صفر تا صد طبقه نرم

طبقه نرم، یکی از معایب رایج در ساختمان ها می باشد که به دلیل عدم رعایت این موضوع، شاهد تخریب بسیاری از ساختمان ها هستیم و یا نیاز به مقاوم سازی ساختمان ها داریم. در این مقاله قصد داریم صفر تا صد طبقه نرم را بیان کنیم. با نشر نوآور همراه باشید…

مقدمه:

ساختمان ها بر حسب نظم کالبدی به دو گروه ساختمان های منظم و ساختمان های نامنظم تقسیم می شوند. ساختمان هایی که به لحاظ خصوصیات کالبدی شامل: شکل هندسی، توزیع جرم و توزیع سختی در پلان و در ارتفاع دارای یکی از مشخصات زیر باشند، نامنظم و در غیر این صورت منظم محسوب می شوند.

در این مقاله می خواهیم مختص، درباره نامنظمی سختی جانبی که یکی از موارد نامنظمی در ارتفاع می باشد، صحبت کنیم.

بسیاری از فروریزش هایی که برای ساختمان بر اثر زلزله رخ می دهد، به سبب حذف اعضای مهاربندی مثل دیوار های برشی و بادبندها و…، می باشد که عمدتا دلیل این حذف، مسائل معماری می باشد. در این حالت طبقه مورد نظر در مقال نیروهای جانبی مقاومت کمتری از خود نشان می دهد و سبب ایجاد یک نامنظمی در ساختمان به نام نامنظمی سختی جانبی می شود.

طبقه نرم چیست؟

با توجه به بند ۱-۷-۲ استاندارد ۲۸۰۰، در مواردی که سختی جانبی هر طبقه کمتر از ۷۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از ۸۰ درصد متوسط سختی های جانبی سه طبقه روی خود باشد، به چنین طبقه ای اصطلاحا “طبقه نرم” گفته می شود. در مواردی که مقادیر فوق به ترتیب به ۶۰ درصد و ۷۰ درصد کاهش پیدا کنند، طبقه اصطلاحا “طبقه خیلی نرم” توصیف می شود.

یکی از مشخصه های اصلی طبقه نرم، ناپیوستگی در سختی است که در اتصالات ایجاد می شود. هنگامی که یک طبقه ای از طبقات دیگر سختی جانبی کمتری دارد، وقتی نیروهای جانبی وارد شوند، دچار جابه جایی های بیشتری می شوند و این جابه جایی ها خود باعث می شود که نیرو در اتصالات متمرکز شود.

در واقع اگر طبقه نرم داشته باشیم، بعد از اعمال نیروهای جانبی به این طبقه، به علت داشتن سختی کمتر در تیر و ستون های آن طبقه، مفاصل پلاستیک تشکیل می شود، در صورتی که این المان ها در سایر طبقات به حالت ارتجاعی هستند و به همین سبب، سختی طبقه مورد نظر کاهش یافته و طبقات دیگر روی آن ریخته می شوند. در شکل زیر مکانیزم شکست طبقه نرم دیده می شود.

حال که مفهوم طبقه نرم مشخص شد، به سراغ عواملی که سبب ایجاد طبقه نرم می شود، می رویم.

بیان شد هر عاملی که سختی جانبی را تحریک کند، قدرت ایجاد طبقه نرم را خواهد داشت. پس به دنبال عواملی هستیم که در این سختی ها اثر می گذارد.

کاربری طبقات:

در بعضی از ساختمان ها ارتفاع بعضی طبقات از بعضی دیگر بلندتر است. مثلا در شکل زیر یک ساختمان دیده می شود که برای ایجاد فضای پارکینگ، اختلاف ارتفاع ایجاد کرده است.

با توجه به روابط تحلیل سازه ها، می دانیم سختی ستون با طول آن رابطه معکوس دارد، به طور مثال سختی ستون دو سر گیردار ۱۲EI/L^۳ می باشد، مثلا اگر طول ستون را ۲ برابر کنیم، سختی یک هشتم برابرخواهد شد و این یعنی سبب کاهش سختی می شود. پس ارتفاع ستون نیز که گاهی به واسطه تغییر کاربری در طبقات می باشد، روی سختی جانبی اثرگذار می باشد. همچنین در رابطه ای که برای تیر دو سر گیردار بیان شد، دیده می شود که ممان اینرسی مقطع هم با سختی رابطه مستقیم دارد و این یعنی مقطع ستون هم در این سختی موثر می باشد که باید اثر آن با طول ستون باهم بررسی شود.

قطع ستون:

در شکل زیر دیده می شود که ستون در طبقه اول به فونداسیون وصل نشده است و همین امر باعث کاهش سختی این طبقه نسبت به سایر طبقات خواهد شد که ساختمان را در برابر زلزله مستعد فروریزش می کند. و همچنین اثر انقطاع انتقال بار های ثقلی و قائم هم این اثر را دارد که به دلیل نبودن المان قائم در طبقه پایین مجبور به انتقال نیرو از سایر المان های قائم هستیم.

داشتن بازشوهای زیاد در طبقه:

این امر نیز سبب کاهش سختی می شود و اینکه اگر در دیوار برشی، بازشو داشته باشیم، خود سبب کاهش سختی جانبی شده و احتمال ایجاد طبقه نرم را فراهم می کند.

حال که علت ایجاد طبقه نرم بیان شد، به روش های مقاوم سازی آن می پردازیم؛ در واقع می خواهیم بدانیم که اگر یک سازه ای دچار این ویژگی ها شد، چگونه باید آن را در مقابل نیروهای جانبی مثل زلزله مقاوم کنیم.

مهندسین باید به طور دقیق سازه را آنالیز کنند و باید بهترین راه مقاوم سازی را پیداکنند به نحوی که کمترین اثر را در بهره برداری داشته باشد. یکی از مواردی که می توان انجام داد، پر کردن تمام بازشوهای طبقه پایین با بادبند و یا دیوارهای باربر می باشد که می توان مشکل طبقه نرم را حل کرد.

یکی دیگر از روش ها، مقاوم کردن دیوار های موجود می باشد که می توانیم به کمک قاب های فولادی یا دیوار های برشی این مشکل را بر طرف کنیم.

در گذشته خیلی از افراد طبقه نرم را یک روش طراحی درنظر می گرفتند تا از فضای یکسری طبقات استفاده بهینه تری ببرند و در واقع نهایتا یک طبقه را فدای طبقات دیگر کنند ولی امروزه برای ساخت سازه های با طبقه نرم، محدودیت های زیادی در آیین نامه ها و استاندارد ها بیان شده است. به طور مثال در بند ۱-۷-۳ از استاندارد ۲۸۰۰ بیان می شود که احداث ساختمانهای با نامنظمی از نوع ” طبقه خیلی نرم” و ” شدید پیچشی” در مناطق با خطر نسبی متوسط و بالاتر، تنها بر روی زمین های نوع I،II و III مجاز است.

موفق باشید

سید فرشید شهیدیان

انتشارات نوآور

ناشر تخصصی کتاب های نظام مهندسی