نرم‌افزار تخصصی 2800 ویرایش سوم

نویسنده:
احمدرضا جعفری




شرح برنامه:

این نرم افزار با توجه به شرایط ویرایش سوم آیین نامه 2800 قادر به انجام کارهای زیر است:

1- محاسبه نیروهای زلزله وارد بر طبقات سازه

2- محاسبه وزن هر طبقه با توجه به اطلاعات ورودی

3- محاسبه نیروهای وارد بر دیافراگم‌های طبقات

4- کنترل سیستم سازه‌ای با توجه به محدودیتهای آیین نامه

5- محاسبه لنگرهای پیچشی با احتساب پیچش اتفاقی در صورت لزوم

6- محاسبه ضرایب تشدید برون مرکزی اتفاقی با توجه به تغییر مکانهای وارد شده توسط کاربر

7- کنترل واژگونی

8- محاسبات پی-دلتا

9- محاسبه تغییر مکانهای مجاز طبقات

10- ارایه برخی توصیه‌ها با توجه به مفاد آیین‌نامه با توجه به مشخصات سازه




-» دریافت فایل: نرم‌افزار تخصصی 2800 ویرایش سوم - 1.44 مگابایت)

نرم‌افزار تخصصی 2800 ویرایش سوم

نویسنده:
احمدرضا جعفری




شرح برنامه:

این نرم افزار با توجه به شرایط ویرایش سوم آیین نامه 2800 قادر به انجام کارهای زیر است:

1- محاسبه نیروهای زلزله وارد بر طبقات سازه

2- محاسبه وزن هر طبقه با توجه به اطلاعات ورودی

3- محاسبه نیروهای وارد بر دیافراگم‌های طبقات

4- کنترل سیستم سازه‌ای با توجه به محدودیتهای آیین نامه

5- محاسبه لنگرهای پیچشی با احتساب پیچش اتفاقی در صورت لزوم

6- محاسبه ضرایب تشدید برون مرکزی اتفاقی با توجه به تغییر مکانهای وارد شده توسط کاربر

7- کنترل واژگونی

8- محاسبات پی-دلتا

9- محاسبه تغییر مکانهای مجاز طبقات

10- ارایه برخی توصیه‌ها با توجه به مفاد آیین‌نامه با توجه به مشخصات سازه




-» دریافت فایل: نرم‌افزار تخصصی 2800 ویرایش سوم - 1.44 مگابایت)

همدان زیر تیغ زلزله، فردا دیر است

احمدرضا جعفری   

یک نامه سرگشاده به ریاست وقت سازمان مسکن و شهرسازی استان همدان، مرحوم مهندس خیرالله مختاری (تابستان 85) در این مقاله به صورت تحلیلی و علمی به اشکالات عمده در طراحی سازه ها که توسط سازمانهای ناظر بر نقشه (نظیر شهرداریها و نظام مهندسی) نادیده گرفته می شود اشاره شده است. این اشکالات شامل مواردی نظیر عدم رعایت ضوابط ویژه آیین نامه 2800 در طراحی ستونها و بادبندهای خارج از محور، اشکال در طراحی پیهای نواری، اشکال در استفاده از تیرهای زنبوری، اشکال در اتصال بادبند به ستون و صفحه ستون و ... میباشد. موارد اشاره شده در این مقاله هر چند مربوط به استان همدان است، اما عملآ برای خیلی شهرهای کوچک و حتی برخی شهرهای بزرگ دیگر ایران نیز قابل انطباق است.

نویسنده: مهندس احمدرضا جعفری

کارشناس ارشد مهندسی زلزله

عضو هیات علمی و مدیر گروه عمران دانشگاه غیرانتفاعی همدان

مدیر وبسایت ایران سازه www.iransaze.com

جناب آقای مهندس مختاری

ریاست محترم سازمان مسکن و شهرسازی استان همدان

با سلام

ضمن عرض سلام و خسته نباشید به جنابعالی و همکاران پر تلاشتان، اینجانب احمدرضا جعفری مهندس پایه دو ساختمان در شهر همدان و نامزد دوره گذشته (دوره چهارم) هیات مدیره سازمان نظام مهندسی استان همدان با توجه به وظیفه حرفه ای خود قصد دارم برخی از دغدغه های خود در زمینه مسایل فنی مرتبط با امر طراحی سازه در سطح استان همدان را با شما در میان بگذارم؛ به امید آنکه با همت شما و هیات مدیره جدید سازمان نظام مهندسی استان همدان مشکلاتی که در این نامه ذکر مینمایم رفع شده و روز به روز شاهد نزدیکتر شدن معیارهای ساخت و ساز به معیارهای مورد قبول مقررات ملی ساختمانی (که شما نیز در سخنانی که قبل از انتخابات دوره جدید هیات مدیره نظام مهندسی ایراد نمودید بر اجرای کامل آن تاکید کردید) باشیم.

-مقدمه

اینجانب در این نامه قصد ندارم به تمامی مشکلات ساخت و ساز در سطح استان بپردازم. کمتر کسی است که از کیفیت پایین اجرا در زمینه ساخت و ساز مطلع نباشد و مطمئنآ شما نیز خیلی بهتر از من از این مسایل آگاه میباشید وبیان دوباره این مسایل جز تکرار مکررات نتیجه ای در برنخواهد داشت.( البته در این زمینه حرکتهایی هر چند با سرعت کم دیده میشود که امید به ساخت و ساز استاندارد و یا نزدیک به استاندارد را در سالهای آینده میدهد). اما مساله ای که مرا وادار به نوشتن این نامه نموده است، اشتباهات فاحش موجود در زمینه طراحی سازه در سطح استان میباشد که کمتر کسی تا کنون به آن توجه نموده است.(اینجانب ترجیح میدادم این مسایل هم توسط بقیه همکاران مطرح شود و در این زمینه هم حداقل سه سال صبر نمودم، اما ظاهرآ برای اکثریت همکاران پر کردن سهمیه سالانه به هر قیمت و دعوای قدیمی معماری-عمران فرصت فکر کردن به این مسایل بی اهمیت!! را نمیدهد). متاسفانه نقشه های تایید شده و شیوه های طراحی سازه مورد تایید شهرداریهای استان همدان دچار اشتباهات فاحش میباشد؛ به گونه ای که حتی در صورت اجرای کامل و بدون ایراد و با بالاترین کیفیت این نقشه ها، ساختمانهای ساخته شده باز هم در برابر زلزله دچار آسیبپذیری بالایی میباشند. وضعیت به گونه ای شده است که حتی اگر کسی هم بخواهد بر خلاف شیوه های غلط بقیه عمل نماید و مقررات ملی ساختمانی را (به طور کامل و نه گزینشی) معیار خود در طراحی سازه قرار دهد، از طرف مالکان ساختمان و معدود افرادی که با استفاده از رانتهای مختلف رشد نموده و خود را متولی امر طراحی سازه در استان میدانند، دچار انواع انگها و جوسازیها شده و دست آخر برای پر کردن سهمیه سالانه خود مجبور به قبول شیوه غلط بقیه میشوند(به طور مثال یکی از مسیولان محترمی که خود باید حامی و مجری مقررات ملی باشد اقدام به جوسازی علیه بنده نموده و در مجامع مختلف به کنایه بنده را به عنوان «قاتل آهن» معرفی مینمایند) و یا در بهترین حالت از طراحی سازه صرفنظر مینمایند. در ادامه برخی از این شیوه های غلط را جهت اطلاع به خدمتتان عرض مینمایم:

-پیهای نواری و ایرادات اساسی در طراحی این پیها¹

همانطور که استحضار دارید عمده ترین نوع پی که در سطح استان همدان از آن استفاده میشود پیهای نواری میباشد. شیوه عمومی مورد استفاده در طراحی این پیها بدین شکل است که ابتدا با فرض صلبیت پی نسبت به خاک زیر آن (که البته این فرض خود به شیوه ای غلط مورد استفاده قرار میگیرد) تنش زیر پی در تر کیب بارهای مختلف به صورت یک تنش خطی محاسبه میگیرد (که البته در اینجا هم معمولآ به غلط برخی از ترکیب بارها مورد بررسی قرار نمیگیرند). تا اینجای کار اشتباهات انجام شده در طراحی خیلی جدی نیستند؛ اما جدیترین و فاحشترین اشتباه در مرحله بعد رخ میدهد. در این مرحله با توجه به تنشهای به دست آمده در زیر پی، پیها وارونه شده و به صورت تیرهایی در نظر گرفته میشوند که تکیه گاههای آنها ستونهای متصل به پی میباشند و بدون توجه به اولیه ترین اصول تحلیل سازه در مورد تیرهای نامعین و بی توجه به شرایط مرزی متفاوت تیرها و پیهای نواری اقدام به تحلیل و طراحی این پیها مینمایند(توجه شود که پیها باید بر اساس قوانین تیرها بر بستر الاستیک آنالیز شوند که هیچ شباهتی بین این روش و روش آنالیز تیرهای نامعین معمول وجود ندارد). جالب اینجاست که بر اساس نتایج این روش، واکنشهای تکیه گاهی به دست آمده که باید مساوی با نیروهای اعمال شده از طرف ستون به تیر باشند، اختلاف زیادی با هم دارند؛ به طور مثال در برخی موارد در جایی که باید واکنشهای به دست آمده کششی باشد، اساسآ واکنش به دست آمده فشاری است. این اختلاف در پیهای مجاور دهانه های بادبندی بسیار شدیدتر میباشد؛ به گونه ای که در برخی موارد مطابق مقایسه ای که خود اینجانب انجام داده ام آرماتورهای مورد نیاز در این دهانه ها (بر اساس نتایج نرم افزارهایی نظیر SAFE) چند برابر مقدار محاسبه شده توسط روش مذکور میباشد؛ که این مساله باعث گسیختگی پی در این نواحی (علی الخصوص در اثر نیروهای کششی ایجاد شده در ستونهای دهانه بادبندی) و واژگونی ساختمان در هنگام زلزله میشود. جالب اینجاست که برخی از این آقایان که متوجه اختلاف نتایج روش طراحی خود با روش طراحی با نرم افزار SAFE شده اند به جای آنکه به اصلاح اشتباهات خود بپردازند، برای آنکه طراحیهای قبلی آنها زیر سوال نرود، از قبول این مساله خودداری نموده و نرم افزار SAFEرا دچار اشکال میخوانند. (قابل توجه است که این نرم افزار توسط شرکت معتبر CSI و به طور ویژه برای آنالیز و طراحی دالها وپیها بر اساس آیین نامه های معتبر دنیا تهیه گردیده است).

