بخشی از مقاله
خلاصه
زلزله ها همواره در هنگام وقوع، بدنبال نقاط ضعف ساختمان هستند یعنی اثر آنها برروي این قسمتها می تواند مشکل ساز شود، این نقاط ضعیف معمولا در اثر تغییرات سریع در سختی، مقاومت و یا شکل پذیري بوجود می آیند و اثرات این نقاط ضعیف با توزیع نادرست جرمهاي مؤثر برجسته تر و نمایان تر می گرددمعمولاً. در فرآیند تحلیل و طراحی، ساختمانهاصرفاً به صورت قابهاي متشکل از اعضاي اصلی سازه اي از قبیل تیرها، ستون ها و مهاربندها در نظر گرفته می شوند اما در اغلب مناطق شهري، قابهاي ساختمانی در نواحی میانی یا پیرامونی ساختمان با دیوارهاي مصالح بنایی به عنوان پارتیشن ها یا عایق هاي صوتی و حرارتی پر می شوند که دیگر رفتار آنها با رفتار قاب خالی یکسان نیستمعمولاً. با توجه به آنکه این نوع اعضاء بصورت اعضاي غیرسازه اي تلقی می شوند، لذا اثر آنها در تحلیل سازه نادیده گرفته می شود.در این میان طبقه نرم پدیده اي است که با حذف تیغه ها و دیوارهاي یک طبقه از یک ساختمان به منظور استفاده بیشتر از فضاهاي طبقه (مانند پارکینگ ها و فروشگاهها) به وجود می آید که این طبقه در مقابل طبقات بالایی، داراي یکنواختی، نظم و تکرار دیوارها نمی باشد، این امر موجب می گردد که طبقه مذکور درمقابل بارهاي جانبی به عنوان ضعیف ترین طبقه، کمترین مقاومت را داشته و عملکردي ضعیف از خود در برابر زلزله نشان دهد.کاهش ناگهانی سختی در سازه ها یکی از اساسی ترین عوامل در ایجاد نامنظمی در ارتفاع سازه هاست ،که رایج ترین نوع آن در ساختمانهاي موجود، حذف دیوارهاي بنایی جداکننده در طبقه همکف می باشد چنین ساختمان هایی داراي عملکرد ضعیفی در هنگام و بعد از زلزله ها هستند و توجه به تأثیر آن بر رفتار سازه، بواسطه آیین نامه هاي مختلف ساختمانی به پرهیز ایجاد آنها توصیه شده است. در این مطالعه به بررسی سازه هاي داراي طبقه نرم و نقش میانقابها در ایجاد این پدیده پرداخته شده است، نتایج این مطالعه نشان داد که میانقابهاي مصالح بنایی نقش بسزایی در ایجاد طبقه نرم و کاهش ظرفیت باربري جانبی سازه دارند و باعث رفتار ترد سازه میگردند، در پایان نیز راهکارهایی به منظور مقاوم سازي چنین سازه هایی ارائه شده است.
کلمات کلیدي: زلزله، میانقاب مصالح بنایی، طبقه نرم، مقاوم سازي
1. مقدمه
شناخت و درك رفتار سازه هاي مختلف تحت اثر بارگذاریهاي مختلف به منظور کاهش خطر آسیب پذیري ساختمانها در مقابل این بارها و بالاخص نیروي زلزله، اخیرا مورد توجه بسیاري از محققان و پژوهشگران قرار گرفته است. در این میان بررسی رفتار سازه هایی که داراي طبقات با سختی هاي متفاوت بوده ، کمتر مورد توجه واقع شده است. کاهش سختی در سازه ها یکی از اساسی ترین مسائل نامنظمی در ارتفاع سازه است که رایج ترین نوع آن در ساختمانهاي موجود، وجود طبقه همکف باز می باشد .ساختمانهاي داراي طبقه همکف باز داراي عملکرد ضعیفی در هنگام و بعد از زلزله ها هستند و توجه به تأثیر آن بر رفتار سازه، توسط آیین نامه هاي مختلف به مهندسین تأکید شده است.این پیکره بندي گرچه به لحاظ توزیع و استفاده فضاهاي طبقه مناسب می باشد، ولی از دیدگاه لرزه اي، ساختمان را در برابر پدیده اي به نام طبقه نرم، بسیار آسیب پذیر می کند.
زلزله ها همواره در هنگام وقوع، بدنبال نقاط ضعف ساختمان هستند یعنی اثر آنها برروي این قسمتها می تواند مشکل ساز شود، این نقاط ضعیف معمولا در اثر تغییرات سریع در سختی، مقاومت و یا شکل پذیري بوجود می آیند و اثرات این نقاط ضعیف با توزیع نادرست جرمهاي مؤثر برجسته تر و نمایان تر می گرددمعمولاً. در فرآیند تحلیل و طراحی، ساختمانهاصرفاً به صورت قابهاي متشکل از اعضاي اصلی سازه اي از قبیل تیرها، ستون ها و مهاربندها در نظر گرفته می شوند اما در اغلب مناطق شهري، قابهاي ساختمانی در نواحی میانی یا پیرامونی ساختمان با دیوارهاي مصالح بنایی به عنوان پارتیشن ها یا عایق هاي صوتی و حرارتی پر می شوند که دیگر رفتار آنها با رفتار قاب خالی یکسان نیستمعمولاً. با توجه به آنکه این نوع اعضاء بصورت اعضاي غیرسازه اي تلقی می شوند، لذا اثر آنها در تحلیل سازه نادیده گرفته می شود .این موضوع سبب می شود تا تفاوت قابل توجهی میان سختی طبقه همکف این نوع ساختمان ها با طبقات بالایی خود ایجاد گردد و با تشکیل طبقه نرم موجب مخدوش شدن فرض حاکمیت مود اول ارتعاش در تحلیل استاتیکی معادل و افزایش بار وارده به طبقه همکف می شود و نتیجه آن، بروز مشکلات در رفتار لرزه اي سازه و افزایش جابجایی نسبی طبقه و خسارت به ساختمان است .طبقه نرم سبب ایجاد خرابی در بیش از دو - سوم از46000 ساختمانی است که در زلزله نورثریج تخریب شدند و اثرات زیانبار آن بارها در زلزله هاي مختلف نظیر ترکیه 1999 ، تایوان 1999 ، هندوستان 2001 و الجزایر 2003 دیده شده است[1]، از این رو توجه به نقش میانقابهاي بنایی از جانب مهندسین محاسب به عنوان عضوي سازه اي ضروري بوده و نادیده گرفتن آن سبب مخدوش شدن برخی فرضیات طراح و نیز روش طراحی می شود.
2. بررسی رفتار طبقه نرم
از نظر رفتاري می توانیم رفتار طبقه همکف نرم را با یک سیستم جداگر لرزه اي شبیه سازي و مقایسه کنیم .در ساختمانهاي داراي طبقه همکف نرم، ستونهاي طبقه همکف شبیه به جداگرهاي لرزه اي عمل نموده و ظرفیت قابل تحمل برش پایه ساختمان max٠V ، به اندازه مقاومت خمشی آنها محدود می گردد:
علاوه برآن تجربیات زلزله هاي مختلف نشان می دهد که در این ساختمانها همانند ساختمانهاي داراي سیستم هاي جداگر لرزه اي در طبقات بالایی طبقه همکف نرم (جداگر لرزه اي معادل) هیچگونه آسیبی ایجاد نمی شود.مشکل بزرگ در این ساختمانها ایجاد تغییر شکل هاي بزرگ در طبقه نرم است که از ظرفیت شکل پذیري ستونهاي خمشی آن طبقه بیشتر می باشد و سبب ایجاد چرخشهاي پلاستیک بزرگ و خرابی در نواحی اتصالی که لنگر ماکزیمم در آنجا اتفاق میافتد ، میشود. چرخش مفاصل پلاستیک در انتهاي ستونهاي طبقه نرم از رابطه زیر قابل دسترسی است :
با توجه به روابط فوق ، رفتار ساختمانهاي داراي طبقه همکف نرم تحت اثر بارهاي جانبی بوسیله منحنی برش پایه در مقابل جابجایی جانبی آن همانند شکل((1 قابل نمایش می باشد.
2,1 اثر مقاومت و تغییر مکان جانبی طبقات در ایجاد طبقه ضعیف یا نرم
اگر مقاومت طبقه اول بیش از 3 برابر مقاومت طبقه همکف شود ایجاد طبقه نرم اجتناب ناپذیر خواهد بود و مطابق آیین نامه 2800 ، چنانچه مقاومت جانبی طبقه اي کمتر از80 درصد مقاومت جانبی روي خود باشد، باعث ایجاد طبقه ضعیف میگردد
