اصول طراحی استخر؛ گام به گام مراحل ساخت و مدلسازی آن در ایتبس

امروزه طراحی استخرها، به دلیل زیبایی و کاربردی بودن در ساختمان‌های مسکونی، ویلاها، هتل‌ها، زمین‌های کشاورزی و …، به عنوان یکی از عناصر مهم در طراحی سازه ها به شمار می‌روند. اما طراحی صحیح و بهینه یک استخر به مهارت‌ها و تجربه‌ی یک طراح سازه حرفه ای نیاز دارد.

از این رو در این ایبوک، با معرفی انواع استخرها و تأثیرگذاری شرایط مختلف بر طراحی آن‌ها، به بررسی جزئیات مهمی از فرآیند طراحی استخر به صورت دستی و نرم افزاری خواهیم پرداخت. همچنین، نکات کلیدی و قابل توجهی که برای طراحی استخرهای روباز و سرپوشیده باید به آن توجه شود را بررسی خواهیم نمود.

در نهایت در پایان مطالعه این ایبوک شما به عنوان طراح سازه می‌توانید به روش‌ها و رویکردهای حرفه‌ای در طراحی استخرها پی برده و با توجه به شرایط محیطی و نیازهای پروژه، به طراحی بهینه و ایمن برسید.

در این صفحه تنها خلاصه ای از این ایبوک جامع بیان شده است. متن اصلی ایبوک را منطبق بر فهرست مطالب دانلود کنید.

⌛ آخرین به روز رسانی: 18 مرداد 1402

📕 تغییرات به روز رسانی: انتشار جدید

1. تعریف استخر

استخرها سازه دست بشر و نوعی آبگیر مصنوعی هستند که به‌صورت یک مخزن روباز برای اهداف مختلف ازجمله شنا، آب­ تنی، تفریح، ذخیره مایعات برای مصارف گوناگون، ورزش­ های آبی مانند واترپلو و غواصی و همچنین برای مصارف آموزشی و علمی مورد استفاده قرار می­گیرند.

نمونه‌هایی از کاربردهای استخر

2. انواع استخر

عوامل زیادی در طراحی استخر دخیل می‌باشند که ازجمله آن‌ها می‌توان به نوع کاربری، هندسه، جنس، فضا و … اشاره کرد. همچنین عواملی مانند ساختارهای اطراف، ویژگی‌های محیط و شرایط زیرزمینی می‌توانند در انتخاب محل ساخت استخر نقش بسزایی داشته باشند. در ادامه به بررسی انواع استخرها از نظر کاربری و فضای اطراف می پردازیم برای آشنایی با انواع استخر از نظر جنس، فضای اطراف و نحوه استقرار روی زمین به متن اصلی ایبوک مراجعه کنید.

◾️انواع استخرها از نظر کاربری

با گذشت زمان، تنوع استخرها افزایش یافته و در کاربری‌های زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اصلی‌ترین و مهم‌ترین کاربری استخرها، تفریحی می‌باشد. استخرهای پرورش ماهی، ذخیره مایعات، استخرهای مصارف کشاورزی و … سایر کاربری‌های استخر هستند که با آن‌ها آشنا هستیم. امروزه استخرهای متنوعی برای ورزش‌های آبی، موارد علمی، مسابقات، موارد درمانی و… ساخته می‌شوند. این سازه‌ها براساس کاربرد و اهدافی که از ساخت آن‌ها مدنظر می‌باشد، به چند گروه مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند.

✔️استخرهای شخصی(Homeowner pool): این استخرها برای مصارف خانوادگی در زیرزمین خانه­ ها یا باغ افراد ساخته می­ شوند. ابعادی که برای این استخرها درنظر می­گیرند، کاملا سلیقه­ ای بوده و می­توانند بصورت روباز یا سرپوشیده نیز ساخته شوند. این استخرها به‌صورت شخصی بوده و کاربری عمومی به هیچ عنوان ندارند.

✔️استخرهای عمومی(Public Pool): استخرهایی که با هدف خدمت­ رسانی و درآمدزایی ساخته می­شوند، استخرهای عمومی نام دارند. البته این نوع از استخرها نیز انواع متفاوتی دارند و برای عموم مردم قابل استفاده نمی ­باشند. از جمله آن­ها می­ توان به استخرهای مؤسسات خصوصی یا دولتی، مدارس غیرانتفاعی، مراکز آموزشی مانند دانشگاه ­ها، ساختمان ­های مسکونی بزرگ، هتل ­ها و… اشاره کرد.

✔️استخرهای تفریحی شنا(Leisure Pool): به استخرهایی که تنها با هدف سرگرمی یا تفریحی افراد ساخته شده باشند، گفته می­شود. در این استخرها برای بهره­ مندی کامل از محیط استخر و لذت بردن از آن، برخی وسایل و تجهیزات در داخل آن نیز قرار می­دهند.