البته به تازگی شهرداری لطف نموده و با اکراه!! نقشه هایی را که پیهای آنها با استفاده از نرم افزار safe طراحی شده اند را هم قبول مینمایند.

-مقدار پوشش آرماتورها در پی

مساله دیگری که در طراحی پیها کمتر به آن توجه میشود، مقدار پوشش بتن روی آرماتورها میباشد. مطابق بند 8-2-9 و با توجه به شرایط جوی استان همدان، در بهترین و خوشبینانه ترین حالت، شرایط محیطی جهت محاسبه میزان پوشش بتن باید متوسط فرض شود (این در حالی است که با توجه به سرمای هوا و یخبندانهای مکرر شرایط محیطی شدید به واقعیت نزدیکتر است). و بر این اساس طبق جدول 8-2-9-1 آیین نامه آبا برای شرایط محیطی متوسط ضخامت پوشش بتن در پیها باید حداقل برابر 5 سانتیمتر در نظر گرفته شود؛ این در حالی است که در اکثریت غریب به اتفاق موارد این ضخامت در نقشه ها کمتر از 4 سانتیمتر است

-عمق یخبندان در پیها

یکی دیگر از مسایلی که باید در مورد پیها جهت محافظت آنها در برابر نفوذ یخ به داخل آنها انجام داد رعایت عمق یخبندان در مناطق سردسیر (از جمله استان همدان) میباشد. اهمیت این موضوع به حدی است که در مبحث هشتم (ساختمانهای با مصالح بنایی) نیز رعایت این موضوع برای ساختمانهای با مصالح بنایی هم -که دارای درجه اهمیت کمتری نیز میباشند- در مناطق سردسیر اجباری گردیده است. اما متاسفانه در همدان در اکثریت نقشه ها این موضوع نادیده گرفته میشود.

-طول مهاری مناسب برای میلگردهای قطع شده در پیها

یکی دیگر از مسایلی که در مورد پیها کمتر به آن توجه میشود طول مهاری برای میلگردهای طولی پی میباشد. مطابق بند 18-3-1-3 آیین نامه آبا میلگردها باید از محل مقطعی که وجودشان دیگر برای تحمل خمش لازم نیست به طول حداقل برابر ارتفاع موثر مقطع یا 12 برابر قطر میلگرد هر کدام که بیشتر است ادامه داده شوند.ضمن آنکه در بند 18-3-1-5 آبا نیز محدودیتهای زیادی در مورد قطع میلگردهای طولی در ناحیه کششی بتن در نظر گرفته شده است که متاسفانه هیچکدام از این موارد توسط شهرداری کنترل نمیشود و از مهندسان محاسب نیز خواسته نمیشود. با نگاهی به نقشه های تایید شده به وفور میلگردهای تقویتی با طولهای محدود (حدود 2 متر ) در پیها دیده میشود که به هیچوجه ضوابط طول مهاری در آنها رعایت نشده است.

-ضابطه درز انقطاع

یکی از مسایلی که آیین نامه 2800 برای جلوگیری از ضربه زدن ساختمانها به یکدیگر در هنگام زلزله در نظر گرفته است، درز انقطاع میباشد. مطابق ویرایش 3 رعایت درز انقطاع برای تمامی ساختمانها به میزان 1 درصد ارتفاع اجباری گردیده است. اما متاسفانه هم اکنون این مساله طبق ویرایش 2 فقط برای ساختمانهای 4 طبقه به بالا اجرا میگردد و هیچ کنترلی برای اجرای این موضوع برای ساختمانهای کوتاهتر انجام نمیشود.

-ترکیب نیروهای زلزله در جهات مختلف اصلی سازه موضوع بند 2-1-4 آیین نامه 2800

مطابق بند 2-1-4 آیین نامه 2800 برای ساختمانهای نامنظم در پلان و ستونهایی که در محل تقاطع دو سیستم سازه ای مقاوم جانبی در دو جهت متعامد قرار دارند ( مانند ستونهایی که در دو جهت متعامد متصل به بادبند میباشند)، لازم است اثر همزمانی نیروهای زلزله در دو جهت متعامد به گونه ای در نظر گرفته شود که در سازه بیشترین تلاشها ایجاد شود. در این زمینه به طور مثال میتوان مطابق همین بند آیین نامه 100 درصد نیروی زلزله در هر جهت را با 30 درصد نیروی زلزله در جهت متعامد را به طور همزمان ترکیب و بر سازه اعمال نمود. اما متاسفانه در این زمینه هیچگونه کنترلی توسط شهرداری نسبت به نقشه ها انجام نمیشود.

-اتصال بادبند به ستون در تراز صفحه ستون

یکی دیگر از ضوابطی که متاسفانه به آن کمتر توجه میشود اتصالات بادبندی علی الخصوص اتصال بادبند به ستون در تراز صفحه ستون میباشد. در تراز صفحه ستون با توجه به آنکه طول افقی موجود جهت اتصال بادبند به صفحه ستون بسیار کم میباشد، لازم است که ارتفاع ورق بادبندی حداقل دو برابر حالت اتصال مشابه بادبند به ستون در ترازهای طبقات در نظر گرفته شود. ضمن آنکه با توجه به خروج از محوریت نیروی محوری بادیند نسبت به مرکز جوش در جوش لنگر خمشی نیز ایجاد میگردد که این لنگر نیز خود باعث اضافه شدن طول و بعد مورد نیاز برای جوش ورق بادبندی به ستون میگردد. این لنگر همچنین باعث ایجاد نیروهایی عمود بر محور جان و بال ستون میگردد که با توجه به ضعیف بودن جان و بال ستون در این جهت باید لزوم یا عدم لزوم وجود سخت کننده در این محل در داخل ستون مورد بررسی قرار گیرد. عدم رعایت این مسایل باعث گسیختگی اتصال در زمان زلزله و خرابی ساختمان (حتی در صورت قوی بودن مقاطع ستون و بادبند مورد استفاده) میشود. متاسفانه شهرداری در این زمینه هیچگونه کنترلی را انجام نمیدهد که جای تاسف فراوان دارد.

-مهاربندهای برون محور و استفاده ناصحیح از این مهاربندها²

یکی دیگر از مسایلی که متاسفانه کنترلی در این زمینه در نقشه ها انجام نمیشود، بادبندهای برون محور میباشد. ضوابط این بادبندها در ویرایش جدید مبحث دهم در بخش 10-3-11 ذکر شده است و قبل از آن نیز ضوابط این بادبندها باید مطابق آیین نامه ubc و یا آیین نامه های معتبر دیگر در محاسبات رعایت میشد. برخی از ضوابطی که در این زمینه در سالهای اخیر نادیده گرفته شده و میشود به شرح زیر است:

1- استفاده از تیر زنبوری، دوبل و مقاطع غیر فشرده برای تیرهایی که متصل به این بادبندها میباشند ممنوع است.

2- تیرهای متصل به بادبند باید برای لنگر و برش ناشی از نیروی محوری بادبند طراحی شوند

3- اتصال تیرهای مذکور در دو بند بالا به ستون باید برای نیروهای رو به بالای ناشی از نیروی زلزله نیز طراحی شود.

4- همچنین این اتصالات در مواقعی که قطعه رابط در تیر در مجاور ستون است باید همانند اتصالات گیردار با استفاده از جوش نفوذی انجام شود.

5- در محل اتصال بادبند به تیر در داخل جان تیر باید از حداقل یک جفت سخت کننده استفاده شود. لزوم یا عدم لزوم استفاده از سخت کننده در بقیه قسمتهای قطعه رابط نیز باید بررسی شود

6- ترکیب این سیستم با سیستم بادبند هم محور در پلان و در ارتفاع در یک جهت دارای محدودیتهای خاصی میباشد.

7- .....

-ستونهای دهانه بادبندی و ترکیب بار ویژه پیوست 2 آیین نامه 2800³

یکیدیگر از بندهایی که به طور کامل در این سالها نادیده گرفته شده و میشود بند 5-1 پیوست 2 آیین نامه 2800 در زمینه ترکیب بار ویژه برای کنترل بارهای محوری در ستونها میباشد. این ترکیب بار برای جلوگیری از ورود ستونها به محدوده غیرارتجاعی در هنگام زلزله میباشد. اما متاسفانه شهرداری به بهانه های مختلف نظیر دست بالا بودن این بند!! از کنترل و اجرای این بند خودداری مینماید. این در حالی است که این بند در آیین نامه های معتبر دیگر دنیا هم به اشکال دیگر و با کمی تفاوت وجود دارد. عدم اجرای این بند باعث ورود ستونها به محدوده غیرارتجاعی در هنگام زلزله و ایجاد تغییر شکلهای بزرگ و تلاشهای ثانویه در سازه و فروریزی ساختمان میگردد.

-ضابطه محل وصله ستونها

ضابطه دیگری که به طور کلی هم در طراحی و هم در اجرا نادیده گرفته میشود، ضابطه بند 5-2 پیوست 2 آیین نامه 2800 میباشد. مطابق این بند محل وصله ستون باید با بال تیر حداقل 90 سانتیمتر فاصله داشته باشد.

-بی توجهی به لنگرهای ایجاد شده در ستونهای سیستم قاب ساده ساختمانی

در سیستم قاب ساده ساختمانی هر چند اتصالات تیر به ستون مفصلی میباشد، اما به دلایل مختلف لنگرهای کمی نیز در این ستونها ایجاد میگردد که باعث اشغال بخشی از ظرفیت باربری ستون میگردد.این لنگرهای ظاهرآ ناچیز در برخی موارد در مورد ستونهای لاغر با توجه به ضعف خمشی آنها و البته به علت لنگرهای ثانویه ایجاد شده در ستون در اثر برون از محوریت و تغییر شکلهای جانبی ایجاد شده در ستون ایجاد مشکل مینمایند و حتی ممکن است که باعث ناپایداری ستون گردد.(در این زمینه لازم است به رابطه 10-1-6-1 مبحث دهم در زمینه اندرکنش نیروهای محوری و خمشی نیز توجه گردد). متاسفانه در عمل به اشتباه از این لنگرها صرفنظر میشود و ستون تنها برای نیروی محوری وارد بر آن طراحی میگردد.

-تیرهای لانه زنبوری

یکی از مواردی که در سطح استان همدان بسیار رایج است استفاده از تیرهای لانه زنبوری میباشد. البته استفاده از این تیرها در هیچکدام از آیین نامه های ایران منع نگردیده است. اما طراحی این تیرها خود ضوابط خاصی دارد که متاسفانه هیچکدام از این ضوابط در طراحی این تیرها مورد کنترل قرار نمیگیرد. مهمترین ضابطه خمش ثانویه ایجاد شده در تیر در اثر برش میباشد. در عمل رسم بر اینست که تنها دو سوراخ از این تیرها در محل تکیه گاه پوشانده شود. اما برش موجود در این تیرها (مخصوصآ در تکیه گاههای میانی پلهای خورجینی) در برخی موارد به حدی است که پوشاندن سوراخها به میزان چند برابر مقدار معمول هم کفایت نمی نماید و در عمل باید تقریبآ تمامی سوراخهای تیر پوشانده شود، تا ضوابط آیین نامه ای در مورد آن تیر رعایت گردد.

-اتصال دیوارهای آجری به سازه در ساختمانهای بیش از 8 طبقه

یکی دیگر از مسایلی که نادیده گرفته میشود نحوه اتصال صحیح دیوارهای غیرسازه ای به سازه در ساختمانهای بیش از 8 طبقه میباشد. مطابق بند 2-12-1 لازم است که این دیوارها به گونه ای به سازه متصل شوند که محدودیتی در تغییر شکل جانبی سازه ایجاد ننمایند و یا در صورت ایجاد محدودیت اثر سختی آنها در تغییر شکل جانبی سازه به نحو مقتضی در نظر گرفته شود که متاسفانه در این زمینه کنترلی برای این ساختمانها انجام نمیشود.

-کلام آخر

زلزله را باید جدی بگیریم. متاسفانه برخی دوستان برای فرار از مسیولیت احتمال وقوع زلزله شدید در همدان را به خاطر قرار گرفتن آن بر روی بستر سنگی کم معرفی مینمایند. این در حالی است که مطابق آیین نامه 2800 که یک مرجع قانونی میباشد، همدان در پهنه با خطر زلزله زیاد قرار دارد. در بم نیز قبل از وقوع آن فاجعه کسی به زلزله فکر نمیکرد. فاجعه یک بار رخ میدهد و آنوقت دیگر هیچ جایی برای پشیمانی و جبران مافات نیست. اگر امروز به فکر نباشیم مطمینآ فردا بسیار دیر خواهد بود.

زیرنویس

1- به مقاله «پیهای نواری و برخی ایرادات در طراحی این پیها» نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید

2- به مقاله «بادبندهای خارج از محور و برخی ایرادات در طراحی این بادبندها » نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید

3- به مقاله «بند 5-1 پیوست 2 آیین نامه 2800 و برخی ابهامات در این زمینه» نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید

کلیه این مقالات در همین وبلاگ قابل مشاهده میباشد         

همدان زیر تیغ زلزله، فردا دیر است

احمدرضا جعفری   

یک نامه سرگشاده به ریاست وقت سازمان مسکن و شهرسازی استان همدان، مرحوم مهندس خیرالله مختاری (تابستان 85) در این مقاله به صورت تحلیلی و علمی به اشکالات عمده در طراحی سازه ها که توسط سازمانهای ناظر بر نقشه (نظیر شهرداریها و نظام مهندسی) نادیده گرفته می شود اشاره شده است. این اشکالات شامل مواردی نظیر عدم رعایت ضوابط ویژه آیین نامه 2800 در طراحی ستونها و بادبندهای خارج از محور، اشکال در طراحی پیهای نواری، اشکال در استفاده از تیرهای زنبوری، اشکال در اتصال بادبند به ستون و صفحه ستون و ... میباشد. موارد اشاره شده در این مقاله هر چند مربوط به استان همدان است، اما عملآ برای خیلی شهرهای کوچک و حتی برخی شهرهای بزرگ دیگر ایران نیز قابل انطباق است.

نویسنده: مهندس احمدرضا جعفری

کارشناس ارشد مهندسی زلزله

عضو هیات علمی و مدیر گروه عمران دانشگاه غیرانتفاعی همدان

مدیر وبسایت ایران سازه www.iransaze.com

جناب آقای مهندس مختاری

ریاست محترم سازمان مسکن و شهرسازی استان همدان

با سلام

ضمن عرض سلام و خسته نباشید به جنابعالی و همکاران پر تلاشتان، اینجانب احمدرضا جعفری مهندس پایه دو ساختمان در شهر همدان و نامزد دوره گذشته (دوره چهارم) هیات مدیره سازمان نظام مهندسی استان همدان با توجه به وظیفه حرفه ای خود قصد دارم برخی از دغدغه های خود در زمینه مسایل فنی مرتبط با امر طراحی سازه در سطح استان همدان را با شما در میان بگذارم؛ به امید آنکه با همت شما و هیات مدیره جدید سازمان نظام مهندسی استان همدان مشکلاتی که در این نامه ذکر مینمایم رفع شده و روز به روز شاهد نزدیکتر شدن معیارهای ساخت و ساز به معیارهای مورد قبول مقررات ملی ساختمانی (که شما نیز در سخنانی که قبل از انتخابات دوره جدید هیات مدیره نظام مهندسی ایراد نمودید بر اجرای کامل آن تاکید کردید) باشیم.

-مقدمه

اینجانب در این نامه قصد ندارم به تمامی مشکلات ساخت و ساز در سطح استان بپردازم. کمتر کسی است که از کیفیت پایین اجرا در زمینه ساخت و ساز مطلع نباشد و مطمئنآ شما نیز خیلی بهتر از من از این مسایل آگاه میباشید وبیان دوباره این مسایل جز تکرار مکررات نتیجه ای در برنخواهد داشت.( البته در این زمینه حرکتهایی هر چند با سرعت کم دیده میشود که امید به ساخت و ساز استاندارد و یا نزدیک به استاندارد را در سالهای آینده میدهد). اما مساله ای که مرا وادار به نوشتن این نامه نموده است، اشتباهات فاحش موجود در زمینه طراحی سازه در سطح استان میباشد که کمتر کسی تا کنون به آن توجه نموده است.(اینجانب ترجیح میدادم این مسایل هم توسط بقیه همکاران مطرح شود و در این زمینه هم حداقل سه سال صبر نمودم، اما ظاهرآ برای اکثریت همکاران پر کردن سهمیه سالانه به هر قیمت و دعوای قدیمی معماری-عمران فرصت فکر کردن به این مسایل بی اهمیت!! را نمیدهد). متاسفانه نقشه های تایید شده و شیوه های طراحی سازه مورد تایید شهرداریهای استان همدان دچار اشتباهات فاحش میباشد؛ به گونه ای که حتی در صورت اجرای کامل و بدون ایراد و با بالاترین کیفیت این نقشه ها، ساختمانهای ساخته شده باز هم در برابر زلزله دچار آسیبپذیری بالایی میباشند. وضعیت به گونه ای شده است که حتی اگر کسی هم بخواهد بر خلاف شیوه های غلط بقیه عمل نماید و مقررات ملی ساختمانی را (به طور کامل و نه گزینشی) معیار خود در طراحی سازه قرار دهد، از طرف مالکان ساختمان و معدود افرادی که با استفاده از رانتهای مختلف رشد نموده و خود را متولی امر طراحی سازه در استان میدانند، دچار انواع انگها و جوسازیها شده و دست آخر برای پر کردن سهمیه سالانه خود مجبور به قبول شیوه غلط بقیه میشوند(به طور مثال یکی از مسیولان محترمی که خود باید حامی و مجری مقررات ملی باشد اقدام به جوسازی علیه بنده نموده و در مجامع مختلف به کنایه بنده را به عنوان «قاتل آهن» معرفی مینمایند) و یا در بهترین حالت از طراحی سازه صرفنظر مینمایند. در ادامه برخی از این شیوه های غلط را جهت اطلاع به خدمتتان عرض مینمایم:

-پیهای نواری و ایرادات اساسی در طراحی این پیها¹

همانطور که استحضار دارید عمده ترین نوع پی که در سطح استان همدان از آن استفاده میشود پیهای نواری میباشد. شیوه عمومی مورد استفاده در طراحی این پیها بدین شکل است که ابتدا با فرض صلبیت پی نسبت به خاک زیر آن (که البته این فرض خود به شیوه ای غلط مورد استفاده قرار میگیرد) تنش زیر پی در تر کیب بارهای مختلف به صورت یک تنش خطی محاسبه میگیرد (که البته در اینجا هم معمولآ به غلط برخی از ترکیب بارها مورد بررسی قرار نمیگیرند). تا اینجای کار اشتباهات انجام شده در طراحی خیلی جدی نیستند؛ اما جدیترین و فاحشترین اشتباه در مرحله بعد رخ میدهد. در این مرحله با توجه به تنشهای به دست آمده در زیر پی، پیها وارونه شده و به صورت تیرهایی در نظر گرفته میشوند که تکیه گاههای آنها ستونهای متصل به پی میباشند و بدون توجه به اولیه ترین اصول تحلیل سازه در مورد تیرهای نامعین و بی توجه به شرایط مرزی متفاوت تیرها و پیهای نواری اقدام به تحلیل و طراحی این پیها مینمایند(توجه شود که پیها باید بر اساس قوانین تیرها بر بستر الاستیک آنالیز شوند که هیچ شباهتی بین این روش و روش آنالیز تیرهای نامعین معمول وجود ندارد). جالب اینجاست که بر اساس نتایج این روش، واکنشهای تکیه گاهی به دست آمده که باید مساوی با نیروهای اعمال شده از طرف ستون به تیر باشند، اختلاف زیادی با هم دارند؛ به طور مثال در برخی موارد در جایی که باید واکنشهای به دست آمده کششی باشد، اساسآ واکنش به دست آمده فشاری است. این اختلاف در پیهای مجاور دهانه های بادبندی بسیار شدیدتر میباشد؛ به گونه ای که در برخی موارد مطابق مقایسه ای که خود اینجانب انجام داده ام آرماتورهای مورد نیاز در این دهانه ها (بر اساس نتایج نرم افزارهایی نظیر SAFE) چند برابر مقدار محاسبه شده توسط روش مذکور میباشد؛ که این مساله باعث گسیختگی پی در این نواحی (علی الخصوص در اثر نیروهای کششی ایجاد شده در ستونهای دهانه بادبندی) و واژگونی ساختمان در هنگام زلزله میشود. جالب اینجاست که برخی از این آقایان که متوجه اختلاف نتایج روش طراحی خود با روش طراحی با نرم افزار SAFE شده اند به جای آنکه به اصلاح اشتباهات خود بپردازند، برای آنکه طراحیهای قبلی آنها زیر سوال نرود، از قبول این مساله خودداری نموده و نرم افزار SAFEرا دچار اشکال میخوانند. (قابل توجه است که این نرم افزار توسط شرکت معتبر CSI و به طور ویژه برای آنالیز و طراحی دالها وپیها بر اساس آیین نامه های معتبر دنیا تهیه گردیده است).

البته به تازگی شهرداری لطف نموده و با اکراه!! نقشه هایی را که پیهای آنها با استفاده از نرم افزار safe طراحی شده اند را هم قبول مینمایند.

-مقدار پوشش آرماتورها در پی

مساله دیگری که در طراحی پیها کمتر به آن توجه میشود، مقدار پوشش بتن روی آرماتورها میباشد. مطابق بند 8-2-9 و با توجه به شرایط جوی استان همدان، در بهترین و خوشبینانه ترین حالت، شرایط محیطی جهت محاسبه میزان پوشش بتن باید متوسط فرض شود (این در حالی است که با توجه به سرمای هوا و یخبندانهای مکرر شرایط محیطی شدید به واقعیت نزدیکتر است). و بر این اساس طبق جدول 8-2-9-1 آیین نامه آبا برای شرایط محیطی متوسط ضخامت پوشش بتن در پیها باید حداقل برابر 5 سانتیمتر در نظر گرفته شود؛ این در حالی است که در اکثریت غریب به اتفاق موارد این ضخامت در نقشه ها کمتر از 4 سانتیمتر است

-عمق یخبندان در پیها

یکی دیگر از مسایلی که باید در مورد پیها جهت محافظت آنها در برابر نفوذ یخ به داخل آنها انجام داد رعایت عمق یخبندان در مناطق سردسیر (از جمله استان همدان) میباشد. اهمیت این موضوع به حدی است که در مبحث هشتم (ساختمانهای با مصالح بنایی) نیز رعایت این موضوع برای ساختمانهای با مصالح بنایی هم -که دارای درجه اهمیت کمتری نیز میباشند- در مناطق سردسیر اجباری گردیده است. اما متاسفانه در همدان در اکثریت نقشه ها این موضوع نادیده گرفته میشود.

-طول مهاری مناسب برای میلگردهای قطع شده در پیها

یکی دیگر از مسایلی که در مورد پیها کمتر به آن توجه میشود طول مهاری برای میلگردهای طولی پی میباشد. مطابق بند 18-3-1-3 آیین نامه آبا میلگردها باید از محل مقطعی که وجودشان دیگر برای تحمل خمش لازم نیست به طول حداقل برابر ارتفاع موثر مقطع یا 12 برابر قطر میلگرد هر کدام که بیشتر است ادامه داده شوند.ضمن آنکه در بند 18-3-1-5 آبا نیز محدودیتهای زیادی در مورد قطع میلگردهای طولی در ناحیه کششی بتن در نظر گرفته شده است که متاسفانه هیچکدام از این موارد توسط شهرداری کنترل نمیشود و از مهندسان محاسب نیز خواسته نمیشود. با نگاهی به نقشه های تایید شده به وفور میلگردهای تقویتی با طولهای محدود (حدود 2 متر ) در پیها دیده میشود که به هیچوجه ضوابط طول مهاری در آنها رعایت نشده است.

-ضابطه درز انقطاع

یکی از مسایلی که آیین نامه 2800 برای جلوگیری از ضربه زدن ساختمانها به یکدیگر در هنگام زلزله در نظر گرفته است، درز انقطاع میباشد. مطابق ویرایش 3 رعایت درز انقطاع برای تمامی ساختمانها به میزان 1 درصد ارتفاع اجباری گردیده است. اما متاسفانه هم اکنون این مساله طبق ویرایش 2 فقط برای ساختمانهای 4 طبقه به بالا اجرا میگردد و هیچ کنترلی برای اجرای این موضوع برای ساختمانهای کوتاهتر انجام نمیشود.

-ترکیب نیروهای زلزله در جهات مختلف اصلی سازه موضوع بند 2-1-4 آیین نامه 2800

مطابق بند 2-1-4 آیین نامه 2800 برای ساختمانهای نامنظم در پلان و ستونهایی که در محل تقاطع دو سیستم سازه ای مقاوم جانبی در دو جهت متعامد قرار دارند ( مانند ستونهایی که در دو جهت متعامد متصل به بادبند میباشند)، لازم است اثر همزمانی نیروهای زلزله در دو جهت متعامد به گونه ای در نظر گرفته شود که در سازه بیشترین تلاشها ایجاد شود. در این زمینه به طور مثال میتوان مطابق همین بند آیین نامه 100 درصد نیروی زلزله در هر جهت را با 30 درصد نیروی زلزله در جهت متعامد را به طور همزمان ترکیب و بر سازه اعمال نمود. اما متاسفانه در این زمینه هیچگونه کنترلی توسط شهرداری نسبت به نقشه ها انجام نمیشود.

-اتصال بادبند به ستون در تراز صفحه ستون

یکی دیگر از ضوابطی که متاسفانه به آن کمتر توجه میشود اتصالات بادبندی علی الخصوص اتصال بادبند به ستون در تراز صفحه ستون میباشد. در تراز صفحه ستون با توجه به آنکه طول افقی موجود جهت اتصال بادبند به صفحه ستون بسیار کم میباشد، لازم است که ارتفاع ورق بادبندی حداقل دو برابر حالت اتصال مشابه بادبند به ستون در ترازهای طبقات در نظر گرفته شود. ضمن آنکه با توجه به خروج از محوریت نیروی محوری بادیند نسبت به مرکز جوش در جوش لنگر خمشی نیز ایجاد میگردد که این لنگر نیز خود باعث اضافه شدن طول و بعد مورد نیاز برای جوش ورق بادبندی به ستون میگردد. این لنگر همچنین باعث ایجاد نیروهایی عمود بر محور جان و بال ستون میگردد که با توجه به ضعیف بودن جان و بال ستون در این جهت باید لزوم یا عدم لزوم وجود سخت کننده در این محل در داخل ستون مورد بررسی قرار گیرد. عدم رعایت این مسایل باعث گسیختگی اتصال در زمان زلزله و خرابی ساختمان (حتی در صورت قوی بودن مقاطع ستون و بادبند مورد استفاده) میشود. متاسفانه شهرداری در این زمینه هیچگونه کنترلی را انجام نمیدهد که جای تاسف فراوان دارد.

-مهاربندهای برون محور و استفاده ناصحیح از این مهاربندها²

یکی دیگر از مسایلی که متاسفانه کنترلی در این زمینه در نقشه ها انجام نمیشود، بادبندهای برون محور میباشد. ضوابط این بادبندها در ویرایش جدید مبحث دهم در بخش 10-3-11 ذکر شده است و قبل از آن نیز ضوابط این بادبندها باید مطابق آیین نامه ubc و یا آیین نامه های معتبر دیگر در محاسبات رعایت میشد. برخی از ضوابطی که در این زمینه در سالهای اخیر نادیده گرفته شده و میشود به شرح زیر است:

1- استفاده از تیر زنبوری، دوبل و مقاطع غیر فشرده برای تیرهایی که متصل به این بادبندها میباشند ممنوع است.

2- تیرهای متصل به بادبند باید برای لنگر و برش ناشی از نیروی محوری بادبند طراحی شوند

3- اتصال تیرهای مذکور در دو بند بالا به ستون باید برای نیروهای رو به بالای ناشی از نیروی زلزله نیز طراحی شود.

4- همچنین این اتصالات در مواقعی که قطعه رابط در تیر در مجاور ستون است باید همانند اتصالات گیردار با استفاده از جوش نفوذی انجام شود.

