نمای شیشه ای کرتین وال ها اولین عنصر سازه ای هستند که در معرض بارهای باد قرار می گیرند. مواردی وجود دارد که در آن بارهای باد طراحی سازه ای نمای شیشه ای کرتین وال را می توان کنترل نمود که ممکن است شامل تجزیه و تحلیل آیرودینامیک نمای شیشه ای ، استفاده از کدهای قابل اجرا، تعیین هندسه و ترکیب مصالح و در نظر گرفتن محدودیت تولید و اجرا باشد.
عضوی از سازه اصلی بنا که تأثیر زیادی در طراحی نمای شیشه ای کرتین وال دارد، دال های کف هستند که محل مناسبی را برای لنگر انداختن سیستم نمای شیشه ای کرتین وال فراهم می کنند.
بنابراین، نمای شیشه ای کرتین وال ها مانند اعضای عمودی چیده شده اند که به دال های کف متصل می شوند و به طور مداوم از طبقه ای به طبقه دیگر را می پوشانند.
در این مقاله طراحی نمای شیشه ای کرتین وال برای بارهای باد مورد بحث و توضیح قرار گرفته است.
طراحی نمای شیشه ای کرتین وال برای بارهای باد
نکاتی که در طراحی نمای شیشه ای کرتین وال برای بارهای باد مورد بحث قرار می گیرد به شرح زیر است:
- طراحی سازه نمای شیشه ای کرتین وال و مسیر بار
- طراحی ضخامت شیشه نمای شیشه ای کرتین وال
- مکانیسم های اتصال شیشه به قاب
- شیشه دوجداره
- اهمیت مقیاس
- ملاحظات ساخت و اجرا
- روش محاسبه برای طراحی بار باد
- ترکیبات بار باد
- شیشه های ایمن
- مدل های تحلیلی نمای شیشه ای کرتین وال و جزئیات مربوط به اتصالات، لنگرها و بست
طراحی سازه نمای شیشه ای کرتین وال و مسیر بار
بارهای باد ابتدا بر روی شیشه های دوجداره و یا هر فیلر دیگری تحمیل می شود و سپس توسط آنها به تکیه گاه های سازه نمای شیشه ای منتقل می شود و پس از آن اعضای قاب به طور مستقیم یا غیرمستقیم بار باد را از تکیه گاه های سازه نما دریافت می کنند.
غالباً اعضای قاب به صورت متعامد از تیرها و ستون‌هایی که از طبقه به طبقه امتداد یافته و بار باد را به ساختار ساختمان منتقل می‌کنند، تشکیل شده اند. همانطور که در شکل-3 و شکل-4 مشاهده می‌شود، پیکربندی می‌شوند. عناصر افقی بین مولیون های عمودی به عنوان اعضای ثانویه در نظر گرفته می شوند که بخشی از بارهای مرده و باد را به عناصر عمودی منتقل می کنند.
در نهایت، اگر منافذی مانند تهویه مکانیکی بزرگ یا درها و پنجره‌های قابل اجرا وجود داشته باشد، مسیر انتقال بار می‌تواند تغییر کند و ممکن است فشار داخلی، که با فشار خارجی هماهنگ باشد یا نباشد، ایجاد شود، بنابراین از این امکان استفاده می‌کنیم و باید در طراحی نمای شیشه ای کرتین وال باید در نظر گرفته شود.
طراحی ضخامت شیشه نمای شیشه ای کرتین وال
عوامل اساسی که بر طراحی ضخامت شیشه نمای شیشه ای کرتین وال تأثیر می گذارند شامل بارهای تحمیلی، اندازه دهانه و احتمالاً تأثیرات دمای سایه می باشد که ممکن است بر طراحی ظرفیت تنش تأثیر بگذارد.
استحکام شیشه های تخت به طور قابل ملاحظه ای تحت تأثیر عملیات حرارتی اعمال شده در طول فرآیند تولید شیشه قرار می گیرد. الزامات تعیین شده توسط صنعت، محدودیت تنش سه نوع شیشه را مشخص می کند: آنیل شده ( بازپخت شده) ، تقویت شده با حرارت و کاملا دستکاری شده.
