بهینه سازی سازه ها زیر ذره بین آکادمی عمران

حتما در مورد بهینه سازی ساختمان شنیده‌اید. اما بهینه سازی سازه ها چه تفاوتی با ترمیم، تعمیر، مرمت، مقاوم سازی، بازسازی و بهسازی دارد؟ بهترین شرکت بهینه سازی ساختمان کدام شرکت است؟

می‌دانید نقشه‌ای که طراح داده را می‌توان بدون این که ذره‌ای از عملکرد و مقاومت سازه کم شود، تا ۳۰ درصد سبک سازی کرد و در هزینه‌های ساخت صرفه جویی داشت!

شوخی نیست! مثلا ۳۰ درصد وزن آرماتور! ۳۰ درصد حجم بتن! استحکام بنا کم نمیشه که هیچ، بیشتر هم میشه! اما چرا و چه جوری؟! 

تا پایان این مقاله با ما همراه باشید تا هم مفهوم هر یک از این واژه‌ها را درک کنید هم شما را با بهترین شرکت بهینه سازی ساختمان و روند عملکردشان در زمینه سبک سازی ساختمان آشنا کنیم.

این کار معجزه نیست تنها دانش فنی و بهره‌گیری از هوش مصنوعی در طراحی سازه است. صبور باشید، در این مقاله تمام ریزه‌کاری‌های مفهومی بهینه سازی ساختمان گفته شده است!

بهینه سازی ساختمان و سازه ها

بهینه سازی ساختمان چیست؟!

برای درک بهتر این واژه ابتدا باید واژه‌های مشابه را توضیح دهیم تا معنای حقیقی بهینه سازی سازه مشخص شود.

می‌دانید از لغت‌های ترمیم، تعمیر و مرمت زمانی استفاده می‌شود که یک سازه ظرفیت باربری خود را از دست داده و می‌خواهیم با اقداماتی آن را به ظرفیت سازه‌ای یا بهره برداری خود برگردانیم.

مثلا مرمت بناهای تاریخی مجموعه اقداماتی است که سعی دارد ایستایی سازه از نظر باربری و همچنین ظاهر و معماری بنا برای بهره برداری را به روزهای اول برگرداند.

در این فعالیت‌ها ظرفیت باربری سازه افزایش پیدا نمی‌کند و اقدامات ما فقط ظرفیت باربری از دست رفته سازه را برمی‌گرداند.

بهینه سازی ساختمان

واژه مقاوم سازی زمانی استفاده می‌شود که می‌خواهیم ظرفیت باربری یک المان یا کل سازه را افزایش دهیم.

به طور مثال هدف از مقاوم سازی یک پل، افزایش توان باربری آن برای تحمل بارهای سنگین‌تر عبوری از آن است که معمولا با مقاوم سازی المان‌های آن نظیر ستون‌ها انجام می‌شود.

روش‌های ژاکت بتنی، ژاکت فولادی و استفاده از ورق‌های FRP، نمونه‌هایی از روش‌های مقاوم سازی برای یک ستون است.

بهینه سازی ساختمان

هر چند سال یک بار خانه خود را بازسازی می‌کنید و لغت بازسازی یادآور یکسری فعالیت‌ها در ذهن شماست.

بازسازی به معنای از نو ساختن است.

مثلا وقتی یک آپارتمان را بازسازی می‌کنید، احتمالا کابینت‌ها، لوله‌های قدیمی، سرامیک و کاشی برداشته و از نو کار می‌شوند.

بهینه سازی ساختمان

بهسازی مجموعه‌ای از روش‌ها و ترفندهاست تا سازه بتواند با بیشترین ظرفیت و بهترین عملکرد خدمات دهد.

ممکن است در یک طرح بهسازی از روش‌های مقاوم‌سازی، مرمت و بازسازی استفاده شده یا از هیچ کدام استفاده نشده و یک سیستم باربر جانبی یا تعدادی ستون اضافه کنند.

واژه‌های بهسازی لرزه‌ای و بهسازی هیدرولیکی نیز این مفهوم را دنبال می‌کنند.

به کارگیری روش‌هایی برای عملکرد بهتر سازه در برابر نیروی زلزله و جریان آب هنگام وقوع سیل را بهسازی لرزه‌ای و هیدرولیکی گویند.

 

بهینه سازی سازه ها یعنی علاج واقعه قبل از وقوع! 

حالا که با مفهوم مرمت، مقاوم سازی، بازسازی و بهسازی آشنا شدید پاسخ این سوال که بهینه سازی سازه‌ ها چیست را بهتر درک می‌کنید.

بهینه سازی به نوعی بهسازی است ولی معمولا پیش از ساخت ساختمان و در مرحله طراحی انجام می‌شود.

یعنی در ساخت اسکلت سازه بهینه کار کنیم تا هم مصالح کمتر و هم استحکام بیشتری داشته باشیم.

چرا که انتخاب سیستم باربر جانبی مناسب و سبک سازی اسکلت یکی از راهکارهای مستهلک کردن و کاهش نیروی زلزله است که در ادامه کامل توضیح می‌دهیم.

بهینه سازی سازه ها

بهینه سازی ساختمان مختص ساختمان‌های قدیمی است؟

خیر! همان طور که گفتیم بهینه سازی پیش از ساخت یک پروژه و در مرحله طراحی کلید می‌خورد تا یک سازه ایمن و سبک داشته باشیم!

علاوه بر این‌ها سبک سازی ساختمان سبب کاهش هزینه‌های ساخت نیز شده که معمولا بین بیست تا سی درصد وزن سازه در بهینه سازی اصولی کاسته می‌شود.

برای ساختمان‌های قدیمی از روش‌های مرمت، مقاوم‌سازی، بازسازی و به طور کلی بهسازی استفاده می‌شود.

بهینه سازی ساختمان

رابطه بهینه سازی سازه ها با زلزله

روش‌های مختلفی برای بهینه سازی سازه‌ ها وجود دارد.

گاهی با انتخاب یک سیستم باربر لرزه‌ای بهتر می‌توان ایمنی سازه را بالا برد. حتما می‌دانید که ماهیت زلزله نیرو نیست!

زلزله انرژی ناشی از شکستن پوسته‌های زمین است که سبب جابه‌جایی ساختمان می‌شود.

جابه‌جایی ساختمان نیروهایی را در المان‌های مختلف سازه‌ای ایجاد می‌کند که ما به عنوان نیروی زلزله در تحلیل و طراحی سازه‌ها می‌شناسیم.

مثلا گوش خودتون رو بکشید! حتما درد می‌گیرد.

گوش یکی از المان‌های سازه‌ای ساختمان بدن ما است. اگر کسی گوش ما را بکشد به دلیل جابه‌جایی ایجاد شده در گوش احساس درد می‌کنیم.

به گوش ضربه‌ای وارد نشده فقط جابه‌جایی رخ داده در آن نیرو ایجاد کرده و ما احساس درد می‌کنیم.

بهینه سازی سازه ها و ساختمان

زلزله نیز همین طور است و جابه‌جایی که برای ساختمان به همراه دارد سبب ایجاد یکسری نیرو در المان‌های مختلف مانند تیر و ستون می‌شود.

مهم‌ترین نیروی جانبی در ساختمان‌های متعارف همین زلزله است. چرا که اهمیت باد یا نزدیکی به محل رودخانه و احتمال وقوع سیلاب خیلی کمتر است.

پس عمده تلاش ما برای بهینه سازی ساختمان، سر و کله زدن با نیروی زلزله‌ای است که هنگام زلزله به سبب جابه‌جایی ساختمان در المان‌ها ایجاد می‌شود.

ما در بهینه سازی سازه‌ ها سعی می‌کنیم نیروی زلزله را کاهش داده یا بیشتر مستهلک کنیم یا راهی سریع‌‌تر برای رسیدن به زمین نشانش دهیم.

می‌دانید که نیروی زلزله ایجاد شده در المان‌ها از طریق دیافراگم سقف به سیستم‌های باربری جانبی و ستون‌ها منتقل شده تا نهایتا آن‌ها را به فونداسیون و زمین برسانند.

هیچ یک از المان‌ها نباید در این مسیر دچار آسیب شده و مسیر انتقال نیرو به فونداسیون و زمین را تحت تاثیر قرار دهند.

 

چرا با بهینه سازی ساختمان در مصالح مصرفی صرفه جویی می‌شود؟!

هر تلاش و انرژی به دو طریق نیرو و تغییر شکل (جابه‌جایی و دوران) خود را نشان می‌دهد.

فرض کنید یک نفر مشت محکمی به شکم شما بزند.

اگر سر جای خود بایستید و  همه‌ انرژی ضربه را تحمل کنید، شما از طریق نیرویی با جذب تمام نیرو در مقابل انرژی وارده مقاومت کردید که احتمال زیاد دچار درد و حتی در موارد شدید آسیب‌های جدی می‌شوید.

اما اگر هنگام مشت زدن فرد مقابل محکم سر جای خود نایستید و وقتی مشت خوردید به سمت عقب پرت شوید، بدیهی است که میزان آسیب ناشی از مشت کمتر می‌شود.

چرا که بخشی از انرژی مشت سبب حرکت شما به سمت عقب شده و شما نیروی کمتری را دریافت می‌کنید.

بهینه سازی ساختمان

درست مانند زمانی که حین رانندگی ماشینی از پشت به شما می‌زند. اگر پای خود را روی ترمز نگه داشته باشید بیشتر به شما خسارت وارد می‌شود.

اما اگر ترمز را نگیرید بخشی از انرژی ناشی از ماشین عقبی صرف پرتاب شما به جلو شده و خسارت کمتر خواهد بود.

رفتار المان‌های سازه‌ای نیز به همین شکل است و ما برای درک بهتر بهینه سازی ساختمان باید با آن آشنا باشیم.

حتما همه شما از دوران دانشگاه با منحنی تنش و کرنش آشنا هستید و می‌دانید تنش از تقسیم نیرو بر سطح و کرنش از تقسیم تغییر طول به طول اولیه به دست می‌آید.

برای هر نوع مصالحی، منحنی تنش و کرنش متفاوتی داریم. مثلا به منحنی تنش و کرنش فولاد دقت کنید.

بهینه سازی ساختمان و سازه ها

بعد از این که فولاد به ناحیه تسلیم می‌رسد، وارد ناحیه پلاستیک شده و تغییر شکل می‌دهد اما هنوز گسیخته نشده است.

یعنی وقتی یک میلگرد را بین دو جک گذاشته و می‌کشیم ابتدا تغییر شکلی ندارد و به روی خود هم نمی‌آورد.

وقتی نیرو را بیشتر می‌کنیم، تنش که حاصل تقسیم نیرو بر سطح است نیز افزایش می‌یابد و به جایی می‌رسیم که تسلیم می‌شود و بعد از این که از تمام ظرفیت پلاستیک خود استفاده کرد به ناچار گسیخته می‌شود.

یک المان سازه‌ای نیز اینگونه رفتار می‌کند. هرچه ما از ظرفیت پلاستیک مصالح آن المان بیشتر استفاده کنیم، در بهینه سازی ساختمان موفق‌تر بودیم.

پس بهینه سازی سازه‌ ها در واقع استفاده از تمامی ظرفیت مصالح و در نتیجه کاهش میزان مصالح مصرفی است. 

در واقع با کاهش وزن سازه سبب پویایی و استحکام بیشتر آن می‌شویم!

رویکردهای بهینه سازی سازه ها

حال که با مفاهیم پایه بهینه سازی ساختمان آشنا شدید رویکردهای مختلف بهینه سازی سازه‌ ها را بررسی می‌کنیم.

انتخاب سیستم باربر جانبی مناسب

اگر سری به استاندارد ۲۸۰۰ بزنید و فرمول محاسبه نیروی زلزله را مشاهده کنید، می‌بینید که نیروی زلزله در واقع ضریبی از وزن سازه است.

نیروی برشی زلزله  V=C×W است، W وزن سازه و C ضریب زلزله است که به چهار پارامتر زیر بستگی دارد.

نسبت شتاب مبنای طرح نشان دهنده‌ی خطر پذیری لرزه‌ای ساختمان در یک منطقه است.

هرچه لرزه خیزی پهنه ساخت ساختمان بیشتر باشد، شتاب بیشتری برای محاسبه نیروی زلزله در نظر می‌گیرند.

به زبان ساده یعنی موقعیت قرارگیری آن سازه به گونه‌ای است که احتمال وقوع زلزله‌های شدیدتر وجود دارد و باید برای نیروی بیشتری طراحی شود.

ضریب بازتاب ساختمان که نشان دهنده‌ جنس و طبقه‌بندی زمین زیر ساختمان است.

بدیهی است که وقتی روی ماسه‌های ساحل راه می‌روید، سخت‌تر قدم بر میدارید تا روی آسفالت.

پس هر چه جنس زمین زیر ساختمان به سنگ نزدیک‌تر باشد انرژی کمتری به ساختمان وارد می‌شود و نیروی کمتری در طراحی لحاظ می‌شود.

ضریب اهمیت ساختمان که طبقه‌بندی ساختمان را نشان می‌دهد.

بدیهی است که اهمیت یک بیمارستان از یک انبار بیشتر است و باید با نیروی بیشتری طراحی شود.

ضریب رفتار ساختمان که هر چقدر بیشتر باشد نشان می‌دهد سیستم باربر جانبی انتخاب شده توانایی تحمل تغییر شکل‌های بیشتری داشته و انرژی زلزله را بهتر مستهلک می‌کند.

بهینه سازی سازه ها

از بین ۴ پارامتر گفته شده تنها ضریب رفتار ساختمان است که طراح می‌تواند انتخاب کرده و تعیین کند که نیروی کمتری در المان‌ها ایجاد شود و بخشی از انرژی وارده از طریق تغییر شکل مستهلک شود.

اما به کارگیری سیستم‌هایی که پتانسیل استهلاک بیشتری دارند در اجرا مقدور نیست.

مثلا استفاده از میراگرها هزینه بسیاری داشته و طراح می‌تواند تنها از سیستم‌های باربر لرزه‌ای متعارف که در استاندارد ۲۸۰۰ ذکر شده است استفاده کند.

پس در این مورد هم دست طراح برای بهینه سازی سازه‌ ها خیلی باز نیست.

مثلا برای بهینه سازی سازه‌ های بتنی، معمولا قاب خمشی، دیوار برشی یا هر دو متعارف است و نمی‌توان از هر سیستم لرزه‌ای استفاده کرد.

سوالی که در این جا با آن مواجه می‌شوید این است که پس چگونه ساختمان خود را بهینه سازی کنیم؟

بهینه سازی ساختمان

کاهش وزن سازه با تعبیه مسیر انتقال بار درست

اینجاست که هنر یک طراح خوب مشخص می‌شود و ما می‌خواهیم با دلیل بهترین شرکت بهینه سازی ساختمان را معرفی کنیم.

طراح سازه بار مرده، زنده، زلزله و سایر بارهایی که به سازه وارد می‌شود را به آن اعمال کرده و با افزایش ابعاد و ظرفیت مقاطع تلاش می‌کند تا مقاطع سازه را به گونه‌ای تعیین کند تا جوابگوی بارهای وارده باشد.

 

اما چرا به یک شرکت بهینه سازی ساختمان نیاز است؟ 

شاید با خود بگویید اینکه کار ساده‌ای است و هر طراحی می‌تواند، اما نکته همینجاست که هر طراح و شرکتی نمی‌تواند.

به طور مثال اگر مرکز سختی طبقه با مرکز جرم آن یکی نشود، یک پیچش اضافی به سازه تحمیل می‌شود که منجر به افزایش ابعاد مقاطع می‌شود.

حال اگر این دو مرکز یکسان شود یعنی مرکز جرم طبقه که نیروی زلزله به آن اعمال می‌شود و مرکز سختی طبقه که محل تاثیر نیرویی است در مقابل نیروی زلزله مقابله می‌کند یک جا باشد، پیچشی اضافه نشده و می‌توان ابعاد مقطع را کاهش داد.

یکسان کردن مرکز سختی و مرکز جرم همیشه به راحتی نیست و باید از هوش مصنوعی استفاده کرد.

 

هوش مصنوعی در سازه

به کمک هوش مصنوعی می‌توان به گونه‌ای سازه را طراحی کرد که مرکز سختی و جرم در نزدیک‌ترین حالت ممکن قرار گیرند.