5- در محل اتصال بادبند به تیر در داخل جان تیر باید از حداقل یک جفت سخت کننده استفاده شود. لزوم یا عدم لزوم استفاده از سخت کننده در بقیه قسمتهای قطعه رابط نیز باید بررسی شود

6- ترکیب این سیستم با سیستم بادبند هم محور در پلان و در ارتفاع در یک جهت دارای محدودیتهای خاصی میباشد.

7- .....

-ستونهای دهانه بادبندی و ترکیب بار ویژه پیوست 2 آیین نامه 2800³

یکیدیگر از بندهایی که به طور کامل در این سالها نادیده گرفته شده و میشود بند 5-1 پیوست 2 آیین نامه 2800 در زمینه ترکیب بار ویژه برای کنترل بارهای محوری در ستونها میباشد. این ترکیب بار برای جلوگیری از ورود ستونها به محدوده غیرارتجاعی در هنگام زلزله میباشد. اما متاسفانه شهرداری به بهانه های مختلف نظیر دست بالا بودن این بند!! از کنترل و اجرای این بند خودداری مینماید. این در حالی است که این بند در آیین نامه های معتبر دیگر دنیا هم به اشکال دیگر و با کمی تفاوت وجود دارد. عدم اجرای این بند باعث ورود ستونها به محدوده غیرارتجاعی در هنگام زلزله و ایجاد تغییر شکلهای بزرگ و تلاشهای ثانویه در سازه و فروریزی ساختمان میگردد.

-ضابطه محل وصله ستونها

ضابطه دیگری که به طور کلی هم در طراحی و هم در اجرا نادیده گرفته میشود، ضابطه بند 5-2 پیوست 2 آیین نامه 2800 میباشد. مطابق این بند محل وصله ستون باید با بال تیر حداقل 90 سانتیمتر فاصله داشته باشد.

-بی توجهی به لنگرهای ایجاد شده در ستونهای سیستم قاب ساده ساختمانی

در سیستم قاب ساده ساختمانی هر چند اتصالات تیر به ستون مفصلی میباشد، اما به دلایل مختلف لنگرهای کمی نیز در این ستونها ایجاد میگردد که باعث اشغال بخشی از ظرفیت باربری ستون میگردد.این لنگرهای ظاهرآ ناچیز در برخی موارد در مورد ستونهای لاغر با توجه به ضعف خمشی آنها و البته به علت لنگرهای ثانویه ایجاد شده در ستون در اثر برون از محوریت و تغییر شکلهای جانبی ایجاد شده در ستون ایجاد مشکل مینمایند و حتی ممکن است که باعث ناپایداری ستون گردد.(در این زمینه لازم است به رابطه 10-1-6-1 مبحث دهم در زمینه اندرکنش نیروهای محوری و خمشی نیز توجه گردد). متاسفانه در عمل به اشتباه از این لنگرها صرفنظر میشود و ستون تنها برای نیروی محوری وارد بر آن طراحی میگردد.

-تیرهای لانه زنبوری

یکی از مواردی که در سطح استان همدان بسیار رایج است استفاده از تیرهای لانه زنبوری میباشد. البته استفاده از این تیرها در هیچکدام از آیین نامه های ایران منع نگردیده است. اما طراحی این تیرها خود ضوابط خاصی دارد که متاسفانه هیچکدام از این ضوابط در طراحی این تیرها مورد کنترل قرار نمیگیرد. مهمترین ضابطه خمش ثانویه ایجاد شده در تیر در اثر برش میباشد. در عمل رسم بر اینست که تنها دو سوراخ از این تیرها در محل تکیه گاه پوشانده شود. اما برش موجود در این تیرها (مخصوصآ در تکیه گاههای میانی پلهای خورجینی) در برخی موارد به حدی است که پوشاندن سوراخها به میزان چند برابر مقدار معمول هم کفایت نمی نماید و در عمل باید تقریبآ تمامی سوراخهای تیر پوشانده شود، تا ضوابط آیین نامه ای در مورد آن تیر رعایت گردد.

-اتصال دیوارهای آجری به سازه در ساختمانهای بیش از 8 طبقه

یکی دیگر از مسایلی که نادیده گرفته میشود نحوه اتصال صحیح دیوارهای غیرسازه ای به سازه در ساختمانهای بیش از 8 طبقه میباشد. مطابق بند 2-12-1 لازم است که این دیوارها به گونه ای به سازه متصل شوند که محدودیتی در تغییر شکل جانبی سازه ایجاد ننمایند و یا در صورت ایجاد محدودیت اثر سختی آنها در تغییر شکل جانبی سازه به نحو مقتضی در نظر گرفته شود که متاسفانه در این زمینه کنترلی برای این ساختمانها انجام نمیشود.

-کلام آخر

زلزله را باید جدی بگیریم. متاسفانه برخی دوستان برای فرار از مسیولیت احتمال وقوع زلزله شدید در همدان را به خاطر قرار گرفتن آن بر روی بستر سنگی کم معرفی مینمایند. این در حالی است که مطابق آیین نامه 2800 که یک مرجع قانونی میباشد، همدان در پهنه با خطر زلزله زیاد قرار دارد. در بم نیز قبل از وقوع آن فاجعه کسی به زلزله فکر نمیکرد. فاجعه یک بار رخ میدهد و آنوقت دیگر هیچ جایی برای پشیمانی و جبران مافات نیست. اگر امروز به فکر نباشیم مطمینآ فردا بسیار دیر خواهد بود.

زیرنویس

1- به مقاله «پیهای نواری و برخی ایرادات در طراحی این پیها» نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید

2- به مقاله «بادبندهای خارج از محور و برخی ایرادات در طراحی این بادبندها » نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید

3- به مقاله «بند 5-1 پیوست 2 آیین نامه 2800 و برخی ابهامات در این زمینه» نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید

کلیه این مقالات در همین وبلاگ قابل مشاهده میباشد         

بادبندهای خارج از محور(EBF) و برخی اشکالات در طراحی این بادبندها

احمدرضا جعفری

خلاصه مقاله:

در این مقاله ابتدا روش دستی معمول بین مهندسان قدیمی و برخی مهندسان محاسب جدید در طراحی پیهای نواری شرح داده شده و اشکالات موجود در روش طراحی آنها توضیح داده شده است. نگارنده معتقد است که روش محاسبه دستی شرح داده شده دارای اشکالات فراوان بوده و تنها طراحی با نرم افزارهای مهندسی میتواند جوابگوی طراحی پیهای نواری باشد

-مقدمه:نوع جدیدی از بادبندها که به تازگی استفاده از آن رو به افزایش می باشد سیستم بادبندی خارج از محور¹(EBF) میباشد. اما متاسفانه اکثر طراحان آشنایی اندکی با نحوه طراحی این سیستم بادبندی دارند.و اکثرا” به این سیستم به چشم یک بادبند پرده ای و در جهت تطبیق با نقشه معماری (به طور مثال در محل در و پنجره )نگاه می‌شود ؛ به همین جهت به نظر می رسد لازم باشد که در این زمینه بحث بیشتری انجام گیرد.

-معرفی:در طرح و محاسبه شکلهای مشبک و خرپاها تاکید بر این نکته هست که تلاشهای به وجود آمده همه به صورت نیروهای محوری باشند و امتداد محور اعضای جمع شده در یک گره تا حد امکان در یک نقطه تلاقی نماید تا از به وجود آمدن لنگرهای خمشی جلوگیری شود. تحقیقات سالهای اخیر در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله نشان داده که با طرح مهاربندی خارج از مرکز، در سازه های فولادی می توان مزایایی در تامین شکلپذیری سازه و اطمینان بر رفتار آن در زلزله به دست آورد. چنانچه در شکل (1) دیده می شود مهاربندی خارج از محور به این ترتیب به عمل می آید که طراح به میل خود مقداری خروج از مرکز (e) را در مهاربندیهای نوع 7 و8 (و یا انوا ع دیگر) تعبیه می کند ، به طوری که لنگر خمشی و نیروی برشی در طول کوتاهی از تیر (یعنیe) که به نام تیرچه ارتباطی (Link beam) نامیده می شود به وجود آید. تیرچه ارتباطی ممکن است در اثر لنگر خمشی به جاری شدن برسد؛ در این صورت ارتباط را خمشی(Moment link) میگویند ویا اینکه اگر طول (e) خیلی کوتاه باشد جاری شدن در برش اتفاق افتد که در این صورت ارتباط را برشی(Shear link) می نامند. به این ترتیب می توان با کنترل شکلپذیریی تیرچه ارتباطی، شکلپذیری قابل اطمینانی برای کل سازه ، درزلزله به دست آورد. مطابق آیین نامه 2800 ضریب شکلپذیری برای این سیستم سازه ای R=7 میباشد، که در مقایسه با سیستم هم محور R=6)) حدود 15 درصد شکلپذیرتر میباشد ، که همین مساله باعث کاهش برش پایه زلزله به همین میزان می شود.

-ترکیب این سیستم با سیستمهای سازه ای دیگر:

الف: ترکیب در پلان:دربسیاری از موارد دیده شده است که طراحان در یک طبقه در یک یا چند دهانه از سیستم خارج از محور و در یک یا چند دهانه دیگر به موازات بادبندهای نوع اول از بادبندهای هم محور استفاده نموده اند. در اینجا باید به این نکته توجه داشت که از آنجایی که نوع رفتار این سیستم با سیستم هم محور متفاوت می باشد، اساساً استفاده از این سیستم در ترکیب با سیستم هم محور در یک جهت و یک پلان کاملاً مردود میباشد و باعث ایجاد رفتارهای غیر متعارف در سازه در هنگام زلزله میشود؛ به همین جهت به طراحان توصیه میشود که اگر تمایل به استفاده از این نوع سیستم بادبندی دارند ، در پلان، تمامی دهانه های بادبندی را به صورت خارج از محور طراحی نمایند . البته این مساله مانع استفاده از ترکیب این سیستم با سیستم قاب خمشی به صورت سیستم دوگانه و ضریب رفتار R=7.5 و یا استفاده از یک سیستم مقاوم متفاوت در جهت متعامد با جهتی که از سیستم برون محور استفاده شده است ، نمی باشد.