تا آنجا که به تأثیر کنترل بارها مربوط می شود، بارهای باد معمولاً اثر کنترل کننده هستند، اما شرایطی وجود دارد که در آنها باید تأثیرات انفجار یا آتش سوزی نیز در نظر گرفته شود.
مشخصات عملکرد شیشه نمای شیشه ای کرتین وال که ممکن است شامل محدودیت های انحراف و سایر عواملی باشد که توسط معماران تعیین شده است و می تواند بر طراحی شیشه تأثیر بگذارد. لازم است راحتی ساکنین، تداخل با مواد مجاور و حرکات انباشته شده احتمالی در حالی که مقدار انحراف در مرکز شیشه مشخص شده است در نظر گرفته شود. با توجه به شرایط مرزی قطعات شیشه ای در آنالیز سازه ای از لبه های تکیه گاه ساده برای اتصالات معمولی استفاده می شود و تاکوز و پوشش چسب سیلیکونی برای محل اتصال در نظر گرفته می شود.
علاوه بر این، فشار جانبی بر روی قطعات شیشه ای در نظر گرفته می شود که به طور مساوی در کل سطح قطعه شیشه ای توزیع می شود.
در نهایت، گزارش شده است که پرکاربردترین ضخامت شیشه در ایالات متحده برای پروژه های تجاری با کارایی بالا 6 میلی متر است. علاوه بر این، واحد شیشه ای عایق 2.5 سانتی متری از شیشه لایت بیرونی 6 میلی متر به اضافه 1.3 سانتی متر اسپیسر میانی به اضافه 6 میلی متر شیشه لایت داخلی تشکیل شده است.
آیین نامه ASTM E1300 جزئیاتی را در مورد اندازه شیشه پس از به دست آوردن بارهای هندسی و طراحی ارائه می دهد.
مکانیزم های اتصال شیشه به قاب
مکانیسم شامل اتصال شیشه دوجداره به قاب نمای شیشه ای کرتین وال در ضربه مورد بررسی قرار خواهد گرفت:
شیشه دوجداره
این روشی است که برای اتصال قطعه های شیشه ای به محیط قاب استفاده می شود، جزئیات شیشه دوجداره در شکل-6 نشان داده شده است. چسب لاستیکی تنها جزء تکنیک شیشه دوجداره است که واحد شیشه را در برابر نیروی باد نگه می دارد.
هیچ مهار مکانیکی در اطراف لبه واحد شیشه ای برای دستیابی به یکپارچگی مناسب وجود ندارد، بنابراین تجربه مهندس سازه باید با تئوری لاستیک فوق الاستیک ترکیب شود تا یکپارچگی مورد نیاز به دست آید.
در نهایت، طراحی قطعه شیشه ای به عنوان یک دیافراگم لازم است تا در برابر نیروهای گردباد مقاومت کند زیرا امکان ایجاد گردباد وجود دارد.
اهمیت مقیاس
برخلاف سازه‌های فولادی و بتنی که مقادیر اندازه‌گیری ابعاد اغلب به نزدیک‌ترین میلی‌متر گرد می‌شوند، اجزای مختلف نمای شیشه ای کرتین وال‌ها باید ابعاد و اندازه‌های قابل ملاحظه‌ای دقیق داشته باشند، زیرا نه تنها پیمانکاران نمای شیشه ای کرتین وال می‌خواهند استفاده از مصالح گران قیمت را به حداقل برسانند، بلکه تناسب پیچیده مجموعه جزئیات به دقت بسیار بالایی از 2 میلی متر تا صد میلی متر نیاز دارد. باید دانست که انحراف نقش مهمی در طراحی نمای شیشه ای کرتین وال دارد. علاوه بر این، انحراف تیرهای اسپندل در محیط ساختمان به دلیل بارهای زنده بر درزهای انبساط دیوار پرده تأثیر می گذارد.
ملاحظات ساخت و نصب
به طور کلی، خواسته طراح طراحی نمای شیشه ای کرتین والی است که بارهای باد را به طور موثر تحمل کند. با این حال، انتظارات طراحی تولیدکنندگان و مجریان به ترتیب کاهش استفاده از مصالح گران قیمت و نصب آسان اجزای نمای شیشه ای کرتین وال در محل ساخت و ساز است. بنابراین لازم است در حین طراحی به خواسته های سازنده و مجری توجه شود تا در پایان محصولی موفق ایجاد شود.
