بررسی اصول و قوانین ساختمان سازی

دسته بندي : فنی و مهندسی » عمران
ساختِمان سازه‌ای است که برای سکونت و به عنوان سرپناه یا برای کار ساخته می‌شود که محیط را به دو بخش بیرون و درون تقسیم می‌کند. ساختمان‌هایی که از نظر بلندا از اندازه مشخصی بلندتر باشند ساختمان‌های بلندمرتبه گفته می‌شود. در ایران ساختمان بلندمرتبه طبق مصوبه سال ۱۳۷۷ شورای عالی شهرسازی و معماری به ساختمان‌های بالاتر از شش طبقه گفته می‌شود.[۱] ساختمان‌های بسیار بلند نیز اصطلاحاًآسمان‌خراش یا برج نامیده می‌شوند.به ساختمان‌های بزرگ و باارزش قدیمی بیشتر عِمارَت گفته می‌شود.

ساختمانی چهار طبقه در یک حکاکی

انواع ساختمان

در معنای کلی هر سازه‌ای را می‌توان ساختمان نامید، در اینجا منظور از ساختمان بناهای ساخته شده با مصالح بنایی (آهن، سیمان، گچ، آجر و ...) می‌باشد.

اصولاً ساختمان را از لحاظ مصالح مصرفی و نوع کاربرد آن می‌توان به دو دسته تقسیم نمود.[۲]

انواع ساختمان از لحاظ سازه
ساختمان‌های بتنی

ساختمانی است که برای اسکلت اصلی آن از بتن آرمه (سیمان، شن، ماسه و فولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده شده باشد.

در این نوع ساختمان، سقفها به وسیله تاوه (دال)های بتنی پوشیده می‌شود، و یا از سقف‌های تیرچه بلوک و یا سایر سقف‌های پیش ساخته استفاده می‌شود.

برای ساخت دیوارهای جدا کننده (پارتیشن‌ها) ممکن است از انواع آجر مانند سفال تیغه‌ای، آجر ماشینی سوراخ دار، آجر معمولی فشاری، فوم استاندارد ضد حریق، تیغه گچی و یا چوب استفاده شود.

همچنین ممکن است از دیوارهای بتن آرمه هم استفاده شود که در این صورت نوع این دیوارها دیوار برشی می‌باشد.

در این نوع ساختمان برای ساخت شاه تیرها و ستون‌ها از بتن آرمه (بتن مسلح) استفاده می‌شود.ساختمان های بتونی استحکام زیادی در برابر حوادث طبیعی دارند.

ساختمان‌های فلزی

در این نوع ساختمان‌ها برای ساختن ستون‌ها و پل‌ها از پروفیل‌های فولادی استفاده می‌شود.

در ایران معمولاً برای ساختن ستون‌ها از تیر آهن‌های {\displaystyle I} دوبل و یا بال پهن‌های تکی استفاده می‌نمایند.

برای اتصالات از نبشی-تسمه و برا س ل سیب ی زیر ستون‌ها از صفحه فولادی (بیس پلیت) استفاده می‌شود و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم متصل می‌نمایند (استفاده از پرچ یا پیچ و مهره نیز متداول است).

در این نوع ساختمان برای مقابله با زلزله از باد بندهای فلزی استفاده می شود.

ساختمان‌های بنایی

منظور از ساختمان های بنایی ساختمان هایی هستندکه مصالح آنهااز آجر،بلوک سیمانی ویا سنگ ساخته شده اندودر آنها تمام یاقسمتی از بار های قائم توسط دیوار های با مصالح بنایی تحمل می شود.:برای ساختمان‌های کوچک که از 2 طبقه تجاوز نمی‌نمایندو یا حدکثر ارتفاع آنها از صفر صفر زمین 8 متر می باشد می‌توان از این نوع ساختمان استفاده نمود.