✔️استخرهای مخصوص واترپلو(waterpolo Pool): این نوع استخرها مخصوص ورزش آبی واترپلو بوده و اصولا در محیط ­های سرپوشیده ساخته می­شوند.

✔️استخرهای بی­ پایان یا بی­ نهایت: این استخرها به‌گونه­ ای هستند که به‌صورت آبشارگونه از داخل استخر سرریز می­شوند و سپس توسط پمپ، همان آب را دوباره به داخل استخر هدایت می­کنند. به همین دلیل از حجم آب کاسته نم ی­شود.

✔️استخر درمانی: این استخرها اصولا دارای فواید آب درمانی به‌صورت آب گرم یا سرد می‌باشند. به این استخرها اصولا استخر اسپا (SPA Pool) نیز گفته می‌شود. هدف از ساخت این استخرها بهره‌مندی افراد از آب استخر برای کمک به درمان بعضی از بیماری‌ها می‌باشد.

✔️استخرهای مخصوص معلولان (Desabled Pool): این استخرها به نحوی ساخته شده‌اند که معلولین براحتی بتوانند از امکانات استخر بهره‌مند شوند.

✔️استخر کف متحرک: این استخرها به ­گونه ­ای ساخته شدند که به‌صورت چندمنظوره بوده و اصولاً برای استفاده معلولان درنظر گرفته می­شوند. این استخرها دارای کف با قابلیت تنظیم بوده و امکان بالا و پایین کردن استخر وجود دارد. همچنین آن­ها از امنیت بالایی برخوردار بوده و درصورت استفاده نکردن از استخر می­توان کف استخر را با پاسیو هم­سطح کرده و امنیت افراد را تأمین کرد.

✔️استخرهای موج ­فشان (Wave Pool): این استخرها در مقایسه با سایر استخرها پیچیده ­تر بوده و دارای ظاهری متفاوت با سایر استخرها می­ باشد. همچنین این استخرها دارای دستگاه‌هایی می­باشند که در استخر موج ­های مصنوعی ایجاد می­ کنند.

◾️انواع استخر ازنظر فضای اطراف

قرارگیری استخرها در فضای سرپوشیده یا روباز می‌تواند در طراحی معماری یا سازه‌ای استخر تأثیر بسزایی داشته باشد. در استخرهای روباز، بار باران یا بار برف می‌توانند در طراحی سازه استخر در نظر گرفته شوند، درصورتی‌ که در استخرهای سرپوشیده نیازی به در نظر گرفتن این دو بار نیست.

✔️استخر روباز

استخرهای روباز به استخرهایی گفته می شوند که در فضای باز ساخته می شوند. برای ساخت این نوع استخرها متراژ زیاد با موانع کم مورد نیاز می باشد. یکی از اهداف مهم در ساخت استخرهای روباز بهره مندی از نورخورشید می باشد، از این رو باید موقع ساخت اینگونه استخرها دقت شود که اطراف سازه با درخت های بلند پوشیده نشده باشند تا نورخورشید به محیط بتابد. به دلیل باز بودن فضای استخرها برای کاهش آلودگی ها و تبخیر سطح آب استخر باید آب و هوای منطقه درنظر گرفته شود. قبل از ساخت استخرها باید دقت شود که از نزدیک بودن به درختان بلند و یا درختچه های کوچک خودداری شود، زیرا فشار ناشی از رشد درختان زیاد بوده و با رشد کردن آن ها ریشه درخت در خاک بیشتر فرو رفته و درصورت نزدیک بودن استخر به این درخت ها خرابی دیواره های استخر ناشی از فشار ریشه ها افزایش می یابد.

مزایای استخرهای روباز

– به دلیل قرار گرفتن در فضای باز امکان قرار دادن دیوار بخشی از ساختمان به عنوان حصار که شبیه بادشکن طبیعی عمل کند یکی از ویژگی های مهم این استخرها می باشد.
– به دلیل قرار گرفتن در فضای باز و بهره مندی از نورخورشید به سیستم گرمایشی نیازی ندارند.
– این استخرها درمقایسه با انواع دیگر استخرها کم هزینه تر می باشند.
– به دلیل پوشیده شدن اطراف سازه با گل و گیاهان و خاک، نیازی به عایق کاری محیط اطراف نمی باشد.

