محاسبات تقریبی و سرانگشتی ابعاد سازه براساس اصول علمی

کلاس با تدریس ابتدایی ترین  و پایه ای ترین مفاهیم در حوزه طراحی سازه، یعنی انواع روش های طراحی و فلسفه حاکم بر هر کدام از آن ها آغاز می شود.

سپس انواع بارهای وارد بر ساختمان (بار مرده، بار زنده ایستا، باز زنده ضربه ای، بار معادل تیغه بندی، بار برف، بار ضمن اجرا، بار خودکرنشی، بار فشار جانبی خاک و بار زلزله) با حل مثال های متعدد و متنوع، برای دانش پژوهان، به تفصیل توضیح داده خواهد شد. تا این قسمت از کلاس، شاهد شکل گیری دستاوردی مثبت و ارزشمند برای دانش پژوهان خواهیم بود؛ بدین معنی که آنها شناخت جامعی درخصوص انواع بارهایی که به سازه وارد می شود و سازه می بایست در برابر آنها مقاومت لازم را دارا باشد، بدست می آورند؛ و تسلط بر این موضوع، اولین نیاز هر مهندس محاسب است. به عبارت دیگر تسلط و درک عمیق مفاهیم موجود در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (بارهای وارد بر ساختمان) و آیین نامه 2800 (آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله)، اولین دستاورد دانش پژوهان تا این بخش از کلاس می باشد. بدیهی است که تخمین یا تعیین اشتباه بارهای وارد بر سازه، باعث تخمین اشتباه نیروهای بوجود آمده در اعضای سازه و در نتیجه تخمین اشتباه ابعاد مقاطع می شود. این امر نهایتاً باعث شکل گیری سعی و خطای زیاد در روند طراحی سازه خواهد شد؛ چنین موضوعی یعنی صرف انرژی بیشتر جهت طراحی سازه و دور شدن از طراحی بهینه آن. این مسئله را می توان از تفاوت های یک مهندس محاسب حرفه ای و دارای ذهنیت صحیح در طراحی با یک مهندس محاسب آماتور دانست.

شناخت انواع سقف ها از نظر عملکرد سازه ای، نحوه محاسبه وزن سقف ها، چگونگی محاسبه شماره IPE در سقف های کامپوزیت، نحوه محاسبه ضخامت دال ها بصورت تجربی، آشنایی با نحوه محاسبه دستی وزن اسکلت در ساختمان های فولادی و بتنی، شناخت نامساعدترین وضعیت بارگذاری (مفهوم خط تأثیر)، نحوه بارگذاری جرثقیل های سقفی، درک مفاهیم پایه ای در بحث بارگذاری زلزله (مانند شکل پذیری، سختی، دوره تناوب، ضریب رفتار و غیره) از دیگر نکات حائز اهمیت، جذاب و کاربردی این بخش از دوره است.

در ادامه انواع سیستم های باربر قائم و جانبی در ساختمان و روش های انتقال بار در هرکدام از آن ها تدریس می شود و جهت ایجاد درکی عمیق از مفاهیم مذکور در ذهن مخاطب، برای هرکدام از مطالب مثال نیز حل خواهد شد.

درک مفاهیمی مانند نحوه محاسبه سطح بارگیر تیر در دال های یکطرفه و دو طرفه، سطح بارگیر ستون، فلسفه و چگونگی کاهش بار زنده، جزئیات اجرایی انواع اتصالات رایج در سازه های فولادی و بتنی از جمله مطالب پرکاربرد و مهم مورد بررسی در این قسمت از کلاس خواهند بود.

سپس دو روش رایج جهت تحلیل تقریبی نیروهای ثقلی و جانبی وارد بر سازه، با حل مثال آموزش داده می شود. روش ضرائب آیین نامه برای تحلیل تقریبی نیروهای ثقلی و روش پرتال برای تحلیل تقریبی نیروهای جانبی.

تقریباً در دو جلسه پایانی کلاس، مدرس کلیه مفاهیم و مطالب تدریس شده را در قالب پروژه پایانی جمع بندی می نماید. بدین صورت که پلان یک ساختمان 6 طبقه ترسیم شده و سپس کاربری طبقات، سیستم سقف، سیستم باربر جانبی و سایر اطلاعات مورد نیاز برای طراحی آن داده می شود. استاد با توجه به اطلاعات داده شده در صورت سوال، پروژه را بارگذاری می کند. در ادامه نیز با کمک روش های تحلیل تقریبی تدریس شده، نیرو در قاب ها، طبقات مختلف و المان های سازه ای محاسبه می شود. حال ابعاد اولیه المان های سازه ای با استفاده از روابط تجربی و آئین نامه ای، یک بار با فرض فلزی بودن سازه و یک بار با فرض بتنی بودن آن، تخمین زده می شود. ضوابط آیین نامه ای مربوط به حداقل و حداکثر آرماتور موجود در المان های سازه های بتنی و فواصل هندسی آرماتورهای طولی و عرضی در آن ها از دیگر موارد مورد بررسی در این بخش می باشد.