اسکلت اصلی این نوع ساختمان‌ها آجری بوده و برای ساختن سقف‌ها در ایران معمولاً از پروفیل‌های فولادی{\displaystyle I} و آجر به صورت طاق ضربی استفاده می‌گردد؛ و یا از سقف تیرچه و بلوک استفاده می‌شود.

در این نوع ساختمان برای مقابله با نیروهای جانبی (نظیر زلزله) باید حتماً از شناژهای روی کرسی چینی و زیر سقف‌ها استفاده شود؛ همچنین در ساختمان‌های آجری معمولاً دیوارهای حمال در طبقات مختلف روی هم قرار می‌گیرند و اغلب پارتیشن‌ها نیز همین دیوارهای حمال می‌باشند.

حداقل عرض دیوارهای حمال نباید از ۳۵ سانتی متر کمتر باشد.و یا به عبارت دیگر برای دیوار های با مصالح بنایی ، حداقل نسبت ضخامت به ارتفاع نباید از یک دهم برای دبوار های مهار نشده کمتر باشد

ساختمان‌های خشتی و گلی

اسکلت اصلی این نوع ساختمان‌ها از خشت خام و گل می‌باشد و تعداد طبقات آن از یک طبقه تجاوز نمی‌کند و در مقابل نیروهای جانبی همانند زلزله به هیچ وجه مقاومت نمی‌نمایند.

ساختمان‌های چوبی

این نوع ساختمان‌ها در مناطقی که چوب با قیمت ارزان در دسترس است ساخته می‌شوند،مانند شهرهای جنوبی کشور اتریش، بعضی ایالت‌های کشور آمریکا و ...

ساختمان‌های چوبی در ایران به علت کمبود منابع کمتر ساخته می‌شود.

ساختمان‌های ترکیبی

ممکن است ساختمانی از دو یا چند نوع از انواع فوق ساخته شود مانند ساختمان‌های فلزی-بتنی و یا فلزی-آجری و ... .

انواع ساختمان از لحاظ نوع کاربرد و اهمیت

ساختمان‌ها از لحاظ کاربردو اهمیت به چهار گروه اصلی تقسیم میشوند:

گروه 1(ساختمان بااهمیت خیلی زیاد):بیمارستان ها،مراکز آتش نشانی،تاسیسات آبرسانی،نیروگاهها،برج های مراقبت،مخابرات،رادیو و تلویزیون،تاسیسات انتظامی ،مراکز کمک رسانی
گروه2(ساختمان با اهمیت زیاد)ساختمان های با اهمیت زیاد به سه گروه کلی نقسیم میشود:
الف)ساختمان هایی که خرابی آنها موجب تلفات جانی ومالی زیاد می شود.مانند:فروشگاههای برزگ،سینماها،مدارس و ...
ب)ساختمان هایی که از بین رفتن آنها باعث از دست رفتن ثروت ملی می شود.مانند:مراکز نگه داری اسناد و مدارک ملی،موزه ها و... ج)ساختمان هایی که خرابی آنها باعث آتش سوزی و ایجاد آلودگی محیط زیست می شوند.مانند:پالایشگاه ها،مراکز سوخت رسانی و....

ساختمان‌سازی

ساختمان‌سازی معمولاً فرایندی زمان‌بر بوده‌است، اما در دهه‌های اخیر با استفاده از قطعات پیش‌ساخته می‌توان ساخت ساختمان‌ها را سریع‌تر به پایان رساند.