برای دستیابی به هدف فوق، لازم است طراح در حین طراحی تصمیم قانع کننده ای اتخاذ کند تا خواسته های همه طرف های درگیر در ساخت نمای شیشه ای کرتین وال برآورده شود.
باید دانست که نمی‌توان تصمیم‌های خوبی گرفت مگر اینکه اطلاعات کافی در مورد روش‌های ساخت و قابلیت‌های تجهیزات به علاوه درک مراحل ساخت‌وساز، تجهیز نصب و سطح مهارت شیشه‌گر در دسترس باشد.
روش محاسبه برای طراحی بار باد روی دیوارهای پرده
بار باد طراحی را می توان طبق آیین نامه ASCE 7-10 (حداقل بارهای طراحی برای ساختمان ها و سایر سازه ها) یافت. روش‌های محاسبه بار باد به دو بخش تقسیم می‌شوند:
- بارهای باد برای سیستم‌های اصلی مقاوم در برابر نیروی باد
- بارهای باد بر روی قطعات و روکش‌ها.
چهار روش محاسبه متفاوت برای محاسبه اولی وجود دارد در حالی که دو روش به نام‌های رویه‌های تحلیلی و روش تونل باد برای محاسبه بارهای باد بر روی قطعات و روکش‌ها استفاده می‌شوند. به طور معمول، روش تحلیلی برای محاسبه بارهای باد طراحی برای نمای شیشه ای کرتین وال دنبال می شود. مراحل دقیق برای محاسبه بار باد روی نمای شیشه ای کرتین وال در آیین نامه ASCE 7-10، فصل 30، قسمت 1 تا قسمت 6 ارائه شده است.
ترکیبات بار باد
ترکیبات بار باد نیز در آیین نامه ASCE 7-10 ارائه شده است و در اکثر موارد ترکیب باد زیر ارائه شده است زیرا بحرانی ترین شرایط را ایجاد می کند:
Wu=1 Dead Load+1 Wind Load (Equation-1)
شیشه ایمنی (لمینیت)
شرایط مختلفی وجود دارد که در آن ایمنی شیشه باید بررسی شود و مواردی وجود دارد که طراحی شیشه ایمنی از طراحی نمای شیشه ای کرتین وال برای بارهای باد پیشی می گیرد. به طور کلی، اقدامات و تکنیک های ایمنی لازم در کدهای قابل اجرا ارائه شده است.
شیشه در مجموعه های دارای درجه آتش سوزی ، شیشه های اسکای لایت ، شیشه در درها و پنجره های قابل اجرا و شیشه های مجاور سطوح پیاده روی عابر پیاده ( هندریل ) نمونه هایی از شرایطی هستند که در آنها شیشه ایمنی باید در نظر گرفته شود.
مدل های تحلیلی نمای شیشه ای کرتین وال و جزئیات مربوط به اتصالات، لنگرها و بست
تجسم نمای شیشه ای کرتین وال سه بعدی هنگامی که تحت بارهای باد قرار می گیرد و پیش بینی توزیع بار و پاسخ نمای شیشه ای کرتین وال به تأثیرات باد، کلیدهای مهمی برای طراحی نمای شیشه ای کرتین وال هستند. برای ایجاد مدل شبیه سازی رفتار نمای شیشه ای کرتین وال، داشتن تخصص و تجربه لازم الزامی است. علاوه بر این، برخی داده‌های ضروری وجود دارد که باید به دست آیند، در غیر این صورت مدل‌های تحلیلی نمی‌توانند تولید شوند، برای مثال بارها و پارامترهای هندسی و خواص مکانیکی مواد.
مدل های تحلیلی دیوار پرده و جزئیات در بخش های زیر توضیح داده خواهد شد:
تبدیل از فشار دینامیک به فشار استاتیک معادل
از معادله برنولی برای تغییر فشار دینامیکی باد به فشار استاتیکی معادل استفاده می شود و این فشار به صورت عمود بر سطح شیشه اعمال می شود. عناصر قاب اولیه و ثانویه به ترتیب با اعمال بارهای جانبی به طور یکنواخت محلی و الگوهای بار مثلثی تجزیه و تحلیل می شوند.
