موضوع مقاله : طبقه ی نرم

تفاوت طبقه نرم و ضعیف(سختی جانبی و مقاومت جانبی)

  • • سختی
    تغییر شکل عضو تحت اثر نیروهای وارده می‌باشد، سختی نیز برای اعضای با رفتار ترد و نرم بصورت جداگانه محاسبه می‌گردد، در بررسی سختی اعضای ترد، در محدوده ارتجاعی با توجه به روابط الاستیسیته سختی عضو قابل محاسبه می‌باشد.(همانطور که مستحضر هستید سختی عضو شامل سختی خمشی – سختی برشی – سختی محوری – سختی پیچشی می‌باشد)
    برای اعضای نرم می‌بایست از منحنی رفتار غیرارتجاعی و روابط پلاستیسیته برای محاسبه سختی استفاده نمود، برای سختی خمشی از رابطه غیرخطی لنگر-انحناء، برای سختی برشی از رابطه غیر خطی برش - تغییرمکان برشی، برای سختی محوری از رابطه نیروی محوری - تغییرطول محوری، و برای اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی نیز از رابطه تقابلی تیر و تیر- ستونها استفاده می‌گردد.
    با توجه به موارد فوق ملاحظه می‌شود که بحث سختی و مقاومت رابطه مستقیم با رفتار نرم یا ترد المان دارد و برای هر کدام نیز تعریفی ویژه ارائه شده است. درصورتیکه بحث مقاومت و سختی در کل سازهمطرح شود (ترکیبی از المانهای خمشی – برشی – محوری و اندرکنشی) تعاریف سختی و مقاومت در دو حالت رفتار ارتجاعی و رفتار غیر ارتجاعی می‌بایست در نظر گرفته شود،
    سختی: حداکثر تغییر مکانی که یک نقطه مشخصی از سازه(نقطه کنترل – مرکز جرم بام) تحت اثر نیروهای جانبی وارده در حالت ارتجاعی یا غیر ارتجاعی می‌دهد.
    مقاومت: حداکثر نیروی برشی که سازه موردنظر در حالت ارتجاعی یا غیر ارتجاعی می‌تواند تحمل نماید. بنابراین ملاحظه می‌شود که سختی ارتجاعی و غیرارتجاعی یک سازه را همانند اعضای تشکیل دهنده آن می‌بایست بصورت کاملاً مجزا بررسی نمود، و این دو تعاریفی کاملاً مجزا از همدیگر دارند که به آنها اشاره گردید.

 

طبقه نرم

 

برخی از دلایل ایجاد طبقه نرم

داشتن بازشوهای زیاد در طبقه (همچنین وجود بازشوهای بزرگ در طبقه همکف می تواند باعث ایجاد طبقه نرم شود)

ارتفاع زیادتر یک طبقه نسبت به دیگر طبقات (معمولاً طبقه نرم در طبقه همکف ساختمان های تجاری اتفاق می افتد که ارتفاع ستون ها را بیشتر در نظر می گیرند)

عدم مقاومت المان‌های باربر جانبی در طبقه (البته گاهی هم در طبقات میانی، به دلیل کاهش سختی جانبی سیستم باربر، طبقه نرم در طبقه همکف اتفاق نمی افتد)

 

عملیات مقاوم سازی ساختمان‌های با طبقه نرم در برابر زلزله‌

 

اولین قدم برای مقاوم سازی ساختمانهای با طبقه نرم آنالیز سازه برای مشخص کردن بهترین راه مقاومسازی است. مهندسین سازه باید فاکتورهای متعددی را برای تشخیص بهترین راه مقاوم سازی در نظر بگیرند. نه تنها باید مطمئن شوند که سازه به میزان لازم مقاوم سازی شده است بلکه باید کمترین تاثیر را در بهره برداری سازه داشته باشد. مثلاً‌ با پر کردن تمامی بازشوهای طبقه‌های پایین توسط بادبند و یا دیوارهای باربر مشکل طبقه نرم حل خواهد شد‌.

یکی از روش‌های رایج برای این موضوع مقاوم کردن دیوارهای موجود است. اضافه کردن دیوارهای برشی و یا حتی قاب‌های فولادی در نواحی نرم ساختمان است. ‌برای مقاوم کردن دیوارهای موجود مثلاً دیوارهای خشک (Drywall) توسط دیوارهای باربر جایگزین می‌شوند. مهار کردن دیوارها در فونداسیون نیز قسمتی از همین مقاومسازی است. اضافه کردن دیوارهای برشی (دیوارهایی که در برابر بارهای جانبی مقاومت می‌کنند) نیز می‌تواند بسیار موثر باشد. البته در صورتی که با بهره‌وری ساختمان مداخله‌ای نداشته باشند که در اینصورت شاید استفاده از قاب‌های فولادی بهترین راه حل باشد. حتی با این وجود که نصب قاب‌های فولادی بسیار پر دردسرتر خواهد بود.

مقاوم سازی ساختمان‌ها به معنای ضد زلزله کردن آنها نیست بلکه تنها امن کردن این ساختمان‌هاست. یعنی پس از زلزله سازه پابرجا باقی بماند و امنیت جانی ساکنین مهیا شود. حال ممکن است ساختمان دیگر امکان بهره برداری نداشته باشد. با این وجود یک ساختمان مقاوم سازی شده مطمئنا استانداردهای یک ساختمان طراحی شده برای زلزله را نخواهد داشت.

 

بررسی تاثیر طبقه نرم بر نوع تخریب ساختمان

فروریزش بسیاری از ساختمان‌ها در هنگام زلزله را می‌­توان به وضعیتی مرتبط دانست که در آن اعضای مهاربندی (نظیر دیوارهای برشی، بادبندها و …) در برخی طبقات حذف شده­ باشند. علت این حذف عمدتاً برآورده ساختن نیازهای معماری است. در این شرایط طبقه مذکور در برابر نیروهای جانبی تضعیف شده و نوعی از نامنظمی را در ساختمان ایجاد می­ کند که به نامنظمی سختی جانبی شناخته می‌شود.

یکی از مشخصه های اصلی طبقه نرم ناپیوستگی در استحکام یا سختی است که در اتصالات ایجاد می شود.این ناپیوستگی بدین سبب ایجاد می شود که هرچه طبقه نرم ساختمان، استحکام کمتر و یا انعطاف پذیری بیشتری داشته باشد، تغییر شکل های بیشتری در آن ایجاد می شود که به نوبه خود به تمرکز نیروها در اتصالات می انجامد.

 

آیا به وجود آمدن طبقه نرم غیر مجاز است؟

به مهندسین توصیه می­ شود حتی­ المقدور از به وجود آمدن نامنظمی سختی جانبی جلوگیری نمایند. با این حال وجود این نامنظمی در ساختمان غیرمجاز نیست. گاهاً شرایط طرح معماری ایجاب می­ کند که طراح سازه در برخی طبقات اعضای باربرجانبی را کوچک یا حذف نماید. با تغییر در ابعاد سیستم باربر جانبی، سختی تحت تاثیر قرار می­ گیرد و ممکن است سازه درگیر نامنظمی سختی جانبی گردد.

آیین نامه وجود نامنظمی طبقه نرم و خیلی نرم را غیر مجاز ندانسته ولی محدودیت­ های بسیاری را در صورت وجود آن وضع می­ کند. به ­طور مثال اگر در ساختمانی نامنظمی طبقه نرم یا خیلی نرم وجود داشته باشد و ساختمان بیش از سه طبقه باشد امکان استفاده از تحلیل استاتیکی معادل وجود نخواهد داشت. در این موارد باید از تحلیل­ های نسبتاً پیچیده­ تر جایگزین مانند تحلیل دینامیکی طیفی یا تاریخچه زمانی و … استفاده نماییم.

  • •مقاومت
    در بررسی مقاومت طراحی اعضای یک سازه، دو نوع رفتار ترد و نرم بصورت جداگانه می‌بایست بررسی گردد.
    رفتار ترد: عضو قبل از رسیدن به مقاومت نظیر حد تسلیم در اثر کمانش (موضعی یا کلی)منهدم می‌شود، در چنین اعضائی مقاومت طراحی کمتر از مقامت نظیر حد تسلیم مصالح مبنای عضو می‌باشد، ستونهای لاغر – عناصر بادبندی در فشار – بال تیرهای تحت نیروی متمرکز – جان تیرهای تحت برش خارج از صفحه و … جزو این دسته محسوب می‌شوند.
    رفتار نرم: عضو قادر است به مقاومت نظیر حد تسلیم خود برسد و وارد مرحله تغییر شکل پلاستیک شود، در این حالت مقاومت عضو با در نظر گرفتن سخت شدگی کرنشی مصالح مبنای آن (فولاد یا بتن یا ….) محاسبه می‌شود.

طبقه ضعیف

وقوع طبقه ضعیف می تواند در هر ارتفاعی از سازه مشکل ساز باشد ولی به علت اینکه میزان بار جانبی در طبقه همکف سازه بیشترین مقدار است لذا اگر کوچکترین عدم پیوستگی در نوع واکنش (چه از نوع نیرویی یا جابجایی) نسبت به بارجانبی اعمال شده در طبقه همکف نسبت به طبقه بالای آن اتفاق بیفتد می تواند باعث بروز آسیب جدی بر سازه شود.
در واقع زمانی طبقه ضعیف نام می گیرد که مجموعا مقاومت کمتری نسبت به مقاومت مورد انتظار آن در برابر تنش های وارده از خود نشان داده باشد.

دلایل ایجاد طبقه ضعیف

همانطور که می دانیم در سازه و به شکل جزئی تر در هر طبقه نیروی مقاوم به نسبت سختی اعضا در سازه توزیع می شود.

 اگر سختی طبقه ای کمتر از حد مورد انتظار باشد چه اتفاقی می افتد؟

پاسخ اینست که در این صورت علاوه بر تغییر شکل زیادتر اعضا که باعث ایجاد تنش های دور از انتظار در آنها می شود نیروی مقاومی هم که در اعضا بایستی به وجود می آمد به دلیل سختی کمتر اعضا مقدار کمتری به خود اختصاص می دهد.

همین سه عامل تغییرشکل های دور از انتظار، تنش های دور از انتظار و مقاومت کمتر از انتظار که ممکن است همه با هم رخ دهند؛ می تواند باعث فروریزش کلی آن طبقه گردد. مواردی که می تواند باعث کاهش سختی و مقاومت طبقه شود را می توان در سه حالت زیر جستجو کرد :

الف) زمانی که ارتفاع طبقه پایین تر به نحو قابل ملاحظه ای زیادتر از ارتفاع طبقه بالاتر از خود باشد:
در این حالت به علت کاهش چشمگیر در میزان سختی طبقه انتظار کاهش در مقاومت جانبی طبقه نیز می رود.

ب) انقطاع در سیستم باربر ثقلی:
این حالت زمانی رخ می دهد که برخی از المان های عمودی سازه تا طبقه پایین تر که معمولا طبقه همکف سازه است ادامه پیدا نکنند؛ تا شاید بازشویی بنا به ملاحظات معماری ایجاد شود. در این حالت، غیر مستقیم شدن مسیر انتقال بار باعث تغییرات ناگهانی در میزان سختی و مقاومت طبقه و ایجاد نامنظمی در ارتفاع سازه می شود.

ج) وجود بازشو در سیستم مقاوم جانبی مخصوصا به هنگام استفاده از دیوار برشی:
در این شرایط نیز مشخص است که وجود بازشو با اندازه غیرمتعارف در سیستم دیوار برشی در طبقات یا در طبقه همکف می تواند باعث کاهش سختی و البته مقاومت جانبی طبقه شود.
البته اگر مجبور به تعبیه بازشو در دیوار برشی هستیم، باید الزامات دیوار برشی کوپله رعایت گردد؛

آموزش روش کنترل طبقه نرم سازه در ایتبس را قسمت محصولات فروشگاه مشاهده کنید

logo-samandehi

آکادمی طراحی سازه مهندس توکلی

تهران، کارگر شمالی، بعد از تقاطع فاطمی، کوچه دیدگاه، پلاک ۳
تماس: ۸۸۹۵۱۲۷۹ - ۰۲۱
همراه: ۸۵ ۱۱ ۰۳۳ - ۰۹۱۲

پیوستن به ما

خبرنامه

اطلاعات تماس خود را برای ما ارسال کنید و در خبرنامه عضوشوید .از آخرین اخبار مطلع شوید.

کلیه حقوق این سایت برای گروه طراحی سازه ۲۸۰۰ محفوظ میباشد .
۰۲۱-۸۸۹۵۱۲۷۹
 تهران، خیابان کارگرشمالی، بعد از چهارراه فاطمی، کوچه دیدگاه، پلاک ۳