تکنولوژی های جدید و ساختمان‌سازی

صنعت ساختمان از دیرباز به عنوان یک صنعت سنتی و با بهره وری پایین شناخته شده است و در مطالعات انجام شده نیز با اشاره به اینکه ورود تکنولوژی به این صنعت با محدودیت و به کندی صورت میگیرد این صنعت را یک صنعت با پایین شناخته شده است در این بین ابزارهای نوین مانند مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM امیدیست برای تحول در این صنعت و افزایش بهره وری و توسعه همه جوانب آن

ساختمان‌سازی طبیعی(به انگلیسی: Natural building) شامل طیفی از سیستم‌های ساختمانی و مصالحی است که بر اساس اصل «استفاده به اندازه منابع طبیعی» ساخته شده‌اند. راه‌های رسیدن به این هدف از طریق بنای ساختمان‌های طبیعی متمرکز بر دوام داشتن و استفاده از منابع تجدیدپذیر فراوان یا قرار گرفته تحت کم ترین سطح پردازش و همچنین منابع بازیافت شده‌ای که محیط‌های زندگی سالمی را ایجاد کرده و کیفیت هوای درون ساختمان را حفظ می‌کنند، می‌باشد. ساختمان طبیعی بیشتر از تکنولوژی وابسته به فعالیت انسانی است. بنا بر نظر «مایکل جی اسمیت، » از نظر محل خاص احداث ساختمان و نیازها و شخصیت ساختمان سازان و کاربران آن، وابسته به بوم شناسی محلی، زمین شناسی و اقلیم می‌باشد.[۱] اساس ساختمان طبیعی، نیاز برای کاهش تاثیر محیطی ساختمان‌ها و سایر سیستم‌های پشتیبانی کننده از آن‌ها، بدون صرف نظر از جنبه‌های آسایش، سلامتی یا زیبایی می‌باشد. جهت بنای ساختمان طبیعی ابتدا از مصالح تجدیدپذیر، بازیافت شده، مورد استفاده مجدد قرار گرفته یا مصالحی که به وفور در دسترس قرار دارند، استفاده می‌شود. استفاده از مصالحی که به سرعت قابل تجدید هستند، مورد توجه زیادی قرار گرفته‌است. علاوه بر اتکا بر مصالح ساختمانی طبیعی، تاکید بر طراحی معماری افزایش یافته‌است. جهت گیری ساختمان، کاربرد اقلیم محلی و شرایط محل احداث، تاکید بر تهویه طبیعی از طریق طراحی، به گونه‌ای اساسی هزینه‌های عملیاتی را کاهش داده و تاثیر مثبتی بر محیط می‌گذارند. بنای ساختمان در فضای کوچک و به حداقل رساندن آثار بوم شناختی و همچنین مدیریت کسب انرژی در محل، جذب آب محلی، متناوب کردن تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آب، امری مرسوم می‌باشد.

مصالح

مصالح رایج برای بسیاری از انواع ساختمان‌های طبیعی، سفال و شن می‌باشد که به هنگام آمیختن با آب و معمولاً کاه یا فیبری دیگر، مخلوط حاصله ممکن است کاهگل یا خشت (بلوک‌های سفالین) تشکیل دهد. سایر مصالحی که استفاده از آن‌ها در بنای ساختمان طبیعی رایج است، شامل خاک، (خاک کوبیده شده یا کیسه‌های خاک)، چوب (الیاف چوب یا داربست‌های چوبی، ستون ها، شاه تیرها و تیرهای ساختمان)، پوسته‌های برنج، بامبو و سنگ می‌باشد. طیف گسترده‌ای از مصالح بازیافت شده یا مورد استفاده مجدد قرار گرفته که در بنای ساختمان‌های طبیعی رایج هستند شامل: (بخش‌های بازیافت شده ساروج شهری استفاده شده)، تایرها، baleهای تایر، بطری‌های دور ریختنی و دیگر شیشه‌های بازیافت شده می‌باشد. استفاده از مصالح خاصی ازجانب بسیاری ازمتخصصان این نوع ساختمان به دلیل آثارمنفی برمحیط و سلامت، مورداجتناب قرارمی گیر. این مصالح شامل چوب برداشت شده به میزان نامناسب، مواد نگهدارنده سمی چوب، مخلوط‌های سیمانی پرتلند، رنگ‌ها و سایر پوشش‌هایی که ترکیبات آلی فراری (VOCها) رابه شکل گاز آزاد می‌کنند و بعضی از پلاستیک‌ها به ویژه پلی وینیل کلرید(PVCC یاًوینیل")و آن دسته از پلاستیک‌های حاوی مواد پلاستیکی مضر یا ترکیبات شبه هورمون می‌باشند.

تکنیک‌ها

بسیاری از روش‌ها، تکنیک‌ها و مصالح سنتی در حال احیا هستند. با این حال معروفیت نسبی این تکنیک‌ها در سراسر جهان متفاوت است.

خشت

خشت یکی ازقدیمی ترین روش‌های بنایی ساختمان می‌باشد که تنها آمیزه‌ای از سفال و شن با آب می‌باشد؛ سپس این مخلوط به حال خود واگذاشته شده تا به شکل دلخواه خشک شود. معمولاً خشت به صورت آجر درآورده می‌شود تا بتوان از آن در ساخت دیوار استفاده کرد.[۲] ادعاهای مختلفی پیرامون نسبت‌های بهینه سفال و شن (یا توده‌های بزرگ تر) مطرح شده‌است. بعضی از آن‌ها حاکی از این هستند که بهترین خاک تشکیل دهنده خشت حاوی سفال ۱۵-۳۰۰٪ جهت چسباندن مواد به همدیگر می‌باشد. دیگران بر این باورند که نسبت یکسان سفال و شن جهت جلوگیری از ترک خوردن یا تکه تکه شدن آجرها، ایده‌آل است. گاهی اوقات خشت با مقدار کمی از امولسیون سیمان یا آسفالت جهت مقابله بهتر با هوا تثبیت می‌شود. بلوک‌ها می‌توانند یا به صورت قالبی درآورده شده و خشک شوند و یا به شکل توده درآورده شوند. خشت‌هایی که به رنگ سفال درآمده و با روغن طبیعی صیقل داده شده‌اند، سطحی جذاب و ارتجاعی ایجاد می‌کنند.[۳] جهت محافظت از دیوارها و کاهش میزان تعمیر آن‌ها، ساختمان‌های خشتی معمولاً دارای large overhanging eves و فونداسیون‌های بزرگ می‌باشند. خشت می‌تواند با استفاده از کاهگل و مخلوط‌های آهکی اندود شود. خشت از جرم حرارتی (thermal mass ) مناسبی برخوردار است. این امر بدین معناست که انتقال حرارت یا سرما از آن به کندی صورت می‌گیرد. با این حال خشت عایق خوبی نیست؛ بنابراین عایق بندی (ترجیحاً در سمت بیرون ساختمان) یا یک دیوار دوگانه ساخته شده با فضایی ازهوا یاعایق درمیان می‌تواند اضافه شود. خشت سنتی ضخیم و فاقد عایق در نواحی فاقد زمستان‌های سخت یا در مناطقی که آفتاب روزانه در طی دوره‌های سرما موجود است، بهترین عملکرد را دارد