هوش مصنوعی با تغییر ابعاد و موقعیت آن‌ها، مرکز سختی را آنقدر تغییر داده تا با مرکز جرم یکسان شود.

این برنامه که بسیار هم دقیق هست در انحصار یکی از شرکت‌های ایرانی با نزدیک به ۲۰ سال سابقه است که مجموعه آکادمی عمران افتخار همکاری با این مجموعه را دارد.

به کمک  این برنامه می‌توان علاوه بر کاهش ابعاد و در نتیجه وزن سازه، یک مسیر مناسب برای انتقال بار تعیین کرد.

بهینه سازی سازه ها

بهینه سازی ساختمان چقدر در هزینه ساخت صرفه جویی می‌کند؟

اگر بهینه سازی سازه اصولی انجام شود، می‌توان بدون این که ایمنی سازه تحت تاثیر قرار گیرد، بین ۲۰ تا ۳۰ درصد وزن سازه را کم کرد که گام بسیار مثبتی در جهت کاهش نیروی زلزله نیز است.

به طور مثال سبک سازی ساختمان برای بهینه سازی سازه‌‌ های بتنی سبب کاهش به طور متوسط ۲۵ درصد میلگرد کیلویی ۲۰ هزار تومان و ۲۵ درصد مصرف بتن مترمکعبی ۸۰۰ هزار تومان می‌شود.

با یک حساب سر انگشتی می‌توان متوجه تاثیر فوق‌العاده بهینه سازی سازه در کاهش هزینه‌ها شد!

بهینه سازی سازه ها

شرکت بهینه سازی ساختمان چگونه خدمات می‌دهد؟

شرکت بهینه سازی ساختمان مورد تایید آکادمی عمران بیش از ۴۲ میلیون مترمربع بهینه سازی داشته و برترین شرکت‌ بهینه سازی سازه‌ ها شناخته شده است.

کافی است شما با مجموعه آکادمی عمران، بخش فروش و خدمات تماس گرفته تا مابقی راه را ما به شما نشان دهیم.

در این شرکت، تحلیل اولیه رایگان بوده و ظرفیت سبک سازی را به شما می‌گویند که چه میزان کاهش مصالح مصرفی دارید!

بررسی می‌کنید و اگر تصمیم به استفاده از این خدمات گرفتید مبلغ کمی در حدود ۲۰ درصد مبلغ کل به عنوان پیش پرداخت پرداخت کرده و مابقی را بعد از این که طرح در نظام مهندسی دفاع  و مورد قبول واقع شد، پرداخت می‌کنید.

هزینه کل معمولا بیست تا سی درصد هزینه صرفه جویی یا روش‌های دیگر است.

مثلا اگر سبک سازی ۲۰۰ میلیون کاهش هزینه به همراه داشته باشد ۶۰ میلیون دستمزد پرداخت کرده و حدود ۱۴۰ میلیون در هزینه‌های شما صرفه جویی می‌شود.

 

اما چرا از طریق آکادمی عمران اقدام کنیم!

بسیاری از افراد از ترس اینکه نکند پیش پرداخت را پرداخت کنم و نتوانند از طرح در نظام مهندسی دفاع کنند این فرصت را از دست می‌دهند!

هم چنین خیلی‌ها به کیفیت خروجی اعتماد ندارند و می‌گویند احتمالا برای گرفتن تایید از نظام مهندسی آشنا دارند و موارد این چنینی …

ما در مجموعه آکادمی عمران پیش پرداخت را دریافت کرده تا اگر یک دهم درصد، دفاع از طرح بی نتیجه شد یا مهندس دیگری طرح بهینه سازی شده را زیر سوال برد این مبلغ را بدون کم و کاست به شما بازگردانیم.

در واقع آکادمی عمران به عنوان آموزشگاه آزاد فنی و حرفه‌ای، دارای نشان ملی ثبت رسانه‌های دیجیتال برخط و حامل و نماد اعتماد الکترونیکی از وزارت صنعت، معدن و تجارت، گارانتی خدمات بهینه سازی برای شما است تا با خیال آسوده بهینه سازی کرده، هزینه‌ها را کاهش و استحکام را افزایش دهید!

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *