بخشی از مقاله
خلاصه
دستگاه راه پله، عضویست که نقش بسزایی در رفتار سازه، خصوصا رفتار لرزه ای آن در زمان زلزله ایفا می کند و این امر در زلزله های گذشته ایران و جهان به وضوع ملاحضه شده است. از آنجایی که دستگاه راه پله در هنگام وقوع زلزله و بعد از آن جهت تخلیه ساکنین، از اهمیت بالایی برخوردار است انتظار می رود این المان از سازه نسبت به سایر المانها آسیبهای کمتری را متحمل شود.
به همین منظور قاب های خمشی بتنی با شکل پذیری متوس و تعداد طبقات 3،4،7و9 به ابعاد 14/7×2/4، مطابق ویرایش چهارم استاندارد 2800 و مبحث9 مقررات ملی ایران، به کمک نرم افزار ETABS-V9.5 طراحی شده است نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی خطی نشان میدهد که، بدلیل قرار گیری دستگاه راه پله در گوشه، سازه دچار پیچش شد و در نهایت پریود و تغییرمکان جانبی آن افزایش داشته است همچنین در آنالیز غیر خطی، نشان دهنده افزاش سطح عملکرد سازه با وجود راه پله می باشد.
کلمات کلیدی: تحلیل استاتیکی غیر خطی، دستگاه راه پله، سازه های بتن آرمه، رفتار لرزه ای.
مقدمه
در طراحی سازه ها اثر دستگاه راهپله در مدل سازی های معمولاً در نظر گرفته نمی شود. و آن قسمت از سقف که دستگاه راه پله وجود دارد یا مانند بقیه سقف ها تعریف می شوند و یا اصلا هیچ المان صفحه ای برای آن در نظر نمیگیرند. این بدان معنی است که تنها بار مرده و زنده ناشی از دستگاه راه پله بصورت خطی روی تیرها و یا بصورت متمرکز بر روی ستونهای اطراف راه پله اثر داده می شود و مدل هندسی ساخته شده جهت آنالیز این عضو با اجرا متفاوت خواهد بود.
توجیه اصلی این کار از نظر طراحان، عدم شرکت دستگاه راه پله در سختی جانبی سازه، نتایج طراحی و بی اثر بودن آن در پاسخ های لرزه ای سازه می باشد. در سازه های فولادی این اثر بدلیل اتصال مفصلی بین ستونها و تیرهای نیم طبقه ئدچندان موثر نیست ولیکن با بررسی زلزله های گذشته ایران و جهان در میابیم که در سازه های بتنی، پتانسیل تشکیل مفاصل خمیری، در اطراف دستگاه راه پله نسبت به اعضای دیگر بیشتر است.
اعمال نیرو بر سازه و تغییرشکل های حاصل از آنیکی از چالش های موجود در این زمینه مطالعات عددی و آزمایشگاهی ناچیزی است که تاکنون انجام شده است که در ادامه به برخی ازآنها اشاره می شود. در اوت سال 1982 در گزارشی از از زلزله آل اسنام الجزیره، اکثر راه پله ها از بتن مسلح ساخته شده و در وسط ارتفاع هر طبقه به ستون متصل شده اند و همین امر سبب ایجاد ستون های کوتاه و موجب تخریب آنها گشته است. بعلاوه بخاطر موقعیت و آثار سخت کنندگی، این راه پله ها ممان های پیچش قابل ملاحظهای در همه ساختمان در حین حرکات زمین لرزه ایجاد کرده اند.
عملکرد دستگاه پله را در زلزله ونچوان و خسارت ناشی از آن را به صورت میدانی بررسی نمودند و براساس پژوهشی که انجام دادند نتیجه گرفتن که هرگاه سازه در معرض بار زلزله بطور عرضی قرار گیرد آسیبها متوجه پله و هنگامی که سازه درمعرض بار زلزله بطور طولی قرار گیرد آسیبها بر ستونها یا تیرهای پله متمرکز می گردد. در سال در کتاب ارزیابی، بهسازی و طراحی لرزه ای ساختمان های بتنی بر اساس، آیین نامه یورو 8 به بررسی رفتار دستگاه پله و مدل سازی آن پرداخته است.