کاهگل

یک خانه گاهگلی کوچک با سقف زنده

اصطلاح کاهگل جهت توصیف یک سیستم ساختمانی یکپارچه به کار می‌رود که بر پایه مخلوطی از سفال، شن و کاه می‌باشد. ساختمان ازهیچ فرم، آجر یا داربست چوبی استفاده نمی‌کند، بلکه از سطح زمین به سمت بالا ساخته شده‌است. بسیاری از اشکال ساختمانی «گل» در بسیاری از بخش‌های جهان به مدت قرن‌ها تحت عناوین متفاوتی ساخته شده‌اند و حداقل به ۱۰۰۰۰ سال پیش باز می‌گردند. ساختمان کاهگلی در انگلستان از پیش از قرن ۱۳۳ مورد استفاده قرار گرفته و پس از جنگ جهانی اول محبوبیت خود را از دست داد. اگرچه که امروزه مجدداً احیا شده‌است. کاهگل یکی از ساده ترین و ارزان ترین تکنیک‌های ساختمانی موجود است هرچند که معمولاً نیازمند کار زیادی می‌باشد. مزیت دیگر کاهگل، تطبیق پذیری آن می‌باشد؛ می‌تواند به آسانی به هرفرمی درآورده شود. با این که ساختمان سازی کاهگلی درانگلستان تا اواخر قرن ۱۹ از رونق افتاده بود، هزاران سازه کاهگلی تازمان حال همچنان استمرار یافته‌اند (در انگلستان به تنهایی، ۲۰۰۰۰ در دوون(Devon)).[۴] در واقع تخمین زده می‌شود که از یک سوم تا یک دوم جمعیت جهانی امروزه در خانه‌های گلی زندگی می‌کنند. هرچند که این گونه سازه‌ها همراه با سازه‌های «کم ارتفاع» در یمن و دیگر کشورهای خاورمیانه به مدت قرن‌ها در ساختمان‌های «برج مانند» بیش تر از ۸ طبقه استفاده شده‌است.[۵] مخلوط‌های شبه کاهگل نیز به عنوان خمیر یا پرکننده در چندین روش ساختمان سازی طبیعی همچون خشت، کیسه‌های خاک، داربست‌های چوبی، الیاف چوب، straw balee استفاده می‌شوند. بنابراین خاک از جمله ترکیبات اولیه ساختمان سازی طبیعی می‌باشد.[نیازمند منبع]

بلوک‌های خاک فشرده شده

بلوک‌های خاک فشرده شده یا (CEB)، مصالح ساختاری هستند که از خاک زیر پای شما جهت ساختن طیف گسترده‌ای از سازه‌ها شامل خانه‌ها، مدارس، کلیساها، کلینیک‌ها، مغازه‌ها، مانع‌ها و استحکامات ساخته شده‌است. بلوک‌های خاک فشرده شده به واسطه فشردن خاک وسیمان پرتلند۶-۱۰٪ (به عنوان تثبیت کننده) در یک دستگاه پرس هیدرولیکی، ساخته می‌شوند. این بلوک‌ها می‌توانند پس از تیمار به مدت ۷ روز جهت به کار بردن در ساختمان استفاده شوند. این بلوک‌ها پس از یک دوره تیمار ۲۸ روزه به بیش ترین میزان استحکام خود رسیده و نسبت به آب مقاوم می‌شوند.

الیاف چوب

سازه الیاف چوب اصطلاحی است که برای یک روش ساختمان سازی طبیعی که در آن الیاف چوب یا قطعات کوتاه درخت پوست کنده شده، به صورت ضرب در همراه با مخلوط‌های بنایی یا کاهگل جهت ساختن دیوار استفاده می‌شود، به کار می‌رود. بنابراین، الیاف چوب جهت قرار گرفتن در دیوار معمولاً میان ستون‌ها در یک سازه داربست چوب، از درون پر می‌شوند. ساختمان سازی با الیاف چوب می‌تواند با سایر روش‌ها (به عنوان مثال خاک کوبیده شده، کاهگل یا سفال سبک (light clay)) جهت تولید ترکیباتی زیبا ادغام شود. ساختمان سازی با روش الیاف چوب جرم حرارتی ( thermal mass )نسبتاً بالایی را ایجاد می‌کند که جهت به حد اقل رساندن نوسانات دما مفید می‌باشد

کیسه خاک

خاک معمول ترین ماده پر کننده‌ای می‌باشد که در تکنیک‌های ساخت دیواراز طریق کیسه استفاده می‌شود. این روش ساختمان سازی از پلی پروپیلن بندی شده یا کیسه‌های فیبر طبیعی (کرباس) پر شده با خاک یا سایر مخلوط‌ها همراه با تثبیت کننده یا بدون آن همچون سیمان پرتلند جهت ساخت پایه‌های ستون‌ها، فونداسیون‌ها، دیوارها و حتی سقف‌های گنبدی استفاده می‌کند.