ضوابط لرزه ای قاب های خمشی

تعریف شکل پذیری و شرح مفاهیم اولیه

طراحی مناسب سازه ها در برابر زلزله یکی از مهمترین مواردی است که با رعایت آن می توان، از تلفات و خسارات ناشی از زلزله به طور چشمگیری پیشگیری نمود. به همین دلیل لازم است تا با رعایت ضوابط ویژه ای لز عملکرد مناسب سازه ها در هنگام زلزله اطمینان حاصل کنیم.

با توجه به حرکات رفت و برگشتی سازه در هنگام زلزله، چنانچه شکل پذیری مناسبی در اعضای سازه نظیر تیرها و ستون ها تامین شده باشد، می توان یقین حاصل نمود که در هنگام زلزله آسیب جدی به سازه وارد نخواهد شد. بنابراین شکل پذیری یکی از مهمترین عواملی است که در عملکرد سازه ها تاثیر گذار است.

با توجه به توضیحات فوق لازم است در مناطق لرزه خیز، تمهیدات خاصی در اعضای مختلف علاوه بر آنچه در خصوص طراحی متداول اعضا خواندیم به منظور طراحی لرزه ای سازه ها در نظر گرفته شود.

در این چند پست آینده شرح کاملی بر مهمترین ضوابط لرزه ای اعضای قاب ها مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به همراه مثال های متنوع خواهیم داشت.

آشنایی با سطوح شکل پذیری

به قابلیت تحمل تغییر شکل در سازه قبل از شکست و ناپایداری، شکل پذیری گفته می شود.

سازه های بتن آرمه به لحاظ قابلیت شکل پذیری به سه سطح زیر تقسیم می شوند:

1- سطح شکل پذیری کم: این سطح برای سازه هایی به کار می رود که تحت بارهای جانبی، از آنها انتظار تغییر شکل های زیاد نداریم. در مناطق با خطر زلزله نسبی کم و متوسط معمولا از قاب های خمشی و یا دیوارهای بتن آرمه با سطح شکل پذیری کم استفاده می شود. در چنین حالتی سازه را می توان در محدوده رفتار الاستیک در نظر گرفت.

2- سطح شکل پذیری متوسط : در صورتی که نیروهای زلزله وارد بر سازه به حدی باشند که امکان ایجاد پاسخ های غیرخطی در برخی از اعضای سازه ایجاد شود، سطح شکل پذیری سازه متوسط فرض می شود.

طراحی اجزا در این حالت، باید به نحوی باشد که اجزای سازه از ظرفیت کافی برای تحمل تغییر شکل های اعمال شده برخوردار باشند.

3- سطح شکل پذیری زیاد : سازه هایی که در آنها قابلیت جذب استهلاک انرژی به طور ویژه ای اهمیت داشته و غالب اعضای سازه تا حد قابل ملاحظه ای وارد ناحیه غیر الاستیک می شوند، بنابراین طراحی آنها باید به گونه ای باشند که ظرفیت کافی برای جذب و استهلاک انرژی قابل قبول تغییر شکل های زیاد را دارا باشند.

سیستم باربر جانبی در چنین شرایطی قاب خمشی بتن آرمه با شکل پذیری زیاد و یا ویژه در نظر گرفته شده و ممکن است از دیوارهای برشی نیز در آن استفاده شده باشد.

دید مهندسی

نکته مهمی که باید توجه کرد این است که انتخاب سطح شکل پذیری مناسب و به عبارتی نوع سیستم باربر جانبی ساختمان پیش از شروع طراحی بر چه اساسی انجام می شود؟

در واقع هنگامی که یک ساختمان مسکونی را طراحی می کنیم، آیا انتخاب قاب خمشی با شکل پذیری متوسط کفایت می کند یا باید آن را مطابق ضوابط قاب خمشی با سطح شکل پذیری زیاد طراحی نماییم؟

در انتخاب سیستم باربر جانبی یک بیمارستان چگونه عمل می کنید؟

همانطور که در این سوالات مشخص است و با توجه به آنچه از مفاهیم استاندارد 2800 به خاطر دارید، محل قرارگیری سازه و شرایط لرزه ای منطقه، نوع کاربری و درجه اهمیت سازه، ارتفاع سازه، مدت زمان بهره برداری و توافقات و ضوابط تعیین شده پروژه از مهمترین موارد در انتخاب سیستم باربر جانبی مورد نیاز سازه می باشند.

نکته دیگری که در این خصوص لازم است به عنوان مهندس عمران به آن توجه کنید، وضعیت نامنظمی سازه و نامعینی آن می باشد. در واقع با توجه به هندسه سازه باید درک شود که در سازه مورد نظر در صورتی که تحت بارهای جانبی شدید قرار بگیرد، امکان تشکیل مفاصل پلاستیک وجود دارد یا خیر؟

بنابراین توجه به هندسه سازه و پیشبینی نحوه رفتار آن تحت اثر بارهای جانبی، از نکات مهم در انتخاب سیستم بابر جانبی می باشد.

ضوابط مصالح مصرفی

مطابق آنچه گفته شد، پس از انتخاب سطح شکل پذیری سازه، لازم است تمهیدات خاصی را در طراحی اجزای مختلف به منظور تامین شکل پذیری در نظر شده، رعایت گردد. در این خصوص طراحی المان های مختلف سازه از قبیل تیر، ستون، دیوار و … مطابق آچه در گذشته خواندیم انجام شده و سپس در هر مورد مطابق ضوابط سطح شکل پذیری در نظر گرفته شده، اصلاحات تکمیلی که معمولا ضوابط سخت گیرانه تری به لحاظ تعبیه آرماتورگذاری، محدودیت فواصل آنها و همچنین هندسه المان است، اعمال می گردد.

دقت شود در این خصوص محدودیت رده مصالح مصرفی نیز مطابق جداول زیر برای بتن و فولاد رعایت می گردد.