بند 5-1 پیوست 2 آیین نامه 2800 و ابهامات موجود در این زمینه

احمدرضا جعفری

-مقدمه

1- مطابق ماده 32 قانون نظام مهندسی و کنترل ساختمان مصوب اسفند 1374 ((مجموعه اصول و قواعد فنی و تبیین شده و رعایت این اصول و قواعد در طراحی، محاسبه، اجرا، بهره برداری و نگهداری ساختمانها به منظور تامین اطمینان از ایمنی، بهداشت، بهره دهی مناسب، آسایش و صرفه اقتصادی، الزامی اعلام شده است.))

2- بخشی از مقررات ملی ساختمان، آیین نامه 2800 میباشد، که مطالب آن در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تحت عنوان ((بارهای وارد بر ساختمان)) و مبحث هشتم ((مقررات ساختمانهای آجری)) گنجانده شده است.

3- در انتهای آیین نامه 2800 چند پیوست اضافه شده است که یکی از این پیوستها، پیوست 2 میباشد.

4- در ابتدای این پیوست آمده است: ((طراحی و ساخت قابهای فولادی در مقابل نیروهای زلزله باید شرایط مندرج در مبحث 10 مقررات ملی ساختمان و الزامات زیر ]پیوست 2[ را برآورده سازد.))

5- در بند 5-1 این پیوست آمده است : ((در طراحی ستونهای سازه های مقاوم در برابر زلزله باید مبحث 10 مقررات ملی ساختمانی رعایت گردد. بعلاوه ستونهای قابها باید دارای مقاومت کافی برای تحمل نیروهای محوری ناشی از ترکیبات باربری (الف) و (ب) زیر باشند:

الف-فشار محوری:

ب-کشش محوری:

در روابط فوق مقدار نیروهای P_E,P_DL,P_LL باید با رعایت علامت جبری آنها استفاده شوند.))

همچنین مطابق این پیوست P_DL,P_LL و P_Eبه ترتیب بارهای محوری ناشی از بارهای مرده، زنده و زلزله در ستونها میباشند و P_SC,P_STبرابر مقادیر زیر میباشند:

P_SC=1.7F_a.A

P_ST=F_y.A

که A مساحت مقطع ستون میباشد.

-بررسی این بند آیین نامه 2800

این بند آیین نامه شامل دو قسمت است؛ قسمت (ب) این بند با توجه به حذف شدن نیروهای محوری حاصل از بارهای زنده، کاهش ضریب بارهای مرده، کششی بودن بار زلزله که در خلاف جهت بار محوری حاصل از بارهای مرده میباشد، و بالاخره بالاتر بودن بار مجاز نسبت به حالت الف (P_ST>P_SC) در طراحی حاکم نمیگردد و بررسی تنها ترکیب بار الف کفایت میکند. در سازه های با سیستم قاب خمشی به علت آنکه نیروی محوری زلزله مابین تمامی ستونها پخش میشود و همچنین اثر پایین نیروی محوری در طراحی ستونها (در مقایسه با لنگر خمشی موجود در ستونها) استفاده از این بند تاثیر زیادی در کلیت سازه ندارد. اما در مورد سازه های با سیستم قاب فولادی بادبندی با توجه به آنکه در ستونهای این سازه ها فقط نیروهای محوری وجود دارد و همچنین بالا بودن نیروهای زلزله در ستونهای دهانه های بادبندی، مساله به شکل دیگری روی می دهد. این ترکیب بار به صورت زیر در می آید:

(1)

که آنرا میتوان به شکل زیر نیز نوشت:

(2)

در حالی که رابطه ای که معمولآ در طراحی توسط مهندسان محاسب استفاده میشود، به شکل زیر است:

(3)

که در این رابطه هر چند مقدار ضریب بارهای P_DL,P_LL نسبت به رابطه قبلی بیشتر است، اما ضریب P_E کمی بیشتر از نصف حالت قبل است و با توجه به آنکه در ستونهای دهانه های بادبندی معمولآ نیروی محوری زلزله خیلی بیشتر از بارهای ثقلی است(گاه چندین برابر)، این مساله باعث میشود که ستونهای پای بادبند طراحی شده با استفاده از رابطه (2) بعضآ تا 90 درصد بزرگتر از ستونهای طراحی شده با استفاده از رابطه (3) (که مابین مهندسان رایج است) باشند، که این اختلاف غیرقابل چشمپوشی و در خور بررسی و توجه جدی میباشد.

-برخی از استدلالات مخالفان به کارگیری این بند در طراحی

همانطور که گفته شد، به کارگیری این بند باعث بزرگ شدن ستونهای دهانه های بادبندی به مقدار قابل توجه و در نتیجه بالا رفتن هزینه اسکلت فلزی میشود.به همین جهت اکثریت قریب به اتفاق مهندسان محاسب از به کارگیری این بند در طراحی خودداری مینمایند. برخی از استدلالات مطرح شده توسط مخالفان به شرح زیر است:

1- ((این بند، دست بالا و بسیار محافظه کارانه میباشد.))

ممکن است این بند دست بالا باشد، اما در هر صورت بخشی از مقررات ملی ساختمانی میباشد. مقررات ملی ساختمانی هر چند ممکن است در بعضی موارد دارای اشکالاتی باشد و این حق برای تمامی اهل فن وجود دارد که آن را به نقد بکشند، اما تا وقتی که این مقررات تغییر نکرده است، باید توسط تمامی عوامل دخیل در صنعت ساختمان به رسمیت شناخته شده و به صورت موبه مو اجرا گردد.ضمن آنکه این سوال وجود دارد که آیا اگر دوستان در آیین نامه به بندی برخورد نمایند که نظرشان ((دست پایین)) باشد، حاضرند آن بند را نادیده گرفته و سازه را آنطور که خود فکر میکنند صحیح است، طراحی نمایند؟ و یا فقط نسبت به بندهایی که ((دست بالا)) میباشند، حساسیت دارند؟

2- ((پیوست 2 آیین نامه 2800 اجباری نمیباشد))

3- ((این پیوست فقط برای بعضی ساختمانهای خاص اجباری است))

این دو استدلال هم با توجه به آنکه خود این پیوست با صراحت به اجباری و لازم الاجرا بودنش در ابتدای پیوست اشاره کرده است، کاملآ مردود میباشند. ضمن آنکه در هیچ قسمت این پیوست اشاره ای مبنی بر محدود بودن استفاده از آن به برخی ساختمانهای خاص دبده نمیشود.

4- ترکیب بارهای ارائه شده در این پیوست با ترکیب بارهای معرفی شده در آیین نامه بارگذاری در تناقض است و نباید مورد اعتنا قرار گیرد.))

در برابر این استدلال بار دیگر باید ذکر کرد، همانطور که خود این پیوست ذکر کرده است، مواد این پیوست در تکمیل مواد مندرج در مبحث دهم و آیین نامه های دیگر میباشد و تناقضی بین لازم الاجرا بودن این پیوست با آیین نامه های دیگر وجود ندارد.

5-((این ترکیب بارها مربوط به روش طراحی به روش حدی میباشد و در روش تنشهای مجاز قابل استفاده نمیباشد.))

این استدلال نیز غلط میباشد. زیرا در متن این پیوست هیچ اشاره ای به محدود شدن کاربرد این بند یا بندهای دیگر به روش تحلیل حدی و یا هر روش دیگر نشده است. ضمن آنکه باید توجه داشت که هر چند در طراحی سازه ها روشهای طراحی مختلفی وجود دارد که همگی قابل قبول میباشد، اما منطقی نیست که نتایج طراحی در دو روش تفاوت زیادی با هم داشته باشند و به همین جهت قابل قبول نمیباشد که در دو روش برای ابعاد اختلاف زیادی به وجود بیاید.

6-((استفاده از این بند در طراحی درست میباشد، اما مقدار Fa در این بند باید طبق مبحث دهم 33 درصد افزایش یابد.))

این استدلال نیز درست نمیباشد، زیرا طبق منطق مقدار تنش مجاز برای تنشهای فشاری باید کمتر از تنشهای کششی باشد؛ اما در بند ب این قسمت برای حالت کششی برای حالت کششی مقدار تنش مجاز Fy در نظر گرفته شده است. این در حالی است که اگر مقدار Fa، 33 درصد افزایش یابد، ممکن است مقدار تنش مجاز فشاری به مقداری بیش از Fy برسد که قابل قبول نمیباشد.ضمن آنکه باید توجه داشت که هدف از این بند آنست که در هنگام زلزله تنش موجود در ستونها در اثر بارهای محوری در هیچ حالت از مقدار Fy (حد جاری شدن) بالاتر نرود.

در آخر به تمام دوستانی که به هر دلیل از مطالب بالا قانع نشدند، توصیه میشود که به کتاب ((شرحی بر ویرایش 2 آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله)) نوشته علی اکبر آقاکوچک (یکی از اعضای کمیته دائمی بازنگری آیین نامه 2800) و سید سهیل مجید زمانی مراجعه نمایند و به طور خاص بخش دوم سازه شماره یک (ص71)، سازه شماره 2 (ص80)، سازه شماره 4 (ص122)، را مورد مطالعه قرار دهند. قابل ذکر است که در ویرایش جدید مبحث دهم نیز این بند با مقداری تغییر در ضرایب ترکیب بار گنجانده شده است.

دریافت متن کامل مقاله به صورت PDF