نمایش رفتار سازه با نمودارهای قاب به صورت مستقل و مجزا از سازه اصلی
این روش به عنوان مناسب ترین روش برای نمایش رفتار ساختاری نمای شیشه ای کرتین وال در نظر گرفته می شود. معمولاً مولیون‌های عمودی (اعضای اولیه قاب) مانند تیرهای پیوسته که از یک طبقه به طبقه دیگر با بار توزیع شده یکنواخت ، تجزیه و تحلیل می‌شوند. هنگامی که دقت بیشتری مورد نیاز است، هر فضای قاب اولیه یا گوشه با استفاده از الگوهای بار ذوزنقه ای یا مثلثی تجزیه و تحلیل می شود. تیرهای افقی (اعضای ثانویه قاب) به عنوان تیرهای تکیه گاه ساده با الگوی بارهای ذوزنقه ای یا مثلثی تجزیه و تحلیل می شوند. هر دو عنصر قاب بندی عمودی و افقی به همراه دیاگرام توزیع بار آنها در شکل 9 نشان داده شده است.
تحلیل المان محدود
مدل های سه بعدی نمای شیشه ای کرتین وال را می توان با استفاده از برنامه های المان محدود مانند ANSYS تولید کرد که می تواند بیشتر شرایط نمای شیشه ای کرتین وال را به دقت نشان دهد. مدل‌سازی شرایط مرزی معمولاً پرماجراترین کار است، زیرا محیط‌ها اغلب حاوی تکیه‌گاه‌ها و واشرهای انعطاف‌پذیر هستند. علاوه بر این، باید در نظر داشت که از خواص فیزیکی ثابت مناسب برای موادی مانند شیشه یا آلومینیوم استفاده شود.
مجموعه های اتصال
طراحی مجموعه های اتصال سخت ترین کار طراحی نمای شیشه ای کرتین وال است. مدل‌سازی شرایط مرزی مجموعه‌های اتصال در بیشتر موارد بر اساس باورها و تاملات شخصی است. با این وجود، مدل‌های مونتاژ اتصال باید برای نشان دادن انتقال بار از یک عضو به عضو دیگر ایجاد شود. اتصالات مکانیکی که از جوش یا اتصال دهنده استفاده می کنند به عنوان بدنه های صلب با هندسه بارهای جابجا شده برای مشخص کردن عملکردهای پیچشی و واژگونی مدل می شوند.
طراحی و اتصالات برای تامین لنگر
لنگرها و اتصالات های مختلفی وجود دارد که طراح باید با آنها آشنا شود تا بهترین نوع طراحی و اتصالات برا تامین لنگر را برای شرایط موجود انتخاب کند. نمونه هایی از اتصالات لنگرها عبارتند از فولاد جوش داده شده، پیچ و مهره و اتصالات ترکیبی.
اتصالات ترکیبی به طور گسترده در سیستم های نمای شیشه ای کرتین وال با کارایی بالا استفاده می شوند.
برای تعیین فرض طراحی انکر بولت ها و تعیین اثر بارها و ممان های تحمیل شده بر سازه اصلی توسط سازه نمای شیشه ای کرتین وال، ارتباط بین مهندس سازه و طراح نمای شیشه ای کرتین وال مورد نیاز است.
شرکت آلوم کاردینه ( آلوکد): تجربه طولانی ، موفق و گسترده ای در انجام مشاوره اولیه ساختمان برای پروژه های ساختمانی جدید و همچنین بررسی های فنی و مهندسی سیستم های پوشش ساختمان (شامل نمای شیشه ای کرتین وال ها و سیستم نمای شیشه ای ویندو _ وال) برای مالکان ساختمان، مدیران پروژها، کارفرمایان طراحان دارد. تیم ما همچنین می تواند از طرف ، پیمانکاران عمومی، پیمانکاران فرعی، تولید کنندگان پروفیل ها و متخصصان طراحی (معماران، مهندسان، و مشاوران ساختمان) خدمات تخصصی نما را برای پروژه ها ارائه دهد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد خدمات مهندسی آلوم کاردینه و یا صحبت با یک کارشناس خبره در این باره با شماره 02188647603 تماس بگیرید
