بخشی از مقاله
بررسي تاثير نامنظمي سازه ها در پلان و ارتفاع
چکيده :
در بين مراحل مختلفي که يک ساختمان براي پايداري در برابر زلزله مورد مطالعه قرار مي گيرد ، مرحله اتخاذ تصميم در مورد تعيين پيکربندي شکل مشخصات هندسي ساختمان ، نظير انـدازه ها در نقشه ، ارتفاعات و موقعيت و اهميت عناصر نامنظم ، نوع و وضعيت اجزاء سازه هـا ،نظيـر ديوارها ، ستونها ، قفسه هاي پله يا آسانسور و نيز طبيعت وطرز قرار گيري اجزاء غير سـازه اي است در اين مرحله ، آنچه که بيش از همه مد نظر است شناسايي پيکر بنديهايي است که احتمالاً بر واکنش ساختمان در برابر زلزله اثر مي گذارند.هر چه اشکال سـاختمان مـنظم تـر و توزيـع جرمها و سختي ها در سطح افق (پلان ) و در ارتفاع ، متقارن تر باشد ، مقاومت احتمـالي آن در برابر زلزله افزايش خواهد يافت .اغلب ساختمانهايي که داراي پيکر بندي نامنظم انـد ،در مقابـل زلزله خسارت بيشتري مي بينند.بهترين تلاشـها و مـشارکت تمـام اجـزا اسـکلت در جـذب و استهلاک نيروهايي است که در اثر زلزله به ساختمان وارد مي شود .
واژه هاي کليدي : نامنظمي سازه ها ، استهلاک ، پيکربندي ، توزيع سختي
مقدمه :
کشور ايران بر روي کمربند زلزله آلپ -هيماليا قرار دارد و در طي ساليان گذشـته همـواره در معرض زلزله هاي ويران کننده قرار داشته است .سهم ايران از زلزله هاي دنيا ١٧,٦ درصد مي باشد، که به علت عدم رعايت ساخت و سازي ايمن و با کيفيت ، تلفـات و خـسارات جـاني و مالي فراواني داشته ايم که مي توان به زلزله هاي اخير در استان کرمان از جمله منطقـه بـم در دي ماه ٨٢ و منطقه زرند در اسفند ماه ٨٣ اشاره کـرد. .يکـي از عوامـل مهـم کـه تـاثير بسزايي بر عملکرد لرزه اي سازه دارد نامنظمي آن در پلان و ارتفاع مي باشد .
طراحي معماري براساس عملکرد لرزه اي را مي توان به گروه هاي زير تقسيم کرد :
١ - انواع پيکر بندي ساختمان ( براي همه )
٢ - انواع پيکربندي سيستم سازه اي ( در پلان وارتفاع )
٣ - انواع پيکربندي اجزاء غير سازه اي ( با جزئيات سازه اي )
دوريک توضيح داد که ارکان اصلي نظم هندسي پيکـره سـاختمان شـامل معمـاري ، سـازه ، اجزاي غير سازه اي و تجهيزات مي باشد[١].
١- انواع پيکربندي ساختمان
١-١-فرم يا شکل و هندسه ساختمان
ساختمانها را مي توان ، با توجه به پيکر بندي آنها (در سطوح افقي وعمودي ) بـه شـکلهاي ساده و پيچيده دسته بندي کرد .اشکال ساده عبارتنـد از اشـکال دورانـي ، مربـع و مربـع مستطيلي که در آنها نسبت ضلع بزرگتـر بـه ضـلع کـوچکتر برابـر ٣باشد.(شکل ١)
شکل ١ - پيکر بندي سازه ها در پلان
١-٢-مقياس ، اندازه و تقارن
طبق مقررات آيين نامه اي ، شکلهاي ساده بايد به طـور محـسوس - حـداقل نـسبت بـه دو محور عمود بر هم که محورهاي اصلي آنها را تشکيل مي دهند – متقارن باشند
ساختمانهايي که پيکربندي آنها به صورت اشکال Y,X,H,U,L,T يا اشکال مشابه باشـند نمونه هايي از ساختمانهي داراي اشکال نامنظم اند کـه حتـي اگرسـازه هـاي آنهـا داراي دو محور تقارن باشند باز هم مشکلات خاصي را به وجود مي آورند (مانند شکل H يا صـليب ) در حقيقت قسمتهاي مختلف ساختمانهاي به اين شکل ميل دارند که در مقابل نيروهاي هـر لرزش ، به تنهايي واکنشهاي ديناميکي متفاوتي از خود نشان دهند که اثر توام آنها به ايجـاد نيروهاي پيچشي بسيار قوي حول محور قائم منجر مي شود در اين مورد مـي تـوان از رفتـار پيکربنديهاي (( L )) شکل ، که بسيار متداول اند بيشترين تجارب را آموخت .
در حقيقت ، واکنش ساختمانها ناشي از جمع شدن اين تغيير وضـعيتها بـر روي هـم نـوع ترکيب شدن آنهاست . جابجايي واقعي يک ساختمان L شکل (شکل ٢ ) وحرکت يک نقطـه روي زمين به هنگام وقوع زلزله در هر ساختمان بالها در مقابل نيروهاي جانبي به شکل طـره هاي افقي عمل مي کنند و لنگرهايي حول محور قائم به وجود مي آورند.
-فرو ريختن قسمت مشترک دو بال
- فرو ريختن کامل يک بال
شکل ٢- ساختمان L شکل در مقابل نيروي زلزله
با اين همه توصيه مي شود که براي تبديل اشکال پيچيـده بـه اشـکال سـاده تـر در فواصـل مناسـب بدنـه ســاختمان درزهـايي را تعبيـه مــي کننـد . ايـن دورانديـشي و احتيـاط در ساختمانهايي با طول زياد نيز مي بايد اعمال شود ، حتـي اگـر شـکل آن سـاختمانها مـنظم باشد زيرا نمي توان حرکات زلزله را در دو انتهاي ساختمان مشابه دانست .
١- ٣ - ساختمان با تورفتگي و يا زاويه دار در پلان
اصولاً وجود طره ها ، طبقات آزاد ( باز) ،زائده ها عقب رفتگي و يا جلو آمدگي هـا و بـه طـور کلي ابداعات معمارانه با مقاوم سازي ساختمان در مقابل نيروهاي زلزله مغاير اسـت . معمـار طراح و مهندس محاسب بايد اين دو مرحله را به صورت توامان و هماهنگ به پـيش ببرنـد .
تصوراينکه محاسبه بتنهايي مي توانـد رفتـار سـاختمان را در مقابـل زلزلـه مـنعکس کنـد ، تصوري خطاست . محاسبات فني تنها تصويري از رفتار ساختمان در برابر زلزله را ارائـه مـي دهند وتمهيدات ديگري لازم است تا ساختمان را براي رسيدن به درجه ايمني مطلوب کامل کند .
چنانچه نقشه داراي زواياي تورفته باشد ، طول هر ضلع زاويه نبايد از ١٥% اندازه افقي سـازه در همان جهت بيشتر باشد و علاوه بر آن ، مجموع تصاوير جلو آمدگيها وفرورفتگيها بـر روي هر يک از محورهاي اصلي نبايد از ٢٥ درصد اندازه سازه ، در امتداد آن محـور بيـشتر باشـد (شکل ٣).
شکل ٣ – فرورفتگي در پلان
١- ٤ - ساختمان با عقب رفتگي ( تورفتگي ) قائم
همان گونه که در نقشه هاي افقي ، کليه نظام و شـرايط لازم بـراي ايجـاد پايـداري را مـورد توجه قرار مي دهيم ، در طراحي ارتفاع نيز بايد به طور همزمان شکلها ، صـلبيتها ، وبـالاخره جرمها را مورد توجه قرار داد . توصيه مي شود که تا حدامکان از شـکلهاي سـاده و منـسجم استفاده شود . به طور کلي ، بريدگيها يا طبقات عقب رفته به هر شکل و وضعيتي که باشند توصيه نمي شوند . البته اين بي نظمي ها ميتوانند تا حدودي قابل پذيرش باشند .(شکل ٤)
شکل ٤ - پيکر بندي سازه ها در ارتفاع
از نمونه هاي مشخص مي توان ساختمانهايي را نام برد که در آنها بخشهاي انعطاف پـذير بـر روي قسمتها يا طبقات صلب قرار داده شده اند .
در زمان وقوع زلزله ، قسمتهاي بالايي ( انعطاف پذير ) گرايش به اين دارند کـه بـه پهلـو بـر روي قسمتهاي تحتاني ( صلب ) بخوابند ، که اصطلاحا به اين وضعيت اثر شلاقي مي گوينـد
. مسئله ساختمانها باطبقات عقب رفته و تعيين رفتار آنها در مقابـل زلزلـه ، کـه عوامـل بـي شماري در آن دخالت دارد ، بسيار پيچيده است .(شکل ٥)
