مهندسی عمران

مجموعه مهندسی عمران یا رشته عمران یکی از رشته های پر اهمیت و جذاب در مجموعه رشته های آزمون سراسری است که داوطلب در گروه آزمایشی علوم ریاضی و فنی می تواند آن را انتخاب کند. پیشرفت سریع جوامع و نیازهای روز افزون آنها به انجام طرحهای مختلف عمرانی از یک طرف و رشد و توسعه علوم مختلف از طرف دیگر، ایجاب می نماید تا با یک برنامه ریزی صحیح و همه جانبه و پرورش استعدادهای جوان و نیز استفاده بهینه از ابزار و امکانات موجود در جامعه، گامی بلند در جهت ترقی و تعالی جامعه برداشته شود. بدین منظور در آزمون سراسری، مجموعه این رشته در مقاطع کارشناسی و کاردانی، ارائه می گردد. در این قسمت به معرفی گرایشهای مختلف این رشته می پردازیم.

 کارشناسی
مهندسی عمران – عمران، مهندسی عمران – نقشه برداری، مهندسی عمران – آب، مهندسی بهره برداری راه آهن،مهندسی خط و ابنیه راه آهن، مهندسی جریه راه آهن، مهندسی علمی کاربردی عمران – تاسیسات آبی، دبیر فنی عمران، تربیت دبیر فنی عمران، دبیر فنی عمران ساختمان .

 کاردانی
کاردانی فنی عمران – روسازی راه، کاردانی فنی عمران – زیر سازی راه، کاردانی راهداری، کاردانی ماشین آلات، کاردانی حمل و نقل، کاردانی فنی عمران – پل سازی و ابنیه فنی، کاردان فنی عمران – نقشه برداری، کاردانی فنی عمران – ساختمانهای بتنی، کاردانی فنی عمران – عمران روستایی، کاردان فنی عمران – کارهای عمومی ساختمان، کاردانی فنی عمران – آب، کاردانی علمی کاربردی عمران – سازه های آبی، کاردانی علمی کاربردی عمران – آب و فاضلاب، کاردانی فنی عمران – بهره برداری از منابع آب، کاردانی فنی عمران – آب شناسی، کاردانی فنی عمران – راه سازی، کاردانی فنی عمران – تاسیسات حرارت نیروگاه، معلم فنی عمران – کارهای عمومی ساختمان .

 معرفی اختصاری گرایشهای مختلف مجموعه مهندسی عمران

1- مهندسی عمران – عمران

1-1) تعریف و هدف

عمران یکی از گرایشهای مجموعه مهندسی عمران است که در مقطع کارشناسی در بسیاری از دانشگاههای معتبر کشور ارائه می گردد.

هدف از این رشته تربیت نیروهای متخصصی است که بتوانند در پروژه های مختلف عمرانی در زمینه های ساختمانی، راه سازی، پل سازی، سازه ها و بناهای آبی، جمع آوری  و دفع فاضلاب و … مسئولیت طرح، محاسبه، اجرا و نظارت بر اجرا را بر عهده گیرند.
«مهندسی عمران از جمله رشته‌هایی است که بیانگر کاربرد علم در ایجاد سازندگی و عمران کشور است. یعنی هرچیزی که به آبادی یک کشور باز می‌گردد، مانند سد، فرودگاه، جاده، برج، تونل، دکل‌های مخابرات، ساختمان‌های مقاوم در مقابل زلزله، سیل و آتش و نیروگاههای برق و مصالح سبک، ارزان و با کیفیت مناسب برای ساخت و ساز، در حیطه کار مهندس عمران قرار می‌گیرد.»
«مهندسی عمران طیف بسیار وسیعی از کارها را در بر می‌گیرد. یعنی اگر بخواهیم ساختمان، پل، برج، تونل، راه، سیلو و یا شبکه‌های فاضلاب بسازیم در آغاز به یک مهندس کارآمد عمران نیاز داریم تا علاوه بر رعایت جنبه‌های فنی و اجرایی، اقتصادی نیز عمل کند. چون اقتصادی بودن یک اصل در مهندسی عمران است.»

1-2) اهمیت و جایگاه در جامعه

کمتر جایی از یک جامعه و کمتر محلی  از یک منطقه است که فعالیتهای عمرانی به عنوان اولین و اساسی ترین نیازهای آن طرح نشود. حتی تمام فعالیتهای صنعتی، کشاورزی و … نیز به طور مستقیم و غیرمستقیم به این رشته وابسته اند و از آن سود می برند.

علاوه بر رشد و توسعه جوامع، پیشرفت علم و فن آوری نیز ضرورت پرداختن و توجه دقیق و علمی به کارهای عمرانی و تغییر شیوه های گذشته را آشکار می سازد. فعالیتهای مختلف عمرانی در جهت ایجاد ساختمانها، راهها، پلها، سدها، شبکه های آب رسانی شهرها و روستاها، ساختمانهای خاص نظیر نیروگاههای هسته ای و حرارتی و .. بخش بزرگی از مجموعه فعالیتهای اقتصادی و تولیدی کشور را به خود اختصاص می دهد به گونه ای که سهم عظیمی از سرمایه گذاری های ملی در طرحهای ساختمانی و صنایع وابسته به آن به کار گرفته می شود.

مجموعه مطالب بیان شده و نیز جذب سریع فارغ التحصیلان این مجموعه در وزارتخانه ها و نهادها  و سازمانهای دولتی و همچنین بخشهای خصوصی نظیر : شرکتهای مهندسان مشاور و شرکتهای ساختمانی و راه سازی و … اهمیت قابل ملاحظه و نیاز خاص به متخصص در این رشته را، حتی در مقایسه با سایر رشته های فنی و مهندسی، به وضوح نشان می دهد .

1-3) تواناییهای لازم برای داوطلبان این رشته و ادامه تحصیل در آن

برای ادامه تحصیل در این رشته با توجه به کمیت و کیفیت درسهایی که در این دوره تدریس می گردد داوطلب باید از توان و دانش برتر در زمینه های ریاضی و فیزیک برخوردار باشد، همچنین توان جسمی، قدرت تجزیه و تحلیل، قدرت تجسم و دقت کافی در مسایل را داشته باشد. شایان ذکر است که بسیاری از کارها و طرحهای عمرانی در خارج از محیطهای شهری بوده و فعالیت نسبتا" زیادی را می طلبد.

1-4) تواناییهای فارغ التحصیلان

همان گونه که اشاره شد، فارغ التحصیلان این رشته می توانند پس از پایان تحصیلات، مسئولیتهای متفاوتی نظیر طراحی، محاسبه، اجرا و نظارت بر اجرای طرحهای مختلف عمرانی را به عهده گیرند. از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود :

1- محاسبه، ساخت و اجرا و تا حدودی طراحی ساختمانهای مختلف مسکونی، اداری و صنعتی اعم از آجری، بتنی و فولادی، نظیر ساختمانهای مسکونی ویلایی، چند طبقه، آپارتمانها و برجهای بلند و همچنین کارهای ساختمانی اداره ها، مدرسه ها، بیمارستانها، کارخانه ها و مراکز صنعتی، ساختمانها و مراکز ورزشی، تالارهای اجتماعات و …

2- طراحی، محاسبه و اجرای راهها و جاده های مختلف ارتباطی داخل و خارج شهرها و و روستاها اعم از : راههای شوسه، راههای آسفالته، بزرگ راهها و نیز راه آهن ( شامل مسیریابی، پیاده کردن مسیر، زیر سازی و روسازی ).

3- ساخت و اجرا و در مواردی طراحی و محاسبه انواع پلهای بتنی و فلزی و با دهانه ها و ابعاد و شکلهای متفاوت نظیر : پلهای داخل شهری و روگذرها، پلهای خارج شهری و جاده ها.

4- اجرای سدهای مختلف خاکی و بتنی و نیز بندهای انحرافی و سایر تاسیسات وابسته نظیر تونل یا کانال انحراف آب رودخانه (جهت اجرای عملیات کارگاهی در ضمن ساخت سد)، تاسیسات آبگیری از سد و کنترل ارتفاع آب در پشت سد و ... )

5- اجرای کارهای مربوط به ساماندهی رودخانه ها.

6- طراحی، محاسبه و ساخت خطوط انتقال آب اعم از انواع کانالهای تحت فشار و یا کانالهای با سطح آزاد آب که به منظور انتقال آب از سدها و دریاچه ها و .. . برای مصارف کشاورزی، شرب و صنعتی به منطقه های مورد نیاز و نیز جهت انتقال آب از تصفیه خانه های آب به مخازن آب و از آن جا به مناطق مصرف، ساخته می شوند.

7- ساخت تصفیه خانه های آب و فاضلاب شامل : ساختمانها تاسیسات مربوط، محوطه سازی و ...

8- طراحی، محاسبه و ساخت شبکه های آب رسانی به منطقه های شهری و روستایی جهت تامین آب شرب مورد نیاز افراد و تاسیسات مربوط نظیر : مخازن آب، لوله کشی، انشعابات، و ...

9- طراحی، محاسبه ساخت شبکه های جمع آوری و دفع آبهای سطحی ناشی از نزولات جوی در خیابانها و سایر منطقه های شهرها و شهرکها و همچنین شبکه های جمع آوری و دفع فاضلابهای خانگی و صنعتی و انتقال آنها به خارج از شهر و تصفیه خانه ها.

10- انجام بسیار از کارهای نقشه برداری که برای کارهای ساختمانی مختلف نظیر : راه سازی و سد سازی که به خصوص برای پیاده نمودن و اجرای دقیق نقشه ها مورد نیاز است و همچنین تا حدودی کارهای نقشه کشی طراحی و معماری .

1-5) موقعیتهای شغلی و محلهای کار

مراکز مختلفی به صورت مستقیم و غیرمستقیم در فعالتیهای عمرانی نقش دارند که هر یک به تناسب نوع فعالیت خود، اقدام به جذب فارغ التحصیلان این رشته می کنند. 

 وزارتخانه های مسکن و شهر سازی، راه و ترابری، جهاد سازندگی و نیرو به صورت گسترده تر و سایر وزارتخانه ها، اداره ها، سازمانها، مراکز دولتی و خصوصی نظیر : وزارتخانه های آموزش و پرورش، کشاورزی، علوم تحقیقات و فن آوری، بانکها و ... به صورت غیرمستقیم برای کارهای عمرانی خود مثل طرح محاسبه، اجرا و نظارت بر اجرا، نیاز به استخدام مهندسان عمران دارند. علاوه بر آن، شرکتهای مختلف مهندسان مشاور که در کشور به صورت گسترده  وظیفه طراحی، محاسبه و نظارت بر اجرای پروژه های ساختمانی را برعهده دارند، همچنین شرکتهای ساختمانی و راه سازی دولتی و خصوصی که در اجرای این طرحها فعالیت دارند،تعداد کثیری از فارغ التحصیلان رشته عمران را استخدام می کنند.

1-6) واحدهای درسی

بر اساس مصوبه های شورای عالی برنامه ریزی، دانشجو باید در دوره کارشناسی عمران 140 واحد درسی رابگذراند که 20 واحد آن درسهای عمومی، 25 واحد درسهای پایه، 8 واحد درسهای اصلی و تخصصی الزامی و 15 واحد درسهای اختیاری است.

درسهای عمومی،درسهایی است که در تمام رشته های تحصیلی دانشگاهی و در دوره های کارشناسی و کارشناسی ارشد پیوسته به صورت مشترک ارائه می گردد و دانشجو موظف به گذراندن آنهاست، نظیر معارف اسلامی، ادبیات فارسی و زبان خارجی .

درسهای پایه به درسهای گفته می شود که در غالب رشته های هم گروه (نظیر گروه فنی و مهندسی) و بخصوص در گرایشهای مختلف یک رشته، به صورت مشترک تدریس شده، اساس و پایه درسهای اصلی و تخصصی را تشکیل می دهد نظیر ریاضی عمومی،معادلات دیفرانسیل و فیزیک .

درسهای اصلی و تخصصی الزامی عبارت از درسهایی است که دانشجو را در زمینه تخصصی مربوط آموزش داده و او را برای انجام وظایف خاص در زمینه کارهای خویش در جامعه آماده می سازد، نظیر " رسم فنی و نقشه کشی ساختمان "، " سازه های بتن آرمه " و " سازه های فولادی " . گذراندن این درسهای تخصصی الزامی است.

درسهای اختیاری، عبارت است از : مجموعه درسهایی که اگر چه تخصصی است، اما دانشجو می تواند با توجه به علاقه شخصی و برنامه ای که برای آینده خود دارد و همچنین نظر استاد راهنما در گروه و با هماهنگی شورای آموزشی گروه، تعدادی از آنها را انتخاب نماید : نظیر : " ماشین الات ساختمان "، اصول مهندسی ترافیک " و بناهای آبی " .

الف ) درسهای پایه

13 واحد از درسهای پایه در زمینه ریاضی است، شامل " ریاضی عمومی "، " معادلات دیفرانسیل "، " محاسبات عددی و آمار " و " آمار و احتمالات مهندسی "که پایه درسهای تخصصی در مهندسی عمران را تشکیل می دهد و مکمل ریاضیاتی است که در دوران دبیرستان و در رشته ریاضی فیزیک خوانده می شود. برای موفقیت در این درسها، دانشجو باید تلاشهای فکری و علمی قابل ملاحظه ای انجام دهد.

همچنین درسهای " فیزیک در زمینه های حرارت "، " مکانیک " و الکتریسته " و " مغناطیس " و نیز درس " برنامه نویسی رایانه" – که در آن دانشجو با رایانه و زبانهای برنامه نویسی رایانه آشنا می شود و به برنامه نویسی به زبان فرترن تسلط پیدا می کند – از جمله درسهای پایه هستند.

ب ) درسهای اصلی و تخصصی الزامی

این درسها که بسیاری از آنها به یکدیگر وابسته اند و بعضی پیش نیاز درس دیگر است، دانشجو در طول نیم سالهای مختلف تحصیلی آنها را انتخاب ومی گذراند. دراین جا خلاصه ای از مطالب مطرح شده در بعضی از درسهای تخصصی الزامی را ارائه میکنیم .

رسم فنی و نقشه کشی ساختمان : در درس " رسم فنی و نقشه کشی ساختمان "، دانشجو با اصول کلی رسم فنی و نمایش قطعه ها به صورت تصویری آشنا شده، پس  از شناخت علائم قراردادی در نقشه های ساختمان و نقشه های تاسیسات برقی و مکانیکی، چگونگی رسم نقشه های مختلف و خواندن نقشه های ساختمانی  را فرا می گیرد.

اصول مبانی معماری و شهر سازی : در این درس که پس از درس فنی و نقشه کشی گذرانده می شود، دانشجویان با نظریه های معماری و نقش مهندسان معماری در جامعه آشنا شده، چگونگی ارتباط بین فضاهای مختلف در انواع ساختمانها نظیر ساختمانهای مسکونی، کودکستان، مدرسه، کتابخانه، بناهای صنعتی و درمانگاه و بیمارستان را فرا می گیرند.  همچنین مطالبی در مورد مفاهیم اولیه شهر سازی و جوامع روستایی و شناخت طرحهای هادی و تفصیلی و منطقه ای در مورد فعالیتهای عمرانی شهری، در این درس ارائه می گردد.

استاتیک، مقاومت مصالح، تحلیل سازه ها : در این درسها که به ترتیب در نیم سالهای مختلف ارائه می گردد، تعادل سازه های مختلف در اثر بارها و نیروهای وارده بر آنها مورد مطالعه قرار گرفته، چگونگی محاسبه سازه هایی همچون خرپاها بیان می شود. سپس به بررسی نیروهای داخلی به وجود آمده دراثر بارهای خارجی و روشهای تعیین آنها در قسمتهای مختلف سازه پرداخته، ضمن تعیین مشخصه های هندسی قطعه های مختلف، مقاومت آنها را در مقابل نیروهای محوری و برشی همچنین خمش و پیچش مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می دهد.

همچنین در درس" تحلیل سازه ها "، روشهای محاسبه تغییر مکان سازه ها و تحلیل سازه های پیچیده تر نظیر : " تیرهای سراسری "، " قابها" و ساختمانهای بلند ( برج)، به دانشجو آموزش داده می شود.

اصول مهندسی زلزله : شناخت علتهای وقوع زلزله، چگونگی سنجش قدرت زلزله، چگونگی تخریب و راههای کاهش پیامدهای آن و روشهای تحلیل سازه های مختلف در برابر زلزله جهت مقاوم سازی آنها  به خصوص برای منطقه های زلزله خیز ایران از اهمیت  خاصی برخوردار استکه در درس " اصول مهندسی زلزله " مورد بحث قرار می گیرد.

سازه های بتن آرمه و پروژه : بسیاری از ساختمانها و سازه ها نظیر ساختمانهای چند طبقه، پلها و .. با بتن و بتن مسلح ساخته می شود و در موارد دیگر نیز حداقل برای ساخت قسمتهایی از سازه نظیر پی و فوندانسیون ( شالوده ) و..  از بتن استفاده می گردد. در درس " سازه های بتن آرمه " با استفاده از اصول فراگرفته شده در تحلیل سازه ها، واکنش قطعات بتنی نظیر تیرها، ستونها، قابها و صفحات ساخته شده از بتن مسلح تحت تاثیر انواع مختلف بارگذاری و ترکیبات آنها مورد بررسی قرار گرفته، با توجه به خواص مکانیکی بتن و فولاد و آیین نامه های مختلف، ابعاد قطعه و میزان فولاد لازم در هر قسمت، معین و طراحی می گردد.

در نهایت، دانشجو از طریق انجام طرح، کلیه مرحله های بارگذاری، آنالیز، و طراحی یک سازه بتنی را به پایان رسانیده، گزارش کاملی از طی مراحل و نحوه محاسبات و نتیجه آنها ارایه می کند.

سازه های فولادی و پروژه : در این درسها، دانشجو ضمن آشنا شدن با انواع فولادهای ساختمانی، واکنش و مقاومت آنها، به چگونگی عملکرد اعضای مختلف یک سازه فولادی تحت اثر بارهای مختلف تسلط یافته، نحوه محاسبه قطعه های مختلف نظیر تیرها، ستونها، قابها، بادبندها و اتصالهای مختلف آنها را فرا می گیرد، همچنین برای طراحی و تعیین مشخصه ها و ابعاد این قطعه ها، حداقل با یک آیین نامه معتبر بین المللی و نیز با آیین نامه ساختمانهای فولادی ایران آشنایی کامل پیدا می کند.

در پایان درس نظری، دانشجو طرح کامل یک سازه فولادی را از ابتدا تا انتها به همراه گزارش مبسوط آن به عنوان پروژه ارائه می کند.

مکانیک خاک و پی سازی : بارهای وارد شده بر سازه ها از طریق پی یا فوندانسیون ( شالوده ) به خاک منتقل می شود. بدین جهت، شناخت چگونگی واکنش انواع خاکها و پی ها از ضروریات است. با این تعبیر، هدف از این دو درس، آشنایی دانشجو با مبانی و مفاهیم مقدماتی واکنش خاکها با تکیه بر خواص فیزیکی و مکانیکی آنها و با توجه به زمینه های کاربردی در مسایل مهندسی نظیر تنشها و مقاومت خاک و بررسی پایداری در خاکها و اصول و قانونهای حاکم بر آنها و همچنین شناسایی انواع پی ها، ظرفیت باربری و محاسبه آنهاست.

مکانیک سیالات، هیدرولیک و هیدرولوژی مهندسی : بررسی خواص فیزیکی سیالات و از جمله آب، قانونهای حاکم بر آنها در حالت سکون و حرکت، نیروهای وارده بر اجسام و ساختمانها، تاسیسات مختلف ناشی از وجود سیال، تجزیه و تحلیل و محاسبه جریان در مسیرهای تحت فشار و نیز بررسی حرکت و واکنش آب در شرایط و حالتهای مختلف در کانالهای با سطح آزاد و قانونهای هیدرولیکی حاکم بر آنها، از جمله هدفهای درسهای مکانیک سیالات و هیدرولیک است. همچنین در درس هیدرولوژی مهندسی، دانشجو با انواع بارندگیها، تبخیر و تعرق، نفوذ آب در خاک، آبهای سطحی، آبهای زیر زمینی و روشهای تخمین و مطالعه آنها آشنا می شود.

مهندسی آب و فاضلاب و پروژه : برای تامین آب مورد نیاز جوامع روستایی، شهری و مراکز صنعتی لازم است تا با انواع و میزان مصرف آب، چگونگی تامین آب، خطوط انتقال و نحوه محاسبه آنها، تصفیه خانه ها، مخزنهای ذخیره، شبکه  توزیع آب و محدودیتهای فنی مربوط، آشنایی کامل وجود داشته باشد، همچنین چگونگی جمع آوری، دفع و تصفیه فاضلابهای سطحی، خانگی و صنعتی و آشنایی با مجموعه تاسیسات مرتبط از مسایلی استکه یک مهندس عمران باید با آنها آشنایی داشته باشد. این موارد از جمله هدفهای درس " مهندسی آب و فاضلاب و پروژه " است که در نهایت به انجام یک پروژه برای محاسبه و طراحی کامل شبکه توزیع آب، جمع آوری و دفع فاضلاب و آبهای سطحی یک شهر یا شهرک منجر می شود.

بناهای آبی : در این درس، دانشجو با طراحی و محاسبه برخی از شیوه های انتقال  آب و سازه های آب نظیر : کانالهای خاکی  و پوشش دار، کانالهای تحت فشار، ایستگاههای پمپاژ، آبشارها یا شیب شکنها، زیر گذرها، حوضچه های آرامش و چگونگی آبگیری از سدها، دریاچه ها، کانالها و رودخانه ها و تاسیسات مربوطه آشنا می شود.

نقشه برداری و عملیات : کاردان با دوربین های مختلف نقشه برداری از طریق اندازه گیری مستقیم و موقعیت نقاط زمینی شناخت انواع و استاندارد نقشه و کاربرد آنها در مهندسی عمران، روشهای اندازه گیری طول، زاویه تعیین امتداد و ترازیابی و ... از نیازهای ضروری مهندسی عمران است که در درسهای یاد شده به عنوان یکی از درسهای جذاب بیان می گردد.

راه سازی، روسازی راه و مهندسی ترابری : از جمله تخصصهای مهم یک مهندس عمران، شناخت طرح و محاسبه زیرسازی و روسازی راههاست. بدین منظور درسهای یاد شده جهت فراگیری مطلبی نظیر : طراحی و اجرای راهها شامل : مسیریابی، عملیات خاکی، مشخصه ها و طرح هندسی راهها در مسیرهای افقی و قایم، مشخصه های فنی انواع مصالح راه و لایه های مختلف روسازی آن، همچنین روشهای طرح و اجرای روسازی های شنی و آسفالتی و نیز شبکه هاب حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی و برنامه ریزیها و مدیریتهای حمل و نقل ارائه می گردند.

در درس پروژه راه سازی که پس از درسهای راه سازی و مهندسی ترابری ارائه می شود، کاربرد اصول را ه سازی در طرح کامل یک راه، از ابتدا تا انتها به همراه رسم نقشه ها و محاسبه های مربوط مورد توجه قرار می گیرد .

ج ) سایر درسها

علاوه بر موارد یاد شده که اهم درسهای دانشگاهی در رشته مهندسی عمران – عمران می باشد، درسهای دیگری نظیر : " مصالح ساختمانی و آزمایشگاه "، " تکنولوژی بتن و آزمایشگاه "، " آزمایشگاه مکانیک خاک "، " آزمایشگاه هیدرولیک " و " آزمایشگاه مقاومت مصالح " ارایه می گردد که در درسهای آزمایشگاهی، دانشجو بعضی مطالب خوانده شده در درسهای نظری را در عمل آزمایشگاهی آزمایش می کند.

درسهای نظیر " راه آهن "  و " اصول مهندسی ترافیک " هم که از جمله درسهای مهم این دوره هستند در بسیاری از دانشگاههای معتبر به عنوان درسهای اجباری تدریس می شوند.

درسهای دیگری به عنوان درسهای اختیاری در دانشگاههای مختلف باعنوانهای متفاوت ارایه می گردند. از جمله مهمترین آنها می توان به درسهای : " بارگذاری "، " اصول مهندسی سد"، " طراحی و معماری " و " اصول مهندسی پل " اشارهکرد.

1-7) ادامه تحصیلات

ادامه تحصیلات در دوره بعد از کارشناسی را تحصیلات تکمیلی می نامند که شامل : کارشناسی ارشد ( فوق لیسانس یا دکترای حرفه ای ) و دکترای تخصصی است. در دوره کارشناسی ارشد ناپیوسته، دانشجو حدود 32 واحد آموزشی تخصصی را که به تناسب رشته، تعدادی از واحدهای آن را پایان نامه ( یا رساله ) تشکیل می دهد، می گذراند و معلومات خود را در یک زمینه خاص از رشته، گسترده تر از مقطع کارشناسی افزایش می دهد .

در دوره کارشناس تخصصی که پس از پایان تحصیلات در مقطع کارشناسی ارشد شروع می شود، بسته به رشته تحصیلی، حدود 45 واحد درس اختصاصی ارایه می گردد که اغلب در حدود نصف این تعداد واحد به پایان نامه دکتری اختصاص می یابد. دانشجو با تدوین این رساله، کار تحقیقاتی نسبتا" گسترده ای را در یک زمینه تخصصی خاص به انجام می رساند و سعی می کند در گسترش مرزهای دانش سهیم باشد.

1-8) گرایشهای مختلف کارشناسی ارشد و دکتری در رشته عمران

فارغ التحصیلان مقطع کارشناسی عمران- عمران، می تواند در مقطع کارشناسی ارشد در گرایشهای مختلف : سازه، سازه های هیدرولیکی، مهندسی زلزله، راه وترابری، مکانیک خاک و پی، مهندسی آب، سازه های دریایی، مهندسی مدیریت ساخت، مهندسی برنامه ریزی حمل و نقل، مهندسی نقشه برداری ( ژئودزی)، فتوگرامتری و مهندسی محیط زیست به تحصیل ادامه دهد و  در هر یک از گرایشهای یاد شده زیر شاخه های تخصصی تری وجود دارد که در مقطع دکترای تخصصی و به خصوص در ضمن انجام رساله دکتری به آن پرداخته می شود.

امکان ادامه تحصیل در تمام گرایشهای یاد شده درمقطع کارشناسی ارشد و در بعضی از زمینه های یاد شده در مقطع دکتری در داخل کشور وجود دارد، ولی ادامه تحصیل در پاره ای از گرایشهای دیگر، در حال حاضر فقط در خارج از کشور میسر است. 

1-9) تواناییهای فارغ التحصیلان مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری

در دوره های تحصیلات تکمیلی ( کارشناسی ارشد و دکتری ) بیشتر به جنبه های نظری و پژوهشی پرداخته می شود. بدین جهت فارغ التحصیلان این دوره ها در هر یک از گرایشهای یاد شده، بیشتر تواناییهای علمی و محاسباتی و به طور کلی نظری خود را افزایش می دهد، اگر چه این افزایش توانایی، در کارهای اجرایی علمی نیز از نظر صحت اجرا می تواند نقش مهمی داشته باشد.

در مقطع دکتری دانشجو ضمن افزایش مراتب علمی خود، در یک زمینه تخصصی تر، قدرت و توان خود را برای انجام کارهای تحقیقاتی و توسعه مرزهای دانش و رفع معضلات علمی و اجرایی از طریق پژوهش بالا برده، تحقیقاتی را در یک مورد خاص، انجام می دهد.

1-10) جذب فارغ التحصیلان تحصیلات تکمیلی در محیط های کار

از آن جا که این فارغ التحصیلان علاوه بر توانایی های یک کارشناس عمران، از نظر علمی و نظری و پژوهشی در یک زمینه خاص، معلومات بیشتری دارند، بدین جهت کارایی بیشتری نیز دارند و از مطالب فراگرفته شده می توانند در زمینه های طراحی و محاسباتی دقیق و تخصصی تر و همچنین پژوهشی، استفاده نمایند. این گونه فارغ التحصیلان ضمن آنکه می توانند در تمام محل های جذب فارغ التحصیلان کارشناسی مشغول به کار گردند، مسئولیتهای بالاتر و سنگین تر علمی، پژوهشی و اجرایی را به عهده می گیرند. پس از پایان دوره دکترای تخصصی، امکان همکاری در دانشگاهها و سایر مراکز علمی و پژوهشی به عنوان عضو هیات علمی برایشان میسر می گردد.

آینده شغلی، بازارکار، درآمد: مراکز مختلفی به صورت مستقیم و غیرمستقیم در فعالیتهای عمرانی نقش دارند که هر یک به تناسب نوع فعالیت خود، اقدام به جذب فارغ‌التحصیلان این رشته می‌کنند. وزارت‌خانه‌های مسکن و شهرسازی، راه و ترابری، جهاد سازندگی و نیرو به صورت گسترده‌تر و سایر وزارت‌خانه‌ها، اداره‌ها، سازمانها، مراکز دولتی و خصوصی نظیر : وزارت‌خانه‌های آموزش و پرورش، کشاورزی، فرهنگ و آموزش عالی، بانکها و ... به صورت مستقیم برای کارهای عمرانی خود مثل طرح و محاسبه، اجرا و نظارت بر اجرا، نیاز به استخدام مهندسان عمران دارند. علاوه بر آن، شرکتهای مختلف مهندسان مشاور که در کشور به صورت گسترده وظیفه طراحی، محاسبه و نظارت بر اجرای پروژه‌های ساختمانی را بر عهده دارند؛ همچنین شرکتهای ساختمانی و راه‌سازی دولتی و خصوصی که در اجرای این طرحها فعالیت دارند، تعداد کثیری از فارغ‌التحصیلان رشته عمران را استخدام می‌کنند. «اصولا مهندس عمران شانس کاری زیادی دارد چون در طراحی و ساخت بسیاری از کارهای عمرانی مانند راهها، پل‌ها، سدها، سازه‌های دریایی برای سکوهای نفتی، آشیانه‌های هواپیما و خانه‌های مسکونی مقاوم در مقابل زلزله‌، مهندسین عمران حضوری فعال دارند. متخصصانی که یا در دفترهای مشاوره به طراحی پروژه‌های فوق می‌پردازند و یا مجری کارهای عمرانی مذکور بوده و به کیفیت اجرای آنها نظارت دارند.»«البته باید توجه داشت که هر دانشجوی مهندسی عمران نمی‌تواند فرصت‌های شغلی خوبی داشته باشد. بلکه باید در دوران تحصیل به دنبال پژوهش، تحقیق و یادگرفتن باشد نه این که تنها واحدهای دانشگاهی را پاس کند و یا حتی به فکر یک معدل خوب دانشگاهی باشد. چون شرکتهای عمرانی خصوصی و دولتی به دنبال یک نیروی کارآمد هستند نه یک شاگرد اول دانشگاه » توانایی‌های مورد نیاز و قابل توصیه : یک مهندس عمران باید بسیار اجتماعی و دارای توان ایجاد ارتباط با جمله سایرین باشد چون رشته مهندسی عمران یک رشته گروهی است. یعنی متخصص عمران در محیط کار خود با اقشار مختلف جامعه از جامعه کارگران، تکنسین‌ها و مهندسان رشته‌های دیگر سروکار دارد و باید با همه این افراد ارتباط خوبی برقرار کند تا بتواند شاهد پیشرفت و موفقیت کارش باشد. با توجه به کمیت و کیفیت درسهایی که در این رشته ارائه می‌گردد، داوطلب باید از توان و دانش برتر در زمینه‌های ریاضی و فیزیک برخوردار باشد. همچنین توان جسمی، قدرت تجزیه و تحلیل، قدرت تجسم و دقت کافی در بسیاری از مسایل را داشته باشد. «رشته مهندسی عمران دارای دو بعد اجرایی و نظری و آزمایشگاهی است. در این میان عده‌ای از مهندسین جذب کارهای اجرایی می‌شوند که در این صورت باید آمادگی کار در کارگاههای داخل و خارج شهر را داشته باشند یعنی برای برنامه‌ریزی و سروکار داشتن با اقشار مختلف مردم آماده باشند و عده‌ای نیز جذب بعد نظری و آزمایشگاهی مهندسی می‌شوند که این عده نیز باید آمادگی کارهای محاسباتی، دفتری و آزمایشگاهی را داشته باشند. کارهایی که به ریاضیات قوی و صبر و حوصله بسیار نیاز دارد.»

شایان ذکر است که بسیاری از کارها و طرحهای عمرانی در خارج از محیطهای شهری بوده و فعالیت نسبتا زیادی را می‌طلبد لذا داوطلب این رشته باید علاقمند به کارهای عمرانی بوده و توانایی کار در محیط های پرجمعیت را داشته باشد.

نکات تکمیلی : مهندسی عمران – نقشه‌برداری طرح و اجرای برنامه‌های عمران و مطالعات مربوط به زمین مستلزم وجود اطلاع دقیق مهندسی (مسطحاتی، ارتفاعی، چگونگی) به هنگام به صورت نقشه‌های گوناگون (ترسیمی، رقمی، تصویری) از منطقه مورد نظر است. مجموعه نقشه‌برداری پاسخگوی این نیازها به گونه‌ای هماهنگ با دیگر رشته‌های عمران است و هدفش تربیت افرادی است که آگاهی علمی کافی و مهارت فنی لازم را در زمینه نقشه‌برداری داشته باشند. داوطلبان ورود به این رشته باید در ریاضیات (هندسه، مثلثات) و فیزیک دوره دبیرستان قوی بوده علاقه‌مندی و آمادگی جسمی (برای کارهای صحرایی و ...) لازم را دارا باشند.

بعضی دروس تخصصی این رشته عبارتند از : راه سازی، تئوری خطاها، جغرافیای ایران، نقشه‌برداری، ژئودزی (جهت تعیین شکل زمین) فتوگرامتری زمینی و هوایی (عکسهای هوایی) کارتوگرافی، هیدروگرافی (نقشه‌برداری از بستر دریا)، پروژه و کارآموزی از جمله دروس این دوره است. بعضی تواناییهای فارغ‌التصیلان این رشته عبارتند از: مدیریت گروههای اجرایی در عملیات نقشه‌برداری، طرح و برنامه‌های سیستم نقشه، محاسبات و برنامه‌ریزی در زمینه‌های مختلف فنی نقشه‌برداری، تدریس و آموزش در دوره کاردانی (پس از طی دوره مربوط به تعلیم و تربیت).

سازمان نقشه‌برداری وزارت برنامه و بودجه، وزارت راه و ترابری،‌ وزارت نفت، سازمان آب، سازمان بنادر و کشتیرانی،‌ اداره جغرافیایی ارتش و سپاه و بخش خصوصی و ... از جمله محلهای جذب فارغ‌التحصیلان این رشته است.

نظر دانشجویان: این رشته از لحاظ آموزشی با نارسایی‌هایی نظیر کمبود استاد و لوازم کار مواجه است. زیربنای کلیه کارهای عمرانی نقشه برداری است و با توجه به لزوم انجام دادن کارهای عمرانی، فارغ‌التحصیلان آن سریعا جذب بازار کار می‌شوند. . داوطلبان باید به سختی کار در بیابان و کوهستان و شرایط سخت نقشه‌برداری توجه داشته باشند. مهندسی عمران – عمراناین رشته قبلا به مهندسی راه و ساختمان موسوم بوده و به منظور تربیت مهندسان طراح، محاسبه و اجرای پروژه‌های ساختمانی، صنعتی، راه‌سازی و تاسیسات آبی و نظارت بر حسن اجرای طرحهای عمرانی در زمینه‌های فوق و همچنین همکاری با مهندسان مشاور یا محاسبه در زمینه‌های یاد شده، به وجود آمده است. قسمت عمده دروس این رشته را مجموعه متنوعی از دروس نظری و پروژه‌های طراحی تشکیل می‌دهد و کنار آنها تعدادی دروس آزمایشگاهی و کارگاهی و نیز دو دوره کارآموزی در طی دو تابستان پیش‌بینی شده است. با توجه به سیاستهای عمرانی و سرمایه‌گذاریهای دولت برای ایجاد ساختمانها، راهها، پلها، سدها، نیروگاههای هسته‌ای و حرارتی، رفع نیازهای عمرانی در زمینه مسکن و تاسیسات آبی جهت تامین آب آشامیدنی شهرها و روستاها همچنین بازسازی مناطق جنگ‌زده اهمیت این رشته مشخص می‌شود. فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند در وزارتخانه‌ها (نظیر وزارتخانه‌های راه‌ و ترابری مسکن و شهرسازی و نیرو) و شرکتهای دولتی و شرکتهای خصوصی و مهندسان مشاور به کارهای طراحی، محاسبه و اجرا بپردازند. در شرایط حاضر فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند در دوره‌های مختلف کارشناسی ارشد سازه (آنالیز و طرح سازه‌ها)، خاک و پی (مطالعه مسائل مربوط به رفتار خاکها و محاسبات پی‌ها)، راه و ترابری (طرح راهها و شبکه ترابری)، سازه‌های آبی (طراحی سازه‌های هیدرولیکی و مسائل آبی دیگر در ارتباط با سدها) در داخل کشور ادامه تحصیل دهند.امکان ادامه تحصیل در دوره دکتری فقط در خارج از کشور وجود دارد. دارا بودن دانش قوی ریاضی و فیزیک و توانایی جسمانی از ضروریات این رشته است. حدود 10 درصد از دروس این دوره عملی است و از دروس تخصصی آن می‌توان طراحی سازه‌های فولاد و بتن، پی‌سازی، مکانیک خاک، مکانیک سیالات، هیدرولیک و تحلیل سازه‌ها را نام برد. مهندسی عمران – آب این دوره به منظور تربیت متخصصانی تدوین شده است که بتوانند در زمینه‌های شناخت منابع آب و کنترل و بهسازی کیفیت منابع آب اطلاعات لازم را به دست آورند تا بتوانند در مراحل مختلف طراحی، نظارت و مدیریت پروژه‌های آب کار کنند. با توجه به اینکه توسعه کشور در زمینه‌های کشاورزی، صنعتی، عمران و ... بستگی به میزان آب قابل استفاده دارد می‌توان صنعت آب را در ایران در زمره صنایع مادر به حساب آورد. داوطلبان ورود به این دوره باید در دروس ریاضی، فیزیک و شیمی دبیرستان قوی بوده، علاقه‌مندی و استعداد لازم (خصوصا در زمینه طراحی ) را داشته باشند. دروس این دوره به صورت عمومی، پایه، اصلی، تخصصی، انتخابی و کارآموزی (کارآموزی صحرایی پروژه تخصصی و کارآموزی تخصصی) است. بعضی دروس اصلی و تخصصی این رشته عبارتند از : مکانیک خاک، هواشناسی، هیدرولیک، آبهای زیرزمینی، سدهای کوتاه، پی‌سازی و ... فارغ‌التحصیلان این دوره تواناییهای لازم را در زمینه‌های مربوط به کارشناسی مطالعه منابع آب، تاسیسات آبی و سازه‌های هیدرولیکی، کارشناسی آب و فاضلاب و نظارت بر حسن اجرای طرحهای آبی را خواهند داشت. امکان ادامه تحصیل در این رشته تا حد کارشناسی ارشد در داخل و تا سطوح بالاتر در خارج از کشور وجود دارد. سازمان آب، وزارت جهاد کشاورزی،‌ وزارت نیرو و بخش خصوصی و ... از جمله مراکز جذب فارغ‌التحصیلان این دوره است.

نظر دانشجویان : یکی از امتیازات این گرایش آن است که علاوه بر محاسبات سازه‌ای، وارد محاسبات هیدرولوژی و هیدرولیک نیز شده و بر وسعت کار می‌افزاید.

وضعیت نیاز کشور به این رشته در حال حاضر : وقتی کسی صحبت از سازندگی می‌کند اولین چیزی که به ذهن هر کس می‌رسد پل، سد، کارخانه و کارگاه است که ساخت بنای همه اینها بر عهده مهندسین عمران است و به همین دلیل فرصت‌های شغلی این رشته در همه جای دنیا بسیار زیاد است در کشور ما نیز که فعالیت‌های عمرانی 30 تا 40 درصد کل بودجه کشور را به خود اختصاص می‌دهد، بازار کار یک مهندس عمران از مهندسین رشته‌های دیگر بیشتر است. بویژه این که کشور ما بعد از انقلاب در زمینه مهندسی عمران رشد زیادی داشته است.» با توجه به روند رو به رشد ساخت و ساز بناهای شهری در ایران و احتیاج به مسکن و ساختمان به نظر می‌رسد بازار کار این رشته همچنان پویا و پرتحرک باشد. پیش‌بینی وضعیت آینده رشته در ایران : «چندسال پیش که برای مترو کارشناسان ژاپنی آمده بودند، یکی از آنها گفته بود تهران ده بزرگی است چرا که خیلی از سیستم‌های شهری را ندارد. این نشان می‌دهد که برای پیشرفت و توسعه، ما به کارهای زیربنایی مثل راه، مترو و تاسیسات شهری بسیار نیازمندیم. برای مثال امکان ندارد که کشوری پیشرفت کند اما سیستم ترابری و حمل و نقل آن به طور کامل درست نشده باشد؛ کاری که بخش اصلی آن بر عهده مهندسین عمران است.».

نحوه بارگذاری و توزیع بار آسانسور در سازه

مقدار بار بستگی به نوع آسانسور انتخابی دارد. برای بدست آوردن وزن آسانسور با توجه به ظرفیت آن بایستی به جدول شماره 1 پیوست 2 مبحث پانزدهم مقررات ملی ساختمان ( آسانسور ها و پله برقی ) مراجعه نمایید. بر اساس بندی در همین آیین نامه بایستی کلیه نیروی های وارده به سازه بر اثر آسانسور برای لحاظ نمودن ضربه های دینامیکی 100% افزایش یابد.  البته این بار نسبت به بقیه بارهای وارد بر سازه زیاد نیست. میزان بار زنده برابر 400 و میزان بار مرده توسط مشخصات فنی شرکت سازنده مشخص میشود که میتوان بصورت عمومی برای ساختمانهای 5 طبقه 800 تا 1000 کیلو در نظر گرفت و این بارها به نبشی ها و از آنجا به چاله آسانسور انتقال پیدا میکنند و در نهایت بار آسانسور را باید تنها به صورت 4 بار متمرکز به ستون های دور باکس آسانسور (نبشی ها) در طبقه آخر (خرپشته) اعمال نمود.

نحوه انتقال بار آسانسور:

در عمل نیروی آسانسور بین تیر هایی که در اطراف داکت قرار داده می شوند و شاستی آسانسور هم به این تیر ها متصل می گردد منتقل می گردد اما از لحاظ فنی در اطاقک آسانسور تکیه گاه هایی که در اطراف حفره آسانسور قرار دارند و نیروی وزن اطاقک به این تکیه گاه ها وارد می شود نیروی کلی را تحمل می نمایند  آسانسورهای معمولی از چهار عدد نبشی برای دور باکس آسانسور استفاده میشود. این نبشی ها در تراز طبقات به تیرهای سقف مهار میگردند.

اتصال آسانسور به سازه:

سازه آسانسور تنها از یک وجه به سازه اصلی متصل است. برای طراحی اتصالات آسانسور جدولی داریم که به عنوان مثال بیان میکند که اگر ظرفیت آسانسور ما 6 یا 8 نفره است از چه نبشی، از چه ریل راهنمایی، از چه براکتی و ... استفاده کنیم.
در مورد نحوه اتصال، بصورت عمومی در ساختمانهای بتنی با قرار دادن plate توی تیر یا هر جایی که قابلیت اتصال دارد بوسیله شاخک هایی نبشی های آسانسور را به آنها جوش میکنند. نبشی فقط نقش ریل دارد و باربر نیست. سازه آسانسور به  مهاربند نیاز ندارد یک دیافراگم داریم با باری محوری که توسط کابل تحمل میشود و به تیر های دور باکس واقع در خرپشته منتقل میشود.

معمولا از مدل سازی اثر آسانسور در etabs صرف نظر میشود. چون سازه آسانسور کاملا جدا از سازه می باشد بهتر است فونداسیون آن نیز بصورت جداگانه طراحی شود. چاله آسانسور باید در تمامی موارد تعبیه گردد و در طراحی پی باید محل چاله آسانسور در نظر گرفته شود.

نحوه مدل کردن چاله آسانسور در SAFE :

چاله آسانسور در نرم افزار Safe تنها یه صورت یک بازشو تعریف شده و با توجه به سادگی طراحی دستی آن امکان پذیر است. همچنین در پی های گسترده با تنظیمات در بخش Detailing می توان آرماتورهای گوشه های بازشو را مطابق آیین نامه بدست آورد .چون نرم افزار SAFE قادر به طراحی در حالتی که در پی اختلاف تراز وجود دارد، نیست و سطح را در یک تراز در نظر می گیرد... شاید بهترین راه طراحی دستی چاله آسانسور باشد، ولی چون چاله آسانسور ابعاد کوچکی دارد می توان عملکرد آن را با پی یکنواخت در نظر گرفت و پی را کلا در یک تراز طراحی کرد....اگر ابعاد چاله آسانسور بزرگ باشد به صورتی که عملکرد آن مجزا از پی باشد می توان چاله را به صورت یک پی مجزا در نرم افزار مدل و طراحی کرد.

 در مدل ‌سازی سازه‌ها باید به موارد زیر توجه داشت:
1) مدل سازی تنها یک شبیه سازی یا بهتر بگوئیم تلاشی برای شبیه سازی سازه واقعی می‏باشد.
2) فرآیند شبیه سازی بسته به نوع واکنش مورد نظر متفاوت بوده و می‏تواند بسیار متفاوت باشد.‎‎ 3) فرآیند شبیه سازی بستگی مستقیمی به نوع بارگذاری و شرایط مرزی سازه‌ی مورد نظر دارد.
سه مورد فوق به همراه تکنیکهای مدل سازی ریاضی که جزو امکانات نرم افزار مورد استفاده هستند می‏بایست در فضای تقریب یا فضای دقت پیاده سازی شوند. باید توجه داشت که سازه واقعی دارای بینهایت درجه آزادی می‏باشد. به دلیل محدودیتهای نرم افزاری، سخت افزاری و یا هزینه های اجرا (زمان و غیره) معمولاً ‌ترجیح دارد که سازه با حداقل تعداد ممکن درجات آزادی بررسی شود. در این صورت خروجی نرم افزارهای تحلیل توأم با خطاهایی ناشی از این امر خواهد بود. در عین حال دقت مورد نیاز در مهندسی کاربردی با مهندسی پژوهشی متفاوت بوده و بسته به حساسیت واکنشهای مورد نظر دقت تحلیل و در نتیجه درجات آزادی مورد نظر تعیین می‏شوند. ‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎ ‎‎‎

اینکه دقت یک تحلیل به خصوص سازه ای چقدر باید باشد، یک مطلب کاملاً تخصصی و دور از حوصله این نوشتار است. توصیه می‏شود کاربران محترم (خوانندگان محترم) در این رابطه از افراد با تجربه کمک بگیرند.

