انواع مقاومت سازه های بلند

امروزه با پیشرفت علم و افزایش توانایی بشر در ساخت، موجب افزایش ارتفاع ساختمان ها شده است. ساختمان های بلند معولا به سازه هایی اطلاق می شود که برای بالا رفتن در طبقات آن باید از وسیله ای مکانیکی استفاده شود و مردم توانایی بالا رفتن در آن را ندارند. این نوع سازه ها شامل آپارتمان های مسکونی و مجتمع های تجاری و اداری نیز می گردند. به طور کلی ساخت این دسته از ساختمان ها هزینه ی زیادی در بر دارد.

فونداسیون
به دلیل اینکه فونداسیون این سازه ها می بایست در برابر بارهای سنگین مقاومت داشته باشد در ساخت پی سازه ها ی بلند از ستون های بتنی استفاده می شود. هم چنین استفاده و طراحی درست شمع ها و به کار بردن پی گسترده برای این دسته از ساختمان ها بسیار اهمیت دارد.

مقاومت در برابر بار های جانبی
همه ی سازه هایی که ساخته می شوند باید مقاوم در برابر بارهای باد و زلزله ایجاد شده باشند، اهمیت در نظر گرفتن بارهای جانبی در سازه های بلند دوچندان است، اما این موضوع اصلا به این معنا نیست که در طراحی سازه های معمولی می توان از این بارها صرف نظر کرد.

مقاومت در برابر بار باد
سیستم سازه ای ساختمان های بلند علاوه بر اینکه می بایست بار عمودی گرانش را تحمل کنند باید در برابر بارهای جانبی مانند بار زلزله و بار باد نیز مقاوم باشند. معمولاً سرعت باد در قسمت های مرکزی قاره ها در سطح زمین حدود 100 کیلو گرم بر متر مربع است البته باید توجه داشت که در این قسمت ها وزش باد نسبت به مناطق ساحلی که در آن ها طوفان هایی رخ می دهند کمتر است و در مناطق ساحلی و حاشیه ی قاره ها، بار باد به حدود 250 کیلو گرم بر متر مربع می رسد. به علاوه با بالا رفتن از سطح زمین به دلیل کاهش اصطکاک بار باد افزایش می یابد. به عبارتی ارتفاع از سطح زمین و بار باد با هم رابطه ی مستقیم داشته و با افزایش هر کدام دیگری نیز افزایش می یابد. حداکثر بار باد در طراحی سازه های بلند در حدود 840 کیلوگرم بر متر مربع در نواحی طوفانی در نظر گرفته شده است.

می توان گفت بار باد برای سازه های بلند دو برابر است و سازه مانند یک تیر طره ای است که قسمت بالای آن به شدت تحت تأثیر باد قرار گرفته و باد مایل است تا تغییر شکل بیشتری در بالای آن ایجاد کند و سازه را خم کند که باید با طراحی صحیح و در نظر گرفتن مقدار درست برای بار باد از این پدیده جلوگیری کرد؛ بنابراین علاوه بر پایداری سازه باید به حاکثر تغییر شکل مجاز دقت شود و این مقدار محدود گردد.

نکته ی دیگری که باید بدان توجه داشت فرکانس طبیعی ساختمان و فرکانس امواج باد است و در طراحی باید بدین موضوع بسیار اهمیت داده شود چرا که در صورت بروز خطا در محاسبات و یکسان شدن فرکانس طبیعی سازه و فرکانس امواج باد پدیده ی رزونانس یا تشدید رخ داده و سازه فرو می ریزد.

مقاومت در برابر بار زلزله
در اثر حرکات تکتونیکی و جابه جا شدن پوسته ی زمین امواجی در سطح آن منتشر شده و بارهایی به ساختمان ها وارد می شود. در هنگام وقوع زلزله دو دسته موج از کانون زلزله منتشر شده که موج دوم عامل اصلی بسیاری از خرابی هاییست که در اثر زلزله رخ می دهد. بار زلزله نیز مانند بار در دسته ی بارهای جانبی قرار می گیرد و هر سازه ای باید به گونه ای طراحی شود که در برابر این بار مقاومت کافی از خود نشان دهد. در طراحی لرزه ای سازه ها عوامل بسیار زیادی تأثیر گذارند که طراح با در نظر داشتن این موارد شروع به محاسبات می کند. لازم به ذکر است در مورد زلزله نیز مانند باد باید دقت شود که از یکسان شدن فرکانس طبیعی سازه و فرکانس زلزله و در نتیجه ایجاد پدیده ی رزونانس، جلوگیری شود.

سیستم های سازه ای
با در نظر داشتن مقاومت سازه های بلند در برابر بارهای وارده ی عمودی شامل بارهای مرده و زنده، و هم چنین مقاومت در برابر بارهای جانبی می بایستی سیستمی که برای سازه انتخاب می شود. علاوه بر اینکه مقاومت کافی مصالح ساختمانی در آن مطرح است، از نظر اقتصادی نیز منطقی باشد. در انتخاب سیستم سازه ای با توجه به نظر طراحان ممکن است استفاده از سیستم سازه ای بتنی یا فولادی بررسی شود که سیستم باربری جانبی و نحوه ی اتصالات اعضای سازه با توجه به نوع متریال و نظر طراحان تعیین می شود.

دیواره ی بیرونی و نمای سازه های بلند
از آن جایی که دیوارهای بیرونی سازه های بلند فشار بیشتری را تحمل می کنند، بنا بر این در هنگام اجرای هر گونه نمای ساختمان باید به دقت عمل شده و قطعات به درستی روی دیواره و در کنار یکدیگر نصب شوند. علاوه بر این موضوع باید دقت داشت که تمیز کردن سطح نمای سازه های بلند همواره کار دشواری بوده است بنابراین توصیه می شود نماهای این دسته از سازه ها تا حد امکان یکنواخت بوده تا تمیز کردنشان آسان تر و بهتر صورت پذیرد.

ایمنی سازه های بلند
در ایمن سازی سازه های بلند مانند سایر ساختمان ها باید تعبیه ی راه پله ی اضطراری حتما رعایت شود، به علاوه بایستی سیستم های اعلام و اطفای حریق در همه جای سازه تعبیه گردد. نکته ی دیگری که باید رعایت شود وجود کپسول های آتش نشانی در هر طبقه است به علاوه می بایست سیستمی فراهم شده باشد که در حین آتش سوزی، برق آسانسور را قطع کرده و برای نجات افرادی که داخل آسانسور مانده اند سیستم دیگری به کار افتد. در محوطه ی سازه های بلند باید پمپ های آب، در نظر گرفته شده باشند.

بالابر در سازه های بلند
در این نوع ساختمان ها باید آسانسورهایی مجهز، متناسب با تعداد طبقات به کار برود، در برخی موارد معدود از پله برقی هم استفاده شده است. البته تعداد آسانسور های مورد نیاز نیز از جمله مواردی است که با توجه به تعداد واحدهای ساختمانی و مجموع نفراتی که در آن ساختمان رفت و آمد می کنند مشخص می شود.

لوله کشی
سیستم های لوله کشی در ساختمان های بلند شبیه به ساختمان های کم ارتفاع است، اما سیستم های آبرسان در سازه های بلند برای حفظ فشار نیاز به پمپ های برقی و مخازن دارند. اگر ساختمان بسیار بلند باشد، ممکن است لازم باشد تا سیستم آبرسان به چند بخش تقسیم شده و هر بخش آن دارای پمپ و مخزن مخصوص به خود باشد.