معایب استخرهای روباز

– به دلیل نداشتن سیستم گرمایشی و باز بودن محیط اطراف، امکان استفاده از آن ها در تمام فصول سال وجود ندارد.
– آلودگی ناشی از شاخ و برگ درختان و گرد و غبار در اینگونه استخرها بیشتر می‌باشد. از این رو مدت زمان زیادی برای تمیزکاری آن ها نیاز است.
– استخرهای روباز به دلیل باز بودن محیط اطراف و نداشتن حصار، عدم امنیت کودکان و حیوانات را ناشی می شوند.
– به دلیل باز بودن محیط اطراف استخر، ساختمان‌های مجاور به استخر دید دارند.

نمونه‌هایی از استخرهای روباز

✔️استخر سرپوشیده

 این استخرها در یک فضای بسته همانند سالن ساخته می شوند. ساخت اینگونه استخرها در ویلاها، مجتمع مسکونی، مجموعه های ورزشی و تفریحی نیازمند فضایی هستند که شرایط لازم برای ایجاد یک استخر سرپوشیده را داشته باشند. این نوع از سازه ها نسبت به موارد روباز مزایا و معایب خاص خود را دارند که در ادامه مورد بررسی قرار می‌گیرند.

مزایای استخرهای سرپوشیده

– امکان استفاده در تمام فصول سال در این نوع استخرها وجود دارد.
– به دلیل پوشیده بودن محیط اطراف، حفظ حریم خصوصی به خوبی رعایت می شود.
– به‌دلیل بسته بودن فضای اطراف استخر، تبخیر سطحی و درنتیجه اتلاف حرارت از سطح استخر به میزان زیادی کاهش می‌یابد.
– مشکلاتی ازجمله کثیف شدن سطح آب، تغییر رنگ و بوی آب در این استخرها کاهش می یابد.

معایب استخرهای سرپوشیده

– در این استخرها سیستم های گرمایشی خاصی جهت گرم کردن آب استخر و محیط اطراف موردنیاز می باشد.
– هزینه ساخت این استخرها نسبت به سایر موارد بیشتر می باشد.
– زمان لازم برای ساخت آن ها طولانی می باشد.
– در این سازه ها علاوه بر طراحی استخرها، طراحی دیوارهای اطراف، سقف، ساخت سکو و … نیز ضروری می باشد.

نمونه‌هایی از استخرهای سرپوشیده

نکته: با پیشرفت علم و تکنولوژی می توان از مزایای هر دونوع استخر روباز و سرپوشیده به‌طور همزمان بهره مند شد. بدین منظور می توان از سقف های متحرک جهت حفظ حریم شخصی، جلوگیری از آلودگی و یخ زدگی آب استفاده کرد.

✅ برای آشنایی با انواع استخر از نظر جنس، فضای اطراف و نحوه استقرار روی زمین به متن اصلی ایبوک مراجعه کنید.

3. مراحل ساخت استخر

قبل از اقدام به ساخت استخر، ابتدا باید از ادارات و سازمان های مربوطه پروانه ساخت و مجوزهای لازم گرفته شود. بعد از دریافت این مجوزها، مراحل ساخت استخر شروع می شود. برای دریافت نتیجه مناسب، حین ساخت استخر بهتر است هیچ وقفه ای ایجاد نشود. درصورت ایجاد فاصله در مراحل ساخت استخر، مقاومت سازه با مشکل روبرو شده و نتیجه  مطلوب حاصل نمی شود. درصورت رعایت نکردن این موضوع کمترین آسیب حاصله از آن، نشست استخر و بروز ترک در کف و دیواره ها به علت ایجاد فاصله زمانی مکرر در روند عمرانی سازه می باشد.

مراحل ساخت و اجرای استخر به ترتیب به صورت زیر می باشد که در متن اصلی ایبوک به طور مفصل به هر یک از این مراحل پرداخته شده است 

1. انجام آزمایش‌ها از مشخصات خاک در محل استقرار استخر
2. انتخاب مکان مناسب برای استقرار استخر
3. طراحی استخر
4. گودبرداری استخر
5. مسطح کردن خاک و شیب‌بندی استخر
6. آرماتوربندی استخر
7. لوله‌کشی استخر
8. سیم‌کشی استخر
9. بتن‌ریزی استخر
10. آب‌بندی استخرها

انجام آزمایش‌ها از مشخصات خاک در محل استقرار استخر

قبل از شروع عملیات ساخت و ساز یک سازه در هر اندازه و ابعادی باید وضعیت خاک محل پروژه بررسی و آزمایش شود. آزمایشاتی که در حین ساخت یک سازه مانند استخر باید انجام گیرد شامل: آزمایش حد نفوذپذیری، چگالی خاک، میزان تحمل بار وارده، تعیین تیپ خاک و … می باشد.

