جدای آنکه سازه چیست و چه کاربری دارد، طراحی سازه به طور معمول مقدم بر ساخت و اجرا می باشد.
اصول حاکم بر طراحی سازه های ساختمانی بطور کلی یکسان و ثابت است و سازندگان در این موارد، می بایست از آئین نامه های رسمی و مصوب سازمان نظام مهندسی پیروی کنند که اصول از پیش تعیین شده و اعلام شده اند. طبیعی است عدم رعایت این اصول در امر ساخت و ساز و قبل از اینها در مرحله ی طراحی ، منجر به ایجاد یک سازه غیر استاندارد خواهد شد که هرگز مجوزهای لازم را دریافت نخواهد نمود.
به طور مثال فونداسیون از یک تعریف مشخص دارد و از استانداردهای ثابت تبعیت می کند که کلیات آن برای ساختمان و سوله یکسان است و فقط در جزئیات است که باید تفاوت هایی را مد نظر گرفت و با دقت هر چه تمام تر آن جزئیات را در طراحی و ساخت پیاده کرد.
حال، با توجه به ماهیت خاص سوله صنعتی به عنوان یک سازه بزرگ مقیاس، نکات تکمیلی متعددی مختص این سازه مهم و کاربردی وجود دارد که در طراحی سوله به صورت حرفه ای، بایستی مورد توجه قرار گیرد.
در طراحی سوله نکته ای که اهمیت دارد، میزان بارهای وارده بر ساختمان اسکلت فلزی شامل بار باد و برف، بارهای ناشی از زلزله، بار جرثقیل و بار مرده و دیگر بارها می باشد که وابسته به محیط اجرای پروژه با در نظر گرفتن مشخصه های خاصی محاسبه می شود.
همچنین لازم به ذکر است که برای طراحی سوله اینکه ستون ها و فونداسیون طراحی شده کجا قرار بگیرند، مهم است. و نکات دیگری هم نیز مانند تعداد دهانه ها و قاب ها و همچنین زمین احداث پروژه، باید بررسی شود.
تاثیر انواع بار بر طراحی سوله
بار مرده
بار مُرده ( dead load ) باری است که به خاطر وزن اجزای سوله پس از ساخت ایجاد می شود و در مرحله طراحی سوله باید لحاظ شود. اگر یک برش عرضی در مقطع دیوارهای سوله یا در اسکلت فلزی آن ایجاد کنیم، می توانیم اجزای تشکیل دهنده را شمارش کرده و به کل سازه تعمیم دهیم و بدین ترتیب، مشخص می شود که برای تعیین بار مُرده باید چه کار کنیم.
طراح باید وزن تک تک مصالح بکار رفته در سوله اعم از فولاد و بتن را مورد توجه قرار دهد که بر خلاف تصور عموم، به هیچ عنوان کار ساده و راحتی نیست و عدم محاسبه ی این وزن با مشکلات زیاد همراه خواهد شد.
البته باید این را هم بدانیم که در نهایت و با تمام دقت هم بار مرده را با خطای ۱۵ الی ۲۰ درصد می توان تخمین زد و دستیابی به دقت های بالاتر، معمولاً میسر نمی شود.
بار باد
یکی از نیروها و بارهایی که خصوصا وابسته به شرایط جغرافیایی منطقه می باشد و بصورت جانبی بر بدنه سوله اثر می گذارد، بار باد است. این بار به خصوص در مناطقی که سرعت وزش باد حداقل در نصف سال بالا باشد، نیازمنددر نظر گرفتن تمهیدات ویژه برای حل این موضوع در قسمت طراحی سازه است.
یکی از نکات مهم در مدلسازی جریان باد این است که معمولاً و البته به استثنای درصد کمی از موارد با افزایش ارتفاع، سرعت وزش باد کاهش می‌یابد. در این مورد شهرهایی مانند ، یزد، زابل، منجیل و .. از جمله باد خیز ترین شهرهای کشور به شمار می روند و متعاقبا به هنگام طراحی سوله در این مناطق، باید توجه ویژه ای به بار باد این مناطق نمود.
بار زلزله
ارائه محاسبات زلزله و تخمین بار زلزله برای کلیه سوله ها الزامی است. محاسبه زلزله در جهت طولی در سوله ها، %۵۰ وزن مجموع دیوارها (دیوارهای طولی و دو دیوار عرضی ابتدا و انتهای سوله) در محاسبات وارد شود. باید نصف ارتفاع دیوار تا زیر سقف، در محاسبات اعمال شود. در صورت استفاده از دیوار آجری دوطرف نما، وزن مخصوص ۲۱۰۰Kg/m3 مبنای محاسبات قرار گیرد.
بار برف و باران
باید توجه داشت که تغییرات جوی در فصول مختلف، منجر به اعمال بار بر سوله می شود و به اختصار به آن بار برف و باران گفته می شود. نیروهایی که به این طریق بر سازه وارد می شوند، تابع زمان و جغرافیایی و تغییر فصول هستند و لذا نمی توان نسخه ثابتی برای آنها پیچید. اما معمولاً تا حدی بالاتر در نظر گرفته می شوند که سازه در حوزه ایمن حفظ شود. به هر حال از قدیم گفته اند کار از محکم کاری عیب نمی کند!
بار جرثقیل
اکثر ساختمان‌های صنعتی باید به دستگاه های بارگیری مجهز باشند تا اجازه حرکت و حمل بار را از طریق ساختمان فراهم کنند و این دستگاه ها منجر به وارد شدن بار مضاعفی بر سازه می شوند.
تعیین بارهای ناشی از جرثقیل پیچیده است، زیرا شامل پارامترهای بسیاری از جمله:
- وزن جرثقیل و بار ایمن کار
- سختی هر دو سازه جرثقیل و تیر حمال آن
- سرعت و شتاب جرثقیل
- طراحی جرثقیل (درایوهای چرخ، سیستم های هدایت و غیره).
خصوصیات جرثقیل معمولا توسط تولید کنندگان جرثقیل تعیین می شود. استاندارد مربوطه که این بارها را مشخص می کند. بارها در سازه و بارهای ناشی از جرثقیل و ماشین آلات هستند. بارهای متغیر جرثقیل به موارد زیر تقسیم می شوند:
- بار جرثقیل متغیر عمودی ناشی از وزن خود جرثقیل و بار بالابرنده.
- فعالیت های افقی متغیر ناشی از شتاب و یا تسریع، یا از ترمز یا سایر اثرات دینامیکی.