صفحه اصلی  »  مبانی و مفاهیم عمرانی  »  مباحث لرزه ای  »  طراحی دیافراگم سقف؛ اختصاص انواع دیافراگم صلب، نیمه صلب و انعطاف پذیر در ایتبس

طراحی دیافراگم سقف؛ اختصاص انواع دیافراگم صلب، نیمه صلب و انعطاف پذیر در ایتبس

قطعا شما هم می دانید که دیافراگم ها، کف های سازه ای هستند که بارهای ثقلی را تحمل می کنند اما طراحی دیافراگم صلب سقف به چه صورتی انجام می گیرد؟ آیا تشخیص صلب بودن دیافراگم در طراحی آن تاثیر گذار است؟ آماتور گذاری یال های دیافراگم به چه صورتی انجام می گیرد؟

در این مقاله جامع به طراحی دیافراگم سقف خواهیم پرداخت و  اختصاص انواع دیافراگم در ایتبس را به شما آموزش خواهیم داد.

 

در این مقاله جامع چه می آموزیم؟

تعریف انواع دیافراگم در ساختمان

مطابق تعریف استاندارد2800 به اجزای افقی یا تقریباً افقی منتقل کننده نیروهای جانبی دیافراگم افقی یا به اختصار دیافراگم گفته می شود.

دیافراگم ها به سه دسته صلب، نیمه صلب و انعطاف پذیر تقسیم بندی می شوند. با وارد شدن نیروهای جانبی، نظیر زلزله، دیافراگم ها باید در برابر تغییر شکل های افقی مقاومت و سختی کافی را داشته باشند. هر چقدر این سختی و مقاومت بیشتر باشد رفتار به دیافراگم صلب نزدیکتر خواهد بود. توجه داشته باشید که صلبیت صد در صد در عمل ممکن نیست.اما اگر بخواهیم با بیانی دقیق تر به تعریف انواع دیافراگم ها بپردازیم باید گفت:

  1. دیافراگم صلب:

در تحلیل های خطی با شرط وجود سقف با دیافراگم صلب، نیرو به نسبت سختی و در حالتی که سازه وارد ناحیه غیرخطی می شود، توزیع نیرو به نسبت مقاومت اعضا انجام می شود. یعنی نیروهای اینرسی که به دلیل زلزله در دیافراگم ایجاد شده اند به نسبت سختی در میان اعضای باربر، نظیر قاب های خمشی و دیوارهای برشی، تقسیم می شوند. توجه داشته باشید که صلب بودن دیافراگم یک مفهوم مطلق نیست و باید آن را نسبت به سیستم باربر قائم ارزیابی نمود.

  1. دیافراگم انعطاف پذیر

در دیافراگم انعطاف پذیر، نیروی ناشی از زلزله برای هر قاب به طور جداگانه متناسب با جرم لرزه ای همان قاب توزیع می شود. به بیان ساده تر قابی که سهم بار ثقلی آن بیشتر است، سهم بار لرزه ای بیشتری هم خواهد داشت.

  1. دیافراگم نیمه صلب:

حالتی بینابینی از موارد فوق می باشد. در حالتی که تغییر شکل درون صفحه ای دیافراگم و تغییر مکان جانبی عناصر باربر قائم در یک حدود باشند، نمی توان دیافراگم را صلب یا منعطف فرض کرد. در این حالت روش دقیق تر آن است که رفتار درون صفحه ای دیافراگم با روش اجزا محدود مدل گردد و همراه با سایر اجزای سازه(تیرها، ستون ها، دیوارها و مهاربندها) تحلیل شود.

 

آیا دیافراگم ها در واقعیت کاملا صلب هستند؟

معمولاً مهندسین طراح کف های افقی در هر طبقه را به صورت صلب مدلسازی می کنند، به نحوی که نقاط واقع در صفحه X-Y نسبت به همدیگر تغییر مکان نداشته باشند. حال اینکه در واقعیت آیا عملکرد صلب دارند یا خیر؟

برای پاسخ به پرسش فوق باید کنترل صلبیت دیافراگم صورت گیرد. دو روش برای این کار وجود دارد. جامع ترین و دقیق ترین روش برای تشخیص نوع دیافراگم مدلسازی اجزای محدود آن می باشد. یعنی دیافراگم به همراه اجزای تیر، ستون و دیوارهای برشی در یک مدل سه بعدی بررسی گردد.

