کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی

کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی نوشته‌ی میثم مظلوم اثری آموزشی است که موسسه فرهنگی هنری دیباگران تهران آن را منتشر کرده است. این کتاب با تمرکز بر مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، به‌طور ویژه برای داوطلبان آزمون نظام مهندسی در صلاحیت نظارت و اجرا و همچنین داوطلبان آزمون کارشناسی رسمی دادگستری در رشته‌های مهندسی عمران و معماری تدوین شده است. ساختار اثر بر سه پایه‌ی اصلی استوار است: خلاصه‌ی درس، تست‌های استاندارد و پاسخ‌های تشریحی. نویسنده در مقدمه توضیح داده است که محتوای کتاب بر اساس آخرین ویرایش مبحث دهم و با استفاده از تجربه‌ی تدریس در کلاس‌های آمادگی آزمون گردآوری شده تا نکات پرکاربرد و پرتکرار در آزمون‌ها به‌شکل فشرده و هدفمند در اختیار خواننده قرار بگیرد. در فصل‌های مختلف، مباحثی مانند روش‌های طراحی سازه‌های فولادی، فولادهای سازه‌ای، اعضای کششی و فشاری، کنترل کمانش موضعی، اعضای مختلط، اتصالات پیچی و جوشی و ضوابط لرزه‌ای به‌صورت نکته‌محور و همراه با مثال و جدول مرور شده است. تمرکز کتاب بیش از آنکه بر طرح مفصل پروژه‌ها باشد بر فهم دقیق ضوابط آیین‌نامه‌ای، روابط طراحی و محدودیت‌های ابعادی است تا خواننده بتواند در زمان محدود آزمون، سؤالات را سریع‌تر تحلیل و حل کند. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی

کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی با تکیه‌بر متن مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، محتوای خود را از سطح کلیات طراحی تا جزئیات اجرایی پیش می‌برد. میثم مظلوم در مقدمه توضیح داده است که سازه‌های فولادی در کنار سازه‌های بتن‌آرمه از متداول‌ترین سیستم‌های ساختمانی در کشور هستند و مبحث دهم هم‌زمان هم مرجع رسمی طراحی و اجرای این سازه‌ها و هم یکی از منابع اصلی آزمون‌های ورود به حرفه مهندسان و آزمون کارشناسی رسمی دادگستری به‌شمار می‌آید. به همین دلیل ساختار کتاب به‌گونه‌ای تنظیم شده که هم مرور سریع ضوابط آیین‌نامه‌ای را ممکن کند و هم خواننده را برای مواجهه با تست‌های استاندارد آماده سازد. فصل اول با عنوان کلیات و مبانی طراحی، مفاهیم حالت‌های حدی مقاومت و بهره‌برداری، روش ضرایب بار و مقاومت و روش مقاومت مجاز، ضرایب بار و کاهش مقاومت و تعریف مقاومت طراحی و مجاز را مرور کرده است. در همین فصل، ویژگی‌های مکانیکی فولاد سازه‌ای، منحنی تنش–کرنش، نقطه‌ی تسلیم، مدول الاستیسیته، وزن مخصوص و معیار طاقت ضربه‌ای با تکیه‌بر آزمون شارپی تشریح شده و سپس طبقه‌بندی فولادهای ساختمانی بر اساس استاندارد ایران در قالب جدول آمده است. کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی در ادامه‌ی خود وارد فصل‌های تخصصی‌تر می‌شود و هر فصل را به یک گروه از اعضا یا یک دسته ضابطه اختصاص می‌دهد. فصل دوم به الزامات طراحی اعضا برای نیروی کششی می‌پردازد و مفاهیمی مانند محدودیت لاغری اعضای کششی، تعریف سطح مقطع کل، خالص و خالص مؤثر، ضریب تأخیر برش در محل اتصالات و نحوه‌ی محاسبه‌ی مقاومت کششی بر اساس تسلیم و گسیختگی را به‌همراه روابط و جداول آیین‌نامه‌ای توضیح داده است. فصل سوم به کنترل کمانش موضعی اختصاص دارد و با استفاده از جداول نسبت پهنا به ضخامت برای اجزای فشاری با یک یا دو لبه‌ی متکی، مرز بین مقاطع فشرده، غیرفشرده و لاغر را مشخص می‌کند و مثال‌های عددی برای کنترل بال و جان تیر و ستون ارائه می‌دهد. فصل چهارم طراحی اعضای فشاری و ستون‌ها را پوشش می‌دهد؛ از تعریف نسبت لاغری و ضریب طول مؤثر در قاب‌های مهارشده و مهارنشده تا مقاومت فشاری اسمی بر اساس کمانش خمشی، پیچشی و خمشی–پیچشی و محدودیت‌های ابعادی اعضای فشاری مرکب با یا بدون بست. در فصل‌های بعدی، مقاومت خمشی تیرهای I شکل و ناودانی، اعضای مختلط فولاد–بتن (محاط در بتن و پرشده با بتن)، برشگیرها در تیرها و ستون‌های مختلط، اتصالات پیچی و جوشی، انواع پیچ‌ها، سوراخ‌ها، فواصل مجاز، و در نهایت ضوابط لرزه‌ای سیستم‌های قاب خمشی و مهاربندی‌شده فولادی مرور شده است. در سراسر کتاب، مثال‌ها، روابط و جداول به‌گونه‌ای انتخاب شده‌اند که با سؤالات پرتکرار آزمون‌های تستی هم‌خوانی داشته باشند.

خلاصه کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی

مبنای محتوای کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی تبیین منظم مفاهیم و روابط کلیدی مبحث دهم برای استفاده در طراحی و آزمون است. در بخش کلیات، نویسنده ابتدا مفهوم حالت‌های حدی مقاومت و بهره‌برداری را توضیح داده و نشان داده است که سازه باید طوری طراحی شود که تحت ترکیبات بارگذاری محتمل به هیچ‌یک از این حالت‌ها نرسد. سپس دو روش اصلی طراحی یعنی روش ضرایب بار و مقاومت و روش مقاومت مجاز معرفی شده‌اند؛ در هر روش، نقش ضرایب بار، ضرایب کاهش مقاومت یا ضرایب اطمینان و تعریف مقاومت موجود و مقاومت موردنیاز تشریح شده و روابط مقایسه‌ای بین مقاومت طراحی یا مجاز و نیروهای داخلی حاصل از تحلیل سازه آورده شده است. در ادامه، ویژگی‌های فولاد سازه‌ای از دیدگاه طراحی بررسی شده است: منحنی تنش–کرنش، رفتار الاستیک و پلاستیک، نقطه‌ی تسلیم، سخت‌شوندگی کرنشی، وزن مخصوص، مدول الاستیسیته و محدودیت تنش تسلیم مجاز در مبحث دهم. سپس معیار طاقت ضربه‌ای فولاد با معرفی آزمون شارپی و طبقه‌بندی رده‌های ۱۱، ۱۰ و ۱۲ بر اساس انرژی جذب‌شده در دماهای مختلف توضیح داده شده است. پس از این مبانی، کتاب وارد طراحی اعضای کششی می‌شود: تعریف سطح مقطع کل، خالص و خالص مؤثر، محدودیت لاغری اعضای کششی، نحوه‌ی محاسبه‌ی مقاومت کششی بر اساس تسلیم در مقطع کل و گسیختگی در مقطع خالص و خالص مؤثر، و ضریب تأخیر برش در محل اتصالات و وصله‌ها. برای اعضای کششی مرکب، ضوابط فاصله‌ی لقمه‌ها، نوارهای جوش منقطع، بست‌های موازی و ورق‌های مشبک بیان شده است. بخش بعدی کتاب به کمانش موضعی اختصاص دارد و با استفاده از جداول نسبت پهنا به ضخامت برای اجزای فشاری با یک یا دو لبه‌ی متکی، مرز بین مقاطع فشرده، غیرفشرده و لاغر را مشخص می‌کند و نشان می‌دهد که این طبقه‌بندی چگونه در طراحی تیر و ستون اثر می‌گذارد. سپس طراحی اعضای فشاری و ستون‌ها مطرح می‌شود: تعریف نسبت لاغری حداکثر، ضریب طول مؤثر در قاب‌های مهارشده و مهارنشده، روابط تنش کمانش الاستیک و غیرالاستیک، و محدودیت‌های ابعادی اعضای فشاری مرکب با بست‌های مورب یا موازی و ورق‌های انتهایی. اتصال ستون به ورق کف ستون، الزامات گروت، میل‌مهارها و تراز کردن کف ستون نیز در همین بخش آمده است. در فصل مربوط به خمش، مقاومت خمشی اسمی تیرهای I شکل و ناودانی فشرده حول محور قوی بررسی شده است؛ حالت حدی تسلیم با استفاده از لنگر پلاستیک و حالت حدی کمانش جانبی–پیچشی با توجه به طول مهارنشده‌ی تیر، شعاع ژیراسیون حول محور ضعیف و ضریب شکل لنگر تشریح شده است. بخش اعضای مختلط، تعریف مقاطع فولادی محاط در بتن و پرشده با بتن، محدودیت‌های مصالح (حداقل و حداکثر مقاومت فشاری بتن و تنش تسلیم فولاد)، نسبت‌های سطح مقطع فولاد، بتن و میلگرد، آرماتوربندی طولی و عرضی، و طبقه‌بندی مقاطع مختلط از نظر کمانش موضعی را دربرمی‌گیرد. سپس طراحی اعضای محوری و خمشی مختلط، حداقل ضخامت دال بتنی، شرایط استفاده یا عدم استفاده از پایه‌ی موقت در حین بتن‌ریزی و الزامات برشگیرها (گل‌میخ و ناودانی) در تیرها و ستون‌های مختلط توضیح داده شده است. در بخش اتصالات، کتاب ابتدا انواع اتصال از نظر رفتار خمشی (صلب، ساده، نیمه‌صلب) را معرفی کرده و نمونه‌هایی مانند اتصال پیچی فلنجی و اتصال با نبشی نشیمن را نشان داده است. سپس انواع پیچ‌ها (معمولی، پرمقاومت و میل‌مهار)، رده‌های مقاومتی، نیروی پیش‌تنیدگی لازم در اتصالات پیش‌تنیده و لغزش‌بحرانی، انواع سوراخ‌ها (استاندارد، بزرگ‌شده، لوبیایی کوتاه و بلند)، محدودیت ابعاد سوراخ، حداقل و حداکثر فاصله‌ی سوراخ تا لبه و فاصله‌ی مرکز تا مرکز سوراخ‌ها بیان شده است. در ادامه، مقاومت کششی و برشی پیچ‌ها در اتصالات اتکایی، پیش‌تنیده و لغزش‌بحرانی و نحوه‌ی محاسبه‌ی مقاومت برشی بر اساس حالت حدی لغزش تشریح شده است. بخش جوش‌ها نیز سطح مقطع مؤثر جوش شیاری و گوشه، حداقل و حداکثر ضخامت و بعد جوش، طول مؤثر، شرایط جوش منقطع، جوش در سوراخ و شکاف و ضوابط خاص اتصالاتی مانند نبشی نشیمن، ورق‌های سخت‌کننده و تیرورق‌ها را مرور کرده است. در فصل ضوابط لرزه‌ای، سیستم‌های قاب خمشی فولادی، قاب مهاربندی‌شده همگرا و واگرا، الزامات لرزه‌ای مصالح فولادی و اتصالات و نقش اتصالات ازپیش تأییدشده مطرح شده‌اند.

چرا باید کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی را بخوانیم؟

خواندن کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی به‌ویژه برای کسانی که با مبحث دهم مقررات ملی سروکار دارند چند مزیت مشخص دارد. نخست آنکه نویسنده متن آیین‌نامه را به‌صورت پراکنده نقل نکرده بلکه آن را در قالب فصل‌های موضوعی منظم کرده است؛ به‌این‌ترتیب مفاهیمی مانند حالت‌های حدی، طراحی اعضای کششی و فشاری، کمانش موضعی، خمش، اعضای مختلط و اتصالات در یک مسیر پیوسته از مبانی تا جزئیات دنبال می‌شوند. این چینش باعث می‌شود خواننده بتواند ارتباط بین جداول، روابط و بندهای مختلف مبحث دهم را بهتر ببیند و در ذهن خود شبکه‌ای منسجم از ضوابط طراحی فولاد بسازد. دوم آنکه کتاب به‌طور مشخص بر نیاز داوطلبان آزمون نظام مهندسی و کارشناسی رسمی تمرکز کرده است. انتخاب مثال‌ها، تأکید بر نسبت‌های لاغری، حدود پهنا به ضخامت، ضرایب طول مؤثر، روابط مقاومت خمشی و برشی، و نیز توضیح دقیق جزئیات اتصالات پیچی و جوشی همگی با نگاه به سؤالات پرتکرار آزمون تنظیم شده‌اند. وجود تست‌های استاندارد و پاسخ‌های تشریحی (که در متن معرفی کتاب به آن اشاره شده) این امکان را فراهم می‌کند که خواننده پس از مرور هر مبحث، بلافاصله نوع طرح سؤال و دام‌های متداول در آزمون را ببیند و روش حل را با روابط آیین‌نامه‌ای تطبیق دهد. سوم اینکه در بخش اعضای مختلط و ضوابط لرزه‌ای، نکاتی که معمولاً در مطالعه‌ی عادی مبحث دهم کمتر به آن‌ها توجه می‌شود برجسته شده‌اند؛ مانند محدودیت‌های مصالح و ابعاد در مقاطع مختلط، الزامات برشگیرها، طول مقرر بار برای انتقال برش طولی و شرایط استفاده از اتصالات لغزش‌بحرانی. این تمرکز بر جزئیات، درک عمیق‌تری از رفتار سازه‌های فولادی و مختلط ایجاد می‌کند و در عین حال برای پاسخ‌گویی به سؤالات مفهومی و محاسباتی آزمون مفید است.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

مطالعه‌ی کتاب طراحی و اجرای سازه های فولادی به داوطلبان آزمون نظام مهندسی در صلاحیت نظارت و اجرا در رشته‌ی عمران و معماری پیشنهاد می‌شود که به‌دنبال منبعی فشرده برای مرور مبحث دهم هستند. همچنین به مهندسان عمران و معماری شاغل در طراحی و اجرای سازه‌های فولادی که می‌خواهند ضوابط آیین‌نامه‌ای مربوط به اعضای کششی و فشاری، کمانش موضعی، اعضای مختلط و اتصالات پیچی و جوشی را به‌صورت نکته‌محور مرور کنند توصیه می‌شود. داوطلبان آزمون کارشناسی رسمی دادگستری در گرایش عمران و معماری که نیاز دارند تسلط خود بر مقررات ملی ساختمان و به‌ویژه مبحث دهم را تقویت کنند نیز می‌توانند از این کتاب بهره ببرند.