این مرحله در ساخت استخر بسیار مهم بوده و بی توجهی در این مرحله خسارات جدی به بار می آورد؛ زیرا در صورتی‌که خاک سست بوده و مقاومت کافی نداشته باشد، احتمال بروز نشست در استخر وجود دارد. در اینصورت بین دیواره ها و کف استخر درزهایی بوجود می آید که درنهایت باعث تخلیه آب استخر می شود.

برای این که هریک از این آزمایش ها صورت پذیرد، ابتدا از خاک محل احداث سازه نمونه برداری به عمل می آید. بعد از نمونه برداری، نمونه ها به آزمایشگاه برده شده و مورد آزمایش قرار می گیرند. آزمایشاتی که در شروع احداث یک سازه (استخر) مهم و ضروری می باشند، در زیر آورده شده است:

1) آزمایش نفوذ استاندارد: تشخیص نوع خاک از تیپ یک تا چهار
2) آزمایش هم ارز ماسه: بدست آوردن نسبت ماسه به خاک
3) آزمایش حدروانی خاک: به دست آوردن درصد رطوبت خاک
4) آزمایش های دانه بندی: بدست آوردن اندازه ذرات تشکیل دهنده خاک و مقایسه آن ها با استاندارد موجود
5) آزمایش برش مستقیم: دستیابی به میزان مقاومت برشی خاک
6) آزمایش سه محوری: دستیابی به میزان مقاومت برشی در خاک های چسبنده، غیرچسبنده و دانه ای
7) آزمایش نفوذپذیری: بدست آوردن ضریب نفوذپذیری خاک
8) آزمایش تک محوری خاک های چسبنده: دستیابی به پارامترهای مقاومت برشی در خاک چسبنده
9) آزمایش تحکیم خاک: بررسی نشست خاک دربرابر نیروهای فشاری وارده
10) آزمایش تراکم خاک: بررسی وضعیت خاک در برابر اقدامات تراکم آن

انتخاب مکان مناسب برای استقرار استخر

انتخاب مکان و جای مناسب باهدف کاهش آسیب پذیری استخر نقش مهمی در عمر مفید استخر دارد. درهنگام انتخاب مکان مناسب برای اجرای استخر باید به عواملی مانند هموار یا ناهموار بودن زمین، وجود درختان بلند و بوته ها، حفظ حریم خصوصی و مسیر تابش خورشید دقت شود. به عنوان مثال، یکی از مشکلات ناشی از رعایت نکردن موارد مذکور این است  که محل استخر در مکانی نزدیک درختان بلند با ریشه های قوی انتخاب شود.

در بخش های قبلی هم بیان شد که این امر باعث بروز مشکلاتی در سیستم لوله-کشی و تخلیه آب استخر می شود. ازطرفی ریختن برگ درختان روی آب استخر باعث کثیف شدن آب شده و درصورت جمع آوری نکردن، در کف استخر رسوب می کنند که هزینه های زیادی برای تمیزکردن آن تحمیل می‌شود.

نوع استخری که مدنظر کارفرما می باشد، در انتخاب محل ساخت استخر نقش اساسی دارد. به عنوان مثال، حیاط بهترین مکان برای ساخت استخر خانگی روباز و زیرزمین ساختمان مناسب‌ترین مکان برای ساخت استخر سرپوشیده می‌باشد. درهنگام اقدام به ساخت سازه در فضای باز مانند حیاط، باید به این مورد توجه کرد که احداث سازه  موردنظر نباید موجب حذف قسمت های ارزشمند دیگر شود.

همچنین یکی از نکاتی که در هنگام ساخت استخر روباز باید رعایت شود، درنظر گرفتن یک بادشکن می باشد؛ زیرا احداث استخر در مکانی که باد می وزد باعث تبخیر سریع‌تر آب استخر شده و درنهایت این امر باعث کاهش مکرر حجم آب داخل استخر می شود. برای جلوگیری از این کار می توان استخر را در مکانی احداث کرد که دیواری از سازه به عنوان بادشکن عمل کند. درشکل زیر نمونه هایی از این نوع سازه ها آورده شده است.

نمونه‌هایی از استخرهای خانگی کنار دیوار

نکته:  از ساخت استخر زیر تیرهای برق و سیم تلفن باید اجتناب کرد. همچنین بهتر است استخر در مکانی واقع شود که از داخل خانه به آن دید داشته باشد؛ زیرا این عمل هم امنیت شناگران علی الخصوص بچه ها را تأمین می کند و هم به ایجاد فضای دل انگیز و نمای مناسب خانه کمک می کند.

