محمدرضا تابشپور دومین همایش مقررات ملی شیراز اسفند 88

Transcript

1 ضرورت تکميل و اصالح آيين نامهه يا موجود در خصوص ديوار پرکننده آجري محمدرضا تابشپور دومین همایش مقررات ملی شیراز اسفند 88 1

2 مقدمه مهمترین اثرات منفی دیوارهای آجری در سازهها عبارتند از: الف( شکست طبقه نرم )نامنظمی در ارتفاع( ب( پیچش )نامنظمی در پالن( ج( ستون کوتاه )سازههای بتنی( 2

3 4 5 7 جدول اثرات مثبت و منفی دیوار پرکننده آجری اثرات وجود دیوار پرکننده در قاب فوالدی یا بتنی ردیف اثرات منفی اثرات مثبت 1 نامنظمی سختی در ارتفاع )طبقه نرم ) افزایش سختی و کاهش تغییر مکان 2 نامنظمی مقاومت در ارتفاع )طبقه ضعیف ) افزایش مقاومت کاهش شکلپذیری نیاز 3 نامنظمی سختی در پالن )پیچش ) توزیع نامناسب نیرو بین ستونهای یک قاب بتنی )ستون کوتاه بتنی( توزیع نامناسب نیرو در پالن )ستون کوتاه فوالدی( باال آمدن تراز پایه در شرایط خاص شکست برشی شکل پذیر در ستون کوتاه فوالدی 6 افزایش نیروی طراحی به علت کاهش پریود طرح قاب برای نیروی جانبی اندک افزایش نیروی طراحی به علت کاهش ضریب رفتار سیستم توأم ایجاد سیستم دوگانه با کنش محوری قاب 3

4 مدل سازهای دیوار پرکننده آجری رفتار ترکیبی دیوار و قاب 4

5 مزایای تبدیل کنش خمشی به کنش محوری: سهم اندک قاب در باربری جانبی و کفایت طرح آن برای بار ثقلی )به عالوه اندکی از بار جانبی(. محدود شدن تغییر شکلهای جانبی معایب تبدیل کنش خمشی به کنش محوری: افزایش نیروی محوری در ستون و پی ایجاد برشهای متمرکز در باال و پایین ستون ایجاد برشهای متمرکز در ابتدا و انتهای تیر ایجاد برشهای بزرگ در روی پی 5

6 تبدیل کنش خمشی به کنش محوری به علت وجود دیوار 6

7 بادبند معادل دیوار و ستون کوتاه 7

8 توزیع نیروی برشی و ممان در ستون مجاور دیوار پرکننده به تمرکز برش و ممان در محل تماس دیوار با قاب توجه شود 8

9 اندرکنش بین قاب و دیوار پرکننده آجری شکست ستون به علت اندرکنش با دیوار پرکننده 9

10 شکست برشی ستون بتنی به علت اندرکنش با دیوار پرکننده 11

11 شکست برشی ستون بتنی به علت تقابل با دیوار پرکننده آجری با بلوک سفالی غیر ضخیم 11

12 مدل تیر به تیر برای باد بند معادل دیوار 12

13 شکست برشی تیر بتن مسلح به علت اندرکنش با دیوار پرکننده آجری 13

14 14

15 15

16 در مورد این ساختمان دیوار آجری مقاومتر از ستونها بوده است. وجود قاب هنوز پابرجاست )1985.)Mexico در نتیجه ستونها خرابی شدیدی را تجربه کردهاند. با این دیوار بنایی محصور شده )دارای کالف( 16

17 دیوار آجری غیر مسلح محصور شده توسط کالف )در این حالت نیز دیوار ماندد دستک قطری عمل میکند.( 17

18 شکست برشی کالف قائم در دیوار آجری محصور شده 18

19 شکست کالف قائم بتنی به علت اندرکنش در دیوار 19

20 دالیل شکست فوق عبارتند از: فاصله زیاد بین خاموتهای کالف قائم )که منجر به شکست برشی شده است(. کیفیت نامناسب بتن که شدیدا خرد شده است. عدم اتصال مناسب بین کالف قائم بتنی و کالف افقی. 21

21 ترک قطری دیوار پرکننده و آسیب قسمت فوقانی ستون 21

22 شکست طبقه نرم )یا ضعیف( یکی از دالیل مهم شکست ساختمانها در هنگام زلزله انقطاع سیستم باربر جانبی نظیر بادبند یا دیوار برشی و دیوار پرکننده آجری مطابق شکلهای )15-1( و )16-1( در طبقه همکف میباشد. بنابراین طبقه همکف به صورت نرم عمل میکند. در این حالت ستونها تحت تغییر شکلهای بزرگی قرار گرفته و معموال در آنها مفاصل پالستیک در نقاط باالیی و پایینی بوجود میآید. این حالت به اسم مکانیزم طبقه )جابجایی نسبی شدید طبقه( نامیده میشود. معموال در این حالت ساختمان فرو ریخته یا تا آستانه فروریزش پیش میرود. وجود طبقه نرم میباشد. طبقات فوقانی دارای دیوارهای پرکننده زیادی بوده و در نتیجه سختی آن طبقات در مقایسه با طبقه زیرین بیشتر است. 22

23 ایجاد طبقه نرم به علت عدم وجود دیوارهای پرکننده 23

24 پتانسیل وجود ایجاد طبقه نرم در راستای طولی ساختمان 24

25 فلا) ) )ب( ایجاد طبقه نرم به علت عدم وجود دیوار پرکننده در طبقه 25

26 خسارت ناشی از طبقه نرم 26

27 ایجاد مکانیزم طبقه در ساختمان در حال احداث و آستانه فروریزش )Friaul, Italy 1976( 27

28 تغییر شکل ناشی از طبقه نرم 28

29 جابجایی ماندگار به علت طبقه نرم 29

30 تغییر شکل ناشی از طبقه نرم 31

31 شکست خارج از صفحه دیوارها به علت نرمی طبقه 31

32 جابجایی شدید طبقه نرم 32

33 انهدام کامل طبقه به علت نرم بودن شکست طبقه نرم 33

34 قسمت باالی ساختمان که دارای مهاربند میباشد بر روی طبقه همکف خوابیده است 34

35 شکست کامل طبقه نرم 35

36 انهدام کامل طبقه نرم 36

37 شکست ستونها به علت ضعیفتر بودن نسبت به تیرها 37

38 ایجاد طبقه نرم در طبقات فوقانی 38

39 انهدام طبقه سوم در یک ساختمان تجارتی و قرارگیری طبقات فوقانی بر روی آن )1995 )Kobe, Japan 39

40 شکست طبقه نرم 41

41 تخریب طبقه فوقانی به علت طبقه نرم نمای نزدیک از خردشدگی طبقه فوقانی یک ساختمان اداری )1995 )Kobe, Japan 41

42 اثر P باعث کاهش مقاومت و شیب منفی میگردد 42

43 تغییر شکل و توزیع ممان خمشی در قاب بدون دیوار پرکننده 43

44 تغییر شکل و توزیع ممان خمشی در قاب دارای دیوار پرکننده در طبقه دوم 44

45 منحنی اسکلتون )نیرو- تغییر مکان( دیوار پرکننده آجری برای تحلیلهای غیرخطی 45

46 ساختمان بتنی چهار طبقه 46

47 مقایسه تغییر شکل جانبی در حالتهای مختلف چیدمان دیوار در ارتفاع 47

48 48

49 جابجایی شدید به علت طبقه نرم شکل دیافراگم انتقالی 49

50 پر کردن دهانهها به منظور حل مشکل طبقه نرم شکست پیچشی 51

51 چیدمان نامتقارن دیوار در پالن 51

52 ترکیب طبقه نرم و پیچش 52

53 پتانسیل شکست توأم طبقه نرم و پیچش 53

54 فلا) ) )ب( دو حالت دیوار غیرمتصل )الف ) و متصل به ستون )ب( 54

55 تخریب یک ساختمان به علت نادیده گرفتن اثر سختی دیوار )کوبه 1995( 55

56 شکل توأم طبقه نرم و پیچش 56

57 شکست طبقه نرم )در ترکیب با پیچش مختصر( 57

58 تأثیر دیوار پرکننده آجری در سازههای فوالدی دارای بادبند کمانش فشاری ستون که به علت مشارکت دیوار در تحمل فشار شکست مطلوبی رخ داده است 58

59 59

60 فلا) ب) ) ) ترکیب مقاومت کششی بادبند فوالدی و مقاومت فشاری دیوار پرکننده آجری الف: وجود بادبندهای زیاد به علت عدم توجه به تحمل فشاری دیوارهای پرکننده آجری 61

61 ب: کفایت بادبندکششی در ترکیب با دیوار پرکننده آجری چیدمان نامناسب بادبندها شکل چیدمان مناسب بادبندها 61

62 اثر مثبت دیوار در اصالح رفتار بادبندهای نامناسب 62

63 پارگی پای ستون از صفحه ستون به علت کم بودن مقاومت اتصال و یا نیروی اضافی برشی ناشی از دیوار آجری بوده است. 63

64 شکست خارج از صفحه دیوار پرکننده به علت ضربه دو ساختمان مجاور 64

65 )طبقه نرم( و پالن )پیچش( میباشد. در شکل )59-1( حالتهای مختلف دیوار در سازه فوالدی نشان داده شده است. شکل دیوار پرکننده کوتاه و کامل در سازه فوالدی 65 شکل در )61-1( میشود. شکست خارج از صفحه دیوارهای پرکننده در یک ساختمان فوالدی مشاهده

66 شکل شکست خارج از صفحه دیوار پرکننده 8-1- دیوار پرکننده دارای بازشو 66

67 در صورت وجود بازشو در دیوار پرکننده آجری ترکهای ضربدری مطابق شکل )61-1( ایجاد میشود. در صورت وجود دو بازشو دیوار بین دو بازشو به علت ارتفاع کم و سختی زیاد نیروی زیادی جذب نموده و به علت عدم کفایت مقاومت برشی در آن ترک قطری ایجاد میشود. هر چند چنین دیواری در باربری جانبی مشارکت چندانی ندارد ولی باز هم چنین شکستی در آن رخ میدهد. 67

68 شکل ایجاد ترک قطری در بین دو بازشو در دیوار آجری پرکننده 68

69 9-1- شکست ستون کوتاه است. یکی از نکات مهم در رفتار لرزهای سازهها توجه به پدیده ستون کوتاه میباشد. این پدیده میتواند باعث نامنظمی شدید در توزیع نیرو در ستونهای یک طبقه شده و همچنین ممکن است منجر به پیچش گردد. در مورد ستونهای بتنی به علت جذب نیروی زیاد ستون در برش شکست شدیدی میبیند. در شکل )62-1( دو حالت مختلف برای ارتفاع ستونها نشان داده شده با کوتاه شدن یک ستون سختی آن افزایش یافته و در نتیجه نیروی جانبی بیشتری جذب میکند. از آنجا که این ستون تحمل نیروی مورد نظر را ندارد در نیرویی معادل مقاومت خود شکسته میشود. 69

70 شکل جذب نیروی برشی زیاد در ستون کوتاه مسأأأأ ه: در قااااب زیااار دیااااگرام بااارش و مماااان را بااارای ساااتونها رسااام نماییاااد. میباشد. ممان اینرسی تمام ستونها برابر 4 750cm میباشد. نیاااروی جاااانبی برابااار 12 تااان حل: شکل هندسه قاب 71

71 C 4 C 3 و C 1 در صورتی که سختی ستونهای مساوی k باشد آنگاه سختی ستون C 2 معادل 8k خواهد بود. درنتیجه بارش 8 12 ton 11 C 4 C 3 C 1 ستونهای و مساوی 12 ton بوده و برش ستون 11 C 2 معادل خواهد بود. شکل دیاگرام برش ستونها همچنین دیاگرام ممان در سوتنها به صورت زیر است. 71

72 شکل دیاگرام ممان ستونها C 2 ممان بیشینه در ستونهای C 3 C h ton. میباشد مساوی m 11 4 C 4 و معادل 12 h ton. m 11 2 در اینجا برای سهولت در بحث انواع ستون کوتاه به صورت زیر دسته بندی میگردد: الف- ستون کنار دیوار کوتاه )نوع 1( ب- قسمتی از ستون که در تقابل با دیوار پرکننده با دیوار در تماس است )نوع 2(. ج- ستون دارای نیروی متمکز در قسمت میانی مانند نیم طبقه و یا راه پله )نوع 3( و همچنین ممان بیشینه در ستون یکی از راههای جلوگیری از شکست ستون کوتاه این است که در قسمتهای کناری بازشوها و در بر ستون دیوار آجری امتداد یابد یا به عبارتی طول بازشو کاهش پیدا کند. اگر هر دو طرف ستون کوتاه توسط دیوار مهار شود تا حد زیادی جلو 72

73 شکست ستون کوتاه گرفته میشود. اما اگر طول این دیوارها کافی نبوده یا مطابق شکل )66-1( فقط دیوار در یک طرف ستون تا باال امتداد یابد باز هم شکست ستون کوتاه رخ خواهد داد. البته در صورت کافی نبودن دیوار محصور کننده قسمت ستون کوتاه مطابق شکل )67-1( در ستون شکست برشی ایجاد میشود. 73 شکل شکست ستون کوتاه شکل شکست برشی ستون کوتاه با وجود دیوارهای کنار بازشوها

74 فلا) در شکل )68-1( نماهای مختلف از شکست ستون کوتاه نشان داده شده است. ) 74

75 ) ب) 75

76 ) ج) شکل شکست ستون کوتاه با وجود دیوار در یک طرف ستون کوتاه )تصویر از زوایای مختلف( 76

77 با توجه به ابعاد سطح مقطع ستون و بر حسب ارتفاع بخش ستون کوتاه مکانیزمهای گوناگونی برای شکست آن ممکن میباشد. اگر ارتفاع ستون کوتاه بسیار کم باشد )قابل مقایسه با ابعاد مقطع ستون( آنگاه شکست برشی که منجر به ترک- های قطری و یا خرد شدگی شدید بتن میگردد رخ خواهد داد شکل )69-1(. در صورتی که ستون باریک باشد و یا ارتفاع دیوار زیاد نباشد شکست ایجاد شده در ستون به صورت خمشی خواهد بود شکل )71-1(. در شکل )71-1( خردشدگی بتن بر اثر نیروهای شدید برشی مالحظه میشود. مودهای شکست دیوار برشی به صورت ترکهای خمشی و یا برشی بویژه در کنارههای بازشوها میباشد. 77

78 شکل شکست برشی )قطری( ستون کوتاه شکل شکست خمشی ستون کوتاه شکل خرد شدگی بتن و ترکهای قطری در اشکال )72-1( و )73-1( نمای یک ساختمان قبل و بعد از زلزله نشان داده شده است. 78

79 شکل نمایی از ساختمان قبل از زلزله شکل تخریب کامل طبقه اول در هنگام زلزله به علت پدیده ستون کوتاه در شکلهای )74-1( تا )79-1( نمونههای مختلفی از شکست ستون کوتاه مالحظه میشود. 79

80 شکل شکست برشی ستون کوتاه )دومین مود شکست متداول سازههای بتنی( 81

81 شکل شکست ستون کوتاه )زلزله نورثریج 1994( 81

82 شکل شکست ستون کوتاه 82

83 شکل شکست ستون کوتاه 83

84 شکل انهدام کامل ستونهای کوتاه 84

85 شکل شکست ستون کوتاه در طبقه زیر زمین 85

86 با دقت در شکل )81-1( مشخص میشود که آجر سفال توخالی نیز میتواند منجر به شکست ستون کوتاه گردد. همچنین به علت نیروی اندرکنشی بین دیوار و قسمتی از ستون که متصل به دیوار است قسمتهای بیشتری از ستون آسیب دیده است. مالحظه میشود که فاصله بین خاموتها زیاد بوده است. شکل وجود بازشو طویل باعث ایجاد تنشهای شدیدی در ستون گردیده است. 86

87 تعبیه کالف در پیرامون دیوار در شکل )81-1( باعث تخریب شدید ستون کوتاه شده است. شکل نمونهای از شکست ستون کوتاه رفتار نسبتا خوب ستون در سمت راست شکل )82-1( بیانگر این است که ساختمان از خطر فروریزش رهایی یافته است. 87

88 شکل در این ستون اجرای جزئیات نامناسب مشاهده میشود )قالب 91 درجه بجای قالب 135 درجه( ( Izmit,.)Turkey 1999 در شکلهای )83-1( و )84-1( نمونههای دیگری از شکست ستون کوتاه مشاهده میشود. 88

89 شکل شکست ستون به علت اندرکنش با دیوار پرکننده 89

90 شکل شکست ستون کوتاه در یک مدرسه 91

91 در ساختمانهای مدرسه نشان داده شده در شکلهای )85-1( و )86-1( مالحظه میشود که پتانسیل شکست ستون کوتاه وجود دارد. شکل پتانسیل شکست ستون کوتاه در یک مدرسه 91

92 شکل پتانسیل شکست ستون کوتاه در یک مدرسه 92

93 شکست ستون کوتاه برخی مواقع منجر به ترکهای قطری شدیدی مطابق شکل )87-1( میگردد که به منظور ایجاد ایمنی موقت باید اقداماتی انجام شود. شکل اقداماتی برای ایمنی موقت در شکست ستون کوتاه 93

94 در تعداد قابل مالحظهای از ساختمانهای بتنی که امروزه در شهرهای مختلف ایران ساخته میشود پتانسیل شکست ستون کوتاه وجود دارد. به عنوان مثال در شکلهای )88-1( تا )91-1( که نماهای مختلف از یک ساختمان بتنی در تهران را نشان میدهد پتانسیل شکست ستون کوتاه به علت وجود بازشو و پتانسیل شکست ستون کوتاه به علت نیروی متمرکز در قمست میانی ستون مشاهده میشود. 94

95 شکل ستون کوتاه به علت هندسه معماری و وجود دیوارها 95

96 شکل پتانسیل شکست ستون کوتاه 96

97 شکل نیروی متمرکز در قمست میانی ستون بتنی 97

98 در شکل )91-1( دهانه سمت چپ دارای دیوار آجری پرکننده و دهانه سمت راست دارای بازشو طویل میباشد که ستون کوتاه ایجاد کرده است. در حرکت سازه به سمت راست ستون میانی به صورت ستون کوتاه عمل میکند. در حرکت سازه به سمت چپ ستون سمت راست به صورت ستون کوتاه بوده و ستون میانی به همراه ستون سمت چپ و دیوار بین آنها تشکیل یک دهانه با دیوار پرکننده میدهند. به علت نیروی محوری فشاری در راستای قطر دیوار پرکننده نیروی برشی متمرکزی در پایین ستون سمت چپ وارد شده و منجر به خرابی برشی گردیده است. 98

99 شکل در مورد این ساختمان دیوار آجری مقاومتر از ستونها بوده و باعث شکست برشی در ستونها گردیده است.)Adana-Ceyhan, Turkey 1998( ترکیب شکست ستون کوتاه و شکست برشی ستون 99

100 در اینجا برای تفکیک انواع ستون کوتاه شکست راهپله به عنوان ستون دارای نیروی متمرکز در قسمت میانی ارائه شده است. برای حل چنین مشکلی میتوان از خاموت با فاصله حداقل در تمام ارتفاع ستون استفاده نمود. در شکلهای )93-1( نمونههایی از شکست ستون راهپله مشاهده میشود. )92-1( و 111

101 شکل شکست ستون راهپله به عنوان نوعی ستون کوتاه شکل شکست ستون راهپله 111

102 توجه شود که ستون کوتاه همواره به علت وجود دیوار کوتاه نمیباشد. بلکه برخی مواقع مطابق شکل )94-1( هندسه سازه طوری است که ایجاد ستون کوتاه میکند. شکل ایجاد ستون کوتاه به علت معماری )غیر از دیوار( 112

103 11-1- جلوگیری از تقابل دیوار با قاب به منظور جلوگیری از اندرکنش بین دیوار آجری پرکننده با قاب سازهای بهتر است مطابق شکل )95-1( دیوارهای غیرسازهای از سازه با استفاده از اتصاالت مناسب جدا شوند. این امر به ویژه در مورد دیوارهای آجری ترد و شکننده دارای اهمیت میباشد. درز بین دیوارهای غیرسازهای و سازه باید توسط مصالح نرم مناسبی پر شود. معموال پهنای درز جدایی حدود 21 تا 41 میلیمتر میباشد. مقدار مناسب پهنای درز بستگی به سختی سازه و میزان حساسیت دیوار جداکننده و سطح عملکرد مورد انتظار دارد. یک نکته مهم در اینجا توجه به شکست خارج از صفحه دیوارها میباشد. به منظور جلوگیری از این مود شکست میتوان از نبشیهایی برای اتصال دیوار به سازه استفاده نمود. در شکل )96-1( نمونهای از اجرای درز بین دیوار و قاب نشان داده شده است. 113

104 شکل جدا کردن دیوار از قاب در صورت لزوم 114

105 شکل فاصله بین دیوار پرکننده با قاب 115

106 بررسي شکست ستونکوتاه و راههاي جلوگيري از آن مقدمه به منظور جدا کردن فضای ساختمان و بیرون آن معموال از دیوارهای با مصالح بنایی استفاده میشودکه در داخل قاب قرار میگیرند. پرکننده به علت استفاده زیاد از دیوارهای پرکننده در ساختمانهای متداول مطالعه اثر دیوار بر رفتار سازه در هنگام زلزله یک موضوع کاربردی و مهم

107 میباشد. میتوان گفت که طراحی قابهای مرکب نسبتا پیچیده میباشد. هرچند وجود دیوار پرکننده باعث افزایش سختی کل سازه میشود اما این اثر همواره جنبه مثبت ندارد. این تغییر در سختی سازه باعث تغییرات قابل مالحظهای در رفتار آن میشود. اگر نحوه قرار گرفتن دیوارهای پرکننده در پالن سازه بطور نامتقارن باشد میتواند منجر به تغییر در مرکز سختی شده و نیروهای پیچشی را افزایش دهد. همچنین پراکندگی نامنظم دیوارهای پرکننده در ارتفاع سازه میتواند باعث اختالف قابل مالحظه در سختی طبقات گوناگون گردیده و رفتار سازه را بسیار نامطلوب نماید. یک حالت نامناسب دیگر دیوارهای کوتاه بوده که تا قسمتی از ارتفاع طبقه ادامه یافتهاند. در این صورت قسمتی از ستون که مجاور دیوار است تقریبا بطور یکپارچه با دیوار عمل نموده و ارتفاع ستون کاهش مییابد در نتیجه سختی ستون بسیار افزایش مییابد. به تناسب این افزایش سختی ستون متحمل نیروهای شدیدتری میشود. به منظور مدلسازی ساده دیوار دیوار پرکننده از ایده میله معادل استفاده شده است ]1[. پاولی و پریستلی روش ساادهای بارای طرح لرزهای دیوار آجری ارائه دادهاند ]2[. یک بررسای منساجم در زمیناه مدلساازی و طراحای دیوارهاای پرکنناده توساط صانعینژاد و هوبز انجام شده است ]3[. آییننامههای مختلفی به مسأله ستون کوتاه و راههای حل آن توجه ویژهای داشاتهاناد 117

108 ]4-6[. ارزیابی محاسباتی شکست ستون کوتاه در هنگام زلزله و تأثیر وجود دیوار پرکنناده آجاری باا اساتفاده از تحلیلهاای دینامیکی غیرخطی انجام شده است ]6 و 7[. پدیده مشابه ستون کوتاه برای سازههای بتنی در مورد سازههای آجری نیز اتفاق میافتد. دیوار بین دو بازشو که دارای ارتفاعی برابر بازشو میباشد به علت سختی زیاد برش قابل مالحظهای دریافت نموده و تحت برش دچار ترک قطری میگردد ]9[. برای حل مشکل ستون کوتاه در سازههای آجری یک راه مناساب عبارتسات از پر نمودن برخی از بازشوها. یک نکته مهم در خصوص شکست برشی ستون کوتاه این اسات کاه چناین ناوع شکساتی در سازههای فوالدی رخ نمیدهد. زیرا مود شکست برشی در سازه فوالدی بسیار شکلپذیر میباشد. اصوال ایده بادبندی خارج از مرکز نیز بر اساس همین اصل استوار میباشد ]11 و 11[ ستون کوتاه حالتهای مختلفی ممکن است به پدیده ستون کوتاه منجر گردد: - وجود بازشو در طول دیوار پرکننده مطابق شکل )1-2( 118

109 ب- - وجود نیم طبقه مطابق شکل )2-2- الف(. این حالت در صورتی منجر به شکست ستون کوتاه میشود که نیم طبقه دارای جرم باشد. ) - اختالف ارتفاع ستونهای طبقه پائین به علت شیب زمین مطابق شکل )2-2 - عمیق بودن تیر به علت مالحظات معماری مطابق شکل )3-2( 119

110 فلا) ب) شکل 1-2- ستون کوتاه به علت وجود بازشو ) ) شکل 2-2- ساختمانهای دارای ستون کوتاه 111

111 شکل 3-2- تغییرات شدید لنگر خمشی با بیشینه ممان کمتر از لنگر پالستیک در ارتفاع کوتاه ستون با برش ثابت در شکل )4-2( دو حالت ستون کوتاه و ستون معمولی نشان داده شده است. در یک تغییار شاکل یکساان مقادار نیاروی وارده به ستون کوتاه چندین برابر ستون معمولی میباشد. به علت افزایش سختی در ستون کوتااه در مقایساه باا ساتون بلناد نیروی جانبی بسیار بیشتری را جذب مینماید. این حالت در شاکل )4-2( نشاان داده شاده اسات. در شاکل )5-2( عملکارد دیوار کوتاه به صورت تحمل فشار قطری مالحظه میگردد. در شکل )3-2( دیاگرام لنگار خمشای در ارتفااع ساتون کوتااه 111

112 M pl مالحظه میگردد. لنگر دارای گرادیان شدید میباشد ولی مقادیر لنگر بیشینه از ظرفیت لنگار پالساتیک ساتون بوده و در نتیجه شکست برشی رخ میدهد. کمتار 112

113 شکل 4-2- افزایش نیروی جذب شده توسط ستون کوتاه شکل 5-2- عملکرد دیوار کوتاه به صورت عضو فشاری 3-2- شکست برشی فوالد 113

114 در قاب دارای بادبندی خارج از مرکز مطابق شکل )6-2( نیروی محوری عضو بادبند به صورت برش و خمش در تیر بند باه ستون منتقل میشود. رفتار این نوع بادبند شدیدا وابسته به طول تیر بند میباشد. به عبارتی دیگر هرچه تیر بند کوتااهتار باشاد رفتار برشی در مقایسه با خمشی در این عضو بیشتر میشود. برشی غالب خواهد بود و به آن تیر بند برشی میگویند. در صورتی که طول تیر بند از مقدار b کمتر باشد آنگااه رفتاار در صورتی که طول تیر بند از مقدار b بیشتر باشاد آنگااه رفتاار باه صورت اندرکنش خمش و برش میباشد. در صورتی که طول تیر بند زیاد باشد آنگاه رفتار به صورت خمشی درآماده و در دو انتهای تیر بند مفصل پالستیک خمشی به وجود میآید. با تغییر کوچک در ممان مقدار برش تغییر زیادی میکند. بارعک دراین صورت به آن تیر بند خمشی میگویند. در تیر بند خمشای در تیار بناد برشای اصاوال مقاومات برشای در محادوده وسیعی از ممان مقدار ثابتی میباشد. براساس نتایج حاصل از آزمایشهای پوپوف و همکاران در خصوص رفتارلرزهای تیار بند در بادبندهای خارج از مرکز میتوان نتایج کلی زیر را مطرح نمود [11 و 11]: مکانیزم برش غیراالستیک در مقایسه با مکانیزم کمانش جان باعث اتالف انرژی بسیار بیشتری میشود. 114

115 وجود سخت کنندههای جان باعث انتقال مکانیزم کمانش جان به مکانیزم تسلیم برشی میشود. این امر باعث کاهش اثرات زوال مقاومت و افزایش مقاومت باربری و جذب انرژی میگردد )شکل -2.) مباحث تحلیلی طیف پاسخ در حالت ستون کوتاه سختی ستون حدود 4 تا 21 برابر افزایش مییابد. در مورد یک سازه که تعداد زیاادی از ساتونهای آن حالت ستون کوتاه شده باشند افزایش سختی باعث کاهش پریود طبیعی اصلی T n میزان پریود سازه بر اثر کاهش پریود اصلی ساختمان ممکن است دو حالت مختلف رخ دهد. میگردد. بر حسب خصوصایات زلزلاه و این دو حالت در شکل )8-2( مالحظاااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااه T bf میگردد. پریود سازه بدون در نظر گرفتن اثرات دیوارهای پرکننده کم ارتفاع بوده و پریود T if مربوط باه حاالتی اسات که سختی ستونهای کوتاه در محاسبه پریود سازه لحاظ شده است. برای زلزله A مقدار نیروی وارده افزایش یافته و در مورد

116 زلزله B این نیرو تقلیل یافته است. عالوه بر این باید به منظور بررسی مکاانیزم شکسات در ساتونهای کوتااه توزیاع نیروهاای جدید )افزایش یافته در زلزله A و یا کاهش یافته در زلزله ) B را بین ستونهای معمولی و کوتاه بررسی نمود. 116

117 117

118 ( شکل 2-6- اتصال تیر و بادبند در سیستم خارج از مرکز : M p مقاومت ممان پالستیک تیر که به علت اثر برش کاهش یافته است. ) b 2M V p p V :مقاومت p برش پالستیک تیر 118

119 119

120 شکل 2-7- رفتار چرخهای تیر بند در دو حالت با و بدون سخت کننده جان شکل 8-2- حالتهای ممکن طیف پاسخ با اثر دیوار پرکننده بررسی تغییرات سختی

121 در شکل )9-2( ستون بلند و ارتفاعهای مختلفی از ستون کوتاه در نظر گرفته شاده اسات. ساختی و نیاروی برشای ساتونهای کوتاه در جدول )1-2( ارائه شده است. شکل 9-2- حالتهای متفاوت ارتفاع ستون جدول 1-2- مقایسه نیروی برشی و نسبت نیروی ستون کوتاه به ستون معمولی 121

122 همچنانکه در جدول )1-2( مشاهده میشود با کم شدن ارتفاع ستون کوتاه مقدار سختی آن به شدت افزایش یافته و نیروی برشی جذب شده افزایش مییابد. به عنوان مثال اگر ارتفاع ستون کوتاه برابر %41 ارتفاع طبقه باشد سختی ستون بیش از 15 برابر افزایش مییابد. 122

123 در شکل )11-2( یک مدل آزمایشگاهی از ستون کوتاه نشان داده شده است. در شکلهای )11-2( و )12-2( به ترتیب توزیع ترکها در مدل آزمایشگاهی و مدل المان محدودی نشان داده شده است. انجام چنین آزمایشاتی عالوه بر تأیید مکانیزم شکست در زلزلههای واقعی به منظور بررسی اثر روشهای حل مشکل ستون کوتاه نیز کاربرد دارد. 123

124 شکل مدل آزمایشگاهی ستون کوتاه 124

125 شکل توزیع ترکها در مدل آزمایشگاهی ستون کوتاه 125

126 شکل توزیع ترکها در مدل المان محدودی ستون کوتاه 126

127 نسبت خمش و برش در ستون کوتاه یک نکته کلیدی در ستون کوتاه این است که با کوتاه شدن ستون مکانیزم شکست از مود خمشی به مود برشی انتقال می- یابد. این تغییر مکانیزم شکست بسیار نامطلوب است. در شکل )13-2( موقعیت مفاصل پالستیک در ستون کوتاه نشان داده شده است. هنگامیکه ستون معمولی به ارتفاع L طراحی میشود نیروی برشی طرح مطمئن شویم شکست خمشی رخ میدهد. بدین ترتیب اگر ظرفیت خمشی مقطع ستون برابر ستون معمولی باید از مقدار زیر بیشتر باشد: V( design طوری انتخاب میشود که ( M p در حالیکه به علت کوتاه شدن ستون ( L ) مقدار برش واقعی متناظر با مفصل پالستیک خمشی برابر است با: باشد برش طراحی در V V design actual 2M L M 2 L p p 127

128 V design این مقدار از بیشتر بوده در نتیجه مود شکست برشی رخ میدهد. شکل آجری دیوار مفاصل پالستیک و ارتفاع ستون معمولی و کوتاه 128

129 انواع ستون کوتاه در اینجا تعاریف متفاوت ستون کوتاه ارائه میشود. بر حسب تعریف سه حالت ستون کوتاه وجود دارد: الف( ستون کوتاه به علت وجود دیوار کوتاه در قاب شکل )1-2(. ب( ستون کوتاه به علت وجود نیم طبقه شکل )14-2(. راهپله نیز جزء همین حالت میباشد. ج( قسمت تماسی بین دیوار پرکننده و ستون معمولی نیز به عنوان ستون کوتاه میباشد. 129

130 شکل سختی زیاد ستونهای نیم طبقه )دوبلک ) در شکل )14-2( ستونهای )1( )2( )3( و )4( دارای سختی زیادی بوده و نیروهای زیادی را در زلزله جذب میکنند. در فصل اول مودهای شکست مربوط به هر سه نوع ستون کوتاه تعریف شده در باال ارائه شده است. 131

131 بررسی مکانیزم شکست خمشی و برشی در شاااااکل )15-2( منحنااااای نیااااارو- تغییرمکاااااان بااااارای دو حالااااات ساااااتون کوتااااااه و بلناااااد نشاااااان داده شده است. برشی برشی b cap b V cap ظرفیت مقاومت جانبی ستون در شکست خمشی ظرفیت تغییر مکان جانبی ستون در شکست خمشی sh V cap ظرفیت مقاومت جانبی ساتون )کوتااه( در شکسات sh cap b y شکلپذیری به صورت: تغییر مکان تسلیم در مود رفتار خمشی و sh y ظرفیت تغییر مکان جانبی ستون )کوتاه( در شکست تغییر مکان تسلیم در مود رفتار برشی مایباشاد. باا تعریاف نسابت b sh b cap sh cap b sh y y )1-2( مالحظه میشود که این نسبت در حالت شکست خمشی در مقایسه با شکست برشی بیشتر میباشد. به طور تقریبای مایتاوان گفت: 2 b 6 1 sh 2 131

132 مطابق شکل )16-2( مشاهده میشود که قابلیت جذب انرژی ستون کوتاه در مقایسه با ستون بلند بسیار کمتر میباشد. در صورتی که از خاموت ویژه با فاصله حداقل بین خاموتها استفاده گردد باز هم شکست برشی رخ خواهد داد ولی شکل- پذیری ستون در این مود شکست افزایش مییابد )شکل 17-2(. در شکل )17-2( s cap و دارای خاموت ویژه میباشد. s V cap به ترتیب ظرفیت تغییر شکل و مقاومت برشی در حالت ستون کوتاه همچنین جذب انرژی آن افزایش مییابد )شکل 18-2(. مقایسه رابطه نیرو- تغییرمکان برای ستون کوتاه و ستون بلند و حالتی که دیوار پرکننده بطور کامل اجرا شده و هیچ بازشوی ندارد در شکل )19-2( نشان داده شده است. در صورتی که ستون به صورت فوالدی باشد شکست ستون کوتاه که در مود برشی رخ دهد نه تنها خللی در رفتار ستون ایجاد نمیکند بلکه مطابق شکل )21-2( مقاومت و شکلپذیری را نیز افزایش میدهد. 132

133 شکل منحنی نیرو- تغییرمکان برای ستون بلند و ستون کوتاه با خاموت معمولی 133

134 شکل انرژی جذب شده برای ستون بلند و ستون کوتاه با خاموت معمولی 134

135 شکل منحنی نیرو- تغییرمکان برای ستون بلند و ستون کوتاه با خاموت ویژه 135

136 شکل انرژی جذب شده برای ستون بلند و ستون کوتاه با خاموت ویژه 136

137 شکل مقایسه رفتار ستون کوتاه با دو حالت دیوار پرکننده کامل و قاب خالی 137

138 شکل مقایسه شکست برشی و خمشی در ستون فوالدی 5-2- اثر غیر مستقیم خاموت عرضی در پدیده ستون کوتاه 138

139 (, max x M W برای مقاطع مستطیل شکل که تحت خمش یک محوره باشند نسبت بیشینه تنش محوری به ) به تنش برشی xy, 1.5 بیشینه A) V / ( max به صورت زیر میباشد: x, max xy, max M 4 Vh )2-2( بنابراین هر چه نسبت دهانه برشی (M/Vh) کمتر باشد تنشهای برشی نسبت به تنشهای نرمال خمشی دارای اهمیت بیشتری میشوند. در صورتی که دیاگرام ممان خمشی تقریبا به صورت خطی باشد دهانه برشی M/V برابر است بافاصله a ازسطح مقطع ممان خمشی بیشینه تا نقطه عطف (0=M). در اغلب موارد محل ممان خمشی بیشینه نقاط انتهایی طول عضو بوده که فاصله h دارند در این صورت عضو را میتوان به صورت تیر برنولی در نظر گرفت. بنابراین اگر در اعضای تحت خمش یک محوری با نسبت دهانه برشی M/Vh کمتر از 2 میدان تنش خطی االستیک به صورت 2 بعدی بوده و میتوان با استفاده از تئوری االستیسیته 2 بعدی )نه با تئوری تیر( تحلیل نمود. اکنون عضو بتن مسلح را تحت خمش یک محوره به همراه نیروهای محوری و برش با نسبت دهاناه برشای باین 2 تاا 2/5 در نظر میگیریم. مطابق شکل )21-2( از روش معروف مکانیزم خرپایی استفاده میکنیم. در حالت عدم وجود نیروی محاوری 139

140 M N باوده و میلاه ماورب )0=N( 45 میباشد. مطابق شکل )21-2( هر میلگرد فوالدی تحات کششای معاادل z 2 تحااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااات فشاااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااار ثابااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااات V / sin میباشد. اکنون میتوان نوشت: مقدار z Vz tan l 2M tan حالت زیر رخ میدهد: با کاهش نسبت دهانه برشی افزایش مییابد. مطابق این مادل اساتاتیکی معاین مقاومات نهاایی در یکای از دو الف( شکست فشاری و ترد میله مورب ب( تسلیم کششی فوالد 141

141 141

142 شکل مدل ساده میلهای برای المان کوتاه در نسبتهای ابعادی که در این جا مورد بحث میباشد مود دوم معموال رخ نمیدهد. همچنین رفت و برگشاتی باودن باار زلزله باعث ایجاد ترکهایی در راستای هر دو قطر میشود. این امر باعث کاهش مقاومت فشاری میله فشاری مورب شاده و خرابی را تسریع میکند. بر اساس این روش ساده مقدار فوالد طولی و خاموت عرضی تأثیری بر رخداد شکست میله ماورب فشاری و مقاومت آن ندارد. خاموت عرضی به صورت غیرمستقیم بر رفتار عضاو اثار مایگاذارد. بادین صاورت کاه باعاث افزایش محصوریت بتن شده و این امر منجر به افزایش مقاومت فشاری بتن میگردد. در نتیجه میله مورب مقاومات لهیادگی بیشتری مییابد. در حقیقت وجود خاموت عرضی جابهجایی شکست را افزایش داده و باعث جذب انرژی زیاد میشود تحلیل عددی شکست ستون کوتاه 142

143 یک ساختمان یک طبقه و یک دهانه مطابق شکل )22-2( در نظر گرفته شده و مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفته است. ارتفاع سازه مورد نظر 3 متر و طول دهانه برابر 5 متر میباشد. پارامترهای گوناگونی بر رفتار لرزهای سازه دارای قاب مرکب تأثیر دارند. در ادامه تأثیر وجود دیوار پرکننده و پدیده ستون کوتاه مورد بررسی قرار میگیرد. همچنین رکورد مورد استفاده مربوط به زلزله طب با شتاب بیشینه 1/35g میباشد. در انجام تحلیلهای دینامیکی غیرخطی از نرمافزار IDARC استفاده شده است ]12[. مطابق شکل )23-2( میتوان میلهای به ضخامت دیوار و پهنای مؤثر a در نظر گرفت. یک راه مناسب برای مدلسازی اثر دیوار کوتاه در بررسی پدیده ستون کوتاه استفاده از ایده میله معادل برای دیوار کوتاه میباشد. 143

144 فلا) ب) ) )ب( )ج( شکل سازه مورد بررسی: )الف( قاب ) قاب دارای دیوار پرکننده و )ج( دیوار کوتاه شکل مدل میله معادل برای دیوار پرکننده کوتاه 144

145 در شکل )24-2( تاریخچه زمانی جابجایی برای قاب خالی قاب دارای دیوار پرکننده و حالتی که ارتفاع دیوار نصف ارتفاع طبقه باشد داده شده است. مالحظه میشود که رفتار سازه در حالت وجود دیوار پرکننده کامل با دو حالت دیگر به طور واضح متفاوت است راههای جلوگیری از شکست ستون کوتاه - جدا کردن دیوار از ستون مطابق شکل )25-2(. این فاصله باید توسط مصالح نرم پر شده و تمهیداتی نیز برای جلاوگیری از شکست خارج از صفحه دیوار اندیشیده شود.در شکل )26-2( ساختمانی که دیوار آن از ساتون جادا باوده اسات پا از زلزلااااااااااااااااه مشاااااااااااااااااهده ماااااااااااااااایشااااااااااااااااود. هاااااااااااااااایچ آساااااااااااااااایبی بااااااااااااااااه ستونها وارد نشده است. 145

146 - تغ ی یااار مکاااا ن یز م باااار بر ی جاااا ن بی از خم شااای با اا ه محا اا ور ی با ااا افا ااز ایش باد ب نا اا د یا ااا پا اار کا ااردن باز شا اا و مطاااا ب ق شکل )27-2(. - - پر کردن بازشو موجود برای سازههای بنایی )شکل 28-2(. اجرای حداقل فاصله بین خاموتها مطابق شکل )29-2( در تمام ارتفاع ستون. 146

147 شکل تاریخچه جابجایی طبقه برای سه حالت قاب قاب مرکب و دیوار کوتاه 147

148 شکل ایجاد فاصله بین ستون و دیوار در شکل )26-2( عدم شکست ستون کوتاه در یک مدرسه به دلیل وجود ماده نرم بین دیوار و قاب نشان داده شده است. 148

149 شکل عدم شکست ستون کوتاه در یک مدرسه به دلیل وجود ماده نرم بین دیوار و قاب 149

150 فلا) ب) ج) ) ) شکل تغییر مکانیزم باربری جانبی از خمشی یا بادبند )ج( ) )الف ) به محوری با استفاده از دیوار )ب( 151

151 یک نکته مهم در خصوص روشهای پوشش فوالدی پوشش بتنی و الیاف کربن در جلوگیری از شکست ساتون کوتااه ایان است که این روشها برای حل مشکل ستون کوتاه مناسب نمیباشند زیرا اوال افزایش مقاومت در مقایسه با مقاومت نیاز ناچیز میباشد. باعث افزایش سختی ستون شاده و ثانیاا میازان در مورد سازههایی که در دست طراحی و اجرا مایباشاند بایاد از همان ابتدا تمهیداتی به منظور جلوگیری از شکست ستون کوتاه اندیشیده شود. در صورتی که از نظر معماری نمیتوان از آن جلوگیری نمود باید در فرایند طراحی سازه طرح ستون کوتاه لحاظ گردد. 151

152 152

153 شکل پر کردن بازشو در سازه آجری 8-2- بررسی آیین نامهها آیین نامه هند در آییننامههای کشورهای مختلف راههایی برای جلاوگیری از شکسات ساتون کوتااه پیشانهاد شاده اسات باه عناوان مثاال استاندارد هندی IS آرماتوربندی و تسلیح نشان داده شده است. آرماتوربندی ویژهای را برای ستون کوتااه ارائاه کارده اسات. در شاکل )29-2( ایان 153

154 154

155 ستون معمولی ستون کوتاه شکل تسلیح مورد نیاز برای ستون کوتاه آیین نامه ترکیه در صورتی که ایجاد ستون کوتاه اجتناب ناپذیر باشد نیروی برشی آن را برای تعیین میزان خاموت باید از رابطه زیر تعیاین نمود: V ( M M ) / l e a u n )3-2( ممان قسمت پایینی ستون ممان قسمت باالیی ستون و l n ارتفاع ستون کوتاه میباشد. M u M a ممانهای معادله فوق مربوط به قسمتهای باالیی و پائینی ستون کوتاه میباشد: Mu 1. 4M ru M a 1. 4M ra )4-2( 155

156 f cd M ra مقاومت نهایی ممان در قسمت پایین ستون و M ru مقاومت نهایی ممان در قسمت باالی ستون با در نظر گرفتن و f yd f cd میباشد. مقاومت فشاری برای طراحی ستون و f مقاومت تسلیم فوالد طولی میباشد. yd حداقل الزامات خاموت عرضی و شرایط چیدمان آن مطابق بند» «ستون باید در طول ستون اجرا گردد. مشخصات مربوطه نشان داده شده است. از استاندارد ترکیه بارای ناواحی محصاور شاده همچنین خاموت عرضی در ارتفاع ستون بین دیوارها نیز ادامه مییابد. در شکل )31-2( 156

157 شکل ممانهای طراحی و خاموتبندی مناسب 157

158 مراجع [2-1] Stafford-Smith B, Carter C A method of analysis for infilled frames. Proceedings of the Institution of Civil Engineers 44: [2-2] Paulay T, Priestley MJN Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings. John Wiley & Sons, NY. [2-3] Saneinejad, A., and Hobbs, B., "Inelastic Design of Infilled Frames", Journal of Structural Engineering, Vol. 121, No., 1995, pp , April. [2-4] Specification for Structures to be Built in Disaster Areas, (1998) Ministry of Public Works and Settlement Government of Republic of Turkey [2-5] Recommendations of an NZSEE Study Group on Earthquake Risk Buildings: Assessment and Improvement of the Structural Performance of Buildings in Earthquake, [2-6] Indian Standards, IS: , "Ductile Detailing of Reinforced Concrete Structures subjected to Seismic Forces Code of Practice", November ]2 7-[ تابش پور م. ر بخشی ع ارزیابی محاسباتی شکست ستون کوتاه در هنگام زلزله پژوهشنامه زلزله شناسی و

159 مهندسی زلزله بهار تابشپور م. ر. قناد م. ع. بخشی ع. و گل افشانی ع. ا. اثر دیوار آجری بر رفتار لرزهای قابهای بتنی اولین کنگره ملی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی شریف اردیبهشت ]-8 2[ [2-9] Tabeshpour, M. R. "Failure Modes and Seismic Strengthening Methods of Masonry Structures", Proceeding of RETCO-2006, paper No. 507, Iran. [2-10] Popov, E. and Roeder, C. (1978) Design of Eccentrically Braced Steel Frame. AISC Engineering Journal, n.3, Page [2-11] Popov, E. (1980) An Update on Eccentric Seismic Bracing. AISC Engineering Journal n. 3, Page [2-12] Reinhorn, A. M., Kunnath S. K., and Valles-Mattox R., (1996), IDARC 2D Version 4.0: users manual. Department of Civil Engineering, State University of New York at Bufallo. [2-13] Internet. 159

160 مقدمه در این فصل به طور مختصر به بندهایی از آییننامه 2811 که به اثر دیوار پرکننده آجری مربوط است پرداخته میشود. توجه شود که اثر دیوار پرکننده آجری بر بخش عظیمی از آییننامه سایه افکنده و بدون در نظر گرفتن اثر آن برخی از طرحها بطور ناخواسته دست باال یا دست پایین میشوند. با استفاده از مطالب ارائه شده در فصول و پیوستهای این کتاب میتوان به نحو مناسبی تقابل بین دیوار پرکننده و قاب سازهای را مورد مالحظه قرار داده و در بارگذاری و طراحی در نظر گرفت. 161

161 2-1- بند»3-5-1«آیین نامه 2811 پرسش 1: در چه صورتی در ساختمان پیچش ایجاد میشود پاسخ: در صورتیکه در نما یا پالن عدم تقارن وجود داشته باشد )شکلهای 1-1 و 2-1(. س شکل 1-1- چیدمان نامتقارن دیوار در پالن 161

162 شکل 2-1- عدم تقارن در نما و پالن -3-1 بند»5-5-1«آییننامه 2811 پرسش 2: به منظور افزایش قابلیت باربری قاب خمشی در مورد طراحی تیرها و ستونها باید به چه نکتهای توجه شود 162

163 پاسخ: در ساختمانهایی که در آنها از سیستم قاب خمشی برای بار جانبی استفاده میشود طراحی به نحوی صورت گیرد که تا حد امکان ستونها دیرتر از تیرها دچار خرابی شوند )شکل 3-1(. شکل 3-1- مناسب بودن طراحی ستون قوی - تیر ضعیف 163

164 پرسش 3: آیا وجود دیوار پرکننده آجری ممکن است باعث تغییر در نسبت بین مقاومت نیاز و مقاومت موجود در ستونهای بتنی شود پاسخ: بله. به فصل )2( این کتاب و فصل )1( دستنامه 6 مراجعه گردد بند»6-5-1«آییننامه 2811 پرسش 4: در چه صورتی باید تقابل بین اعضای سازهای با اعضای غیرسازهای در نظر گرفته شود پاسخ: اعضای غیرسازهای مانند دیوارهای داخلی و نماها طوری اجرا شوند که تا حد امکان مزاحمتی برای حرکت اعضای سازهای در زمان وقوع زلزله ایجاد نکنند. در غیر این صورت اثر اندرکنش این اعضا با سیستم سازه باید در تحلیل سازه درنظر گرفته شود. 164

165 پرسش 5: آیا میتوان بدون شناخت رفتار برون صفحه و درون صفحه دیوار تقابل بین اعضای سازهای با دیوار را در نظر گرفت پاسخ: خیر. باید با توجه به مطالب فصل )4( به روش مناسب رفتار دیوار را در نظر گرفت بند»7-5-1«آیین نامه 2811 پرسش 6: پدیده ستون کوتاه چیست و چگونه میتوان از آن جلوگیری نمود پاسخ: به فصل )2( مراجعه شود. پرسش 7: آیا بلوکهای سفالی نیز باعث شکست ستون کوتاه میگردند پاسخ: به فصل )2( مراجعه شود. 165

166 6-1- بند» «آییننامه 2811: منظم بودن در ارتفاع پرسش 8: آیا میتوان بدون اثر دیوار منظمی در ارتفاع و پالن را کنترل نمود پاسخ: خیر. به فصل )1( دستنامه 6 مراجعه گردد. در شکل )4-1( نمونههایی از نامنظمی در ارتفاع به علت وجود دیوار نشاان داده شده است. 166

167 شکل 4-1- طبقه نرم و ضعیف )طبقه اول( -7-1 بند»4-1-2«آییننامه 2811 پرسش 9: با توجه به وجود دیوار پرکننده آجری در چه مواردی باید اثر زلزله در هر دو جهت را در نظر گرفت 167

168 پاسخ: ساختمان باید در دو امتداد عمود بر هم در برابر نیروهای جانبی محاسبه شود. بطور کلی محاسبه در هر یک از این دو امتداد جز در موارد زیر بطور مجزا و بدون درنظر گرفتن نیروی زلزله در امتداد دیگر انجام میشود: الف- ساختمانهای نامنظم در پالن ب- کلیه ستونهایی که در محل تقاطع دو و یا چند سیستم مقاوم باربر جانبی قرار دارند )شکل 5-1(. 168

169 فلا) ت) ث) ) )ب( )پ( ) ) شاااکل 5-1- ساااتونهاااایی کاااه د ر محااال تقا ا اا ط ع د و و ی ا ااا چ ن ا ا ا د س ی س ا اا تم م ق ا ا اا و م ب ا ااار بر ج ا ا اا ن بی ق ا اار ار د ار نااا د الف- ستون گوشه در محل تقاطع دو سیستم مهاربندی ب- ستون گوشه در محل تقاطع سیستم قاب خمشی با دیوار برشی یا با قاب دارای دیوار پرکننده آجری پ- ستون گوشه در محل تقاطع دو سیستم قااب خمشای ت- ساتون گوشاه در محال 169

170 تقاطع دو سیستم مهاربندی و قاب خمشی ث- ستون گوشه در محال تقااطع دو سیساتم دیاوار برشای یاا قااب دارای دیاوار پرکننده آجری 8-1- بند»6-3-2«آییننامه 2811: زمان تناوب اصلی نوسان T پرسش 11: روشهای تجربی برای تعیین پریود ساختمان بر چه اساسی استوار است پاسخ: بر اساس تخمین پریود با توجه به نوع سازه و ارتفاع آن. پرسش 11: یکی از قدیمیترین روابط تجربی برای تخمین پریود سازه چیست پاسخ: رابطه T 0. 1N که در آن N تعداد طبقه ساختمان میباشد. پرسش 12: متداولترین روش برای تخمین پریود ساختمان در آییننامهها چیست 171

171 پاسخ: تعیین زمان تناوب اصلی نوسان بسته به مشخصات ساختمان و ارتفاع آن از تراز پایه با استفاده از روابط تجربی. پرسش 13: در استاندارد 2811 چه روابط تجربی برای تعیین پریود سازه پیشنهاد شده است پاسخ: ا ف- برای ساختمانهای با سیستم قاب خمشی 1- چنانچه جداگرهای میانقابی )دیوارهای پرکننده( مانعی برای حرکت قابها ایجاد نکنند: در قابهای فوالدی T 0.08H 3/ 4 در قابهای بتن مسلح T 0.07H 3/ 4 2- چنانچه جداگرهای میانقابی )دیوارهای پرکننده( مانعی برای حرکت قابها ایجاد نمایند مقدار T برابر با 81 درصد مقادیر عنوان شده در باال درنظر گرفته میشود: 171

172 در قابهای فوالدی T 0.064H 3/ 4 در قابهای بتن مسلح T 0.056H 3/ 4 ب- برای ساختمانهای با سایر سیستمها در تمام موارد وجود یا عدم وجود جداگرهای میانقابی T 0.05H 3/ 4 در روابط فوق H ارتفاع ساختمان بر حسب متر از تراز پایه است و در محاسبه آن ارتفاع خرپشته در صورتیکه وزن آن بیشتر از 25 درصد وزن بام باشد نیز باید منظور گردد. پرسش 14: در آیین نامه 2811 چگونه اثر وجود دیوار بر پریود سازه مالحظه شده است 172

173 پاسخ: بدون توجه به چیدمان و میزان دیوارهای پرکننده فرض می شود که این دیوارها به اندازه %56 سختی قاب سختی دارند و درنتیجه پریود را به اندازه %21 کاهش میدهند. پرسش 15: آیا این روش دارای دقت قابل قبول است پاسخ: خیر دارای تقریب و تلران شدید میباشد. پرسش 16: سایر آییننامهها چه روشهایی را برای تعیین پریود پیشنهاد داده اند پاسخ: به فصل )8( کتاب حاضر و فصل )2( دستنامه 7 مراجعه گردد. پرسش 17: چگونه میتوان به روش تحلیلی پریود سازه دارای دیوار پرکننده را تعیین نمود پاسخ: قاب ساده دارای دیوار پرکننده آجری مطابق شکل )6-1( در نظر گرفته میشود. جرم طبقه برابر m طبقه h و طول دهانه t inf میباشد. L و ضخامت دیوار پرکننده برابر بوده و ارتفاع 173

174 شکل 6-1- قاب ساده دارای دیوار پرکننده آجری و میله معادل دیوار با توجه به فصل )5( میتوان دیوار پرکننده را به صورت میله معادل در نظر گرفت. میله معادل دارای ضخامتی برابر ضخامت ) t inf و طول قطری برابر دیوار پرکننده ( r inf بوده و پهنای مؤثر آن برابر است با: a 0.175( r hcol ) inf که در آن: 174

175 E t 1 4E me inf fe sin 2 Icolhinf 1/ 4 h inf h col که در آن ارتفاع ستون از محور تا محور تیر )mm( انتظاار بارای مصاالح قااب )MPa( E fe ارتفاع پانل دیوار پرکننده )mm( مادول ماورد انتظاار مصاالح دیاوار پرکنناده )MPa( مدول ارتجاعی ماورد I col مماان اینرسای ساتون t inf r inf E me طول دیوار پرکننده )mm( طول قطری دیوار پرکننده )mm( زاویهای که تانژانت آن برابر ارتفاع پانل به طول آن میباشد )رادیان(: ضخامت دیوار پرکننده و میلاه معاادل 4 L inf ) mm ( )mm( tan 1 h L inf inf از مطالب قبلی داریم: k inf Ainf E r inf me cos 2 و: 175

176 A inf a t inf E t sin me inf hcol rinf tinf 4E fei colhinf در نتیجه: k inf sin E feicolh hcol inf me inf t E cos و مقدار پریود برابر است با: T 2 m k inf.) I c I col در صورت وجود دیوار پرکننده در قاب خمشی نیز می توان مشابه قبل پریود تحلیلی را تعیین کرد ( 176

177 سختی کل برابر است با مجموع سختی قاب و بادبند: شکل 7-1- قاب خمشی دارای دیوار پرکننده آجری k k inf k f k inf sin E feicolh hcol inf me inf t E cos که : و: 177

178 k f 24E h fe I 3 col col در نتیجه: E feicol sin k hcol inf me cos hcol 4E feicolhinf t E و مقدار پریود برابر است با: T 2 m k پرسش 18: اثر طبقه نرم در پریود سازه چگونه است 178

179 پاسخ: در آییننامه 2811 بیان نمیشود که تقلیل پریود سازه از T به 0.8T آیا در حالت وجود طبقه نرم هم امکانپذیر است یا خیر در اینجا اثبات میشود که در صورت وجود طبقه نرم نباید پریود سازه به علت وجود دیوارهای پرکننده تقلیل یابد. در فصل )8( مالحظه شد که میتوان پریود سازه را با استفاده از رابطه زیر تعیین نمود: T 2 ساختمان 2 طبقه: سختی طبقات: k سختی دیوارهای پرکننده در هر طبقه: 0.5k T پریود قاب دارای دیوار در تمام طبقات: T پریود قاب خالی: T پریود قاب دارای طبقه نرم: 179

180 شکل 8-1- چیدمانهای مختلف دیوار در ارتفاع ساختمان دو طبقه w 2w w 3 k k k 3w T k w k 1.5 2w 8w k 3k w k 8w w T T T 3k k 181

181 w 2w 2w 1.5k 1.5k k 2w w T T k k مالحظه میشود که با فرضیات فوق برای سختی دیوار در مقایسه با سختی قاب در حالت طبقه نرم پریود سازه با قاب خالی تفاوت قابل مالحظهای ندارد ولی در صورت وجود دیوار پرکننده در تمام طبقات پریود سازه به اندازه %21 کاهش می- یابد. ساختمان 7 طبقه: 181

182 شکل 9-1- چیدمانهای مختلف دیوار در ارتفاع ساختمان هفت طبقه 182

183 w 2w 3w 4w 5w 6w 7w 28w k k k k k k k k 28w T k w k w 2w 3w 4w 5w 6w 7w 21w 1.5k 1.5k 1.5k 1.5k 1.5k 1.5k k k 21w w T T k k w 2w 3w 4w 5w 6w 7w w 1.5k 1.5k 1.5k 1.5k 1.5k 1.5k 1.5k k 18.67w w T T k k مالحظه میشود که با افزایش طبقات اثر طبقه نرم در ایجاد اختالف بین پریودها کمتر میشود. یعنی خطای روش ساده آیین نامه 2811 با افزایش طبقات کاهش مییابد. 183

184 9-1- بند»8-3-2«آییننامه 2811: ضریب رفتار ساختمان R پرسش 19: ضریب رفتار قاب دارای دیوار پرکننده چقدر است پاسخ: به فصلهای )6( و )8( مراجعه شود بند» «آییننامه 2811: ترکیب سیستم ها در ارتفاع پرسش 21: در ص ور تی ک ه در قاب خم شی دی و ار ها در ط بق ه ا و ل وج ود ن د ا شا ت ه با شا ن د ض اری ب رف ت اار در ایان نا و ع س ی سا تم منقطع در ارتفاع چگونه تعیین می شود پاسخ: ابتدا باید ضریب رفتار قاب دارای دیوار پرکننده اجری تعیین گردد. 184

185 شکل طبقه نرم به علت وجود دیوار پرکننده در طبقات فوقانی R 2? R1 معلوم R min( R 1, R2 ) بند» «آییننامه

186 پرسش 21: برون مرکزی اتفاقی به چه منظوری و چگونه در نظر گرفته میشود پاسخ: برون مرکزی اتفاقی در تراز هر طبقه e aj به منظور به حساب آوردن احتمال تغییرات اتفاقی توزیع جرم و سختی از یک سو و نیروی ناشی از مؤلفه پیچشی زلزله از سوی دیگر درنظر گرفته میشود. این برون مرکزی باید در هر دو جهت و حداقل برابر با 5 درصد بعد ساختمان در آن طبقه در امتداد عمود بر نیروی جانبی اختیار شود. 186

187 شکل برون مرکزی اتفاقی پرسش 22: آیا میتوان بدون اثر دیوار پیچش یک سازه را به درستی بررسی کرد 187 پاسخ: خیر.

188 ب- پرسش 23: سازه شکل )12-1( به چه علتی خراب شده است شکل تخریب یک ساختمان به علت نادیده گرفتن اثر سختی دیوار )کوبه 1995( ) دیوارها در طبقه اول به ستون چسبیده بوده و بین مرکز جرم و مرکز 188 پاسخ: به علت پیچش زیرا مانند شکل )13-1 سختی فاصله زیادی ایجاد شده است.

189 فلا) ) )ب( شکل پالن طبقه اول ساختمان پرسش 24: سازه شکل )14-1( ذهن است به چه علتی خراب شده است آیا میتوان گفت فروریزش سازه پربادبند زیار بسایار دور از پاسخ: به علت ترکیب اثر پیچش و طبقه نرم. هر دو عامل پیچش و طبقه نرم به علت وجود دیوار پرکننده تشدید شدهاند. 189

190 شکل تشدید اثرات طبقه نرم و پیچش به علت سختی توأم دیوار پرکننده و بادبند ( مب در شکل )15-1( نیز احتمال ایجاد چنین شکستی وجود دارد. ) 191

191 ث- شکل پتانسیل شکست توأم پیچشی و طبقه نرم» استاندارد 2811 میشود برون مرکزی اتفاقی پرسش 25: در مواردی که ساختمان مشمول نامنظمی بند» چه تغییر میکند پاسخ: در چنین مواردی برون مرکزی اتفاقی حداقل باید در ضریب بزرگنمایی A j طبق رابطه زیر ضرب شود: 191

192 ave 2 max A j A ave j 3 ave max در این رابطه حداکثر تغییر مکان طبقه j و میانگین تغییر مکان دو انتهای ساختمان در طبقه j میباشد: شکل جابجایی گوشههای طبقه 192

193 12-1- بند»2-4-2«آییننامه 2811: روش تحلیل دینامیکی طیفی پرسش 26: آیا بدون اثر دیوارهای پرکننده میتوان تحلیل دینامیکی طیفی را به درستی انجام دد پاسخ: خیر به فصل )5( مراجعه شود بند» «آییننامه 2811: تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی پرسش 27: آیا بدون اثر دیوارهای پرکننده میتوان تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی را به درستی انجام داد پاسخ: خیر. باید رفتار چرخهای دیوار پرکننده به طور مناسب مدل گردد بند»5-2«آییننامه 2811: تغییر مکان جانبی نسبی طبقات پرسش 28: اثرات مثبت و منفی دیوار بر سازه چیست کدام یک از این دو اثر غالب می باشد پاسخ: به جدول )1-1( مالحظه گردد. 193

194 جدول 1-1- اثرات مثبت و منفی دیوار پرکننده آجری اثرات وجود دیوار پرکننده در قاب فوالدی یا بتنی ردیف اثرات منفی اثرات مثبت 1 نامنظمی سختی در ارتفاع )طبقه نرم ) افزایش سختی و کاهش تغییر مکان 2 نامنظمی مقاومت در ارتفاع )طبقه ضعیف ) افزایش مقاومت کاهش شکلپذیری نیاز 3 نامنظمی سختی در پالن )پیچش ) توزیع نامناسب نیرو بین ستونهای یک قاب بتنی )ستون کوتاه بتنی( توزیع نامناسب نیرو در پالن )ستون کوتاه فوالدی ) باال آمدن تراز پایه در شرایط خاص شکست برشی شکل پذیر در ستون کوتاه فوالدی 6 افزایش نیروی طراحی به علت کاهش پریود طرح قاب برای نیروی جانبی اندک افزایش نیروی طراحی به علت کاهش ضریب رفتار سیستم توأم ایجاد سیستم دوگانه با کنش محوری قاب

195 پرسش 29: در صورت وجود دیوار مقدار تغییر مکان جانبی مجاز چقدر است پاسخ: به فصل )8( مراجعه شود. پرسش 31: اثر وجود دیوار آجری در کنترل جابجایی قابهای خمشی چند طبقه را بررسی نمایید. پاسخ: این مسأله به بندهای مقابل از آییننامه 2811 مربوط است:» «. پریود سیستم بدون اثر دیوار )m و k به ترتیب جرم و سختی تعمیم یافته ساختمان هستند( : T 2 m k پریود سیستم با اثر دیوار: m T 0.8T k 195

196 کاهش 21 درصدی در پریود به معنای افزایش 56 درصدی در سختی است. یعنی فرض شده است کاه وجاود دیاوار باعاث شده که سختی ساختمان به اندازه %56 در پرسش بعدی مقدار باشد یعنی نخواهد شد. زیاد شود. T 0.8T V k ( V V ) ( ) ( k k k k inf ) ( / ) 1.16 k inf پرسش 31: پاسخ: بدست خواهد آمد. اگر مقدار افزایش تغییر مکان به علت افزایش برش پایه کمتر از %56 کمتر از 1/56 باشد آنگاه افزایش برش پایه به علت کاهش پریود منجار باه افازایش جابجاایی جاانبی ساازه سختی دیوارهای پرکننده قابها میباشد. در چه صورتی وجود دیوار باعث میشود که برش پایه بیش از %56 افزایش یابد Ts B ( S 1) T

197 پ Ts T 0.8T B ( S 1) 0.8T V B V B برش پایه به علت وجود دیوار بر اساس مقدار پریود پیشنهادی آییننامه 2811 به اندازه %16 افزایش مییاباد. یعنای اگار قاب سازهای بدون اثر دیوار برای تغییر مکان جانبی کنترل شده است دیگر نیازی به کنترل جابجایی ساختمان دارای دیاوار پرکننده نمیباشد میتوان گفت: این مطالب در شکلهای )17-1( تا )19-1( به طور شماتیک نشان داده شده است. پا اثر مثبت دیوار پرکننده آجری در تقلیل تغییرمکان جانبی بیشتر است از اثر منفی آن در افزایش برش پایه. مطاابق آیاینناماه 197

198 Force 1 k 1 k Displacement شکل افزایش سختی سازه به علت وجود دیوار 198

199 Force Displacement شکل کاهش جابجایی جانبی سازه به علت وجوددیوار 199

200 Base Shear, V V V T T Period, T شکل افزایش بار طراحی سازه به علت وجوددیوار 211

201 پرسش 32: بر اساس سایر آییننامههای لرزهای اثر دیوار پرکننده بر بارگذاری و تغییر مکان سازه چیست پاسخ: به فصل )8( مراجعه شود بند»8-2«آییننامه 2811: نیروهای جانبی ز ز ه وارد بر اجزای ساختمان پرسش 33: اجزای ساختمان و قطعات الحاقی به ساختمان برای چه نیرویی باید محاسبه شوند پاسخ: باید در مقابل نیروی جانبی که از رابطه زیر به دست میآید محاسبه شوند: F AB Iw p p p در این رابطه A و I مقادیر مندرج در بندهای»3-3-2«و»7-3-2«هستند که برای محاسبه نیروی وارد به کل ساختمان به کار برده شدهاند. 211

202 w p : w p وزن جزء ساختمانهای قطعه الحاقی موردنظر است. در مخازن و قفسهبندی انبارها و کتابخانهها شامل وزن محتویات آنها در حالت کامال پر است. عالوه بر بار مرده B p ضریبی است که مقدار آن در جدول )2-1( داده شده است. B p 1/7 2/11 2/11 1/11 B p جدول 2-1- ضریب اجزای ساختمان یا قطعات الحاقی دیوارهای خارجی و داخلی ساختمان و تیغههای جدا کننده جانپناهها و دیوارهای طرهای اجزای تزئینی و داخلی و یا قسمتهای الحاقی به ساختمان مخازن برجها دودکشها وسایل و ماشینآالت در صورتی که متصل به ساختمان و یا جزئی از آن باشند و سقفهای جهت نیروی افقی در امتداد عمود بر سطح دیوار در امتداد عمود بر سطح دیوار در هر امتداد در هر امتداد 212

203 1/11 کاذب اتصاالت عناصر سازهای پیش ساخته در هر امتداد تبصره 1 پرسش 34: برای قطعات الحاقی که با مصالح بنایی و مالت ماسه سیمان ساخته میشوند مقاومت کششی مجاز مصالح و مالت را چگونه در نظر میگیریم پاسخ: میتوان مقاومت کششی مجاز مصالح و مالت را حداکثر تا 15 درصد مقاومت فشاری آنها مندرج در استاندارد شماره 519 در محاسبات منظور نمود. به عنوان مثال با توجه به جدول )پ- 1-4 ( استاندارد 519 برای حالتی که مقاومت فشاری آجر برابر 85 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد و با فرض m 0.12 که متناظر برای نسبت ارتفاع به ضخامت مساوی 9 می باشد آنگاه مقاومت فشاری برابر 11 کیلوگرم بر سانتی متر مربع بدست می آید و: مقاومت کششی 1.5 kg / cm t 213

204 پرسش 35: در چه صورتی دیوار پرکننده آجری به عنوان قطعه الحاقی در نظر گرفته میشود پاسخ: در صورتی که رفتار خارج از صفحه دیوار رخ دهد. پرسش 37: روش محاسبه دیوار پرکننده برای شکست خارج از صفحه چگونه است پاسخ: به دستنامه )6( مراجعه گردد بند»11-2«آییننامه 2811: افزایش بار طراحی در ستونهای خاص پرسش 38: در موارد ضروری که یکی از اعضای جانبی باربر مانند دیوار برشی یا قاب بادبندی شده تا روی شالوده ادامه پیدا نمیکند ستونهایی که این عضو را تحمل میکنند باید برای چه مقاومتی طراحی شوند پاسخ: این ستونها باید مقاومتی حداقل برابر با بارهای به دست آمده از ترکیبات زیر باشند این ترکیبات اضافه بر ترکیباتی هستند که در طراحی سازه به طور معمول به کار برده میشوند: 214

205 D 0.8L 2. 8E 0.85D 2. 8E شکل عدم امتداد دیوار برشی و بادبند پرسش 39: آیا در صورت انقطاع دیوار آجری در ارتفاع ساختمان نیز باید ترکیب بار فوق مورد استفاده قرار گیرد 215

206 پاسخ: گردد. بله زیرا در غیر این صورت مطابق شکل )21-1( شکسات طبقاه نارم رخ خواهاد داد. باه فصاول )6( و )8( مراجعاه پرسش 41: در صورت وجود دیوار آیا میتوان مقدار 2/8 را اصالح نمود پاسخ: به فصلهای )6( و )8( مراجعه گردد. شکل شکست طبقه نرم به علت انقطاع دیوار پرکننده آجری در ارتفاع ساختمان 216

207 پرسش 41: به صورت شماتیک منحنی ظرفیت سازه را در دو حالت شکست طبقه نرم و طراحی برای طبقه نرم نشان دهید. پاسخ: به شکل )22-1( مراجعه شود. پرسش 42: در انتقال مود شکست از سازه معمولی به شکست طبقه نرم چه اتفاقاتی رخ می دهد پاسخ: به شکل )22-1( توجه شود: کاهش درجه افزونگی طبقه R R )redundancy( کاهش ضریب فرامقاومت )overstrength( پالستیک وجود ندارد(. به علت کاهش شدید تعداد مفاصل پالستیک و تمرکز همه انها در یک R )زیرا در شکست طبقه نرم فاصله زیادی بین اولین و آخرین مفصل پرسش 43: چرا با وجود افزایش در سختی و مقاومت ساختمان در حالت شکست طبقه نرم باز هم این شکست بسیار نامطلوب است. 217

208 پاسخ: زیرا مقدار این افزایشها آنقدر نیست که منجر به کاهش شکل پذیری نیاز تا حدی کمتر از شکل پذیری موجود در سازه با طبقه نرم شود. پرسش 44: به منظور جلوگیری ا زشکست طبقه نرم باید چه اقدامی در طراحی انجام شود پاسخ: افزایش مقاومت و سختی طبقه نرم )یا ضعیف( به نحوی که باعش کاهش شکل پذیری نیاز تا حد الزم گردد. توجه شود که شکست دیوار های پرکننده طبقات فوقانی نیز در شکل پذیری پایین رخ میدهد. 218

209 Base Shear ABI/R Vd = ABI/R Vd = V1 V1 شکل مقایسه منحنی ظرفیت در دو حالت شکست معمولی و شکست طبقه نرم. به میزان اختالف در سختی مقاومت و شکل پذیری دو حالت توجه شود. به علت شکست طبقه نرم درجه افزونگی )redundancy( Displacement سازه شدیدا کاهش یافته و 219

210 در نتیجه شکل پذیری تقلیل می یابد. در حالتی که طبقه نرم برای نیروهای افزایش یافته طراحی نشده باشد در دیوارهای پرکننده طبقات فوقانی شکستی ایجاد نمیشود. پرسش 45: میزان جذب انرژی به علت وجود طبقه نرم چه تغییری میکند پاسخ: در شکل )23-1( مقایسه میزان انرژی جذب شده در دو حالت شکست معمولی و شکست طبقه نرم )سطح زیر منحنی( نشان داده شده است. در شکست طبقه نرم جذب انرژی سازه شدیدا کاهش پیدا میکند )حدود 2 تا 3 برابر(. 211

211 Base Shear Displacement 211

212 شکل مقایسه میزان انرژی جذب شده در دو حالت شکست معمولی و شکست طبقه نرم )سطح زیر منحنی(. به میزان اختالف در جذب انرژی در دو حالت توجه شود )حدود 2 تا 3 برابر(. در شکست طبقه نرم جذب انرژی سازه شدیدا کاهش پیدا میکند. پرسش 46: منظور از»سازه معادل با سازه دارای طبقه نرم«چیست پاسخ: سازهای که سختی و مقاومت و شکل پذیری آن با سازه دارای طبقه نرم تفاوت دارد ولی رفتار لرزهای آندو با یکدیگر معادل است یعنی مثال در شرایط یکسان یکی برای ضریب رفتار R و دیگری برای ضریب رفتار R 2 طراحی شده است. به شکل )24-1( توجه شود. البته شکل پذیری سازه معادل مطابق )شکل 25-1( به اندازه شکلپذیری سازه معمولی )بدون تأثیر طبقه نرم( در نظر گرفته میشود. این قید عمدا گذاشته میشود تا ضریب افزایش بار طراحی برای در نظر گرفتن اثر طبقه نرم به طور مفهومی بیان شود. نسبت مقاومت جانبی سازه معمولی به سازه معادل به صورت زیر تعریف میشود: ضریب در برگیرنده اثرات کاهش درجه افزونگی و کاهش ضریب شکلپذیری میباشد: V V 1 2

213 این ضریب R R R بین 1 تا 1/4 بوده و ضریب 0 در IBC به صورت نشان داده شده است. توجه شود که در اینجا ضریب R R R 0 بین 1/2 تا 3/5 در نوسان است. بین 1/2 تا 2/5 میباشد. در نتیجه نکته: به عنوان یک مقدار میانگین و منطقی ضریب افزایش بار طراحی ستونهای طبقه نرم در حدود 2/5 باشد کافی است )مانند آییننامه هند(. میتوان این ضریب را بین 2 تا 2/5 در نظر گرفت. البته بر اساس بحثهایی که در این مقال نمیگنجد 213

214 Base Shear Displacement 214

215 شکل سازه بدون دیوار پرکننده دارای رفتاری معادل با سازه دارای طبقه نرم بودن شکل پذیری این است که باید با شکل پذیری سازه معمولی برابر باشد.( با شکل پذیری مقید )منظور از مقید پرسش 47: منحنی ظرفیت سازه در صورت عدم تأثیر دیوار پرکننده با حالت طبقه نرم و سازه معادل طبقه نرم را با یکدیگر مقایسه کنید. پاسخ: به شکل )26-1( مراجعه شود. 215

216 Base Shear Vd = ABI/R V1 V1 V2 Vd = ABI/( R) V2 Displacement شکل شکلپذیری یکسان در سازه اولیه )بدون اثر دیوار( و سازه معادل با حالت شکست طبقه نرم 216

217 Vd = ABI/R Vd = ABI/R V1 V1 V2 Vd =ABI/)γR( V2 Displacement ظرفیت سازه در صورت عدم تأثیر دیوار پرکننده )خط ضخیم( با شکل مقایسه منحنی حالت طبقه نرم )خط چین( و سازه معادل طبقه نرم )خط نازک( که در آن شکست طبقه نرم رخ نخواهد داد. 217

218 پرسش 48: در صورتی که برای جبران کاهش ضرایب افزونگی و فرامقاومت به علت شکست طبقه نرم مقدار برش پایه طراحی به اندازه افزایش یابد آنگاه منحنی ظرفیتها را با یکدیگر مقایسه کنید. پاسخ: به شکل )27-1( مراجعه شود. کاهش ناگهانی مقاومت در حالت وجود طبقه خالی )open story( مربوط به شکست دیوارهای پرکننده میباشد. 218

219 Base Shear Vd = γabi/r Vd = ABI/R Displacement 219

220 شکل مقایسه منحنی ظرفیت سازه بدون تأثیر دیوار پرکننده با سازه طراحی شده برای طبقه نرم که در آن ممکن است قبل از شکست طبقه نرم دیوار پرکننده طبقات فوقانی دچار شکست شوند. پرسش 49: منحنی ظرفیت سازه در صورت عدم تأثیر دیوار پرکننده با حالت شکست طبقه نرم با و بدون نیروی افزایشی در طراحی طبقه نرم را با یکدیگر مقایسه کنید. پاسخ: به شکل )28-1( مراجعه شود: تسلیم دیوارهای پرکننده در صورت طراحی برای طبقه نرم 221

221 عدم تسلیم دیوارهای پرکننده در صورت عدم طراحی برای طبقه نرم که منجر به استفاده غیر بهینه از ظرفیتهای موجود میشود. محدوده مقدار نیروی افزایش یافته )به نسبت )V 1 باشد. اثر دیوار پرکننده ( ) که ممکن است کمتر یا بیشتر از مقاومت نهایی سازه طراحی شده بدون 221

222 Base Shear Vd = γabi/r Vd = ABI/R Vd = ABI/R γabi/r V1 ABI/R 222 Displacement

223 شکل مقایسه نیروی طرح سازه بدون تأثیر دیوار پرکننده با سازه طراحی شده برای طبقه نرم پرسش 51: ضوابط UBC-97 در مورد سیستمهای باربر جانبی منقطع در ارتفاع چیست پاسخ: به فصل )6( مراجعه کنید. پرسش 51 : ضوابط IBC-2003 در مورد سیستمهای باربر جانبی منقطع در ارتفاع چیست پاسخ: به فصل )6( مراجعه کنید. 223

224 Dastnameh.ir 224