نویسنده، رفتار دستگاه پله را در جهت طولی مانند یک عضو بادبندی در نظر گرفته و به همین علت معتقد است که وجود دستگاه پله باعث ایجاد یک تمرکز سختی در پلان میگردد. همچنین در این کتاب به شکستهای برشی و خمشی ستون های دستگاه پله که در اثر وجود میان طبقه در آنها اتفاق می افتد اشاره شده است.
معرفی روش اجرای دستگاه پله مورد استفاده در این مقاله دستگاه های راه پله، در ساختمان های بتن آرمه، به روش های مختلفی اجرا می گردند و می توان گفت فقدان الزامات آیین نام های در مورد دستگاه راه پله دلیل اصلی این تنوع بوده و بسته به سلیقه مهندسان و با دخالت مجریان در مناطق مختلف، متفاوت می باشد. هر چند روش های گوناگونی جهت اجرای پله در ساختمان های بتن آرمه وجود دارد اما در این تحقیق به بررسی نوع متداول آنها پرداخته شده است.
این روش متداول، استفاده از تیری در میان طبقات می باشد که دال پاگرد پله بر آن تکیه میکند و در حین اجرا، آرماتورهای دال پاگرد با این تیر درگیر می گردند، بطوریکه بعد از بتن ریزی بصورت یکپارچه درآیند. مشکل اینگونه پله ها پدیده بنام ستون کوتاه می باشد که به علت اجرای تیر در میان طبقات بوجود می آید. البته برخی از طراحان به لحاظ برخی از ضوابط سعی در مفصلی کردن اتصال بین تیر و ستون را دارند ولی بدیهی است که اجرای یک اتصال مفصلی در سازه های بتنی بسیار دشوار می باشد.
مشکل دیگری که در این گونه از پله ها وجود دارد این است که در هنگام اجرا ستون هایی که تیر میان طبقه به آنها متصل است باید عملیات قالب بندی و بتن ریزی 2بار انجام گیرد، که یک بار جهت اجرای نیم ستون پایین تیر و بار دیگر جهت نیم ستون بالای تیر.
الزامات آیین نامه ای دستگاه پله
اگر به آیین نامه های کشور های مختلف رجوع گردد ملاحضه خواهد شد که، دیدگاه های متفاوتی در سطح جهانی در مورد دستگاه راه پله نیز وجود دارد. بعضی از کشور ها جهت طراحی و اجرای آنها ضوابط و الزامات زیادی را در آیین نامه های خود ملحوظ نموده اند و بسیاری از کشورها نیز، در این زمینه الزمات خاصی ندارند. در آیین نامه های طراحی و مقاوم سازی لرزه ای، بایستی به راه پله ها توجه ویژه ای صورت گیرد، هم از این نظر که راه پله ها بطور کلی دارای این پتانسیل هستند که پاسخ لرزه ای ساختمان را بطور قابل توجهی تحت تاثیر قرار میدهند و هم به این خاطر که آنها جزیی ضروری از یک ساختمان هستند که برای خروج اضطراری و دسترسی در حین زلزله یا پس از آن - که آسانسورها کارایی خود را از دست میدهند - مورد نیاز می باشند .
معرفی نرم افزار مورد استفاده
بمنظور بررسی اثرات مدل سازی پله، مسلماً به مدل سازی دقیق سازه نیازمند خواهیم بود، بنابراین می توان رفتار سازه را با داشتن یک مدل مناسب، بطور دقیق مورد بررسی قرار داد. خصوصا در عصر حاضر که نرم افزارهای متعددی، مدل سازی، آنالیز و طراحی را از یک فرآیند وقت گیر و احیانا کم دقت، به روندی بسیار آسان و کم هزینه و در عین حال با دقت قابل قبول تبدیل کرده اند.