نمونه‌هایی از استخرهای روبروی خانه

طراحی استخر

 پس از قطعی شدن محل ساخت استخر و طی مراحل اول و دوم، زمان طراحی استخر می باشد. در مرحله طراحی استخر باید به این سوالات پاسخ داده شود:

• هندسه استخر چگونه باشد؟
• عمق و ابعاد مدنظر کارفرما چقدر می باشد؟
• بودجه ای که برای این کار در نظر گرفته  شده است، چه مقدار می باشد؟
• چه تعداد ورودی و خروجی برای این کار درنظر گرفته شده است؟

پس از پاسخ گویی به این سوالات، طراح براساس درخواست و سلیقه افراد اقدام به طراحی سازه می کند؛ همانطور که برای طراحی هر سازه ای یک سری اصول و قوانین وجود دارد، برای ساخت و طراحی استخرها در هر ابعاد، اندازه و شکلی یکسری استانداردها تعریف شده است که رعایت این اصول ضروری می باشد. ازجمله مواردی که در ابتدای ساخت استخر طراح به آن توجه می کند، نوع کاربری استخر می باشد؛ زیرا برای ساخت هرکدام از استخرهای خانگی، عمومی، مسابقات و … اصول و ضوابط خاصی ارائه شده است. به عنوان مثال، نمونه هایی از ضوابطی که حین ساخت بعضی استخرها باید رعایت شود در ادامه آورده شده است:

اصول و ضوابط استخرهای خانگی: در ساخت استخرهای خانگی، طول استانداردی که باید رعایت شود بین 12/5 تا 50 متر می‌باشد. ازطرفی هرچه فضای درنظرگرفته شده برای ساخت استخر بزرگتر باشد، طول استخر به 50 متر نزدیک تر و در موارد برعکس، به 12/5 متر نزدیک تر می باشد. عرض استانداردی که برای استخرهای ویلایی و آپارتمانی درنظر گرفته می‌شود، متفاوت می باشد. عرض تعیین شده برای استخرهای ویلایی معمولاً بین 10 الی 50 متر و برای خانه های آپارتمانی 3 الی 6 متر تعیین شده است. اصولاً عمق استخرهای خانگی باید یک الی دو متر انتخاب شود، مگر در شرایطی که طول و عرض استخر 50×50 باشد که در این صورت عمق استخر حدود 3 الی 6 متر می‌تواند در نظر گرفته شود.

اصول و ضوابط استخرهای تفریحی: این استخرها اصول و قوانین خاصی به جز عمق آب را شامل نمی شوند؛ از این رو، این استخرها در انواع شکل و ابعادی می توانند بکار روند. در ساخت این استخرها، عمق آب در قسمت بیشتری از محوطه استخرها کمتر از 1/7 متر درنظر گرفته می شود.

اصول و ضوابط استخرهای آموزشی: در چنین استخرهایی اصل اول رعایت ایمنی افراد ناآشنا به شنا می باشد. اصولاً این استخرها به‌صورت مستطیل ساخته می شوند. عمق آب حدودا از 0/8 تا 1 متر و ابعادی که برای آن ها درنظر گرفته  می‌شود معمولاً 7×12 متر می‌باشد.

نمونه‌هایی از ابعاد استخرها  (الف) ابعاد استخرهای آموزشی  (ب) ابعاد استخرهای خانگی

✅ ادامه توضیحات مراحل ساخت استخر را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

4. مدل‌سازی، تحلیل و طراحی استخر در نرم‌افزار

در ابتدای مدل‌سازی استخر، مهندس طراح، نقشه معماری، نقشه معماری به همراه نقشه تأسیسات یا پلان استخر با ابعاد مشخص را در اختیار دارد. به هر حال اطلاعات اولیه توسط کارفرما یا شرکت مشاور در اختیار طراح قرار می‌گیرد تا طراح بتواند کار خود را شروع کند. مهندس طراح برای شروع طراحی باید با استفاده از قضاوت مهندسی و تجربه خود، ضخامت اولیه برای کف و دیواره استخر را در نظر بگیرد.

داس به‌عنوان یک پیشنهاد اولیه، ضخامت پای دیوار و کف را 10% درصد ارتفاع کل دیوار (h_w) در نظر می‌گیرد. همچنین مطابق نشریه 123، با توجه به اینکه تراکم و اجرای صحیح بتن در سازه‌هایی همچون استخر برای اطمینان از آب‌بندی مناسـب آن از اهمیت بالایی برخوردار است، حداقل ضخامت دیوارهـای بـتن مسـلح در مجـاورت آب برابـر 30 سانتی‌متر توصیه می‌شود. البته به منظور اطمینان از آب‌بندی، بهتر است حداقل ضخامت قسمت تحتانی برای دیوارهای طره‌ای برابر با 1/10H_L  و برای دیوارهای مهارشده در قسمت فوقانی(مانند استخرهای داخل فونداسیون) برابر با 1/12H_L درنظر گرفته شود.

