طراحی سوله و سازه های صنعتی

امر طراحی سوله کاریست تخصصی و بسیار دقیق، فاکتورهای مهمی در طراحی دخیل هستند که بی‌توجهی به آنها می‌تواند هم هزینه گزافی را به سازنده تحمیل کند که صرفه اقتصادی را زیر سؤال می‌برد و هم ممکن است نتیجه معکوس داده و استحکام و پایداری سازه را تضعیف نماید و موجب ایجاد حوادث جبران ناپذیر گردد. برای طراحی یک سوله اطلاعات زیر مطلوب است:

• بارگذاری برای بار مرده، بار برف و بار نامتقارن
• بارگذاری جانبی سوله شامل بار باد و زلزله
• بارگذاری جرثقیل برای سوله، سؤال: آیا جرثقیل در طراحی سوله در نظر گرفته شود یا خیر؟ (بله:محاسبه بار دینامیکی جرثقیل)
• ضریب منطقه‌ای، رفتار و اهمیت برای سوله
• ارتفاع جانبی سوله و ارتفاع دیوار
• دهانه و طول سوله
• تعداد قاب‌های طولی سوله
• درز انقطاع
• محاسبه ضریب طول مؤثر
• درصد شیب سقف سوله
• پوشش مورد نظر سقف سوله (ساندویچ پنل یا ورق گالوانیزه وتوری مرغی)
• تنش مجاز خاک منطقه موردنظر و نوع زمین ساختگاه
• نحوه کنترل جابجایی
• طراحی اتصالات و بیس پلیت برای سوله
• طراحی تیر حمال جرثقیل
• طراحی پرلین‌ها به کمک نرم‌افزار
• طراحی میل مهار(sag rod)
• ارائه طرحی با حداقل دورریز ورق
• ارائه دفترچه محاسبات کامل سوله

کنترل کفایت اعضاء در برابر نیروهای موضعی و تعبیه سخت‌کننده در صورت نیاز راهنمایی جهت انتخاب صحیح مقاطع غیر منشوری با توجه کاربری سوله ساختمان سوله شامل ستون، رفتر، پرلین، استرات، وال پست، بادبند، سگراد، سینه بند، پیچ و مهره و سایبان می‌باشد.

بارگذاری سوله و سازه های صنعتی

بارگذاری سوله

ترکیبات بارگذاری دخیل در طراحی سوله (در سوله پرداز) به شرح زیر هستند:

• بارمرده سوله
• بار برف سوله
• بار باد سوله
• بار زلزله سوله
• بارهای خاص در سوله
• بارهای جرثقیل در سوله

نکات مهم در طراحی سوله

نکاتی پیرامون طراحی سوله

سوله‌های سنگین طراحی شده یا ساخته شده:

۱. گاهی اوقات سازندگان علاقه‌مند هستند به دلایلی همچون کاهش دور ریزورق، سود بیشتر و یا احساس نا امنی از سوله‌هایی که می‌خواهند بسازند مقاطع را نسبت به طرح ارائه شده قوی تر بسازند. مثلاً ارتفاع جان درپای ستون و تعداد بولتها را افزایش می‌دهند ویا عرض بالها را زیاد تر می‌کنند و یا طول ماهیچه تیر را زیادتر می‌گیرند. در این میان اگرچه کل طرح قوی تر شده اما باید به نکاتی هم توجه کرد:

- با توجه به اینکه میزان جذب نیرو در قاب خمشی بر اساس ماتریس سختی بوده و ممکن است با قوی تر شدن یک قسمت، نیروی بیشتری هم جذب شود، لازم است بر این اساس کنترل‌هایی صورت گیرد تا افزایش نیروی داخلی عضو نسبت به نیروی دیده شده در طراحی خطرساز نباشد. مثلاً جذب لنگر بیشتر در انتهای تیر، نیازمند پیچ‌های بزرگتری دراتصال تیر به ستون می‌تواند باشد. با جوش دادن و تقویت بیش از حد پای ستون با استیفنرهای متعدد می‌توان باعث جذب لنگر در یک اتصالی که مفصلی فرض شده گردید و موجب گسیختگی در پای ستون یا ورق کف ستون یا بولتها و یا واژگونی فونداسیون شد.

پیش بینی سوله برای آینده:

۱. اصولاً تجربه نشان داده است اضافه شدن یک سوله (دوقلو یا بچه سوله و...) به سوله موجود یا در حال طرح معمولاً نه تنها باری به آن اضافه نمی‌کند بلکه با توجه به مهار آن وایجاد لنگرهای برعکس در ستون آن هم از نظر تنش و هم از نظر جابجایی وضعیت آن را بهتر می‌کند. اما در مورد سوله‌هایی که قرار است به صورت دوقلو یا چند قلو یا با یک بچه سوله طراحی شوند، اما فعلاً کارفرما قصد دارد که یکی از آن‌ها را بسازد و بعدها در صورت تأمین مالی بخش دیگر را بسازد، قضیه فرق می‌کند و از آنجا که در چند سالی که این سوله به صورت تنها استفاده می‌شود، چنانچه مورد فشار بار باد ماکزیمم یا برف که برای آن طرح شده قرار گیرد، ممکن است عملکرد دیده شده در طرح را نداشته و تخریب گردد.

۲. در این موارد اولاً بایستی سوله‌ای که فقط قرار است ساخته شود را نیز جداگانه مدل نمود و آن را مورد بررسی و ارزیابی قرار دارد. چنانچه تنش‌های این سوله به تنهایی بیشتر از حد مجاز است لازم است آن را تقویت نمود، اما اگر صرفاً در حالت تنها جابجایی آن قدری از حد مجاز فراتر رود به نظر می‌رسد می‌توان تا حدودی خاص که باید به تأیید دستگاه‌های زیربط برسد و این میزان بستگی به تعهد کارفرما در مورد ساخت قسمت نهایی سوله در مدت زمان محدود دارد می‌توان این جابجایی را نادیده گرفت.

اجزا سوله

سوله‌ها دارای اجزای مشخص و تعریف شده‌ای هستند، هر قسمت از سوله توسط مهندسین محاسب جزء به جزء محاسبه و طراحی می‌گردد. بخشی از مشخصترین اجزاء سوله به شرح زیر می‌باشد:

۱- قاب خمشی با تکیه گاه ساده یا گیردار شامل ستون‌ها خرپاها و یا رفترها

۲- مهارهای طولی که عموماً بصورت قوطی با لوله هستند.

۳- مهارهای عرضی که بادبندهای سقف جزی از آنهاست

۴- میل مهارها

۵- زد یا لاپه که در اندازه‌های ۶ و ۷ متر در بازار موجود است.

۶- بادبندها بصورت میلگرد پیش تنیده و یا پروفیل مورد استفاده قرار می‌گیرد

۷- نبشی سینه بندFlange stay

۸- براکت‌ها که وظیفه انتقال بار جرثقیل به ستون را دارد

۹- پوشش سقف

۱۰- دیواره‌ها

نحوه ی ساخت و نصب سوله

نصب سوله

معمولاً اتصال اغلب قسمتهای یک سوله بوسیله پیچ و مهره و در مواردی نیز از طریق جوش انجام می‌گیرد. به دلیل اینکه تمامی قطعات سوله در کارخانه ساخت بالا ساخته می‌شوند و بیشتر اتصالات از نوع فلنجی بود معمولاً عملیات نصب در چند روز خاتمه می‌یابد و این امر باعث صرفه جویی فراوان در وقت و هزینه تمام شده می‌گردد.

ساخت سوله‌های جدید با ubm , kspan

امروزه با توسعه یافتن علم و تکنولوژی دیگر روش‌های سنتی و قدیمی پاسخگوی نیازهای کنونی نمی‌باشند زیرا رقابت در دو زمینه قیمت و سرعت ساخت از بسیار زیاد شده و از اهمیت ویژه‌ای بر خوردارند، به همین دلیل هم اکنون روش‌های ساخت سوله نیز تغییر کرده و از دستگاه‌هایی نظیر UBM و KSPAN (یو بی ام و کی اس پن) استفاده می‌شود که سرعت ساخت را تا حداقل ۵ برابر افزایش می‌دهند و قیمت تمام شده سازه را به میزان حداقل ۵۰ درصد کاهش می‌دهند. سازه‌ها بصورت ضد زلزله بوده چون بسیار سبک می‌باشند و در مقابل سرعت باد تا بیش از ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت مقاوم هستند؛ همچنین به دلیل داشتن شیارهای متعدد بر روی سطح خود جریان هوا به عنوان یک پوشش عایق در آنها عمل می‌کند. البته در مناطق بسیار سرد نظیر سیبری یا مناطق بسیار گرم می‌توان از پوشش‌های پلی اورتان برای عایق بندی بیشتر استفاده نمود. این سازه‌ها بر روی یک فونداسیون سبک قابل اجرا هستند همچنین نیازی به جوشکاری ندارند.

نحوه ساخت سوله با این روش (kspan , ubm)

دستگاه‌های ubm , kspan در اصل یک نوع رل فرمینگ می‌باشند، برای ساخت سوله ابتدا ورق وارد دستگاه می‌شود سپس طی فرایندی از بین یکسری غلتک عبور می‌کند که این امر سبب می‌گردد تا به ورق شکل و فرمی دلخواه داده شود. جهت ساخت سوله با دهانه‌های مختلف این تنظیمات قابل تغییر می‌باشند. سپس ورقهای شکل داده شده توسط یک ماشین کوچک به نام سیمر (seamer) درهم دوخته می‌شوند تا دیگر نیازی به جوشکاری نباشد و همچنین قدرت و استحکام سازه را به میزان زیادی افزایش می‌دهد.

کلیاتی در طراحی سوله

کلیاتی در ارتباط با #سوله:
*این سازه‌ها برای کاربری صنعتی و تولیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند. (نشریه 325)
*به قاب‌های با مقطع متغییر سوله گفته می‌شود. (در انگلیسی تحت عنوان Gable)
*به علت نیاز به فضای زیاد، فاصله ستون‌ها تا حد امکان زیاد در نظر گرفته می‌شود.

*این قاب‌ها معمولاً بصورت یک طبقه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
*با توجه به رفتار متقارن این سازه‌ها، در اغلب موارد می‌توان آنها را بصورت دو بعدی مدلسازی نمود.
* به سبب سبک بودن قاب، معمولاً بارهای باد، برف و جرثقیل در صورت وجود، حاکم هستند.
*اسکلت این سازه‌ها، از فولاد نورد شده گرم یا سرد ساخته می‌شود.

*شیب سوله معمولاً 20% در نظر گرفته می‌شود.
*معمولاً ستون بصورت غیرمنشوری اجرا می‌شود، در قسمت پایین که اتصال آن با زمین مفصلی است، به کمترین ممان اینرسی و در بالا که بیشترین لنگر وجود دارد به ممان اینرسی بالایی نیاز داریم.

* سوله در جهت طولی دارای اتصالات مفصلی بوده و برای مقابله با نیروهای جانبی در این جهت بایستی از مهاربند استفاده شود.
* مقطع مهاربند معمولاً میلگرد یا کابل است.

منبع: @AlirezaeiChannel