طبقه ضعیف در ساختمان چیست؟ بیان کاملا مفهومی تفاوت طبقه ضعیف ونرم وعلل آن

قبلا در مقاله ی “کنترل طبقه نرم در ایتبس: آموزش گام به گام و تصویری ” با مفهوم و نحوه ی کنترل نرم افزاری طبقه ی نرم براساس استاندارد 2800 بطور کامل آشنا شدیم. اما هدف از بحثی که در اینجا مطرح می شود پاسخ به یک ابهام است؛ چراکه همیشه وقتی صحبت از طبقه ضعیف یا نامنظمی مقاومت جانبی و طبقه نرم یا نامنظمی سختی جانبی در یک سازه می شود اکثر مهندسین قادر به تمایز آسان این دو نیستند. و سوالاتی برایشان پیش می آید؛ مثل اینکه:

  1. آیا این دو مفهوم معادلند؟!
  2. اگر نیستند چه تفاوت هایی با هم دارند؟
  3. چگونه با شناخت علل آن ساختمان را در برابر این ضعف مقاوم سازی کنیم؟

در ادامه پاسخ به این سوالات را خواهید یافت. اما قبل از شروع بحث، طبق توضیحات استاندارد 2800 و کنترل آن در ایتبس ، بهتر است مفهوم این دو تعریف را بیشتر توضیح دهیم:

مقاومت و تفاوت آن با سختی :

مقاومت حداکثر میزان نیرو یا تنشی است که یک عضو قبل از تسلیم یا شکست می تواند تحمل کند اما سختی بیانگر میزان تغییر شکل عضو تحت اثر نیروها و تنش های وارده است. به بیان دیگر عضوی با مقاومت بالا نیروی بیشتری را می تواند تحمل کند و عضوی با سختی زیاد تغییر شکل کمتری در اثر نیرو از خود نشان می دهد.

تفاوت سختی و مقاومت

در شکل فوق دو جسم با مقاومت ذاتی یکسان می بینیم که تحت اثر نحوه قرارگیری نسبت به بار وارده و سطح مقطع عرضی، سختی متفاوتی از خود نشان داده و میزان نیرویی که تحمل می کنند نیز با یکدیگر متفاوت است.

مقاومت جانبی: به مجموع حداکثر نیروهای قابل تحمل هر عضو قبل از رسیدن به نقطه تسلیم (ظرفیت عضو) در برابر اعمال بار جانبی را مقاومت جانبی آن عضو گویند. مقاومت جانبی طبقه از مجموع مقاومت جانبی تک تک المان های مقاوم در آن طبقه حاصل می شود. مقاومت طبقه به عواملی همچون نوع الگوی بار وارده، محل تسلیم سراسری طبقه و ظرفیت تسلیم تک تک اعضا بستگی دارد که آن نیز به نوبه خود تابعی از نوع و مشخصات مصالح بکار رفته و هندسه و سطح مقطع اعضا است.

طبقه ضعیف :

وقوع طبقه ضعیف می تواند در هر ارتفاعی از سازه مشکل ساز باشد ولی به علت اینکه میزان بار جانبی در طبقه همکف سازه بیشترین مقدار است لذا اگر کوچکترین عدم پیوستگی در نوع واکنش (چه از نوع نیرویی یا جابجایی) نسبت به بارجانبی اعمال شده در طبقه همکف نسبت به طبقه بالای آن اتفاق بیفتد می تواند باعث بروز آسیب جدی بر سازه شود. در واقع زمانی طبقه ضعیف نام می گیرد که مجموعا مقاومت کمتری نسبت به مقاومت مورد انتظار آن در برابر تنش های وارده از خود نشان داده باشد.

چرا در یک طبقه مقاومت اعضا در مقایسه با طبقات دیگر می تواند ناکافی باشد؟

بهتر است به این سوال اینگونه جواب دهیم که در نظر گرفتن برخی ملاحظات معماری، ناکافی بودن المان های مقاوم و تجمع تنش در المان ها ممکن است همه دست به دست هم دهند و نیرویی بر المان های مقاوم جانبی اعمال کنند که فراتر از ظرفیت آنها باشد.