همچنین این نشریه حداقل ضخامت کف استخر را 30 سانتی‌متر یا 1/12H_L (هرکدام بزرگ‌تر شد) پیشنهاد می‌کند. این ابعاد صرفاً برای شروع کار طراحی می‌باشد و مهندس طراح موظف است تا در انتهای طراحی تعادل خوبی بین ابعاد استخر و آرماتورهای آن برقرار سازد. در طراحی استخرها، گاهی مهندسین طراح از ابتکارهای خاصی می‌توانند استفاده کنند.

نرم‌افزاری که در این بخش مورد بررسی قرار خواهد گرفت، نرم‌افزار ETABS می‌باشد. این نرم‌افزار در کنار قابلیت‌های ویژه‌ای که دارد، برخی محدودیت‎‌هایی نیز در طراحی استخر به دنبال دارد. با این حال نرم‌افزار رایج و کاربردی در بین مهندسین عمران است. بنابراین این نرم‌افزار در این بخش مورد بررسی قرار می‌گیرد.

تعریف مشخصات

ابتدا مشخصات مختص هر پروژه در نرم‌افزار تعریف می‌شود. منظور از مشخصات، مشخصات دیوارها و دال کف استخر، مشخصات خاک زیر دال کف استخر، الگوها و ترکیبات بار و سایر موارد مشابه است.

تعریف مشخصات مصالح

مطابق نشریه 123، حداقل مقاومت مشخصه بتن مخازن (f´_c) برابر با 30 مگاپاسکال و حداکثر رده آرماتور فولادهای بکار رفته با تنش حد تسلیم 400 مگاپاسکال (S400) در نظر گرفته می‌شود.

مطابق مبحث 9 مقررات ملی ساختمان، ضریب الاستیسیته بتن با چگالی (wc) بین 1440 و 2560 کیلوگرم بر متر مکعب از رابطه زیر بدست می‌آید. همچنین ضریب پواسون و ضریب انبساط حرارتی بتن به‌ترتیب 0.2 و ^(6-)10× 10 در هر درجه سلسیوس می‌باشند.

E_c=0.043(W_c)^1.5 √(f_c‘ )

توجه: درصورتی‌که بتن بکار رفته در دیوار و کف استخر در شرایط محیطی خاصی باشند که دوام بتن حائز اهمیت باشد، بایستی حداقل رده بتن مطابق پیوست 1 مبحث 9 مقررات ملی ساختمان انتخاب شود.

تعریف مشخصات بتن

مطابق مبحث 9 مقررات ملی ساختمان، ضریب الاستیسیته فولاد برابر با 200000 مگاپاسکال می‌باشد. مشخصات مقاومت تسلیم (F_y) و مقاومت نهایی (F_u) آرماتورهای S400 و S340 مطابق اشکال زیر در نرم‌افزار وارد شده است. همچنین مقدار مقاومت تسلیم مورد انتظار (F_ye) و مقاومت نهایی مورد انتظار (F_ue) با 1/25 برابر کردن مقاومت تسلیم و نهایی بدست می‌آیند.

تعریف مشخصات آرماتورهای طولی

تعریف مشخصات آرماتورهای عرضی

✅ برای مطالعه توضیحات مفصل این بخش به متن اصلی ایبوک مراجعه نمایید.

مدل‌سازی سازه استخر

مدل‌سازی صحیح دیوارها، کف استخرها و سایر المان‌های استخر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. درصورتی‌که مدل‌سازی به درستی انجام نشود، نتایج تحلیل و طراحی نادرست خواهند بود. پس از مدل‌سازی دیوارها و کف استخر، مدل‎‌سازی خاک زیر فونداسیون و اطراف استخر (درصورت وجود) به‌صورت زیر انجام می‌پذیرد.

1) مدل‌سازی‌ خاک زیر فونداسیون استخر: کف استخر را انتخاب کرده و از مسیر …Assign>>Shell>>Area Springs، ضریب عکس‌العمل بستر را اختصاص می‌دهیم. توجه داشته باشیم که اگر از روش شبه همبند استفاده می‌کنیم، قبل از اختصاص ضریب عکس‌العمل بستر، باید کف استخر چند تیکه شده باشد و به هر قسمت ضریب مختص خودش اختصاص داده شود.

2) مدل‌سازی خاک اطراف سازه استخر: در فواصل مشخص از لبه پیرامونی فونداسیون گره‌هایی با فواصل مشخص قرار داده و از مسیر Assign>>Joint>>Springs، فنرهای نقطه‌ای X، Y و XY را که قبلاً تعریف کرده‌ایم، اختصاص می‌دهیم.