ب: ترکیب در ارتفاع:در این زمینه نیز در موارد بسیاری دیده شده است که طراحان در یک دهانه بادبندی خاص در برخی طبقات (عموماً بنا به ملاحظات معماری) از سیستم خارج از محور استفاده کرده و باقی طبقات را به صورت بادبند هم محور طراحی نموده اند. در اینجا نیز باید به این نکته توجه داشت که آیین نامه² ترکیب این سیستم با سیستمهای دیگر را در ارتفاع، به طور کامل ممنوع کرده است ، مگر در موارد زیر:

1- برای بادبندهای برون محور بالاتر از 5 طبقه میتوان بادبند طبقه آخر را به صورت هم محور و بدون تیرچه ارتباطی طراحی نمود.

2- طبقه اول یک بادبند برون محور بیش از 5 طبقه می تواند هم محور باشد به شرط آنکه بتوان نشان داد که ظرفیت الاستسک آن 50 درصد بزرگتر از ظرفیت تسلیم طبقه بالاتر از طبقه اول باشد.

پس همانطور که دیده میشود بهتر است در صورت تمایل طراحان به استفاده از این سیستم بادبندی ، تمامی طبقات (مگر در موارد استثنا شده در بالا) به صورت خارج از محور طراحی گردند.

-طراحی تیر در دهانه بادبندی: در سیستم بادبندی هم محور طراحی تیرها در دهانه های بادبتدی همانند دیگر تیرهای معمولی وتحت بارهای ثقلی انجام می پذیرد و در ترکیب بار زلزله نیروی قابل توجهی در این تیرها ایجاد نمیشود ؛ اما در سیستم برون محور علاوه بر برش و لنگرهای بارهای ثقلی ، در ترکیب بار زلزله ودر اثر نیروهای محوری ایجاد شده در بادبندها یک سری لنگر و برش اضافی در این تیرها ایجاد می شود و باعث بحرانی شدن ترکیب بار زلزله برای طراحی این تیرها می شود . معمولاً محل بحرانی در این تیرها محل اتصال بادبند به تیر می باشد و در این محل عموماً احتیاج به ورق تقویتی بال بالا وپایین می باشد.

-طراحی تیرچه ارتباطی :یکی از مهمترین و حساسترین مسایل در سیستم برون محور ، طراحی تیرچه ارتباطی می باشد ؛ مساله ای که اکثر طراحان به راحتی از کنار آن میگذرند. برخی از مسایلی که در طراحی تیرچه ارتباطی باید به آن توجه نمود ، به شرح زیر می باشد:

1- مطابق آیین نامه(( تیرچه ارتباطی باید تمامی شرایط مقطع فشرده را دارا باشد.)) به این ترتیب در صورت عدم استفاده از مقاطع نورد شده و استفاده از مقاطع ساخته شده (تیرورق) باید محدودیتهای مقطع فشرده در آن رعایت شود و مخصوصاً اتصال بال و جان تیرورق (حداقل در قسمت تیرچه ارتباطی) باید با جوش پیوسته (ونه جوش منقطع) انجام گیرد. ضمن آنکه باید توجه داشت که جوش اتصال بال به جان باید در برابر تنشهای برشی موجود کفایت لارم را داشته باشند.(این مساله در تیرچه های ارتباطی کوتاه که معمولاً به صورت برشی عمل نموده و داراری برشهای زیادی هستند بسیار حساستر میباشد.)

3- مطابق آیین ئامه ((جان قطعه رابط باید از یک ورق تک بدون هرگونه ورق مضاعف کننده تشکیل یابد و هیچگونه بازشویی نباید در جان قطعه رابط تعبیه شود.)) به این ترتیب همانطور که مشخص است استفاده از مقاطع دوبل (به علت وجود بیش از یک جان ) و مقاطع زنبوری (به علت وجود سوراخ در جان ) برای قطعه رابط از نظر آیین نامه یک امر کاملاً مردود می باشد؛ امری که متاسفانه بسیار معمول می باشد. گاهی دیده شده است که برخی طراحان برای قطعه رابط از مقطع زنبوری استفاده نموده و تمامی سوراخها را در قسمت تیرچه ارتباطی به وسیله ورق تقویتی جان می پوشانند، که این مساله نیز به این دلیل که ورق تقویتی جان به نوعی یک ورق مضاعف کننده می باشد، از نظر آیین نامه مردود میباشد. پیشنهاد میشود که در صورت عدم جوابگویی مقاطع نورد شده تک برای این تیرها، طراحان از مقطع I شکل و به صورت تیرورق و با جوش پیوسته جان وبال در قسمت قطعه رابط استفاده نمایند و به هیچ وجه از مقاطع دوبل وزنبوری استفاده ننمایند.

4- مطابق آیین نامه ((در انتهای قطعه رابط که عضو قطری به آن متصل است، باید سخت کننده جان در تمام ارتفاع ، در دو طرف قرار داده شود.)) یکی از شایعترین ایرادات در طراحی قطعه رابط همین مساله میباشد ، که طراحان باید به این مساله توجه بیشتری نمایند. این مساله به غیر از سخت کننده های میانی قطعه رابط میباشد که لزوم قرارگیری یا عدم قرارگیری آنها باید توسط طراحان مورد بررسی قرار گیرد.

-طراحی عضو قطری (بادبند):طراحی عضو قطری در این سیستم مشابه سیستم هم محور میباشد با این تفاوت که طبق آیین نامه ((هر بادبند باید دارای مقاومت فشاری 1.5 برابر نیروی محوری نظیر مقاومت خمشی قطعه رابط باشد.)) با توجه به اینکه در حالت طراحی معمولی مقاومت فشاری بادبند و مقاومت خمشی قطعه رابط به همدیگر نزدیک میباشند ، رعایت این بند باعث بالا رفتن سطح مقطع بادبند تا حدود 50 درصد نسبت به طراحی حالت معمولی در این سیستم میشود؛ ضمن آنکه باید توجه داشت که در این سیستم به دلیل آنکه معمولاً زاویه بادبندها با افق نسبت به سیستم هم محور بیشتر می باشد ، نسبت به سیستم هم محور نیروی محوری بیشتری در بادبندها ایجاد می شود.

-نتیجه گیری:استفاده صحیح از این سیستم بادبندی باعث شکلپذیری بیشتر سازه و کاهش برش پایه زلزله میشود ؛ اما در طراحی این بادبندها باید دقت کافی در جهت رعایت کلیه نکات آیین‌نامه ای چه از طرف طراحان و چه از طرف دستگاههای نظارتی انجا م پذیرد. طراحی صحیح این بادبندها منجر به بادبندها و تیرهایی سنگینتر از حالت بادبند هم محور می شود ؛ به همین جهت پیشنهاد می شود که طراحان حتی الامکان از این سیستم به عنوان اولین گزینه استفاده ننمایند.

پینوشت:

1-Eccentritically braced frames

2-نکات آیین نامه نامه ای گفته شده در این مقاله همگی به نقل از کتاب ((ساؤه های فولادی با اتصالات جوشی)) ویرایش دوم چاپ اول ترجمه شاپور طاحونی)) میباشد

 

دریافت متن کامل مقاله به صورت PDF

 

بادبندهای خارج از محور(EBF) و برخی اشکالات در طراحی این بادبندها

احمدرضا جعفری

خلاصه مقاله:

در این مقاله ابتدا روش دستی معمول بین مهندسان قدیمی و برخی مهندسان محاسب جدید در طراحی پیهای نواری شرح داده شده و اشکالات موجود در روش طراحی آنها توضیح داده شده است. نگارنده معتقد است که روش محاسبه دستی شرح داده شده دارای اشکالات فراوان بوده و تنها طراحی با نرم افزارهای مهندسی میتواند جوابگوی طراحی پیهای نواری باشد

-مقدمه:نوع جدیدی از بادبندها که به تازگی استفاده از آن رو به افزایش می باشد سیستم بادبندی خارج از محور¹(EBF) میباشد. اما متاسفانه اکثر طراحان آشنایی اندکی با نحوه طراحی این سیستم بادبندی دارند.و اکثرا” به این سیستم به چشم یک بادبند پرده ای و در جهت تطبیق با نقشه معماری (به طور مثال در محل در و پنجره )نگاه می‌شود ؛ به همین جهت به نظر می رسد لازم باشد که در این زمینه بحث بیشتری انجام گیرد.

-معرفی:در طرح و محاسبه شکلهای مشبک و خرپاها تاکید بر این نکته هست که تلاشهای به وجود آمده همه به صورت نیروهای محوری باشند و امتداد محور اعضای جمع شده در یک گره تا حد امکان در یک نقطه تلاقی نماید تا از به وجود آمدن لنگرهای خمشی جلوگیری شود. تحقیقات سالهای اخیر در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله نشان داده که با طرح مهاربندی خارج از مرکز، در سازه های فولادی می توان مزایایی در تامین شکلپذیری سازه و اطمینان بر رفتار آن در زلزله به دست آورد. چنانچه در شکل (1) دیده می شود مهاربندی خارج از محور به این ترتیب به عمل می آید که طراح به میل خود مقداری خروج از مرکز (e) را در مهاربندیهای نوع 7 و8 (و یا انوا ع دیگر) تعبیه می کند ، به طوری که لنگر خمشی و نیروی برشی در طول کوتاهی از تیر (یعنیe) که به نام تیرچه ارتباطی (Link beam) نامیده می شود به وجود آید. تیرچه ارتباطی ممکن است در اثر لنگر خمشی به جاری شدن برسد؛ در این صورت ارتباط را خمشی(Moment link) میگویند ویا اینکه اگر طول (e) خیلی کوتاه باشد جاری شدن در برش اتفاق افتد که در این صورت ارتباط را برشی(Shear link) می نامند. به این ترتیب می توان با کنترل شکلپذیریی تیرچه ارتباطی، شکلپذیری قابل اطمینانی برای کل سازه ، درزلزله به دست آورد. مطابق آیین نامه 2800 ضریب شکلپذیری برای این سیستم سازه ای R=7 میباشد، که در مقایسه با سیستم هم محور R=6)) حدود 15 درصد شکلپذیرتر میباشد ، که همین مساله باعث کاهش برش پایه زلزله به همین میزان می شود.