نمی توان از مفهوم طبقه ضعیف صحبت کرد و چشم بر مفهوم طبقه نرم بست. طبقه نرم اصطلاحا به طبقه ای گفته می شود که سختی کمتری داشته باشد و لذا چنین طبقه ای در برابر نیروهای وارده جابجایی نسبتا بیشتری از خود نشان می دهد که همین امر می تواند باعث بروز رفتار نامطلوب در سازه گردد. قبل از اینکه به ارتباط این دو مفهوم بپردازیم در ابتدا نگاهی به تعاریف طبقه ضعیف و طبقه نرم در استاندارد 2800 می اندازیم :

بند 1-7-2-ت) نامنظمی مقاومت جانبی: در مواردی که مقاومت جانبی طبقه از 80 درصد مقاومت جانبی طبقه روی خود کمتر باشد، چنین طبقه ای اصطلاحا “طبقه ضعیف” نامیده می شود. در مواردی که مقدار فوق به 65 درصد کاهش یابد ، طبقه اصطلاحا “طبقه خیلی ضعیف” توصیف می شود.

بند 1-7-2-ث) نامنظمی سختی جانبی: در مواردی که سختی جانبی هر طبقه کمتر از 70 درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از 80 درصد متوسط سختی های جانبی سه طبقه روی خودباشد ، چنین طبقه ای به اصطلاح “طبقه نرم” نامیده می شود. در مواردی که مقادیر فوق به 60 درصد و 70 درصد کاهش پیدا کند ، طبقه اصطلاحا “طبقه خیلی نرم” توصیف می شود.

دلایل ایجاد طبقه ضعیف :

همانطور که می دانیم در سازه و به شکل جزئی تر در هر طبقه نیروی مقاوم به نسبت سختی اعضا در سازه توزیع می شود.

اگر سختی طبقه ای کمتر از حد مورد انتظار باشد چه اتفاقی می افتد؟

پاسخ اینست که در این صورت علاوه بر تغییر شکل زیادتر اعضا که باعث ایجاد تنش های دور از انتظار در آنها می شود نیروی مقاومی هم که در اعضا بایستی به وجود می آمد به دلیل سختی کمتر اعضا مقدار کمتری به خود اختصاص می دهد.

همین سه عامل تغییرشکل های دور از انتظار، تنش های دور از انتظار و مقاومت کمتر از انتظار که ممکن است همه با هم رخ دهند؛ می تواند باعث فروریزش کلی آن طبقه گردد. مواردی که می تواند باعث کاهش سختی و مقاومت طبقه شود را می توان در سه حالت زیر جستجو کرد :

  • الف) زمانی که ارتفاع طبقه پایین تر به نحو قابل ملاحظه ای زیادتر از ارتفاع طبقه بالاتر از خود باشد.
    در این حالت به علت کاهش چشمگیر در میزان سختی طبقه انتظار کاهش در مقاومت جانبی طبقه نیز می رود.

ارتفاع زیاد طبقه اول نسبت به طبقه بالای آن

  • ب) انقطاع در سیستم باربر ثقلی:
    این حالت زمانی رخ می دهد که برخی از المان های عمودی سازه تا طبقه پایین تر که معمولا طبقه همکف سازه است ادامه پیدا نکنند؛ تا شاید بازشویی بنا به ملاحظات معماری ایجاد شود. در این حالت، غیر مستقیم شدن مسیر انتقال بار باعث تغییرات ناگهانی در میزان سختی و مقاومت طبقه و ایجاد نامنظمی در ارتفاع سازه می شود.

انقطاع در سیستم باربر ثقلی

  • ج) وجود بازشو در سیستم مقاوم جانبی مخصوصا به هنگام استفاده از دیوار برشی.
    در این شرایط نیز مشخص است که وجود بازشو با اندازه غیرمتعارف در سیستم دیوار برشی در طبقات یا در طبقه همکف می تواند باعث کاهش سختی و البته مقاومت جانبی طبقه شود. البته اگر مجبور به تعبیه بازشو در دیوار برشی هستیم، باید الزامات دیوار برشی کوپله رعایت گردد؛ که در این خصوص در مقاله “تیر همبند در دیوار برشی کوپله : راهنمای رایگان طراحی دستی و نرم افزاری “بحث کاملا مفصلی ارائه گردیده است.

بازشو در دیوار برشی

حال پس از یادگیری فرق بین طبقه ضعیف با طبقه نرم در ساختمان؛ نوبت به کنترل این مهم در ایتبس می رسد. برای این منظور، مقاله “نامنظمی مقاومت جانبی در ایتبس : محاسبه وکنترل طبقه ضعیف پس از مکانیزم ” قرار داده شده است که همین الان می توانید این مقاله را مطالعه نمایید.

4 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *