درک رفتار سازه ها

درک-رفتار-سازه-ها

درک رفتار سازه ها

نویسنده:فولر مور

ترجمه:دکتر محمود گلابچی-استاد دانشگاه تهران

انتشارات:دانشگاه تهران

مقدمه مترجم

درک رفتار سازه ها اولین گام برای شناخت دقیق، طراحی صحیح و اجرای مطمئن و ایمن ساختمان ها بشمار می رود. در کلیه مراحل طراحی و اجرای ساختمان (از اولین مراحل طراحی معماری تا محاسبه و طراحی سازه و اجرای نهایی ساختمان) و خصوصا در مرحله انتخاب سیستم ساختمانی مناسب برای یک طرح شناخت رفتار سازه به عنوان یکی از مهم ترین عوامل موثر در انتخاب صحیح، محاسبه دقیق، طراحی درست و اجرای مطمئن و ایمن ساختمان مورد نیاز مبرم معماران و مهندسین ساختمان می باشد. ضمن این که درک حسی مفاهیم اساسی در رفتار ساختمانها یک ضرورت برای هماهنگی میان طراحی معماری و محاسبات سازه ای می باشد و اصولا تحقق یک معماری موفق بدون شناخت دقیق رفتار سازه ممکن نمی باشد.

ضرورت تدوین منابعی که رفتار سازه ها را به صورت حسی و بدون استفاده از محاسبات سازهای پیچیده بیان نماید به عنوان مرجعی برای دانشجویان رشته های معماری و مهندسی عمران همواره مورد نظر اینجانب بوده است. انتشار کتاب “سازه در معماری” نیز در راستای تحقق همین هدف صورت گرفت که استفاده گسترده از آن در زمینه های آموزشی، پژوهشی و نیز اجرایی توسط دانشجویان و دانش آموختگان رشته های معماری و مهندسی عمران با نتایج ارزشمندی همراه بوده است.

انتشار کتاب Undesrtanding Structures نوشته پروفسور فولرمور (Fuller Moore) از سوی انتشارات McGraw – Hill در سال ۱۹۹۹ گامی مؤثر در جهت ارائه درک رفتار سازه ها و شناخت ویژگی های سیستم های ساختمانی بدون استفاده از تئوری های پیچیده بشمار می رود. پروفسور مور استاد رشته معماری دانشگاه میامی در آکسفورد در ایالت اوهایو کشور امریکا می باشد و دارای تألیفات متعددی در زمینه مهندسی ساختمان و طراحی بهینه ساختمان ها می باشد.

ترجمه کتاب که اینک با عنوان “درک رفتار سازه ها” ارائه می گردد، می تواند به عنوان یک کتاب درسی در رشته های معماری و مهندسی عمران مورد استفاده دانشجویان و( دانش آموختگان این رشته ها) قرار گیرد. این کتاب ضمن معرفی سیستم های ساختمانی و ارائه درک حسی از نحوه رفتار سازه ها با استفاده از تصاویر مناسب به معرفی بهترین طرح های ارائه شده در زمینه سیستم های ساختمانی می پردازد و دریچه ای به جهان خلاقیت ها و نوآوری، بر روی دانشجویان و دانش آموختگان این رشته می گشاید و بدون تردید کلیه دانشجویان، معماران و مهندسین می توانند در طراحی های خویش از مطالب مفید و ارزشمند این کتاب بهره مند گردند.

موضوع اصلی کتاب معرفی سیستم های مختلف ساختمانی و تلفیق آنها با طرح معماری می باشد. معرفی اصول اساسی مورد بحث در علوم پایه مهندسی (مانند استاتیک، مکانیک و مقاومت مصالح) که در سیستم های مختلف سازهای استفاده شده اند با تأکید بر مفاهیم معماری و بدون استفاده از محاسبات پیچیده صورت می گیرد. سیستم های ساختمانی مورد بررسی شامل کابل ها، خرپاها، سازه های فضاکار، گنبدهای ژئودزیک، ستونها و دیوارها، تیرها و دال ها، قابها، کابل های زنجیروار، سازه های چادری، سازه های هوای فشرده، قوسها، طاقها، پوسته ها و سازه های ورق تاشده می باشند.

بررسی و تحلیل رفتار هر سیستم با استفاده از تصاویر متعدد و نمودارهای طراحی انجام شده است. برای هر یک از سیستم های ارائه شده تعدادی از بهترین طرح ها و ساختمان های اجرا شده با آن سیستم به عنوان مطالعات موردی (Case Studies) معرفی شده اند. ساختمانهای بررسی شده در مطالعات موردی با توجه به یکپارچگی سازه و معماری در آنها و مناسب بودن آنها برای معرفی و نشان دادن رفتار یک سیستم سازهای خاص انتخاب شده اند.

در بخش آخر کتاب مراحل مختلف طراحی سازه در جهت هماهنگ نمودن آن با فرآیند طراحی معماری از اولین مراحل شکل گیری طرح تا مراحل نهایی و تهیه نقشه های اجرایی ارائه شده است و نحوه دستیابی به این هدف با استفاده از طرح های اولیه (اسکیس)، دیاگرام های طراحی، جداول انتخاب سیستم سازه ای و نمودارهای طراحی (برای تعیین ابعاد اولیه اعضای سازهای) توضیح داده شده است.

این کتاب همچنین شامل: ۷۶ مطالعه موردی ساختمان های انتخاب شده برای معرفی سیستم های مختلف، ۳۲ مدل نشان دهنده اصول رفتار سازهای، خلاصه مطالب در انتهای هر فصل، معرفی ۱۷۹ کتاب در بخش کتابشناسی، ۵۰۳ تصویر ترسیم شده توسط نویسنده، و ۴۲ نمودار برای تعیین ابعاد اولیه اعضا سازه ای می باشد.

ضمنا بدین وسیله از همکاری بی دریغ مسئولین و کارکنان محترم مؤسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران که امکان انتشار این کتاب را فراهم نموده اند، تشکر و قدردانی می نمایم.

دکتر محمود گلابچی

عضو هیأت علمی گروه معماری دانشکده هنرهای زیبا – دانشگاه تهران

خرداد ۱۳۸۰

پیشگفتار

سیر تکاملی دانش سازهای با درک چگونگی رفتار سازهها آغاز گردید. یک دانشجوی معماری با درک رفتار سازه ها می تواند کار طراحی خود را با تصمیم گیری درباره نوع و چگونگی نوع سازه در یک ساختمان خاص آغاز نماید و تصمیمات اولیهای در مورد ابعاد دهانه ها و تناسبات اعضا به وسیله روشهای تقریبی اتخاذ نماید. او از طریق این دانش برای درک روشهایی که با استفاده از محاسبات ریاضی چگونگی رفتار سازه را | بیان می نمایند، آماده می گردد.

نقش محاسبات در طراحی سازه یک بنا معمولا بدرستی درک نمی شود. هر مهندس سازه در زمان ما معترف است که: ” محاسبات فقط پس از تصمیمات مهم در مورد شکل و تناسبات سازه می تواند مؤثر باشد، زمانی که انتخاب ها انجام شد و مشخصات دقیقأ تعیین شده اند”. هنوز اغلب کتابهای سازهای کوشش برای ایجاد درک عملکرد سازه ای نمی نمایند و خواننده را بدون مقدمه به محاسبات سازهای هدایت می کنند.

در این کتاب فولر مور (Fuller Moore) با حداقل استفاده از محاسبات ، درک تازه ای از چگونگی رفتار سازه ارائه می نماید. با اجتناب از بیان تئوری های پیچیده، او خواننده را به درون اجزای کابل ها، خرپاها، تیرها، ستونها و دالها برای کشف چگونگی رفتار کششی و فشاری و اثر متقابل آنها در تحمل بارهای وارده بر ساختمان در اثر نیروهای وزن، باد و زلزله سوق می دهد. روشهای پایه در نحوه به کارگیری انواع مختلف سیستم های ساختمانی در این کتاب به صورت حسی بیان شده است، تا نه فقط به وسیله ذهن بلکه با تمامی وجود احساس شود. این راه حل ها در فصل های آینده در ارتباط با ساختمان های فولادی، بتنی، ساختمانهای بنایی و چوبی و هر آنچه ما در ساختمانها به کار می بریم، توضیح داده میشود. مسیرهایی را که بارها درون ساختمان طی می کنند تا به پیها منتقل گردند، به نحو تحسین برانگیزی بیان می نماید. این توضیحات خواننده را به سرعت به نقطه ای می برد که وی را برای فهم دقیق چگونگی پایداری و ایستایی ساختمان آماده می سازد. مهمتر این که وی را برای شروع به کار به عنوان یک طراح کارامد آماده می سازد، توانایی که به وسیله توضیح تعداد بیشماری از نمونه های ساختمانی معروف که اصول کلی رفتار سازه ای در آنها به دقت بیان شده، آسان گردیده است.

پروفسور مور به عنوان یک مهندس معمار که نه تنها با طراحی و جزئیات و نه فقط برای ایجاد فرم و فضای مناسب، بلکه با طراحی سازه، ایجاد سیستم های حرارتی، نورپردازی برای تأمین سایر نیازهای طراحی آشنا می باشد، درک جامعی از نقش و اثرات متقابل هر یک از معیارها و جنبه های معماری را ارائه می نماید. به عنوان یک استاد با سابقه در معماری او راه خویش را بیرون از کلاس های درس و کارگاهها، درون مجموعه ای از کتابهای ارزشمند که تألیف کرده است، پیدا نمود. مطالعه رفتار سازهای کاری مستمر و پایان ناپذیر است که برای خواننده دانش سازهای، درک صحیح رفتار سازه ها و خشنودی از فراگیری این اصول را در پی خواهد داشت و هیچ دستاوردی نمی تواند جایگزین صفحات این کتاب گردد.

ادوارد آلن

مقدمه مولف

هدف از تألیف این کتاب درک مفاهیم اساسی در رفتار ساختمانها و دستیابی به هماهنگی لازم میان طراحی معماری و سازه ساختمان ها می باشد. احساس می کنم برای هماهنگی طرح معماری و سازه درک حسی مفاهیم پایه ای فیزیک ضروری میباشد و در این راستا، به طور وسیعی روی نمودارها و تصاویر نمونه های ساختمانی مناسب برای کمک به خواننده جهت ایجاد درک حسی از چگونگی تأثیرات سازه در طراحی ساختمان تکیه کرده ام.

محدودیت های موجود برای تحقق چنین خط مشی با کیفیت مورد نظر را تشخیص داده ام. درک مفاهیم اساسی رفتار ساختمان ها می باید شرط قبلی برای مطالعات کیفی و محاسبات مهندسی باشد. همچنان که ماریو سالوادوری(Mario Salvadori) اشاره نموده است: هیچ درک کاملی از سازه بدون استفاده از ابزارهای محاسباتی به دست نخواهد آمد. خوشبختانه کتاب فعلی چنین علاقه ای را در خواننده برمی انگیزد و درک پایه ای از مفهوم طراحی و رفتار ساختمان را برای مطالعات بعدی تأمین می نماید.

مطالعات موردی و انتخاب تعدادی از نمونه های اخیر و نیز نمونه های قدیمی براساس اصول کلی رفتار سازهای انجام شده است. به دلیل پایبندی به این ضوابط و معیارها، نمونه های انتخاب شده نشان دهنده تمایل به بیان رفتار سازه ای به صورت قابل | درک، توجه به تأثیر زیبایی و نیز کارایی و موفقیت سازه می باشند. این نمونه ها به عنوان مثال های کاملا خوب معرفی نگردیده اند، بلکه فقط بهترین نمونه ها برای بیان اصول مشخصی در رفتار سازهای ساختمان ها می باشند.

فولر مور

تشکر و قدردانی

با نگاهی به نوشته ها، احساس می کنم برای کار طاقت فرسای ترسیم دوباره نقشه ها به دیگران مدیون می باشیم. سعی کرده ام نقل قول ها را به طور کامل بیان نمایم ولی با وجود اختصار و کوتاهی نشان دهند بهره مند شدن از یاری و مساعدت دیگران می باشد و این فرصتی است برای قدردانی من از آنها با ذکر اسامی آنان و شاید مؤثرترین عامل توجه اساتید، دانشجویان و همکاران من باشند، کسانی که به شکل گیری کتاب های من با الویت هایی که در زمینه آموزش ها وارائه تجربیات شخصی وجود داشته است به نحو مؤثری کمک کرده اند. به خصوص باید از افراد ذیل که در تهیه این کتاب کمک و یاری نموده اند یاد کرد:

کریس بنتون (Cris Deuton)، تام برینر( Tom Briner)، دی دینگ (Day Ding)، کریس ابکمن (Chris Libkenar)، میشل ملار اگنو (Michele Melaragno)، چارلی میچل (Charlie Mitchell)، دان پتینگ(Don Peting)، گانتیس پلسومز (Guntis PleSLTS)، جک پولتن (Jack Poulton)، جان رينولدز(John Raynolds)، سرجیو سانایریا(Sergio Sanabria)، ولفگانگ شولر(Wolfgang Schueller)، مایک اوتزینگر (Mike Utzinger)، جان ویگاند(John Weigand) و چارلز ورلی (Charles Worely) من از همکاری فیلیپ کور کیل ((Phillip Corill برای طرح های اولیه وی (که با اضافه کردن مقیاس متریک دوباره ترسیم شده اند)، ریچارد کلوگ(Richard Kellogs) رای مدل های نمایشی و کریگ هنریش (Craig Henrich) برای نقل قول های ارائه شده بخش هایی از متن سپاسگزارم.

بازنگری نوشته ها توسط تام بایبل (Ton Bible) مارک کروویر(Mark Cruvellier) و رابرت بنسون (Robert Benson) انجام گرفته است، من برای تکمیل متن، توضیحات و پیشنهادات بیشمار از آنها قدردانی می نمایم.

تشکر مخصوص خود را به ادوارد آلن (Edward Allen کسی که جزئیات متن را بازنگری کرده است و همواره مشوق و حامی من بوده است و اشتیاق خود را در تمامی مراحل تدوین این کتاب نشان داده است تقدیم می نمایم.

فولر مور

دیباچه

روند تجسم یا تصور سازه یک هنر است که به طور اساسی به وسیله تجربه درونی و درک مستقیم حاصل شده است و هرگز نتیجه ای صرفا استدلالی و قیاسی نمی باشد.

ادوارد تروجا

 تکنولوژی ساخت شاخه ای از علم است ولی به شکل در آوردن آن هنر میباشد.

رودریک میلز

سازه و طراحی معماری جدانشدنی هستند، چه دریک سرپناهی ساده و چه در یک فضای محصور برای عبادت یا تجارت. در هر صورت ساختمان از مصالح تشکیل شده است و باید در برابر نیروهای طبیعی مانند وزن، باد و آتش مقاوم و پایدار باشد. همچنان که ویترویوس در روم باستان فرمان داد: معماری باید ثبات و استحکام (دوام سازهای)، سودمندی و عملکرد جذابیت و مطلوبیت (زیبایی) داشته باشد. در میان سه عامل ذکر شده، ثبات و استحکام اصلی ترین معیار می باشد. نیاز به پایداری و دوام از طریق شیوه ساخت و ساز تأمین می گردد. این ادعا که درستی سازه ای برای تحقق یک معماری موفق شرط اساسی است قدری اغواکننده می باشد. نمونه های بسیاری وجود دارد که طراحان اصول کلی طراحی سازه را برای رسیدن به معیارها و ملاحظات زیبایی شناسانه و عملکردی نادیده گرفته اند، مانند آثار مجسمه گونه ای که سیستم های تکیه گاهی و یا نحوه ساخت آنها مخفی نگاه داشته شده و یا استتار شده اند. به طور معمول در ساختمان های کوچک که تأمین نیازهای سازهای آنها نسبتا ساده می باشد این موضوع بیشتر واقع می گردد. در این ساختمانها نیازهای سازهای به طرق مختلف، تأمین می شود که بسیاری از آنها غیر مؤثر و از نظر اصول سازهای نامناسب می باشند. ولی در ساختمان های بزرگتر، نادیده گرفتن اصول طراحی سازه و سیستم های سازه ای که تأثیر اصلی روی عملکرد و زیبایی طرح دارند غیرممکن است. در معماری سنتی معماره عنوان سازنده اصلی ساختمان و حتی مسئول طراحی فرم کلی سازه قسمت های اساس ساختمان شناخته می شد. این امر به علت استفاده از سیستم های سازهای سنتی و تجارب حاصل از ساختمان های قبلی بود. انقلاب صنعتی باعث گردید ساختمانهای بزرگتر و پیچیده تر ساخته شود. ساختمانها به دلیل استفاده از قاب فضایی و آسانسورها بلندتر شدند و به سبب استفاده از تیرها و ستون های فولادی و بتنی، نورپردازی الکتریکی و تهویه مکانیکی عریض تر گردیدند.

نتیجه این افزایش پیچیدگی در طرح و اجرای ساختمان آن بود که دیگر کل مجموعه معماری، سازه، مصالح و سیستم های مکانیکی نمی توانستند توسط یک نفر طراحی شوند. معمار جای خود را به عنوان سرپرست تیم طراحی با کمک مشاورین و متخصصین فنی باز کرد. ولی به منظور تقویت نقش رهبری تیم طراحی و تحت کنترل قرار دادن طرح در تمامی مقاطع، شناخت او (معمار یا آرشیتکت) از قوانین طراحی ساختمان و سازه شرط اساسی است.

برای اثبات این امر سه دلیل وجود دارد: اول این که شناخت معمار امکان ارتباط بهتر با مشاورین را فراهم می سازد. ثانیا معمار می تواند نظرات مشاورین را درون بخشهای مختلف طرح منظور نماید و همراه با تکمیل، مسائل مربوط به بودجه را نیز کنترل نماید. آخرین و مهمترین دلیل اینکه، طراح می تواند مدارک فنی را از مراحل اولیه طراحی تا هنگامی که شکل کلی و نظم هندسی ساختمان تعیین می گردد، کنترل نماید.

 

 

 

 

    پاسخ دهید

    آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. فیلدهای اجباری مشخص شده اند*