تکنیکهای مدلسازی شامل روشهای استاندارد و کمکی مدلسازی سازه ای در نرم افزارهای شاخصی نظیر STAAD.Pro، SAP2000 و ETABS می‏باشند. معمولاً افرادی که با نرم افزارهای ترسیمی برداری نظیر اتوکد در فضای سه بعدی کارکرده اند، با این تکنیک‏ها آشنا هستند. محیط ارائه شده برای ترسیم هندسی سازه در نرم افزارهای STAAD.Pro، SAP2000 و ETABS مانند محیط اتوکد می‏باشد. این محیط در حقیقت یک فضای مجازی سه بعدی است که کاربر می‏تواند در این فضا با استفاده از سه عنصر اولیه نقطه، خط و صفحه، کالبدسازه ای موردنظر خود را ترسیم نماید. علاوه بر ترسیم مستقیم این عناصر می‏توان با استفاده از دستورات کمکی نظیر Move ، Replicate با جابجایی و کپی از عناصر اولیه به ترکیبات پیچیده تر نیز دست یافت.

امکانات ارائه شده در برنامه‌های ذکر شده نظیر برنامه اتوکد می‏باشد با این تفاوت که در برنامه اتوکد می‏توان دستورات ترسیم و غیره را از طریق نوار دستورات (Command Line) نیز وارد نمود و حال آنکه این برنامه ها تنها از طریق جعبه ابزار(Toolbar) های به خصوصی قابل دسترسی هستند. (به استثنای برنامه‌ی STAAD.ProSTAAD Editor امکان واردکردن مستقیم دستورات ترسیم، بارگذاری، تحلیل و پس پردازش سازه را به راحتی مهیا نموده است).

استفاده از امکاناتی نظیر واردکردن مستقیم دستورات از طریق صفحه کلید (Keyboard) می‏تواند سرعت و تسلط کاربر ماهر را چندین برابر کند. از اینرو انتظار می‏رود این امکان در نسخه های آتی این نرم افزارها گنجانیده شود. استفاده مفید و موثر از دستورات کمکی یاد شده در فوق برای ترسیم هندسی سازه، مستلزم تمرین و مهارت کاربر در تجزیه سازة پیچیده به اجزاء ساده تر می‏باشد. در این راه کاربر می‏بایست تجزیه را به اندازه کافی انجام دهد تا در کمترین زمان ممکن به حجم کلی سازه دست یابد.

معمولاً در سازه های متداول نظیر ساختمانهای مسکونی، برجها، پلها، تونلها و یا حتی در سازه های پیچیده تر نظیر برجهای خنککن و سازه ‏های صنعتی تشابه به برخی از اجزاء به‏ ‏صورت تشابه مستقیم و یا تشابه معکوس وجود دارد.

به عنوان مثال در ساختمانهای مسکونی معمولی، طبقات مختلف به ‏لحاظ سازه ای و معماری ممکن است مشابه یکدیگر باشند. به عنوان مثالی دیگر می‏توان به سازه های قرینه‌ی محوری نظیر سیلوها، برج خنک کننده و غیره اشاره داشت. اینگونه سازه ها با ترسیم اولیه مسیر هادی و سپس چرخاندن آن به حول محور دوران پدید می‏آیند. که به کمک برنامه‌ی از پیش تعیین شده‌ی

‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎ ‎‎‎‎‎ ‎‎‎‎‎‎‎‎ ‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎ ‎‎‎‎‎‎‎‎‎کاربران حرفه ‏ای نرم افزارهای تحلیل و طراحی اغلب تمایل دارند تا از امکانات وسیعی که در دیگر نرم افزارها ارائه شده است نیز بهره بگیرند. به عنوان مثال بعضی از کاربران تمایل دارند تا از نرم افزارهای محاسباتی نظیر MathCAD و یا از نرم افزارهای صفحه گسترده نظیر Excel برای تولید مختصات گره ها و یا توالی المانها استفاده نمایند. استفاده از امکانات محاسباتی اینگونه نرم افزارها می‏تواند کمک شایانی در تولید اطلاعات سازه های پارامتریک نماید.

 طراحان برنامه های STAAD.Pro، SAP2000 و ETABS با علم به این موضوع امکانی را در این برنامه ها پیشاند که بتوان اطلاعات کلی هندسه‌ی سازه نظیر گره ها و المانها را با کپی(Copy) و برچسب ((Pasteها و محیط Excel

 یکی دیگر از امکاناتی که در نسخه های اولیه این برنامه‌ها گنجانده شده است امکان واردکردن فایلهای با فرمت DXFDXF مخفف (Drawing Interchange Format) یا فرمت تبادل ترسیمات در سیستم اتوکد است. فایل‏های با این فرمت را می‏توان در دیگر برنامه ها نیز به کار گرفت و یا اینکه توسط دیگر برنامه های کمکی اتوکد تولید نمود.

 از آنجاییکه این فایلها با فرمت نوشتاری ASCII - American Standard Code for Information Interchange تولید می‏شوند، استفاده از آن بسیار ساده بوده و از اینروست که برنامه های جانبی اتوکد و یا دیگر سیستمهایی که به نوعی تبادل اطلاعات می‏کنند، اغلب از این فرمت استفاده می‏نمایند. فایلهای با این فرمت کلیة اطلاعات ترسیمات انجام شده در اتوکد را دارا می‏باشد و در حقیقت معادل مستقیم فایلهای استاندارد اتوکد با فرمت DWG هستند.

 توانایی ترسیمات سه بعدی در نرم افزار اتوکد بسیار وسیع و کامل است و می‏تواند در مدلسازی سازه های پیچیده بسیار موثر واقع گردد. از اینرو قویاً توصیه می‏گردد تا با تمرین فراوان و کسب مهارت و تسلط برروی این نرم ‏افزار و نحوه ورود و خروج اطلاعات به برنامه های تحلیل سازه، توانایی مدلسازی خود را افزایش دهید.

 از دیگر روشهای تولید هندسی سازه، برنامه نویسی مستقیم می‏باشد. با این روش می‏توان فایل حاوی اطلاعات هندسی سازه های پارامتریک را به فرمت Excel یا DXF و یا هر فرمت مناسب دیگری تولید نمود. البته با وجود امکانات برنامه ای که در نرم ‏افزارهای محاسباتی و یا صفحه گسترده ارائه شده است، معمولاً کمتر پیش می‏ آید که امروزه مهندسان تمایل به برنامه ریزی مستقیم از خود نشان دهند ولی با این وجود این روش کماکان در موارد خاص کارآیی خود را خواهد داشت.

 روشهایی که در بالا توضیح داده شدند، تنها روشهای ترسیم هندسی معادلِ ریاضی یا شبیه سازی شده از سازه‌ی واقعی هستند. بینی کرده ساده بین محیط این برنامه رد و بدل نمود. است.

‎‎‎

گاهی اوقات در سازه‌ی حقیقی شرایطی وجود دارد که این معادل‎سازی را قدری دشوار می‏‎کند، به ‎‎عنوان مثال می‏‎توان به موارد زیر اشاره داشت:

در این صورت علاوه بر اینکه فرض استفاده از المان خطی با بعد صفر تا حدودی زیر سؤال می‏‏رود، سؤالی که پیش می‏‎آید آن است که تراز مشترک تیرهای واقع در یک طبقه کجا باید انتخاب شود و اینکه اثر این خروج از محوریت چه مقدار است و در چه شرایطی قابل اغماض می‏‎باشد و در چه شرایطی و چگونه می‏‎توان آنرا برآورد نمود؟

فصل مشترک اتصال بین تیرها و ستون‎های متقاطع با یکدیگر را گره می‏نامیم. در اغلب برنامه‎ های کامپیوتری که برای مدل‎سازی المان‎های نظیر تیرها و ستون‎ها، از المان‎های خطی استفاده می‏‎شود، گره به یک نقطه بدون بعد بدل می‏‎شود.

اینکه اثرات تغییر شکل‎‏‏های داخلی گره و یا جاری شدگی‎ها و ترک ‎خوردن‎ها تا چه حد باعث دور شدن گره از یک گره‌ی ایده ‎آل (که فرض می‏‎شود هیچ تغییر شکل نسبی در آن اتفاق نمی‎افتد) می‏‎شود، بحث مهمی است که در حد حوصله این نوشتار نیست ولیکن باید به ‎خاطر داشت که تحت شرایطی این فرض دیگر صحیح نبوده و ممکن است پاسخ‎ها را کم ارزش نماید.


در خصوص مدل‎سازی این قبیل اجزا سازه ‎ای نکاتی چند را باید در نظر داشت:

درست مانند آنکه بخواهیم یک منحنی پیچیده و نامعلوم را با سری خطوط راست تقریب بزنیم. در این صورت به لحاظ ریاضی می‏‎توان گفت که هر چقدر این تقسیم‎ بندی بیشتر انجام شود، ‌به جواب واقعی نزدیکتر می‏‎شویم.

در عمل محدودیت‎های دیگری نیز وجود دارند که تعداد المان‎های سازه ‎ای را محدود می‏‎کنند، از آن جمله می‏‎توان به افزایش خطای عددی و در بعضی اوقات ناپایداری عددی سازه و به زمان انجام تحلیل و محدودیت‎های نرم ‎افزاری و سخت‎ افزاری و مهمتر از همه به هزینه‎ های تحلیل اشاره کرد. در عین حال همانطور که پیشتر در بحث فضای دقت گفته شد، دقت می‏‎بایست متناسب با نوع کاربرد تنظیم شود چه درغیر اینصورت منجر به تلف شدن سرمایه خواهد گردید.

باید بخاطر داشت که تعداد بهینه المان‎ها آن حداقلی است که بتواندپاسخ‎های مورد نظر را در حوزه دقت مورد نیاز در زمان مناسب و متناسب با امکانات موجود فراهم نماید. انتخاب این تعداد از طرفی بستگی به نوع بارگذاری،‌ شرایط تکیه ‎گاهی و نوع تحلیل نیز داشته و دستورالعمل کلی برای آن وجود ندارد و می‏‎بایست به تجربه و از طریق آزمایش تعیین گردد.

1-       تیرهای عمیق و یا عریض
2- اثر گره ‎ها
3- احجام توپر نظیر دال‎ها، فونداسیون‎ها و دیوارها
3-1) معادله رفتاری مناسب برای این جزء چیست؟ همانطور که می‏‎دانیم این معادله رفتاری به سه صورت غشایی، خمشی و پوسته‎ای (حاصل جمع غشایی و خمشی) در این برنامه ‎ها معرفی شده است. انتخاب صحیح معادله رفتاری بسیار مهم بوده و هرگاه این انتخاب به درستی صورت نگیرد منجر به بی‎ اعتباری پاسخ‎های دریافت شده می‏‎گردد.
3-2) کفایت مش بندی - در مدل‎سازی به روش اجزاء محدود، روش تجزیه یک محیط پیوسته نامحدود با توزیع تنش و کرنش پیچیده و نامشخص به یک سری المان‎های محدود، به کمک توابع رفتاری مشخص و توزیع تنش و کرنش قابل پیش ‏بینی در سطح المان انجام می‏‎گیرد.

معرفی اجمالی انواع طراحی سیستم های سازه ای

در این مقاله، سیستمهای متداول ساخت و طراحی سازه به طور مختصر معرفی شده است.

1: سیستم سازه ای با دیوار باربر: این سیستم قدیمی ترین و آشناترین روش ساخت می باشد که امروزه به دلایل آیین نامه ای و نیروهای جانبی زیاد مورد توجه قرار نمی گیرد.

2: قاب مفصلی مهاربندی شده: این سیستم از قدیمی ترین سیستم های سازه ای بوده که مورد توجه مهندسین در سالهای قبل و حتی امروزه میباشد. در این روش بارهای ثقلی بر قاب مفصلی وارد شده و به دلیل مفصلی بودن قاب سازه معیین بوده و به صورت استاتیکی تحلیل میشود و بارهای جانبی بر مهاربندهای ان وارد شده و مهاربندها به روشهای تقریبی یا دقیق قابل تحلیل است.

لذا در سالهای دور به دلیل عدم وجود حسابگرهای ماشینی در سازه  ها از این سیستم بیشتر استفاده میشد به عنوان مثال:  برج ایفل - برج امپایر استیت در نیویورک و.... بااین سیستم ساخته شده اند (برج امپایر استیت در سال 1931 ساخته شده و در آن از مهاربندهای غیر هم محور و اتصالات پرچی استفاده شده است این برج به مدت 40 سال بلندترین سازه ی جهان به شمار می رفت)

3: قاب خمشی: بعد از جنگ جهانی دوم اجرای سازه های بتنی اغاز شده و ساختمانهای بتنی به دلیل اجرای هم زمان قاب ان به فرم قاب خمشی ساخته میشود البته میتوان سازه های فلزی را نیز به فرم قاب خمشی اجرا نمود. به هر حال در قاب خمشی نیروهای ثقلی و جانبی در تکیه گاههای تیرها لنگر خمشی ایجاد میکند و نیز تیرها و ستونها در تحمل تمامی نیروهای وارده باهم وارد عمل می شوند لذا تحلیل المانهای این نوع قابها باید همزمان انجام گیرد.

4: قاب خمشی مهار بندی شده: گاها نیروهای جانبی به قدری زیاد بوده که المانهای تیر و ستون قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل ان نمی باشد لذا از مهاربندهای مختلف برای کمک به انها استفاده می شود که نوع این مهاربندها ممکن است فلزی بوده و یا از دیوارهای برشی بدین منظور استفاده شود به هر حال باید 30 درصد  بارهای جانبی را خود قاب خمشی تحمل نماید (دیوارهای برشی خود انواع مختلفی دارند مثلا: دیوار برشی با المان مرزی - بدون المان مرزی - با باز شو - بدون باز شو - دیوار برشی کوپل و....)
سیستم های فوق معروفترین و متداولترین سیستم سازه ای می باشنداکنون به معرفی سیستم های جدید تر می پردازیم.

5: سیستم طره ای : این نوع سیستم به ندرت اجرا می شود و تقریبا بدترین نوع سازه می باشد چرا که در مقابل بارهای جانبی بسیار ضعیف عمل می کند.

6: سیستم فضایی : عالی ترین و بهترین نوع سازه ای بوده و کاملترین رفتار در مقابل بارهای جانبی و ثقلی دارد اما اجرای ان بسیار مشکل است و امروزه فقط برای پوشش سقفهای سبک با دهانه های بزرگ استفاده می شود و تنها یک ساختمان 25 طبقه در هنگ کنگ که بانک مرکزی هنگ کنگ است با این سیستم ساخته شده است.

7: سیستم معلق : یکی از معروفترین سیستمها برای پل سازی است اما در ساختمان سازی و بلند مرتبه سازی هم ندرتا مورد توجه قرار می گیرد در این سیستم برخی المانها به فرم کششی برای تحمل بارهای ثقلی طرح می شود که اکثرا کابلهای کششی با مقاومت زیاد می باشند.

پلهای بزرگ مثل  گلدین گیت در سانفرانسیسکو و ساختمان 25 طبقه ی مرکز پلیس سیاتل با این سیستم طرح شده اند.

8: سیستم هسته ای : در این روش بارهای ثقلی توسط یکی از روشهای فوق مثلا قاب مفصلی طراحی شده و بارهای جانبی بر هسته ی سازه وارد می شود هسته به دو فرم هسته ی باز و بسته می تواند اجرا شود در حقیقت هسته همان دیوارهای برشی در پروفیلهای مختلف در مقیاس بزرگ می باشد.
مثلا به شکل  U که همان هسته ی باز است. لازم به ذکر است که در طراحی هسته بایستی اثر پیچش دقیقا مورد بررسی قرار گیرد اما به دلیل مشکل بودن محاسبات پیچش در گذشته این بررسی صورت نمی گرفت ولی امروزه به دلیل وجود ماشینهای حسابگر دقیق اثر پیچش نیز دقیقا مورد محاسبه قرار می گیرد. مجموعه آپارتمانهای در دست احداث در منطقه ی ائل گلی تبریز با این روش ساخته می شود این سیستم برای ساختمانهای بین 20 الی35 طبقه مناسب است.

9: سیستم قاب محیطی: عالی ترین و پیشرفته ترین فرم ساختمان سازی می باشد که برای ساختمانهای بالای 150 طبقه می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
در این سیستم بارهای جانبی به قاب محیطی وارد می شود و نیز قاب محیطی خود نمای جالبی به ساختمان می دهد. برجهای دوقلوی سازمان تجارت جهانی در نیویورک که مورد حمله ی تروریستی قرار گرفت تحت این سیستم ساخته شده بودند. یکی از نکات مهمی که باید در طراحی این سیستم مورد توجه قرار گیرد بررسی اثر shear lag در قاب محیطی است اگرچه برخی از مهندسین براین باورند که اثر shear lag در ان وجود ندارد اما برخی دیگر در وجود این اثر اصرار میکنند اما باید گفت که هرگز نمی توان مقدار واقعی این اثر را محاسبه نمود لذا برای حل این مشکل سیستم زیر پیشنهاد می شود.

10: قاب محیطی مهاربندی شده: در این حالت کل قاب محیطی توسط مهاربند های کلی و بزرگ مهاربندی می شود و تنها وجود مهاربندها برای حذف اثر احتمالی shear lag میباشد و باز نیروهای جانبی را خود قاب محیطی تحمل میکند.

11: مجموعه قاب محیطی: این سیستم نیز مانند قاب محیطی می باشد با این تفاوت که ساختمان از چند قاب محیطی تشکیل یافته است به عنوان مثال برج سیرزتاور در شیکاگو که بلندترین برج امریکا می باشد که از چهار قاب محیطی ساخته شده است.

کوتاه درباره طراحی پروفیل با شماره پائین تر

جهت بهره گیری از یک پروفیل با شماره پایین تر در یک تیر مشخص نیاز به بکارگیری ورق های تقویتی در هر دو بال می باشد. هدف از استفاده از چنین ورق هایی بالا بردن مدول مقطع تیر و در نتیجه افزایش مقاومت خمشی تیر با شماره پایین تر می باشد. از این روش در ساختمانهای فولادی جهت تیپ بندی تیرهای یک طبقه استفاده می شود. شایان به ذکر است که یک پروفیل با شماره پایین تر که همراه ورق تقویتی می باشد ، از نظر مالی نیز نسبت به پروفیل بدون ورق تقویتی با صرفه تر است.

جهت محاسبه مساحت مقطع عرضی هر یک از ورق ها داریم :

APL=( wreq-wb )/ hb

Wreq : مدول مقطع مورد نیاز

Wb : مدول مقطع تیر با شماره پایین تر

hb : ارتفاع تیر با شماره پایین تر

 
ضخامت ورق نبایستی از ضخامت بال (tf ) بیشتر باشد.

در ضمن نیاز نیست که این ورقها در سرتاسر بال تیر گسترده شوند. بلکه صرفا در محل لنگر ماکزیمم نیاز به بهره گیری از ورق تقویتی می باشد. به عنوان مثال در تیر دو سر مفصل که لنگر ماکزیمم در وسط قرار دارد ، L/2 از فرمول زیر در سمت راست وسط تیر و L/2 مابقی در سمت چپ وسط تیر قرار می گیرد.

  L =(( wreq-wb)/ wreq)1/2 + 3 bf 

bf: عرض بال پروفیل با شماره پایین تر

بارگذاری ساختمان

بارهایی که روی ساختمان وارد می شوند یا مستقیمآ به وسیله طبیعت و یا به وسیله انسان ایجاد می گردند. به عبارت دیگر برای بار روی ساختمانها دو منبع اصلی وجود دارد، یکی ژئوفیزیکی و دیگری مصنوعی.
نیروهای ژئوفیزیکی را که نتیجه تغییرات مداوم در طبیعت هستند ممکن است به نیروهای جاذبه زمین، وزن ساختمان خودش ایجاد نیروهایی در سازه می کند که موسوم به بار مرده است واین بار در تمام طول عمر ساختمان ثابت باقی می ماند. اشکال همیشه در حال تغییر ساختمان نیز تایع اثرات جاذبه زمین است که ایجاد تغییراتی در بارها در طول زمان می کند. بارهای ناشی از تغییرات جوی با زمان و مکان تغییر می کنند و به شکل باد، حرارت، رطوبت، باران، برف، و یخ ظاهر می شوند. نیروهای زلزله از حرکت نا منظم زمین یعنی زمین لرزه ایجاد میشوند.

منابع بارگذاری مصنوعی ممکن است تکان ناشی از حرکت اتومبیل ها، آسانسورها، ماشینهای مکانیکی و غیره و یا ممکن است تغییر مکان افراد، وسایل و یا نتیجه ضربه و انفجار باشند. به علاوه ممکن است نیروهایی در زمان تولید و اجرا در سازه به وجود آید. پایداری ساختمان ممکن است ایجاد پیش تنیدگی کند که باعث ایجاد نیرو در ساختمان می شود.

منابع بارهای ژئوفیزیکی و مصنوعی در ساختمان غالبآ به یکدیگر بستگی دارند. جرم، اندازه، شکل و مصالح یک ساختمان در روی نیروهای ژئوفیزیکی اثر می گذارند. برای مثال اگر عناصر ساختمان در مقابل تغییرات درجه حرارت و رطوبت نتوانند به آزادی واکنش نشان دهند و گیردار باشند نیروهایی در ساختمان ایجاد می شود.

برای اینکه اطمینان حاصل شود که مشکلات آتی از بین رفته و بازده سازه ای حاصل شده باشد لازم است که مطالعات دقیق جواب تئوری ساختمان به اثرها انجام گیرد. طراح باید نیروها و اثر بارگذاری مربوطه را درک کند تا ساختمان بی خطر و قابل استفاده باشد.

• بار مرده ساختمان

بارهای ناشی از نیروی جاذبه زمین را میتوان به دو دسته مجزا تقسیم کرد:

استاتیکی و دینامیکی: بارهای استاتیکی همیشه جزء ثابتی از سازه هستند. بارهای دینامیکی موقتی هستند یعنی با تغییر زمان و فصل تغییر می کنند، یا تابع مکان داخل یا روی سازه هستند.

بارهای مرده را ممکن است به صورت بارهای استاتیکی که در اثر وزن اجزاء سازه ایجاد می شوند تعریف کرد.نیروهایی که منجر به بار مرده می شوند عبارتند از: قسمتهای باربر ساختمان،کف،روکاری سقف، دیوارهای جدا کننده ثابت، پوشش نما، مخزنهای انباری، سیستمهای توزیع مکانیکی و غیره. مجموع وزنهای همه این قسمت ها بار مرده ساختمان را تشکیل می دهد.

به نظر می رسد که تعیین وزن مصالح و از آنجا بار مرده ساختمان کار ساده ای باشد. اما به دلیل مشکلات گوناگون در تجزیه و تحلیل دقیق بارها تخمین بارها ممکن است 15 تا 20 درصد و یا حتی بیشتر در خطا باشد.

در مرحله اولیه طرح برای مهندس محاسب پیش بینی دقیق وزن مصالح ساختمانی که هنوز انتخاب نشده اند کاری غیر ممکن است. مصالح ناسازه ای مشخصی که باید انتخاب شوند شامل صفحات پیش ساخته نما، لوازم روشنایی، قطعات سقف، لوله ها، مجرا ها، خطوط برق و اجزای نیازمندیهای داخلی خاص ساختمان می باشند.

وزن عناصر تقویت کننده و اتصالات در سازه های فولادی فقط به صورت درصدی از وزن کل تخمین زده می شود. وزن واحد حجم مصالح که به وسیله تولید کنندگان یا آئین نامه ها داده می شود همیشه با وزن واحد حجم محصول تولید شده مطابقت ندارد. اندازهای اسمی اجزاء ساختمان ممکن است با اندازه های واقعی اختلاف داشته باشد .

• بار زنده ساختمان

فرق اساسی بارهای زنده با بارهای مرده در این است که بارهای زنده متغیر و غیر قابل پیش بینی هستند. تغییر در بارهای زنده نه تنها در طول زمان اتفاق می افتد بلکه همچنین تابعی از مکان می باشد. این تغییر ممکن است در مدت زمان کوتاه یا طولانی صورت گیرد. بدین ترتیب تقریبآ غیر ممکن است که بارهای زنده را به صورت استاتیکی تخمین زد. بارهایی که بوسیله اشیاء یا اشخاص در ساختمان ایجاد می شوند به نام بارهای سکنی موسوم هستند. این بارها شامل وزن اشخاص، مبل ها، جدا کننده های متحرک، گاو صندوق ها، کتابها و دیگر بارهای نیمه دائم و موقتی که روی ساختمان اثر می کنند ولی جزئی از سازه نیستند و جزء بار مرده به حساب نمی آیند .

بارهای متمرکز، نشان دهنده اثر بار منفرد ممکن در نقاط بحرانی مثل کفهای پله، سقفهای قابل دسترس، گاراژهای توقف و دیگر نقاط آسیب پذیر با تنشهای متمرکز زیاد می باشند.

• بار اجرایی ساختمان

اجزاء سازه به طور کلی برای بارهای مرده و زنده طرح می شوند. اما یک قطعه سازه ممکن است در موقع اجرای ساختمان تحت بارهایی خیلی بیشتر از بارهای طرح قرار بگیرد. اینگونه بارها که موسوم به بارهای اجرائی هستند قسمت مهمی را در طرح اجراء سازه تشکیل می دهند.

هر پیمانکاری در طول زمان روش اجرایی را توسعه می دهد که برای خودش اقتصادی بودنش ثابت شده است. هر چند که معمار ممکن است ساختمان را طوری طرح کند که برای یک روش اجرایی معینی مناسب باشد، او ممکن است که از روشهای اجرایی یکایک پیمانکاران آگاهی نداشته باشد. پیمانکاران معمولآ مصالح و وسائل سنگین را روی سطح کوچکی ازسازه انباشته می کنند. این عمل ایجاد بارهای متمرکزی میکند که خیلی بیشتر از بارهای زنده فرض شده برای سازه طرح شده می باشد .در چنین شرایطی شکست نتیجه شده است .

یک مشکل اساسی در اجرای سازه های بتنی وقتی ایجاد می شود که پیمانکار پایه های تقویتی و قالب بندی را قبل از انقضای مدت کافی برای عمل آمدن بتن بردارد. مقاومت بتن با زمان زیاد میشود. ولی از آنجایی که برای پیمانکار زمان پول است او ممکن است قالب ها را قبل از اینکه بتن به مقاومت حداقل طرح برسد بردارد. در چنین صورتی جزئی از سازه ممکن است تحت اثر بارهائی قرار بگیرد که قادر به تحمل آنها نباشد و شکست حاصل شود.

• بارهای برف ، باران و یخ

مشاهده ارتفاع و تراکم برف در طول سالیان دراز منجر به پیش بینی معقول حداکثر بار برف شده است. بار برف را لازم است فقط برای بامها و سطوح دیگر ساختمان که ممکن است برف جمع کننده از قبیل حیاط های بالا آورده شده، بالکن ها و سقف های آفتابگیر در نظر گرفت. بار برف که به وسیله آئین نامه ها تعیین شده است بر اساس حداکثر برف روی زمین می باشد. غالبآ این بارها بیشتر از بار برفی که روی بام اثر میکند می باشد. زیرا باد مقداری از برف های شل را از روی بام به دور می ریزد یا بدلیل از دست رفتن گرما از طریق بام، برف آب و بخار می شود. آئین نامه ها معمولآ در صدی از بار برف را روی بام شیب دار کم می کنند، زیرا روی چنین سطوحی برف به سهولت از روی بام به پائین می لغزد. ولی بعضی از انواع بام ها ممکن است روی رفتار باد اثر بگذارند و باعث شوند که بار برف به مقدار زیاد در یک قسمت از بام ذخیره شود.با وجود اینکه اغلب در محاسبه بار زنده به آب فکر نمی شود حتمآ باید در موقع طرح آنرا به خاطر داشت. بار باران به طور کلی کمتر از بار برف است، ولی باید به خاطر داشت که ذخیره شدن آب منجر به مقدار قابل ملاحظه ای بار می شود.

همچون که آب جمع می شود بام تغییر شکل داده خم می شود و این باعث می شود که آب بیشتری جمع شود و منجر به تغییر شکل زیاد تری گردد. این پدیده که موسوم به حوض شدن می باشد ممکن است باعث فرو ریختن نهایی بام شود.

یخ روی اجزاء بیرون آمده به خصوص روی قطعات تزئینی خارجی که در غیر این صورت جز بار وزنشان باری دریافت نمی کنند جمع می شود. از این رو لازم است که این قطعات چنان طرح و اتصال داده شوند که بارهای سنگین قندیل های یخ را تحمل کنند. به علاوه، تشکیل یخ روی سازه های خرپایی باز باعث ازدیاد سطح و وزن شده که منجر به اضافه شدن باد می شود.

• بار باد روی ساختمان

آسمان خراشهای اولیه به اثرات پیچیده نیروی جانبی ایجاد شده بوسیله باد آسیب پذیر نبودند.وزن عظیم ساختمان با دیوارهای باربر ساخته شده از مصالح بنایی چنان بود که نیروی باد قادر نبود به نیروهای جاذبه به زمین غلبه کند. حتی موقعی که روش دیوار حمال بوسیله سازه قاب صلب در اواخر قرن 19 جایگزین شد، نیروی جاذبه عامل تعیین کننده اصلی بود.

نماهای سنگی سنگین با بازشدگی های کوچک، ستونهای نزدیک به هم، قطعات سرهم شده حجیم قابها، و دیوارهای جداکننده سنگین هنوز چنان وزنی را ایجاد می کردند که عمل باد یک مشکل اساسی نبود.

آسمان خراشهای دیوار شیشه ای سالهای 1950 با فضای باز داخلی مطلوب و وزن نسبتا کم برای اولین بار در مقابل نیروهای باد واکنش نشان دادند.با معرفی قاب فولادی سبک وزن، دیگر وزن یک عامل محدود کننده ارتفاع آسمان خراشها نبود. ولی عصر ساختمانهای بلند با خود مشکلات جدیدی آورده است برای اینکه وزن مرده کاهش داده شود و فضاهای بزرگتر و انعطاف پذیر ایجاد گردد تیرهای با دهنه زیاد، جدا کننده های داخلی بار نبر متحرک و دیوارهای پیرامونی بارنبر ساخته شده است.همه این ابداعات از صلبیت کلی سازه ها کم کرده اند، به طوری که حالا سختی جانبی (با تغییر مکان جانبی) یک ساختمان ممکن است تعیین کننده تر از مقاومتش باشد. اثر باد یک مسئله اساسی برای طرح ساختمانهای بلند شده است . درک باد و پیش بینی رفتارش به صورت علمی دقیق ممکن است غیر ممکن باشد. عمل باد روی ساختمان، شکل، باریکی و ترکیب نمای سازه مورد نظر و نحوه قرار گرفتن ساختمانهای مجاور دارد.

• بار ناشی از تغییرات حجم مصالح

تغییرات حجم مصالح در اثر انقباض،غرش و آثار حرارتی به وجود می آید. موقعی که از واکنش طبیعی و آزاد اعضاء ساختمان در سر حد ها یشان جلوگیری می شود در آنها نیرو ایجاد میگردد. در جایی که این تغییرات حجم محدود می شود نقش های محوری و دورانی در ساختمان ایجاد گردد.

تغییر حجم تابعی از شکل و اندازه ساختمان، مصالح، سختی اعضاء سازه ای و نوع اتصالات می باشد. با به کار بردن مانع در نقاطی از ساختمان که تنش های محوری و دورانی ممکن است ایجاد شود می توان تغییرات حجم را کنترل کرد و این به معنی طرح اعضاء برای تحمل این نقش ها می باشد. واضح است که تغییرات حجم را با استفاده از درزهای انبساط که در آنها حرکت به آزادی صورت می گیرد می توان کنترل نمود.

• بار ناشی از انفجار

ساختمان ممکن است مجبور باشد نه تنها نیرو های فشاری خارجی بلکه نیروهای فشاری داخلی ایجاد شده در اثر انفجار را نیز تحمل کند. فرو ریختن قسمتی از یک ساختمان آپارتمانی در لندن در سال 1968 توجه زیادی را به این بار گذاری جلب نمود. اکثر ساختمانها هرگز با چنین نیروهایی مواجه نخواهند شد،ولی احتمال انجار مواد منفجره در اثر خرابکاری یا اشتعالتصادفی گازهای آتش گیر در اثر نشت یا آتش همیشه وجود دارد.

در اثر انفجارات فشارهای زیادی در منطقه انفجار ایجاد می گردد و بارهای خیلی زیادی به عناصر ساختمان وارد می شود که منجر به ترکیدن و به خارج پرتاب شدن پنجره ها، دیوارها و کف ها می گردد. این فشار داخلی باید به صورت موضعی محدود و کنترل شود و نباید باعث فروریختگی تدریجی ساختمان گردد.

علل ممکن برای بارهای انفجاری خارجی از غرش های صوتی نسبتآ کم اهمیت است (مانند پنجره های شکسته شده و دیوارهای گچی ترک خورده). تحقیقات وسیعی روی واکنش سازه ها در برابر اثرات سلاحهای اتمی در جریان است تا بتوان ساختمان را چنان طرح کرد که در مقابل حمله اتمی مقاوم باشند.

• ترکیب بارها روی ساختمان

ساختمانهای بلند درطول عمرشان در معرض بارهای متعدد می باشد و بسیاری از بارها به طور همزمان روی سازه وارد می شود.اگر بارها خط اثر مشترک داشته و با یکدیگر باید ترکیب شود. این شرط لازم می سازد که در طرح سازه ها تمام ترکیبات ممکن بارها در نظر گرفته شود.

احتمال وقوع بارهای ترکیب شده باید به طور آماری ارزیابی و اثر آن تخمین زده شود. هرچقدر که اثر بار با دقت بیشتری تعیین شود لزوم انتخاب ضرایب اطمینان بزرگتر برای جبران عوامل مجهول کاهش می یابد.

ترکیب موثر و عملی بارها در آئین نامه ها مشخص گردیده است. بطور کلی تشخیص داده شده است که ماکزیمم بالای ناشی از تغییرات جوی و زلزله احتمالا هرگز با مقدار کامل بارهای زنده دیگر همزمان رخ نخواهد داد از این رو موقعی که بار زنده کامل به طور همزمان با بارهای ماکزیمم باد یا زلزله به کار می رود آئین نامه اجازه می دهد که بر تنشهای مجاز 33 درصد افزوده شود.

تحلیل گنبدهای آجری درتئوری قوس‌های پوسته‌ای

قوس را می‌توان سازه ای تعریف نمود که توانائی آن برای حمل بارهای قائم وارده، بستگی به موئلفه افقی واکنش تکیه گاه های آن دارد که هر دو به طرف وسط دهانه قوس عمل می‌نمایند و همواره دست یابی به به نیروهای فشاری بدون پارامتر خروج از مرکزیت، مدنظر مهندسان و سازندگان از قدیم الایام بوده است و کارهای انجام شده دوره های قدیم که شامل ساختمان هایی با قوس ها و گنبدها می‌باشد ُنمونه هایی از این تلاش است که از نتایج آن پوشش مقبره ها و مساجد و فضاهای بزرگی در دنیا و نیز در ایران است.
در دوره های قبل، پوشش دهنه های بزرگ توسط گنبد های سنگی و آجری انجام می‌گرفت لیکن طرز عملکرد این گونه گنبدها از نقطه نظر مقاومت مصالح و ساختمان به صورت علمی‌روشن نبود و اجرای این نوع پوشش ها بر روی تجربیات شخصی متکی بوده و غالبا هنر سازندگان این نوع سقف ها به شاگردانشان به ارث می‌رسیده است، نتیجه این هنر، نسل به نسل از استاد به شاگرد منتقل میگردید بدون اینکه در ماهیت علمی ‌آن مطالعه ای انجام شود.

در سالهای اخیر مطالعات زیادی راجع به ساختمانهای قدیمی ‌ایران که مسلما شامل تعداد بسیاری از این نوع قوس ها و گنبدها است، انجام گرفته است که در نتیجه یک نوع کنجکاوی در مورد عملکرد این گونه بناها از نقطه نظر مقاومت مصالح نیز به وجود آورده است. این نوع فرم ها در زمان خود با مصالح موجود آن زمان فقط قادر به تحمل فشار بوده و در صورت نبودن مصالحی که بتواند تحمل کشش و در نتیجه قابلیت تحمل لنگر خمشی را داشته باشد منحصر بفرد بوده است. امروزه وجود فولاد که دگرگونی هایی در فرمهای ساختمانی بوجود آورده، باعث شده گنبدهای آجری که در زمان خود از شاهکارهای معماری و ساختمانی محسوب می‌شد در بوته فراموشی قرار گیرد.
تکنولوژی بتن به دو دلیل یکی قابلیت تحمل فشار و دیگری قابلیت فرم پذیری میتواند راه حل مناسبی به منظور رسیدن به فرم های گنبدی شکل باشد. از سری تنش هایی که در فرم های گنبدی آجری ایجاد می‌شود و سبب ایجاد ترکهایی در قسمت تحتانی آن می‌شود به این نتیجه می‌رسیم که فرم های گنبدی آجری که دارای انحنای دو جهته میباشند در اثر این که با مصالح بنایی ایجاد شده اند قابلیت تحمل چمش را ندارند و تنها قابلیت تحمل فشار را دارند، لذا رابطه نزدیکی بین عملکرد فرم های گنبدی بنایی با تئوری سقف های پوسته ای بتنی مشاهده می‌شود.
برای آنکه بتوانیم در این مورد بهتر بحث کنیم نخست باید مختصری در مورد چند اصل مربوط به تئوری سقف های گنبدی پوسته ای بتن آرمه که پیروی از تئوری غشا نازک Membranetheory می‌کند اشاره نمود. ساده ترین روابطی که در مورد سقف های پوسته ای گنبدی میتوان نوشت به شرح زیر است.

تحلیل سازه ای مولفه های افقی و قائم سقف های گنبدی

چنانچه یک نیم کره کامل به شعاع r رافرض کنیم و نیروهایی گه در امتداد نصف النهار وارد می‌گردند T و نیرو هایی که در امتداد حلقه ها وارد میگردند H و وزن گنبد را W بنامیم خواهیم داشت :

T=W/ 2 ∏ r Sin^2 K1
H= (-T) +r ш Cos K1

حال اگر وزن گنبد را که از صفحه( a-a )به بالا قرار دارد w بنامیم خواهیم داشت :

W=2 ∏ r^2 (1-Cos K1) ^ш

حال چنانچه تغییرات مقادیر T و H را در نقاط مختلف گنبد خواسته باشیم کافی است که زاویه K1 را از (0) تا (90) تغییر دهیم در این صورت به نتایج زیر خواهیم رسید.
بسادگی می‌توان دید که نیرویT همیشه مثبت است یعنی مولفه قائم نیرو همیشه فشاری است. مقدار نیروی T از یک حداقل wr/2 از راس گنبد بتدریج زیاد شده و به تدریج به یک مقدار حد اکثر wr در قسمت تحتانی گنبد می‌رسد.
مولفه افقی H که در امتداد حلقه های افقی وارد میشود در قسمت های راس گنبد بصورت فشاری است و مقدار آن تا صفحه افقی b-b تقلیل پیدا کرده و از آن به بعد به صورت کششی در می‌آید و در قسمت پایین گنبد مقدار آن به –wr می‌رسد. در مورد صفحه B-B مقدار زاویه K1 برابر 51 درجه و 50 دقیقه می‌باشد.

با توجه به این مطالب نتایج زیر بدست می‌آید:
الف - در امتداد نصف النهار ها همیشه نیرو های فشاری داریم که بازیاد شدن زاویه ف – در امتداد نصف النهار ها همیشه نیرو های فشاری داریم که با زیاد شدن زاویه K1 مقدار نیروی فشاری نیز زیاد می‌شود.
ب – مولفه نیروهای افقی H در حلقه ها از راس گنبد تا حلقه خنثی فشاری است و از حلقه خنثی به پایین تولید کشش در حلقه های افقی می‌کند و این کشش بطور خطی با افزایش زاویه K1 زیاد میشود بطوری که سبب بروز ترک هایی موازی با امتداد نصف النهار میشود.

لزوم ازدیاد ضخامت در گنبد های آجری
با مشاهده سطح مقطع گنبد های آجری به راحتی می‌توان دید که ضخامت t بتدریج از راس گنبد تا قسمت پایین آن ازدیاد پیدا کرده بطوری که تابع ازدیاد نیروهای فشاری T و کششی H می‌شود.
ترک هایی که در این نوع گنبد ها مشاهده می‌شود مواز با نصف النهارها می‌باشد و از حد حلقه خنثی شروع شده و بتدزیج که ترک به پایین امتداد پیدا مکند ترک گشادتر شده و تابع ازدیاد نیروی کششی حلقه های Hمی‌شود.
این نوع ترکها در ساختمان هایی نظیر گنبد مسجد سلطانیه در زنجان، گنبد کلیسای ارامنه جلفای اصفهان و گنبد مقبره خواجه ربیع در مشهد مشاهده نمود.
به منظور جلوگیری از ایجاد ترک (در اثر نیروی کششی) در قسمت های پایین گنبد ضخامت گنبد را زیاد نموده و یا حلقه هایی شش ضلعی با هشت ضلعی در محیط گنبد کار گذاشته شود، که بدین وسیله سطح مقطع را زیاد کرده و تنش کششی حاصله را کم کرده اند.
در خیلی از موارد، خستگی کششی فوق به صورت تقریبی محاسبه شده و مشاهده شده است که تنش های ایجاد شده خیلی کم است. گرچه بصورت تئوریک در این گونه بناها هیچ گونه کششی مورد قبول نمی‌باشد لیکن می‌توان فرض کرد که این تنش های کوچک کششی میتواند بوسیله قفل و بست مکانیکی آجر ها و یا چسبندگی آجر و ملات و یا تیرهای کششی چوبی جذب شود.

تحلیل سازه ای حلقه کششی
در حالتی که گنبد شکل نیم کره ای کامل ندارد ناقص بودن فرم کره ای شکل گنبد لزوم استفاده از حلقه کششی در قسمت خاتمه گنبد را ایجاب میکند.
کششی که در این حالت در حلقه بوجود میآید با توجه به تئوری غشا نازک بصورت زیر محاسبه می‌شود :

S=T r Sin K1 Cos K1
یا از رابطه S=(r w Sin K1 Cos K1)/ (1+Cos K1)

نیروی کششی S مادامی‌که زاویه K1<90 است مثبت بوده و وقتی زاویه K1=90 شود نیروی S صفر خواهد بود. با توجه به مطالب فوق مشاهده می‌شود که تا زمانی که فرم گنبد نیم کره کامل باشد و تحت بار یکنواخت که بر واح سطح گنبد وارد می‌شود بارگذاری شده باشد به طور تئوریک احتیاجی به حلقه کششی نخواهد بود.حال اگر فرم گنبدی را که بزرگتر از نیم کره کامل باشد در نظر بگیریم (البته این وضع در حالتی که 90<180 :
الف – وقتی زاویه K1 در فرم گنبدی کوچکتر از 90 درجه است (K1<90) حلقه کششی در قسمت انتحایی تحتانی گنبد لازم است. گنبد هایی که فرم نیم کره ناقص دارند و از این حالت پیروی می‌کنند کمتر ساخته شده اند ولی به هر صورت در چنین مواردی با بنای سنگینی که دور قسمت حلقه کششی تحتانی ایجاد مینماید کشش اجاد شده، جذب میشود. گنبد شیخ صفی در اردبیل که دارای حلقه های قطور شش ضلعی در محیط قسمت تحتانی گنبد برای جذب کشش ایجاد شده، می‌باشد از جمله این نوع سازه هاست.
ب- وقتی که گنبد حالت نیم کره کامل را دارد یعنی K1=90 بطور تئوریک در انتهای گنبد احتیاجی به حلقه فشاری نمی‌باشد. مقبره ماهان در کرمان، مسجد شیخ لطف الله دراصفهان، مقبره شیخ جبرئیل در اردبیل از این جمله اند.
ج- وقتی که گنبد بزرگتر از نیم کره کامل است یعنی K1>90 در چنین حالتی حلقه فشاری در قسمت انتحایی تحتانی گنبد لازم است. عمل ایجاد این حلقه فشاری زیرین از هر نوع دیگر متداولتر است و به وسیله ضخیم کردن جداره گنبد از سمت داخل انجام میشود.مقبره امامزاده قاسم در تجریش از این قبیل است.
تحلیل سازه ای مولفه های افقی و قائم در گنبد های مخروطی
با مطالعه فرم مخروطی مولفه های Tو H از روابط زیر بدست می‌آید:

T=(y w)/ Cos d
H=w y tg d sin d
با مطالعه دو بیان ریاضی فوق به این نتیجه می‌رسیم که تا زمانی که زاویه d<90 می‌باشد نیرو های T و H هر دو صرف نظر از محل حلقه افقی و نصف النهار ها فشاری هستند و در نتیجه این فرم در اثر فشاری بودن نیروهای Tو H کاملا برای سازه اهیی با مصلح بنایی مناسب است. گنبد قابوس ابن وشمگیر و گنبد قبر علا الدین در ورامین از این اصل پیروی میکنند.
در بعضی موارد گنبدها کاملا شکل کروی ندارند بلکه ترکیبی از فرمهای مختلف هستند. در چنین مواردی هر قسمت از گنبد طبق آنچه در مباحث فوق گذشت به موجب فرم خودش تبعیت از اصولی که شرح داده شد میکند.
و در پایان بامراجعه به تئوری غشا نازک در پوسته ها و با توجه به این که در پوسته به علت ضخامت کم، پوسته دارای لنگر خمشی کمی‌می‌باشد و نیز در مورد فرم های گنبدی، مصالح بنایی نمی‌تواند نحمل خمش بکند و به ناچار باید در تحت نیروهای فشاری محوری حالت ایستایی پیدا کند و همچنین در اثر متقارن بودن فرم های گنبدی موضوع برش در گنبدها منتفی می‌شود. بنابر این تنها نیروهای باقی مانده در گنبد های بنایی، نیروهای مولفه افقی و قائم می‌باشد که نحوه عملکرد و مقادیر آنها را می‌توان در قسمت های بحث شده پیشین یافت.
مشاهدات بصری و ترکها و حلقه های کار گذاشته نیز به ارتباط تئوری پوسته به عمل کرد گنبدهای بنایی کمک می‌کند.
با توجه به مطالب فوق و علم به این که در معماری مدرن امروز با مصالح مرغوبتر و جدید تر مانند بتن و اسپیس فریم ها امکان ساخت فرم های پوسته ای گنبدی و فرم های دیگر پوسته ای پیش رفته کاملا امکان پذیر است و با توجه به این که آنچه در معماری مدرن امروزی انجام می‌گیرد ادامه کار اجداد ماست که در زمان خودشان بدون شناخت علمی‌مسئله با تجربیات وهنر خود وبا مصالح موجود زمان و نیز با کمترین امکانات شاهکارهای معماری را بوجود آوردند که امروزه نیز از آنها یاد می‌شود و آنچه ما انجام میدهیم ادامه کار آنهاست، می‌توانیم به سبکی مخصوص در معماری برسیم در حالی که از سیر تاریخی معماری منحرف نشده ایم و به گذشته وفا داریم و از مصالحی مرغوبتر و امروزی نیز در ساختمان استفاده کرده‌ایم.

بادبندهای خارج از محور ایرادهای طراحی این بادبندها

نوع جدیدی از بادبندها که به تازگی استفاده از آن رو به افزایش می باشد سیستم بادبندی خارج از محور (EBF1) میباشد. اما متاسفانه اکثر طراحان آشنایی اندکی با نحوه طراحی این سیستم بادبندی دارند و اکثراً به این سیستم به چشم یک بادبند پرده ای و در جهت تطبیق با نقشه معماری (به طور مثال در محل در و پنجره ) نگاه می‌شود ؛ به همین جهت به نظر می رسد لازم باشد که در این زمینه بحث بیشتری انجام گیرد. در طرح و محاسبه شکلهای مشبک و خرپاها تاکید بر این نکته هست که تلاشهای به وجود آمده همه به صورت نیروهای محوری باشند و امتداد محور اعضای جمع شده در یک گره تا حد امکان در یک نقطه تلاقی نماید تا از به وجود آمدن لنگرهای خمشی جلوگیری شود. تحقیقات سالهای اخیر در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله نشان داده که با طرح مهاربندی خارج از مرکز، در سازه های فولادی می توان مزایایی در تامین شکلپذیری سازه و اطمینان بر رفتار آن در زلزله به دست آورد.

مهاربندی خارج از محور به این ترتیب به عمل می آید که طراح به میل خود مقداری خروج از مرکز (e) را در مهاربندیهای نوع 7 و8 (و یا انواع دیگر) تعبیه می کند ، به طوری که لنگر خمشی و نیروی برشی در طول کوتاهی از تیر (یعنیe) که به نام تیرچه ارتباطی (Link beam) نامیده می شود به وجود آید. تیرچه ارتباطی ممکن است در اثر لنگر خمشی به جاریشدن برسد؛ در این صورت ارتباط را خمشی(Moment link) میگویند ویا اینکه اگر طول (e) خیلی کوتاه باشدجاری شدن در برش اتفاق افتد که در این صورت ارتباط را برشی (Shear link) می نامند. به این ترتیب می توان با کنترل شکلپذیری تیرچه ارتباطی، شکلپذیری قابل اطمینانی برای کل سازه ، درزلزله به دست آورد. مطابق آیین نامه 2800 ضریب شکلپذیری برای این سیستم سازه ای R=7 میباشد، که در مقایسه با سیستم
هم محور R=6)) حدود 15 درصد شکلپذیرتر میباشد ، که همین مساله باعث کاهش برش پایه زلزله به همین میزان می شود.

-ترکیب این سیستم با سیستمهای سازه ای دیگر:

الف: ترکیب در پلان:در بسیاری از موارد دیده شده است که طراحان در یک طبقه در یک یا چند دهانه از سیستم خارج از محور و در یککته توجه داشت که از آنجایی که نوع رفتار این سیستم با سیستم هم محور متفاوت می باشد، اساساً استفاده از این سیستم در ترکیب با سیستم هم محور در یک جهت و یک پلان کاملاً مردود
میباشد و باعث ایجاد رفتارهای غیر متعارف در سازه در هنگام زلزله میشود؛ به همین جهت به طراحان توصیه میشود که اگر تمایل به استفاده از این نوع سیستم بادبندی دارند ، در پلان، تمامی دهانه های بادبندی را به صورت خارج از محور طراحی نمایند . البته این مساله مانع استفاده از ترکیب این سیستم با سیستم قاب خمشی به صورت سیستم دوگانه و ضریب رفتار R=7.5 و یا استفاده از یککه از سیستم برون محور استفاده شده است ، نمی باشد. یا چند دهانه دیگر به موازات بادبندهای نوع اول از بادبندهای هم محور استفاده نموده اند. در اینجا باید به این ن سیستم مقاوم متفاوت در جهت متعامد با جهتی

ب: ترکیب در ارتفاع:در این زمینه نیز در موارد بسیاری دیده شده است که طراحان در یک دهانه بادبندی خاص در برخی طبقات (عموماً بنا به ملاحظات معماری) از سیستم خارج از محور استفاده کرده و باقی طبقات را به صورت بادبند هم محور طراحی نموده اند. در اینجا نیز باید به این نکته توجه داشت که آیین نامه2 ترکیب این سیستم با سیستمهای دیگر را در ارتفاع، به طور کامل ممنوع کرده است ، مگر در موارد زیر:

1-       برای بادبندهای برون محور بالاتر از 5 طبقه میتوان بادبند طبقه آخر را به صورت هم محور و بدون تیرچه ارتباطی طراحی نمود.

2-       طبقه اول یک بادبند برون محور بیش از 5 طبقه می تواند هم محور باشد به شرط آنکه بتوان نشان داد که ظرفیت الاستسک آن 50 درصد بزرگتر از ظرفیت تسلیم طبقه بالاتر از طبقه اول باشد.

پس همانطور که دیده میشود بهتر است در صورت تمایل طراحان به استفاده از این سیستم بادبندی، تمامی طبقات (مگر در موارد استثنا شده در بالا) به صورت خارج از محور طراحی گردند.

-طراحی تیر در دهانه بادبندی: در سیستم بادبندی هم محور طراحی تیرها در دهانه های بادبتدی همانند دیگر تیرهای معمولی وتحت بارهای ثقلی انجام می پذیرد و در ترکیب بار زلزله نیروی قابل توجهی در این تیرها ایجاد نمیشود ؛ اما در سیستم برون محور علاوه بر برش و لنگرهای بارهای ثقلی ، در ترکیب بار زلزله ودر اثر نیروهای محوری ایجاد شده در بادبندها یک سری لنگر و برش اضافی در این تیرها ایجاد می شود و باعث بحرانی
شدن ترکیب بار زلزله برای طراحی این تیرها می شود . معمولاً محل بحرانی در این تیرها محل اتصال بادبند به تیر می باشد و در این محل عموماً احتیاج به ورق تقویتی بال بالا و پایین می باشد.

-طراحی تیرچه ارتباطی :یکی از مهمترین و حساسترین مسایل در سیستم برون محور ، طراحی تیرچه ارتباطی می باشد ؛ مساله ای که اکثر طراحان به راحتی از کنار آن میگذرند. برخی از مسایلی که در طراحی تیرچه ارتباطی باید به آن توجه نمود ، به شرح زیر می باشد:

1- مطابق آیین نامه (( تیرچه ارتباطی باید تمامی شرایط مقطع فشرده را دارا باشد.)) به این ترتیب در صورت عدم استفاده از مقاطع نورد شده و استفاده از مقاطع ساخته شده (تیرورق) باید محدودیتهای مقطع فشرده در آن رعایت شود و مخصوصاً اتصال بال و جان تیرورق (حداقل در قسمت تیرچه ارتباطی) باید با جوش پیوسته (و نه جوش منقطع) انجام گیرد. ضمن آنکه باید توجه داشت که جوش اتصال بال به جان باید در برابر تنشهای برشی موجود کفایت لارم را داشته باشند.(این مساله در تیرچه های ارتباطی کوتاه که معمولاً به صورت برشی عمل نموده و داراری برشهای زیادی هستند بسیار حساستر میباشد.)

3- مطابق آیین نامه ((جان قطعه رابط باید از یک ورق تک بدون هرگونه ورق مضاعف کننده تشکیل یابد و هیچگونه بازشویی نباید در جان قطعه رابط تعبیه شود.)) به این ترتیب همانطور که مشخص است استفاده از مقاطع دوبل (به علت وجود بیش از یک جان ) و مقاطع زنبوری (به علت وجود سوراخ در جان ) برای قطعه رابط از نظر آیین نامه یک امر کاملاً مردود می باشد؛ امری که متاسفانه بسیار معمول می باشد. گاهی دیده شده است که برخی
طراحان برای قطعه رابط از مقطع زنبوری استفاده نموده و تمامی سوراخها را در قسمت تیرچه ارتباطی به وسیله ورق تقویتی جان می پوشانند، که این مساله نیز به این دلیل که ورق تقویتی جان به نوعی یک ورق مضاعف کننده می باشد، از نظر آیین نامه مردود میباشد. پیشنهاد میشود که در صورت عدم جوابگویی مقاطع نورد شده تک برای این تیرها، طراحان از مقطع I شکل و به صورت تیرورق و با جوش پیوسته جان وبال در قسمت قطعه رابط استفاده نمایند و به هیچ وجه از مقاطع دوبل و زنبوری استفاده ننمایند.

4- مطابق آیین نامه ((در انتهای قطعه رابط که عضو قطری به آن متصل است، باید سخت کننده جان در تمام ارتفاع ، در دو طرف قرار داده شود.)) یکی از شایعترین ایرادات در طراحی قطعه رابط همین مساله میباشد ، که طراحان باید به این مساله توجه بیشتری نمایند. این مساله به غیر از سخت کننده های میانی قطعه رابط میباشد که لزوم قرارگیری یا عدم قرارگیری آنها باید توسط طراحان مورد بررسی قرار گیرد.

5-طراحی عضو قطری (بادبند): طراحی عضو قطری در این سیستم مشابه سیستم هم محور میباشد با این تفاوت که طبق آیین نامه ((هر بادبند باید دارای مقاومت فشاری 1.5 برابر نیروی محوری نظیر مقاومت خمشی قطعه رابط باشد.)) با توجه به اینکه در حالت طراحی معمولی مقاومت فشاری بادبند و مقاومت خمشی قطعه رابط به همدیگر نزدیک میباشند ، رعایت این بند باعث بالا رفتن سطح مقطع بادبند تا حدود 50 درصد نسبت به طراحی حالت معمولی در این سیستم میشود؛ ضمن آنکه باید توجه داشت که در این سیستم به دلیل آنکه معمولاً زاویه بادبندها با افق نسبت به سیستم هم محور بیشتر می باشد ، نسبت به سیستم هم محور نیروی محوری بیشتری در بادبندها ایجاد می شود.

-نتیجه گیری: استفاده صحیح از این سیستم بادبندی باعث شکلپذیری بیشتر سازه و کاهش برش پایه زلزله میشود ؛ اما در طراحی این بادبندها باید دقت کافی در جهت رعایت کلیه نکات آیین‌نامه ای چه از طرف طراحان و چه از طرف دستگاههای نظارتی انجا م پذیرد. طراحی صحیح این بادبندها منجر به بادبندها و تیرهایی سنگینتر از حالت بادبند هم محور می شود ؛ به همین جهت پیشنهاد می شود که طراحان حتی الامکان از این سیستم به عنوان اولین گزینه استفاده ننمایند.

کاربرد شمع - ستون لوله ای در بهسازی لرزه ای ساختمان

کاهش آسیب پذیری ساختمانها در برابر زلزله ، در دو دهه اخیر، یکی از مهمترین چالش های پیش روی مسئولان کشور بوده است. حساسیت این موضوع با توجه به بافت فرسوده نقاط لرزه خیز، ساخت و ساز بناها بدون رعایت استانداردهای اجرایی و استفاده از آیین نامه های طراحی قدیمی در دهه های گذشته دو چندان شده است، در نتیجه بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود برحسب اهمیت ساختمانها در برنامه های کلان مدیریتی مطرح گردیده و در حال پیشرفت  میباشد. در این میان ساختمانهای کوتاه مرتبه که اکثریت ساختمانهای موجود در کشور را تشکیل میدهند و از مقاومت لازم در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله برخوردار نمی باشند، در اولویت اول قرار میگیرند. در این مقاله کاربرد شمع – ستون لوله ای به عنوان یک روش نوین برای مقاوم سازی ساختمانهای کوتاه معرفی می گردد. در این روش بدون ایجاد تخریب قابل توجه درسازه و متوقف نمودن طولانی مدت بهره برداری از ساختمان، می توان با ایجاد یک سیستم باربر جانبی، آنرا در برابر زلزله مقاوم نمود.

سیستم اصلی باربر متشکل از یک شمع ستون جدار نازک توخالی به شکل لوله یا قوطی می باشد که با رفتار طرح های، بارهای ناشی از زلزله را تحمل نموده و انرژی ناشی از آن را جذب مینماید. در این مقاله جزئیات سیستم باربر جانبی ارائه شده و مشخصات آن به کمک یک روش تحلیلی برای یک ساختمان نمونه سه طبقه بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهند که سیستم پیشنهادی، معیارهای آیین نامه های طراحی لرزه ای را برآورده نموده و در عین اینکه دارای هزینه قابل قبول می باشد از نظر اجرایی عملی وامکان پذیراست.

١‐ مقدمه

واقع شدن کشور ایران در پهنه لرزه خیز، همواره در طول تاریخ سبب خسارات انسانی و اقتصادی فراوانی گردیده است. از آنجائیکه خطر ناشی از زلزله دامنه وسیعی از ساختمانهای واقع در روستاهای کوچک تا شهرهای بزرگ کشور را در بر می گیرد. لذا ساختمانهایی که درمعرض خطرپذیری جدی ناشی از زلزله میباشند را می توان در سه گروه تقسیم بندی نمود. 

١ ‐ ساختمانهایی که بدون تأمین مقاومت در برابر نیروهای جانبی زلزله طراحی و اجراء شده اند.

٢ ‐ ساختمانهایی که بر اساس آئین نامه های قدیمی طراحی شده و از پتانسیل مقاومت، سختی و شکل پذیری مناسب بر اساس معیارهای جدید برخوردار نمیباشند.

٣ ‐ ساختمانهایی که بر اساس ضوابط جدید طراحی شده ولی از نظر اجرا مطابق با استانداردها ساخته نشده اند. اکثر ساختمانهایی که از خطر پذیری زیادی برخوردار می باشند، در گروه اول قرار گرفته و خسارات انسانی و اقتصادی متحمل شده در زلزله های گذشته مربوط به این گروه از ساختمانها می باشد. برای کاهش آسیبهای ناشی از زلزله برای این گونه ساختمانها که مبحث اصلی این مقاله میباشد دو راه حل کلی وجود دارد :

الف – تخریب و بازسازی مجدد

ب – مقاوم سازی و بهسازی بنای موجود

با توجه به اینکه راه حل اول، هزینه و زمان بسیار زیادی را طلب می کند، در اکثر موارد سعی میشود راه حل دوم برگزیده شود.

در دو دهه اخیر، روشهای گوناگونی برای بهسازی ساختمانها مطر ح و اجرا شده است ولی قدمت تدوین معیارها و آئین نامه های جدید بهسازی مربوط به این مسأله حتی به یک دهم نیز نمیرسد . این موضوع در حالی است که در کشور ایران مسأله بهسازی بسیار نوپا بوده و درحالت کامل می باشد. در این راستا مقاله حاضر یک روش جدید برای مقاوم نمودن ساختمانهای کوتاه مرتبه (با ارتفاع تا سه طبقه) که از سیستم باربری جانبی برخوردار نمی باشند ،معرفی مینماید. در قسمتهای بعد ابتدا اهداف مورد انتظار از این روش بیان می گردد ، سپس مشخصات این روش و نحوه عملکرد آن تشریح شده و محاسبات اولیه برای یک ساختمان نمونه ارائه میشود.

٢‐ اهداف روش نوین بهسازی لرزه ای

هدف اصلی از ارائه روش نوین بهسازی لرزه ای برای ساختمانهای کوتاه مرتبه، همان هدفآییننامه طرح ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد ٢٨٠٠ ) می باشد که در حقیقت کاهش تلفات جانی و خسارات مادی در برابر زلزله های شدید ( زلزله های با دوره بازگشت ٤٧٥ سال و١٠ % احتمال رویداد در ٥٠ سال عمر مفید ساختمان ) می باشد. در عین حال اهداف دیگری نیز برای این روش وجود دارد که عبارتند از :

‐ کاهش هزینه عملیات اجرایی

‐ کاهش زمان اجرا

٣‐ تشریح روش نوین بهسازی لرزه ای

اساس این روش بر این فرض استوار است که ساختمان در برابر نیروهای جانبی زلزله از هیچگونه سیستم سازه ای مقاوم برخوردار نبوده و حداکثر تعداد طبقات ساختمان به سه طبقه محدود می گردد. به این ترتیب با اضافه نمودن یک سیستم جدید باربر جانبی به سازه موجود، سختی، مقاومت و شکل پذیری مورد نیاز در زلزله در حالیکه وظیفه حمل بارهای ثقلی به عهده سیستم باربر قائم موجود ساختمان می باشد، تأمین می گردد.

٤‐ سیستم سازه ای پیشنهادی

بطور کلی از نظر سازه ای سیستم جدید متشکل از یک ستون فلزی طره ای بوده، که بصورت شمع در داخل خاک قرار می گیرد، بطوریکه بارهای جانبی زلزله را با تغییر شکل های خمشی و تکیه جانبی بر خاک به زمین انتقال می دهد. در این قسمت جانمایی این سیستم در پلان و در ارتفاع نشان داده شده و چگونگی اتصال آن با سقفها و پی ساختمان ارائه میگردد.

4-1- جانمایی سیستم در پلان

در این روش باید دو فضای مناسب که نسبت به یکدیگر، در پلان بصورت متقارن قرار می گیرند،برای نصب سیستم مقاوم پیش بینی گردد. مساحتی که این دو فضا اشغال می کنند به تعداد طبقات، مساحت زیربنا و کاربری ساختمان بستگی دارد.  برای کاهش اثرات ناشی از پیچش حاصل از خروج از مرکزیت، فضاهای مورد نظر باید تا حد امکان در کناره ها و گوشه های ساختمان قرار گیرند.

روشهای تحلیل دینامیکی

در این روشها نیروی جانبی زلزله با استفاده از بازتاب دینامیکی که سازه در جریان حرکت زمین ناشی از زلزله از خود نشان می دهد تعیین میگردد. این روشها شامل روش تحلیل طیفی و روش تحلیل تاریخچه زمانی است. کاربرد هر یک از این دو روش در ساختمانهای مشمول این مقررات اختیاری است. اثرات حرکت زمین به یکی از صورتهای طیف بازتاب شتاب و تاریخچه زمانی تغییرات شتاب مشخص می شود. طیف بازتاب شتاب برای این زلزله طیف طرح نامیده می شود. در این آیین نامه برای طیف طرح استاندارد و یا از طیف طرح ویژه ساختگاه مطابق ضوابط خاص خود استفاده نمود. استفاده از هر یک از طیفها برای کلیه ساختمانها اختیاری است. تنها در مورد استفاده از طیف طرح ویژه ساختگاه باید توجه داشت که مقدار آن نباید کمتر از دو سوم مقدار نظیر در طیف طرح استاندارد باشد.

الف : طیف طرح استاندارد

این طیف از حاصلضرب مقادیر ضریب بازتاب ساختمان در پارامترهای نسبت شتاب مبنا، ضرایب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار بدست می آید.

این طیف با فرض نسبت میرائی 5 درصد تعیین شده است.

ب : طیف طرح ویژه ساختگاه

این طیف با توجه به ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی، میزان ریسک و مشخصات خاک در لایه های مختلف ساختگاه و با در نظر گرفتن نسبت میرائی 5 درصد تعیین می شود . در صورتیکه نوع ساختمان و سطح زلزله مورد نظر منظور نمودن میرائی متفاوتی را ایجاب نماید می توان آن را مبنای تهیه طیف قرار داد . مقادیر محاسبه شده این طیف باید در ضریب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار ساختمان ضرب گردد. مقادیر طیف حاصل نباید از 3/2 مقادیر نظیر طیف طرح استاندارد کمتر باشد.

پ : تاریخچه زمانی تغییرات شتاب ( شتاب نگاشت )

شتاب نگاشت باید حد امکان نمایانگر حرکت واقعی زمین در محل احداث بنا در هنگام زلزله باشد . بدین منظور باید حداقل سه شتابنگاشت با ویژگیهای زیر در تحلیل مورد استفاده قرار گیرد

در صورتیکه شتاب نگاشت ها مربوط به زلزله های واقعی اتفاق افتاده در منطق دیگر باشند باید حتی المقدور سعی شود ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی و به خصوص مشخصات لایه های خاک در محل شتاب نگار با محل ساختمان مورد نظر مشابهت داشته باشند.

مدت زمان حرکت شدید در شتاب نگاشتها باید زمانی حداقل برابر 10 ثانیه و یا 3 برابر زمان تناوب اصلی سازه مورد نظر هرکدام بیشتر است باشد.

شتاب نگاشتهای انتخاب شده باید به مقیاس در آیند. به مقیاس در آوردن باید به گونه ای باشد که طیف بدست آمده از هر از شتاب نگاشتها با نسبت میرایی 5 درصد در محدوده زمان تناوبی ثانیه با طیفی که مطابق ضوابط قسمتهای (الف) یا (ب) بالا به دست می آید تقریباً مطابقت نماید . m شامل شماره کلیه مدهایی است که با میزان حداقل 10 درصد در جرم موثر سازه مشارکت دارند.

در به مقیاس درآوردن شتاب نگاشتها باید اثر نسبت شتاب مبنا، ضریب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار (در صورتیکه سازه با روش الاستیک خطی تحلیل می شود) منظور شوند.

به مقیاس درآوردن شتاب نگاشت در صورت غیر خطی بودن روش تحلیل باید با استفاده از روشهای تحقیقاتی قابل قبول انجام گیرد.

روش تحلیل دینامیکی طیفی با استفاده از آنالیز مدها :

در این روش تحلیل دینامیک با فرض رفتار الاستیک خطی سازه و با استفاده از حداکثر بازتاب کلیه مدهای نوسانی سازه که در بازتاب کل سازه اثر قابل توجهی دارند انجام می گیرد.

حداکثر بازتاب در هر مد با توجه به زمان تناوب آن مد از طیف طرح به دست می آید و بازتاب کلی سازه از ترکیب آماری بازتابهای حداکثر هر مد تخمین زده می شود .

الف : تعداد مدهای نوسان

در هریک از دو امتداد متعامد ساختمان باید حداقل سه مد اول نوسان یا تمام مدهای نوسان با زمان تناوب بیشتر از 4 درصد ثانیه یا تمام مدهای نوسان که مجموع جرمهای موثر ساختمان در آنها بیشتر از 90 درصد جرم کل سازه است هر کدام که تعدادشان بیشتر است در نظر گرفته شود.

ب : ترکیب اثرات مدها

حداکثر بازتابهای دینامیکی سازه از قبیل نیروهای داخلی اعضا، تغییر مکانها، نیروهای طبقات، برشهای طبقات و عکس العمل پایه در هر مد را باید با روشهای آماری شناخته شده مانن روش جذر مجموع مربعات و یا روش ترکیب مربعی کامل تعیین نمود. ترکیب اثرات حداکثر مدها در ساختمانهای نامنظم در پلان و یا در مواردی که زمانهای تناوب دو یا چند مد سازه با یکدیگر نزدیک باشند، باید صرفاَ با روشهایی که اندرکنش مدهای ارتعاشی را در نظر می گیرد مانند روش ترکیب مربعی کامل انجام شود.

روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی :

روش تحلیل دینامیکی ( محاسبه لحظه به لحظه بازتابهای ساختمان تحت تاثیر شتاب نگاشت های واقعی زلزله ) را می توان در مورد کلیه ساختمانها به کار برد . به طور کلی برای ساختمانهای کاملاً منظم و یا ساختمانهایی که در ارتفاع منظم هستند در صورتیکه از این روش استفاده شود می توان آنرا در دو امتداد متعامد ساختمان به طور جداگانه ای انجام داد ولی چنانچه ساختمان در پلان به حدی نامنظم باشد که نوسان آن در بعضی و یا تمام مدها عمدتاً به طور توام در دو امتداد متعامد انجام پذیرد یعنی ساختمان مدهای نوسانی داشته باشد که در آن مدها حرکت در یک امتداد توام با حرکت در امتداد عمود بر آن باشد برای ملحوظ نمودن اثرات این حرکات توام ساختمان باید بوسیله روش تحلیل دینامیکی و با استفاده از یک مدل سه بعدی محاسبه شود . در این روش بازتابهای سازه در هر مقطع زمانی در مدت وقوع زلزله با تاثیر دادن شتابهای ناشی از حرکت زمین (شتاب نگاشت) در تراز پایه ساختمان و انجام محاسبات دینامیکی مربوطه تعیین می گردد. این روش را می توان در تحلیل خطی الاستیک و یا تحلیل غیر خطی سازه های مورد استفاده قرار داد. مقایسه بین نتایج تحلیل الاستیک سازه با استفاده از طیف طرح استاندارد و یا طیف طرح ویژه ساختگاه یا آنچه از تحلیل تاریخچه زمانی خطی به دست می آید الزامی بوده و دلائل احتمالی بین آنها باید طی یک گزارش فنی جامع توجیه گردد.

طیف عکس العمل :

پیدا کردن تمام تاریخچه تغییر مکان ها و نیروها در اثر ارتعاشات زلزله با استفاده از معادلات دینامیکی کار پر زحمت و پر هزینه ای می باشد. برای بسیاری از سازه ها کافی است که فقط جواب ماکزیمم ها را ارزیابی کنیم.

طیف های طرح :

منحنی های ثبت شده شتاب زمین در حین وقوع زلزله های مختلف و طیف هایی که از آنها بدست می آیند اساس یک روش منطقی را برای طرح زلزله ای سازه ها فراهم می کنند. با وجود اینکه طیف های مختلف با یکدیگر اختلاف دارند در هر منطقه ای می توان بعضی خصوصیات مشترک در آنها پیدا کرد. با استفاده از خصوصیات مشترک و صاف کردن منحنی ها می توان برای هر منطقه ای طیف های طرح را رسم نمود که طراح سازه بتواند از آنها برای طرح سازه های مقاوم در مقابل زلزله استفاده کنند. این منحنی ها اساس تحلیل زلزله ای سازه ها به روش طیفی یا شبه دینامیکی را تشکیل می دهند.

هاوزنر بر اساس منحنی های شتاب ثبت شده در چهار تا از بزرگترین زلزله ها ی امریکا منحنی های ایده آل و صاف شده را برای طیف های تغییر مکان سرعت و شتاب رسم نموده است .

شکل منحنی های مزبور با حرکات زمین در جاهای دیگر ممکن است سازگاری نداشته باشد بلکه برای هر منطقه ای این منحنی ها شکل خاصی خواهند داشت. معمولاً این منحنی ها را برای مقدار معینی از شتاب ماکزیمم زمین (شتاب در T=0 ) میزان و مقیاس می کنند.

تحلیل سازه ها به روش شبه دینامیکی یا طیفی :

روش دینامیکی برای تعیین تغییر مکانها و نیروهای ناشی از زلزله در سازها پر زحمت و وقت گیر است و معمولاً باید به وسیله حسابگرهای الکترونیک صورت گیرد . اگر مابه جای تمام تاریخچه تغییر مکان فقط مقادیر ماکزیمم ناشی از مودهای مختلف را در بگیریم تحلیل دینامیکی سازه ها به مقدار قابل ملاحظه ای ساده می شود.

مقدار ماکزیمم Yn  از انتگرال دوهامل بدست می آید.

چون ماکزیمم های مودهای مختلف در کی زمان اتفاق نمی افتد و همچنین لزوماً علامت یکسان ندارند نمی توان مقادیر ماکزیمم ها را با یکدیگر جمع نمود. بهترین کاری که در یک تحلیل شبه دینامیکی یا طیفی می توان انجام داد این است که جوابهای ماکزیمم بدست آمده از مودهای مختلف را بر اساس تئوری احتمالات ترکیب نود. فرمولهای تقریبی مختلفی برای ترکییب کردن ماکزیمم ها بکار می رود که متداولترین آنها فرمول جذر مجموع مربعات می باشد.

بیشتر انرژی ناشی از زلزله در چند مود اول جذب می شود. از این رو برای سازه های با درجات آزادی خیلی زیاد معمولاً کافی است که 3 تا 6 مد اول با یکدیگر ترکیب شود و بدین ترتیب در محاسبات صرفه جویی قابل ملاحظه ای نمود.

اتصال خورجینی مشکل صنعت ساختمان کشور

اتصال خورجینی متداولترین شکل اتصال در ساختمان‌های اسکلت فلزی در ایران است؛ مبدع این اتصال ایرانیان هستند و درهیچ کجا شناخته شده نیست! نحوه اجرای اتصال خورجینی بدین طریق است که تیرهای حمال از طرفین ستونها به طور یکسره عبور داده می شوند و روی نبشی هایی که در طرفین ستون نصب شده‌اند قرار می‌گیرند و معمولا در بالای هر تیر هم یک نبشی قرار می دهند لذا اتصال خورجینی تامین کننده نشیمن برای عبور یک جفت تیر سرتاسری از طرفین ستون می باشد. اتصال خورجینی کاربرد گسترده ای در ایران دارد که علت آن عمدتا سادگی اجرا، کاهش هزینه، کمبود نیمرخ بال پهن و شماره های بالای نیمرخ IPE است.

به طور کلی ساختمان‌های فولادی به دلیل نرمی و انعطاف پذیری از پایداری خوبی در برابر نیروهای ناشی از زلزله برخوردارند اما متاسفانه در زلزله های خرداد ماه 69 منجیل و رودبار و زلزله بم برخلاف انتظار شدیدا آسیب دیدند و خسارات جبران ناپذیری را به بار آوردند. علت این امر را باید عمدتا در کیفیت اتصالات جست. ضابطه اصلی طرح اتصالات در نقاط زلزله خیز قابلیت انتقال لنگر برای سازه هایی است که فاقد بادبند یا دیوار برشی بتن آرمه اند؛ در حالیکه اتصالات خورجینی از سوی هیچ کدام از آیین نامه های موجود به عنوان اتصالات گیردار شناخته نشده اند.

یکی دیگر از مشکلات اتصال خورجینی هنگامی بروز می کند که تیرها در دوطرف دهانه های نامساوی را پوشش دهند؛ در اینصورت دهانه های نامساوی عکس العملهای نامساوی را در برابر بارهای وارده نشان خواهد داد و افزایش لنگرها را موجب می شود. عدم اتصال تیرها به هم و نامساوی بودن دو دهانه اطراف باعث می شود که نتوانند با هم کار کنند.