یکی از خصوصیات نرم‌افزار ETABS این است که با قرار دادن گره در مدل‌سازی، خود به خود برای آن‌ها تکیه‌گاه اختصاص می‌دهد و جابه‌جایی آن گره را در جهت‌های مختلف مقید می‌سازد. اگر این تکیه‌گاه‌ها در سازه استخر مدفون یا نیمه‌مدفون حذف نشوند، مدل‌سازی اشتباه بوده و نتایج تحلیل نادرست خواهد بود. بنابراین تمامی گره‌های سازه استخر را انتخاب کرده و از مسیر …Assign>>Joint>>Restraints، گره‌ها را آزاد می‌کنیم.

جهت صحت‌سنجی مدل‌سازی، توصیه می‌شود تحلیل اولیه از هر مدلی انجام شود. باتوجه به حضور المان‌های دیوار و کف استخر، ابتدا مش‌بندی اولیه این المان‌ها انجام می‌شود و سپس سازه استخر آنالیز می‌شود. درصورت مشاهده هرگونه تغییرشکل غیرواقعی تحت بارهای لرزه‌ای و ثقلی، مدل باید اصلاح شود.

نمونه‌هایی از استخرهای مدل شده در نرم‌افزار ایتبس (الف) استخر غیرمدفون ب) استخر مدفون یا نیمه‌مدفون

پس از مدل‌سازی استخر، تشخیص محورهای محلی المان‌های کف و دیوار استخر اهمیت دارد؛ زیرا بارگذاری دیوارها و کف‌ها باتوجه به محورهای محلی این المان‌ها انجام می‌شود. پیش‌فرض نرم‌افزار ETABS به این صورت است که محور محلی 3 (آبی رنگ) در خارج از صفحه المان‌های صفحه‌ای می‌باشد. آنچه در بارگذاری سازه استخر و اعمال نیروهای استاتیکی و دینامیکی خاک و مایع اهمیت دارد نیز محور محلی 3 می‌باشد. با تشخیص جهت محور محلی که رو به خارج از صفحه می‎‌باشد، منفی یا مثبت بودن نیروی اعمالی به دیوار یا کف استخر تعیین می‌شود. در شکل زیر محور محلی 3 برای دیوارهای استخر چند سلولی ترسیم شده است.

مثالی از محور محلی 3 در اسخر دو سلولی

3) مدل‌سازی استخر داخل فونداسیون: برخی از استخرها، داخل فونداسیون سازه ساخته می‌شوند. این استخرها هم باید در نرم‌افزار SAFE و هم در نرم‌افزار ETABS به‌درستی مدل شوند. در نرم‌افزار SAFE، کافی است اثر اختلاف ارتفاع کف استخر و فشار استاتیکی مایع (به‌صورت عمودی و از نوع SD) به همراه بار مرده تأسیسات و تجهیزات در نظر گرفته شود. برای در نظر گرفتن اثراختلاف ارتفاع، دو روش وجود دارد که در متن اصلی ایبوک به طور کامل به آن پرداخته ایم.

✅ در این صفحه تنها خلاصه ای از این ایبوک جامع بیان شده است. متن اصلی ایبوک را منطبق بر فهرست مطالب دانلود کنید.

نتیجه گیری 

امروزه درخواست مکرر کارفرمایان برای ساخت استخر در ساختمان مد نظرشان موجب شده است تا مهندسین با چالش‌های مختلف و جدیدی در طراحی سازه مواجه شوند. آشنایی کافی مهندسین با نکات آیین‌نامه‌ای و چالش‌های پیش‌رو می‌تواند طرح مناسب و اقتصادی را در پی داشته باشد. از این‌رو در این ایبوک ابتدا انواع استخر، مراحل ساخت و مطالب عمومی شرح داده شده است. سپس استخرهای بتنی که عمدتاً مهندسین طراح با طراحی آن‌ها سر و کار دارند مورد بررسی جزئی‌تر قرار گرفته است.

بارگذاری، تحلیل و طراحی استخرهای بتنی حاوی انواع مایعات با هندسه مختلف به‌صورت مدفون، نیمه‌مدفون و غیرمدفون بررسی شده و نکات تحلیل و طراحی مربوط به هریک از آن‌ها ارائه شده است.

بارگذاری صحیح استخرها مهم‌ترین بخش طراحی آن‌ها می‌باشد؛ لذا نحوه بدست آوردن توزیع نیروهای دینامیکی ناشی از مایع یا خاک به دیواره‌ها یا کف استخر به‌صورت دستی و نرم‌افزاری بحث شده است و بسیاری از پرسش‌های احتمالی ناشی از ابهام در پروسه طراحی پاسخ داده شده است.

منابع

1. ضوابط و معیارهای طرح و محاسبه مخازن آب زمینی(نشریه 123)، 1394.
2. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1398.
3. مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1400.
4. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1399.
5. راهنمای طراحی دیوارهای حائل(ضابطه 308)، 1396.
6. ارزیابی کارایی طرح جدید میراگرهای مایع تنظیم شونده دوجداره، 1400.
7. راهنمای جامع استخر(ساخت، بهره‌برداری و نگهداری)، کیوان شعبانی مقدم، 1389،
8. Code Requirements for Seismic Analysis and Design of Liquid-Containing Concrete Structures and Commentary (ACI 350.3), 2020.
9. INTERNATIONAL SWIMMING POOL AND SPA CODE, 2018.
10. Tall Buildings Initiative Guidelines for Performance Based Seismic Design of Tall Buildings,2017.
11. Housner, George W. “Dynamic pressures on accelerated fluid containers.” Bulletin of the seismological society of America, 1957.
12. Housner, George W. “The dynamic behavior of water tanks.” Bulletin of the seismological society of America, 1963.
13. Pandey, Dhirendra K., Sudib K. Mishra, and Subrata Chakraborty. “A tuned liquid mass damper implemented in a deep liquid storage tank for seismic vibration control of short period structures.” The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2022.
14. Joya, A. Jehanzeb, Mohamed J. Hyder, and Yasir Zulfiqar. “Nonlinear response of acid storage tank coupled with piping attachment under seismic load for optimal safe design.” Latin American Journal of Solids and Structures 2021.
15. Hu, Jingjing, and Jiayun Xu. “Parameter Optimization and Control Characteristics Analysis of TLMD System Based on Phase Deviation.” Journal of Shanghai Jiaotong University (Science), 2020.
16. Sara, D. S., & Kumar Aswathy, S. Study on the Effect of Swimming Pool as Tuned Mass Damper. International Journal of Engineering Research & Technology, 2018.
17. Tait, M. J., and X. Deng. “The performance of structure‐tuned liquid damper systems with different tank geometries.” Structural Control and Health Monitoring: The Official Journal of the International Association for Structural Control and Monitoring and of the European Association for the Control of Structures, 2010.
18. Deng, X., and M. J. Tait. “Equivalent mechanical models of tuned liquid dampers with different tank geometries.” Canadian Journal of Civil Engineering, 2008.

1.علائم و تعاریف

2. تاریخچه استخر

3. تعریف استخر

4. انواع استخر

• انواع استخرها از نظر کاربری
• انواع استخرها از نظر شکل هندسی
• انواع استخر از نظر استقرار روی زمین
• انواع استخر ازنظر فضای اطراف
• انواع استخر ازنظر جنس

5. مراحل ساخت استخر

• انجام آزمایش‌ها از مشخصات خاک در محل استقرار استخر
• انتخاب مکان مناسب برای استقرار استخر
• طراحی استخر
• گودبرداری استخر
• مسطح کردن خاک و شیب‌بندی استخر
• آرماتوربندی استخر
• لوله‌کشی استخر
• سیم‌کشی استخر
• بتن‌ریزی استخر
• آب‌بندی استخرها

6. عوامل خرابی استخر

7. تحلیل، بارگذاری و محاسبه نیروهای وارد بر استخر

• بارهای استاتیکی استخر
• بار مرده
• بار زنده
• فشار استاتیکی مایع نگهداری شده
• فشار استاتیکی خاک
• فشار برکنش
• بارهای دینامیکی استخر
• مدل وینکلر جهت مدل‌سازی اندرکنش سازه استخر و خاک زیر آن
• مدل هازنر جهت مدل‌سازی اندرکنش سازه استخر و مایع نگهداری شده
• نيروهاي ناشي از ارتعاش قائم مايع نگهداري شده
• اضافه فشار دینامیکی خاک در اثر بارهای لرزه‌ای

8. بررسی عوامل مؤثر در فشار استاتیکی و دینامیکی ناشی از آب و خاک

9. مدل‌سازی، تحلیل و طراحی استخر در نرم‌افزار

• تعریف مشخصات
• تعریف مشخصات مصالح
• تعریف مشخصات دیوار
• تعریف مشخصات دال کف استخر
• تعریف مشخصات خاک
• تعریف الگوهای بار و caseها
• تعریف ترکیبات بارگذاری
• مدل‌سازی سازه استخر
• بارگذاری سازه استخر
• بار زلزله
• باراستاتیکی و دینامیکی یکنواخت
• بار استاتیکی و دینامیکی غیریکنواخت
• بار دما
•  تنظیم وزن لرزه‌ای
• برچسب‌گذاری دیوارها
• مش‌بندی المان‌های صفحه
• تحلیل، طراحی و کنترل سازه استخر

10. نتیجه گیری و جمع بندی

• ثبت شده در
  وزارت ارشاد
• دانلود سریع
  پس از پرداخت
• ضمانت ارسال
  بروزترین نسخه کتاب