفاده از جراثقال براي برپايي اسكلت سازه كمتر از زمان مورد نياز در روش سنتي است . با وجود تصور اينكه به علت بزرگي و سنگيني قابهاي سقف بايد مدت زمان بيشتري را براي نصب سازه وقابها مصرف نمود وهزينه كرايه جراثقال در اين روش افزايش خواهد يافت عملاً مشاهده شد كه زمان مورد نياز بسيار كمتر مي باشد . در ساختمان ديگري كه با همين زيربنا و تعداد طبقات با استفاده از روش سنتي برپا شد مشاهده گرديد كه براي برپايي اسكلت براي مساحت حدوداً 180 متر مربع در هر طبقه و تعداد 4 سقف زمان مورد نياز به جرثقال براي ، برپايي ستونها ، قرار دادن و جوشكاري پلهاي اصلي و انتقال تيرهاي فرعي به طبقات بيشتر از يك روز كاري و حدوداً 10 ساعت مي باشد ، حال آنكه كليه مراحل نصب و جوشكاري ستونها و قابهاي سقف در اين روش در حدود كمتر از 8 ساعت زمان نياز داشت . دليل اين امر را مي توان بدينگونه توجيه نمود كه در روش سنتي هر قاب عملاً شامل 4 پل اصلي مي باشد كه زمان مورد نياز براي انتقال 4 پل وجوشكاري آنها در شرايط سخت بسيار بيشتر از انتقال يك قاب و جوشكاري مربوط به آن قاب در شرايطي به مراتب آسان تر – به علت مهيا بودن زير پا براي جوشكار – مي باشد .
افزايش چشمگير كيفيت جوشها به علت جوشكاري آسان بر روي زمين و شرايط زير كار مناسب .
كاهش زمان نصب و اجراي اسكلت سازه به علت سرعت كار بيشتر در شرايط كار بر روي زمين نه در ارتفاع
كاستن از خطرهاي احتمالي همچون سقوط پرسنل جوشكار از ارتفاع و...
عدم تداخل كار برپايي اسكلت و عمليات جوشكاري با ساير مراحل ساختمان سازي
كنترل كليه اجزاي اسكلت در شرايط آسان و بر روي زمين توسط مهندس ناظر
كاهش مزاحمت براي همسايه ها به علت اتمام بيشتر مراحل برپايي اسكلت فقط در يك روز
بطور كلي كاهش زمان مورد نياز كاهش خطرات احتمالي و در نتيجه كاهش هزينه هاي مربوط به اين دو عامل و افزايش كيفيت اجراي سازه
محدوديتهاي اين روش شامل بخشهاي زير است :
به علت اينكه سقف را بايد به چند قاب تقسيم كرد بنابر اين كليه اتصالات سقف به ستونها بايد خورجيني طراحي شود .
از آنجا كه در صورت بزرگي قابهاي طراحي شده به عنوان قطعات سقف مشكلات اجرايي چون كاهش قدرت مانور جراثقال را پيش خواهد آورد طراحي سقفها و پلان بايد اين قابليت را داشته باشد كه سقف را به چند بخش كوچكتر تقسيم كنيم .
به علت وزن قابهاي سقف ممكن است مجبور شويم ظرفيت جراثقال مورد استفاده را افزايش دهيم . البته با در نظر گرفتن تمهيدات لازم و تقسيم سقف به چند قاب اين مشكل كمتر پيش مي آيد .
به علت اينكه قابها را بايد از روي ستونهاي برپا شده عبور داد ارتفاع دكل جراثقال بايد بيشتر از ارتفاع دكل مورد نياز براي حالت اجراي سنتي باشد . در اين راستا مي توان دكل كوچك و كمكي جراثقال را به بالاي دكل اصلي وصل نمود .
اندكي پيچيدگي كار به علت برنامه ريزي براي مكانهاي ساخت اسكلت بر روي زمين مخصوصاً در سازه هايي كه با محدوديت مكان از نظر محصور بودن در همسايگي ساختمان مورد احداث مواجهيم كه البته يك مهندس بايد توانايي اين برنامه ريزيها را داشته باشد .
آشنايي قبلي و آموزش پرسنل كاري با اين روش
باتوجه با مطالب گفته شده اين روش قابل انجام براي همه ساختمانها نمي باشد اما در صورتيكه بتوان از اين روش استفاده نمود توصيه مي شود با توجه به مزاياي گفته شده ازاين روش استفاده شود .