-ترکیب این سیستم با سیستمهای سازه ای دیگر:

الف: ترکیب در پلان:دربسیاری از موارد دیده شده است که طراحان در یک طبقه در یک یا چند دهانه از سیستم خارج از محور و در یک یا چند دهانه دیگر به موازات بادبندهای نوع اول از بادبندهای هم محور استفاده نموده اند. در اینجا باید به این نکته توجه داشت که از آنجایی که نوع رفتار این سیستم با سیستم هم محور متفاوت می باشد، اساساً استفاده از این سیستم در ترکیب با سیستم هم محور در یک جهت و یک پلان کاملاً مردود میباشد و باعث ایجاد رفتارهای غیر متعارف در سازه در هنگام زلزله میشود؛ به همین جهت به طراحان توصیه میشود که اگر تمایل به استفاده از این نوع سیستم بادبندی دارند ، در پلان، تمامی دهانه های بادبندی را به صورت خارج از محور طراحی نمایند . البته این مساله مانع استفاده از ترکیب این سیستم با سیستم قاب خمشی به صورت سیستم دوگانه و ضریب رفتار R=7.5 و یا استفاده از یک سیستم مقاوم متفاوت در جهت متعامد با جهتی که از سیستم برون محور استفاده شده است ، نمی باشد.

ب: ترکیب در ارتفاع:در این زمینه نیز در موارد بسیاری دیده شده است که طراحان در یک دهانه بادبندی خاص در برخی طبقات (عموماً بنا به ملاحظات معماری) از سیستم خارج از محور استفاده کرده و باقی طبقات را به صورت بادبند هم محور طراحی نموده اند. در اینجا نیز باید به این نکته توجه داشت که آیین نامه² ترکیب این سیستم با سیستمهای دیگر را در ارتفاع، به طور کامل ممنوع کرده است ، مگر در موارد زیر:

1- برای بادبندهای برون محور بالاتر از 5 طبقه میتوان بادبند طبقه آخر را به صورت هم محور و بدون تیرچه ارتباطی طراحی نمود.

2- طبقه اول یک بادبند برون محور بیش از 5 طبقه می تواند هم محور باشد به شرط آنکه بتوان نشان داد که ظرفیت الاستسک آن 50 درصد بزرگتر از ظرفیت تسلیم طبقه بالاتر از طبقه اول باشد.

پس همانطور که دیده میشود بهتر است در صورت تمایل طراحان به استفاده از این سیستم بادبندی ، تمامی طبقات (مگر در موارد استثنا شده در بالا) به صورت خارج از محور طراحی گردند.

-طراحی تیر در دهانه بادبندی: در سیستم بادبندی هم محور طراحی تیرها در دهانه های بادبتدی همانند دیگر تیرهای معمولی وتحت بارهای ثقلی انجام می پذیرد و در ترکیب بار زلزله نیروی قابل توجهی در این تیرها ایجاد نمیشود ؛ اما در سیستم برون محور علاوه بر برش و لنگرهای بارهای ثقلی ، در ترکیب بار زلزله ودر اثر نیروهای محوری ایجاد شده در بادبندها یک سری لنگر و برش اضافی در این تیرها ایجاد می شود و باعث بحرانی شدن ترکیب بار زلزله برای طراحی این تیرها می شود . معمولاً محل بحرانی در این تیرها محل اتصال بادبند به تیر می باشد و در این محل عموماً احتیاج به ورق تقویتی بال بالا وپایین می باشد.

-طراحی تیرچه ارتباطی :یکی از مهمترین و حساسترین مسایل در سیستم برون محور ، طراحی تیرچه ارتباطی می باشد ؛ مساله ای که اکثر طراحان به راحتی از کنار آن میگذرند. برخی از مسایلی که در طراحی تیرچه ارتباطی باید به آن توجه نمود ، به شرح زیر می باشد:

1- مطابق آیین نامه(( تیرچه ارتباطی باید تمامی شرایط مقطع فشرده را دارا باشد.)) به این ترتیب در صورت عدم استفاده از مقاطع نورد شده و استفاده از مقاطع ساخته شده (تیرورق) باید محدودیتهای مقطع فشرده در آن رعایت شود و مخصوصاً اتصال بال و جان تیرورق (حداقل در قسمت تیرچه ارتباطی) باید با جوش پیوسته (ونه جوش منقطع) انجام گیرد. ضمن آنکه باید توجه داشت که جوش اتصال بال به جان باید در برابر تنشهای برشی موجود کفایت لارم را داشته باشند.(این مساله در تیرچه های ارتباطی کوتاه که معمولاً به صورت برشی عمل نموده و داراری برشهای زیادی هستند بسیار حساستر میباشد.)

3- مطابق آیین ئامه ((جان قطعه رابط باید از یک ورق تک بدون هرگونه ورق مضاعف کننده تشکیل یابد و هیچگونه بازشویی نباید در جان قطعه رابط تعبیه شود.)) به این ترتیب همانطور که مشخص است استفاده از مقاطع دوبل (به علت وجود بیش از یک جان ) و مقاطع زنبوری (به علت وجود سوراخ در جان ) برای قطعه رابط از نظر آیین نامه یک امر کاملاً مردود می باشد؛ امری که متاسفانه بسیار معمول می باشد. گاهی دیده شده است که برخی طراحان برای قطعه رابط از مقطع زنبوری استفاده نموده و تمامی سوراخها را در قسمت تیرچه ارتباطی به وسیله ورق تقویتی جان می پوشانند، که این مساله نیز به این دلیل که ورق تقویتی جان به نوعی یک ورق مضاعف کننده می باشد، از نظر آیین نامه مردود میباشد. پیشنهاد میشود که در صورت عدم جوابگویی مقاطع نورد شده تک برای این تیرها، طراحان از مقطع I شکل و به صورت تیرورق و با جوش پیوسته جان وبال در قسمت قطعه رابط استفاده نمایند و به هیچ وجه از مقاطع دوبل وزنبوری استفاده ننمایند.

4- مطابق آیین نامه ((در انتهای قطعه رابط که عضو قطری به آن متصل است، باید سخت کننده جان در تمام ارتفاع ، در دو طرف قرار داده شود.)) یکی از شایعترین ایرادات در طراحی قطعه رابط همین مساله میباشد ، که طراحان باید به این مساله توجه بیشتری نمایند. این مساله به غیر از سخت کننده های میانی قطعه رابط میباشد که لزوم قرارگیری یا عدم قرارگیری آنها باید توسط طراحان مورد بررسی قرار گیرد.

-طراحی عضو قطری (بادبند):طراحی عضو قطری در این سیستم مشابه سیستم هم محور میباشد با این تفاوت که طبق آیین نامه ((هر بادبند باید دارای مقاومت فشاری 1.5 برابر نیروی محوری نظیر مقاومت خمشی قطعه رابط باشد.)) با توجه به اینکه در حالت طراحی معمولی مقاومت فشاری بادبند و مقاومت خمشی قطعه رابط به همدیگر نزدیک میباشند ، رعایت این بند باعث بالا رفتن سطح مقطع بادبند تا حدود 50 درصد نسبت به طراحی حالت معمولی در این سیستم میشود؛ ضمن آنکه باید توجه داشت که در این سیستم به دلیل آنکه معمولاً زاویه بادبندها با افق نسبت به سیستم هم محور بیشتر می باشد ، نسبت به سیستم هم محور نیروی محوری بیشتری در بادبندها ایجاد می شود.

-نتیجه گیری:استفاده صحیح از این سیستم بادبندی باعث شکلپذیری بیشتر سازه و کاهش برش پایه زلزله میشود ؛ اما در طراحی این بادبندها باید دقت کافی در جهت رعایت کلیه نکات آیین‌نامه ای چه از طرف طراحان و چه از طرف دستگاههای نظارتی انجا م پذیرد. طراحی صحیح این بادبندها منجر به بادبندها و تیرهایی سنگینتر از حالت بادبند هم محور می شود ؛ به همین جهت پیشنهاد می شود که طراحان حتی الامکان از این سیستم به عنوان اولین گزینه استفاده ننمایند.

پینوشت:

1-Eccentritically braced frames

2-نکات آیین نامه نامه ای گفته شده در این مقاله همگی به نقل از کتاب ((ساؤه های فولادی با اتصالات جوشی)) ویرایش دوم چاپ اول ترجمه شاپور طاحونی)) میباشد

 

دریافت متن کامل مقاله به صورت PDF

 

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

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

ابهامات ویرایش 3 آیین نامه 2800

احمدرضا جعفری

 در زمینه آیین نامه 2800 ویرایش 3 ابهاماتی وجود دارد که بدون هیچ شرح و تفصیل آنها را در زیر ذکر مینمایم

1-      در بند 1-6-3 مقدار درز انقطاع برابر حاصل ضرب R در تغییر شکل نسبی حانبی طبقه در نظر گرفته شده است که به نظر میرسد تغییر شکل جانبی کل صحیح باشد.

2-      آیا مطابق بند 2-3-10-4 پیچش اتفاقی در مورد ساختمانهای با اهمیت زیاد  و خیلی زیاد  که دارای شرایط این بند هستند  بر خلاف وبرایش 2 قابل صرفنظر است؟

3-      در بند 1-9-4 پ شرایط گفته شده در تبصره یک چه مزیتی ایجاد مینماید؟ در صورتی که اگر ساختمان مشمول این تبصره باشد عملآ شرایط این بند نیز رعایت میشود(بند پ)

4-      در روش تاریخچه زمانی، طیف اصلاح شده به دست آمده مطابق شرایط آیین نامه ، آیا باید تنها یک بار به سازه اعمال شود و یا اینکه اعمال این طیف باید دو بار و به صورت متعامد (برای دو جهت اصلی سازه و هر بار به صورت جداگانه ) اعمال شود و اصولآ در هر بار تحلیل سازه باید مولفه های طیف تاریخچه زمانی در جهت مورد نظر (مثلاَ جهت x) به تنهایی اعمال شوند و یا همزمان باید مولفه های طیف در جهت عمود بر آن نیز (مثلآ جهت y)  برسازه اعمال شوند.

5-      در روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی آیا اصلاح بازتابها ، اثر پیچش اتفاقی و محدودیتهای سیستمهای دوگانه مشابه روش تحلیل تاریخچه زمانی خطی است؟

6-      آیا رعایت حداکثر تغییر مکانهای حاصل از زلزله سطح بهره برداری برای تمام ساختمانها اجباری میباشد؟

7-      برای اثر پی دلتا آیا برای محاسبه p باید مجموع کل بارهای مرده وزنده را در نظر گرفت و یا در نظر گرفتن بار مرده و درصد موثر بار زنده کفایت میکند؟

8-      برای محاسبه شاخص پایداری و مقایسه با عدد 0.1 باید تغییر مکانهای ارتجاعی را در نظر گرفت و یا مطابق ویرایش قبلی باید تغییر مکانهای غیر ارتجاعی را در نظر گرفت

9-      با رعایت بند 5-1 پیوست 2 به نظر میرسد که دیگر نیازی به رعایت بند 2-10 نیست . آیا تنها نکته اضافی بند 2-10 اجباری بودن برای ساختمانهای بتنی علاوه بر ساختمانهای فلزی میباشد ؟

10-   رعایت بند 5-1 پیوست 2 باعث به دست آمدن ستونهای با ابعاد بزرگی میشود که نه تنها مالکین ساختمان بلکه شهرداری نیز(شهرداری همدان) زیر بار این مساله نمیرود.آیا میتوان مقدار نیروی به دست آمده از این بند را به حداکثر نیروی قابل انتقال به ستون محدود نمود.(همانند آیین نامه ubc و همچنین بند 2-10 همین آیین نامه که البته ستونهای مورد بحث در آن بند  به علت تغییر صفحه مقاوم جانبی دارای وضعیت بحرانی تری هم میباشند)

11-   در بند 3-2-3 نسبت ضخامت به ارتفاع دیوارهای سازه ای مهار نشده حداقل برابر 0.1 در نظر گرفته شده است . سوال اینجاست که مگر استفاده از دیوارهای مهارنشده با توجه به بند 3-6-2 ممنوع نیست؟

12-   در بند 7-5 پیوست 2 اگر چشمه اتصال دست بالا طراحی شده باشد ، آیا اجبارآ رابطه 6 در بند 7-5 این پیوست باید با این مقدار دست بالا کنترل شود و  یا میتوان این رابطه را با حداقل مقاومت برشی مورد نیاز در چشمه اتصال کنترل نمود؟

13-   در بند 7-5 الف آیین نامه (پیوست 2) منظور از مقاومت برشی جانبی طبقه کدامیک از موارد زیر است؟

 الف- حداکثر نیروی برشی که کلیه اجزای مقاوم در طیقه میتوانند تحمل نمایند

ب- حداکثر نیروی برشی زلزله که ستون مورد نظر با توجه به خمش و برش حاصل از نیرو میتواند تحمل نماید

ج- مقاومت برشی ستون مورد نظر

14- در پیوست 2 بند 8-3-IIII منظور از حداکثر نیرویی که توسط سیستم به مهاربند منتقل میشود چیست؟

15-در بند 8-4-الف درقسمت I ، وقتی تیر متصل به مهاربند 8 یا 7 غیر باربر باشد (کش باشد) باز هم نیاز به رعایت اعمال ضریب 1.5 در نیروی بادبند هستیم؟

16- در بند 8-5 به نظر میرسد عدد 2.8R اشتباه تایپ شده و عدد 2.8 صحیح باشد

 

 

با تشکر

مهندس احمدرضا جعفری

مهندس پایه دو طراحی ، نظارت و اجرای شهر همدان، کارشناس ارشد مهندسی زلزله

ابهامات ویرایش 3 آیین نامه 2800

احمدرضا جعفری

 در زمینه آیین نامه 2800 ویرایش 3 ابهاماتی وجود دارد که بدون هیچ شرح و تفصیل آنها را در زیر ذکر مینمایم

1-      در بند 1-6-3 مقدار درز انقطاع برابر حاصل ضرب R در تغییر شکل نسبی حانبی طبقه در نظر گرفته شده است که به نظر میرسد تغییر شکل جانبی کل صحیح باشد.

2-      آیا مطابق بند 2-3-10-4 پیچش اتفاقی در مورد ساختمانهای با اهمیت زیاد  و خیلی زیاد  که دارای شرایط این بند هستند  بر خلاف وبرایش 2 قابل صرفنظر است؟

3-      در بند 1-9-4 پ شرایط گفته شده در تبصره یک چه مزیتی ایجاد مینماید؟ در صورتی که اگر ساختمان مشمول این تبصره باشد عملآ شرایط این بند نیز رعایت میشود(بند پ)

4-      در روش تاریخچه زمانی، طیف اصلاح شده به دست آمده مطابق شرایط آیین نامه ، آیا باید تنها یک بار به سازه اعمال شود و یا اینکه اعمال این طیف باید دو بار و به صورت متعامد (برای دو جهت اصلی سازه و هر بار به صورت جداگانه ) اعمال شود و اصولآ در هر بار تحلیل سازه باید مولفه های طیف تاریخچه زمانی در جهت مورد نظر (مثلاَ جهت x) به تنهایی اعمال شوند و یا همزمان باید مولفه های طیف در جهت عمود بر آن نیز (مثلآ جهت y)  برسازه اعمال شوند.

5-      در روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی آیا اصلاح بازتابها ، اثر پیچش اتفاقی و محدودیتهای سیستمهای دوگانه مشابه روش تحلیل تاریخچه زمانی خطی است؟

6-      آیا رعایت حداکثر تغییر مکانهای حاصل از زلزله سطح بهره برداری برای تمام ساختمانها اجباری میباشد؟

7-      برای اثر پی دلتا آیا برای محاسبه p باید مجموع کل بارهای مرده وزنده را در نظر گرفت و یا در نظر گرفتن بار مرده و درصد موثر بار زنده کفایت میکند؟

8-      برای محاسبه شاخص پایداری و مقایسه با عدد 0.1 باید تغییر مکانهای ارتجاعی را در نظر گرفت و یا مطابق ویرایش قبلی باید تغییر مکانهای غیر ارتجاعی را در نظر گرفت

9-      با رعایت بند 5-1 پیوست 2 به نظر میرسد که دیگر نیازی به رعایت بند 2-10 نیست . آیا تنها نکته اضافی بند 2-10 اجباری بودن برای ساختمانهای بتنی علاوه بر ساختمانهای فلزی میباشد ؟

10-   رعایت بند 5-1 پیوست 2 باعث به دست آمدن ستونهای با ابعاد بزرگی میشود که نه تنها مالکین ساختمان بلکه شهرداری نیز(شهرداری همدان) زیر بار این مساله نمیرود.آیا میتوان مقدار نیروی به دست آمده از این بند را به حداکثر نیروی قابل انتقال به ستون محدود نمود.(همانند آیین نامه ubc و همچنین بند 2-10 همین آیین نامه که البته ستونهای مورد بحث در آن بند  به علت تغییر صفحه مقاوم جانبی دارای وضعیت بحرانی تری هم میباشند)

11-   در بند 3-2-3 نسبت ضخامت به ارتفاع دیوارهای سازه ای مهار نشده حداقل برابر 0.1 در نظر گرفته شده است . سوال اینجاست که مگر استفاده از دیوارهای مهارنشده با توجه به بند 3-6-2 ممنوع نیست؟

12-   در بند 7-5 پیوست 2 اگر چشمه اتصال دست بالا طراحی شده باشد ، آیا اجبارآ رابطه 6 در بند 7-5 این پیوست باید با این مقدار دست بالا کنترل شود و  یا میتوان این رابطه را با حداقل مقاومت برشی مورد نیاز در چشمه اتصال کنترل نمود؟

13-   در بند 7-5 الف آیین نامه (پیوست 2) منظور از مقاومت برشی جانبی طبقه کدامیک از موارد زیر است؟

 الف- حداکثر نیروی برشی که کلیه اجزای مقاوم در طیقه میتوانند تحمل نمایند

ب- حداکثر نیروی برشی زلزله که ستون مورد نظر با توجه به خمش و برش حاصل از نیرو میتواند تحمل نماید

ج- مقاومت برشی ستون مورد نظر

14- در پیوست 2 بند 8-3-IIII منظور از حداکثر نیرویی که توسط سیستم به مهاربند منتقل میشود چیست؟

15-در بند 8-4-الف درقسمت I ، وقتی تیر متصل به مهاربند 8 یا 7 غیر باربر باشد (کش باشد) باز هم نیاز به رعایت اعمال ضریب 1.5 در نیروی بادبند هستیم؟

16- در بند 8-5 به نظر میرسد عدد 2.8R اشتباه تایپ شده و عدد 2.8 صحیح باشد

 

 

با تشکر

مهندس احمدرضا جعفری

مهندس پایه دو طراحی ، نظارت و اجرای شهر همدان، کارشناس ارشد مهندسی زلزله