نقشه کشی سازه

نقشه سازه (Structural Drawings) نوعی زبان تصویری است که مهندسان برای انتقال الزامات طراحی یک پروژه به مجریان استفاده می‌کنند. این نوع پلان ساختمانی را می‌توان نوعی نقشه مهندسی در نظر گرفت که دارای مجموعه‌ای از عناصر، اطلاعات و علائم برای چگونگی ساخت بنا است. نقشه سازه به جزئیات معماری نمی‌پردازد، بلکه مهندسان شیوه رفتار سازه تحت بارهای مختلف را تحلیل و سپس طراحی می‌کنند.

این نقشه‌ها برحسب مقررات ساخت و ساز و با استفاده از نرم افزارهای مربوطه توسط مهندسین محاسب تهیه می‌شوند. نقشه‌های سازه (بتنی و فلزی) بعد از تهیه در اختیار عوامل اجرایی پروژه قرار می‌گیرند تا آنها بتوانند شیوه‌های ساخت و ساز را به درستی پیش ببرند.

همانطور که از نامش پیداست، این نوع نقشه ساختمانی اطلاعاتی در مورد عناصر باربر سازه مانند نوع و مقدار متریال، اتصالات، ابعاد، اندازه، مشخصات مکانیکی اعضا و موارد دیگر را ارائه می‌دهد. برای مثال، نقشه سازه یک پروژه سازه فلزی می‌تواند حاوی اطلاعاتی از نوع و تعداد تیرآهن‌های ستون، تیر، بادبندها، جزئیات صفحه ستون، دیتیل‌های اتصالات و موارد بیشتر باشد.

به طور کلی، نقشه‌های سازه نشان دهنده جزئیات هر عضو باربر اعم از فونداسیون، ستون، تیر، سقف، اعضای مهاربندی، سازه نگهبان و سایر موارد است. محاسبه میزان باربری اعضاء به مهندسین کمک می‌کند تا تشخیص دهند که چه نوع اعضا اتصالات ساختاری در یک پروژه مناسب‌تر هستند. از طریق محاسبات، مهندسان می‌توانند قدرت، سختی، اندازه و چیدمان این عناصر را درک کنند و آنها را جهت اجرا وارد نقشه‌ها کنند.

ضرورت وجود نقشه‌های سازه

در تضمین توانایی یک ساختمان برای حمل بارهای طراحی شده، تهیه نقشه سازه از اهمیت بالایی برخوردار است. در حقیقت، ضرورت وجود نقشه‌های استراکچورال در زمان شروع فرآیند ساخت و ساز احساس می‌شود. مهندسان، انواع اعضاء و اتصالات، مکان قرارگیری و نحوه ارتباطشان با یکدیگر را روی پلان‌های سازه نشان می‌دهند. کامل بودن این نقشه‌ها و همچنین میزان دقت جزئیات آنها، به طور مستقیم بر توانایی پیمانکار در نقشه خوانی ابنیه و درک آنچه باید اجرا شود تأثیر می‌گذارد.

مبهم بودن و کمبود جزئیات باعث می‌شود که پیمانکار و مجریان در اجرای ساختمان دچار مشکل شوند و روند ساخت و ساز در تمام مراحلش با خطرات مختلفی همراه شود. چنین مشکلی می‌تواند شرایط مالی و اقتصادی پروژه را تحت تأثیر قرار دهد. نقشه‌های با کیفیت و اصولی با سطح مناسبی از جزئیات می‌توانند به مجریان کمک کنند ساختمان را با دقت بیشتری احداث کنند. به عبارتی، لازمه اجرای اصولی، حفظ شرایط مالی و از همه مهمتر، تضمین امنیت جانی مردم در آینده، در گرو تشخیص رفتار ساختمان توسط مهندسان محاسب و ارائه اطلاعات دقیق در نقشه‌های سازه است.

در زیر به برخی از مهمترین مشخصات پلان‌های سازه می‌پردازیم:

1- فضای کمی برای حدس زدن بگذارید

چیزهایی که برای ما روشن به نظر می‌رسند ممکن است برای دیگران مبهم و گیج کننده باشند! به همین دلیل، تیم طراحی باید تلاش کند تا نقشه‌های خود را برای پیمانکاران و عوامل اجرایی قابل درک سازد. آنها باید با درج کلیه اطلاعات حساس در نقشه‌ها، نشان دادن همه ابعاد و علائم رایج، فضای کمی را برای حدس و گمان ایجاد کنند. همچنین، یادداشت‌ها باید مختصر، واضح و متناسب با نقشه‌ها تراز شوند.

2- تمام جزئیات مهم را بر روی نقشه سازه بیاورید

جزئیات بزرگ شده (در مقیاس بزرگ)، یک بخش خاص از اِلمان سازه‌ای هستند. این جزئیات برای مجریان بسیار ارزش دارند، زیرا به آنها کمک می‌کنند تا بتوانند تفاوت‌های ظریف را مشاهده کنند. برای اینکه بتوان به هدف نهایی رسید، همه جزئیات باید مرتبط و واضح باشند.  به طور کلی، جزئیات دقیق به از بین بردن تردیدها از یک سو و اطمینان از اجرای الزامات طراحی از سویی دیگر کمک می‌کنند.

3- مسائل مربوط به طراحی را قبل از ساخت حل کنید

پرداختن به موضوعات در مرحله طراحی سازه می‌تواند با حداکثر اثربخشی و حداقل هزینه انجام شود. برعکس، پرداختن به مسائل مربوط به طراحی در طول ساخت و ساز گران‌تر بودن و کیفیت اجرا را پایین می‌آورد. برای این منظور، تیم طراحی پروژه باید نقشه‌های سازه را بررسی کند تا اطمینان حاصل شود که خروجی هر بخش، از نظر محتوایی مفصل بوده و در هماهنگی با قسمت‌های دیگر کار می‌کند.

چه زمانی نیاز به نقشه سازه هست؟

تهیه نقشه سازه برای موارد زیر ضروری است:

• ساخت پروژه‌های مسکونی، اداری، تجاری و صنعتی
• بازسازی ساختمان به دلیل نقص در یک عضو باربر
• افزایش ارتفاع ساختمان و احداث طبقات اضافی
• مقاوم سازی ساختمان‌های قدیمی در برابر بارهای وارد اعم از نیروی زلزله

در حقیقت، هر زمان که صحبت از رفتار ساختمان تحت بارهای وارده می‌شود، نیاز به مهندس محاسب احساس می‌شود. هر چه قدر پروژه از نظر باربری با چالش‌های مختلفی روبرو باشد، برای مثال ساخت یک ساختمان بلند مرتبه در یک زمین سست؛ وجود چندین مهندس محاسب در رشته‌های سازه، زلزله و خاک و پی ضروری می‌نماید.

مراحل طراحی نقش سازه چگونه است؟

مرحله یک: طراحی مفهومی

در این مرحله، طراحی اولیه عناصر ساختمان (به عنوان مثال سقف‌ها، تیرها، ستون‌ها و موارد دیگر) براساس اصول طراحی و ضوابط قانونی انجام می‌شود. این کار با انتخاب مکان و جهت گیری ستون‌ها به گونه‎ای آغاز می‌شود که در نقشه‌های معماری تداخل ایجاد نشود. به عنوان مثال، شما نمی‌خواهید ستونی در وسط اتاق یا چیزی شبیه به آن داشته باشید! همچنین باید در نظر داشت که حداقل 30 درصد از کل ستون‌ها باید در جهت X یا Y قرار داشته باشند تا ساختمان در برابر زلزله از مقاومت کافی برخوردار باشد. پس از آن، نوع سیستم ساختاری انتخاب می‌شود. به عنوان مثال، اسلب (دال بتنی) را می‌توان به عنوان دال دوطرفه، تیرچه بلوک و موارد دیگر انتخاب کرد.

مرحله دو: تعیین نقاط داخلی هر عنصر

پس از اتمام طراحی اولیه، ابعاد دقیق هر عنصر ساختمان مشخص می‌شود. ابتدا یک مدل آنالیز برای ساختمان با ابعاد اولیه آن ایجاد می‌شود که طبق مرحله یک بر روی یک نرم افزار آنالیز مانند ETABS یا SAP 2000 تعیین می‌شود. تمام بارهایی که بر روی سازه عمل می‌کنند باید شامل بار مرده، بار زنده، بار باد و زلزله و موارد دیگر تعریف شوند. از مدل، نیروهای داخلی (نیروی عادی، نیروی برشی و خمشی) روی هر عنصر محاسبه می‌شود.

مرحله سه: تحلیل و طراحی

اکنون بر روی نوع عناصر و براساس اندازه اولیه می‌توان مدل را تحلیل کرد. این بخش از کار برای مرحله طراحی ضروری است، زیرا نیازهای سازه‌ای به خوبی قابل استخراج هستند (مثلاً یک ستون یا یک تیر در برآورد اولیه قدرت باربری کمی داشته است). مدل تحلیل شده باید اصلاح شود و آنالیز مجدد انجام گیرد. نیروهای داخلی به دست می‌آیند و براساس آنها، دوباره طراحی انجام می‌شود. این روند تکراری تا زمانی که طراحی به نتیجه مطلوب برسد انجام می‌شود.

مرحله چهار: طراحی فونداسیون

پس از یافتن ابعاد نهایی اعضاء باربر، نوع سیستم فونداسیون با در نظر گرفتن ظرفیت تحمل خاک و بارگیری ناشی از سازه می‌تواند انتخاب شود. این سیستم در نرم افزار SAFE قابل آنالیز و طراحی است.

مرحله پنج: تهیه نقشه‌های سازه

حال نوبت به تهیه پلان‌های سازه است. این نقشه‌ها باید کاملاً مفصل باشند، به گونه‎ای که روند ساخت و ساز در کارگاه را تسهیل بخشید. از تیرریزی طبقات گرفته تا جزئیات مربوط اعضای باربر، نقشه‌های سازه باید حاوی همه اطلاعات اجرایی ساختمان باشند.