روش دیگر در دیافراگم ها متعارف نظیر شکل زیر که فاقد بازشوهای بزرگ و نزدیک به هم هستند مناسب است. در این روش دیافراگم همانند تیر عمیقی در نظر گرفته می شود که تکیه گاه های آن اعضای باربر جانبی نظیر دیوارهای برشی می باشند.

 

طراحی دیافراگم صلب سقف

دیافراگم های متعارف فاقد بازشوهای بزرگ و نزدیک به هم

شناخت اجزای دیافراگم

دیافراگم ها دارای اجزای مختلفی هستند که هرکدام از این اجزا باید در تعیین مقاومت و رفتار دیافراگم مد نظر قرار گیرند. اجزای پرکاربرد دیافراگم شامل:

  1. عرشه (deck)
  2. یال ها (chords)
  3. جمع کننده ها (collectors)
  4. توزیع کننده ها (Distributer)
  5. برشگیر و یا آرماتور اصطکاک (Shear Stud or Shear Friction)
  6. اتصالات (Connection)

عرشه عبارت است از بدنه اصلی دیافراگم که معمولاً از دال بتنی یا دال مختلط و یا سقف های انعطاف پذیر تشکیل شده است.

یال ها اجزایی هستند که برای مقاومت در برابر نیروهای کششی یا فشاری ناشی از لنگرهای داخل صفحه دیافراگم به کار می روند. تصویر زیر مدل ساده ای از عملکرد داخل صفحه ای دیافراگم را در برابر بار جانبی وارده نشان می دهد. نیروی اینرسی زلزله به صورت یک فلش در بالای دیافراگم نشان داده شده است.

 

اجزای دیافراگم

یال ها

جمع کننده ها اجزایی هستند که در برابر نیروهای افقی دیافراگم مقاومت کرده و وظیفه انتقال این نیروها به اعضای باربر قائم جانبی را بر عهده دارند. جمع کننده ها برای نیروهای برشی داخل صفحه دیافراگم و محوری طرح می شوند. جمع کننده ها می توانند به صورت تیر و یا ناحیه ای از دال با آرماتور باشند. تصویر زیر تمام مطالب بیان شده را به صورت شماتیک بیان می کند.

 

جمع کننده های دیافراگم

جمع کننده

 

توزیع کننده، نیرو را از المان قائم می گیرد و در دیافراگم توزیع می کند. به عبارت دیگر عملکردی دقیقاً برعکس جمع کننده دارد. زمانی که شاهد نامنظمی خارج از صفحه در سیستم باربر جانبی باشیم این عضو کاربرد دارد.

 

توزیع کننده ها در دیافراگم

توزیع کننده ها (Distributer)

 

برشگیر و یا آرماتور اصطکاک همان طور که نامشان پیداشت در برابر نیروهای برشی موجود در دیافراگم مقاومت می کنند. تصاویر زیر بدون نیاز به توضیح خاصی این اجزا را در دیافراگم نمایش می دهد.

 

 

برشگیر و یا آرماتور اصطکاک در دیافراگم صلب سقف

برشگیر و یا آرماتور اصطکاک (Shear Stud or Shear Friction)

 

برای فهم نقش اتصالات در دیافراگم به تصویر زیر توجه نمایید. به خاطر داریم که در جمع کننده ها نیروی محوری ایجاد می شود. همچنین نیروی عضوهای جمع کننده از طریق اتصال آن ها به ستون به یکدیگر منتقل می شوند. بنابراین باید در طراحی اتصالات آن ها نیروی محوری لحاظ گردد. نیروهای محوری می بایست در طراحی اتصالات یال ها نیز در نظر گرفته شود. بنابراین اتصالات، نقش مهمی را در انتقال نیروهای دیافراگم ایفا می کنند.

 

اتصالات دیافراگم

اتصالات (Connection)

 

نیروی وارد بر دیافراگم

مطابق ACI-318-14 و پیش نویس نهایی مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش اسفند 97 برخی از نیروهای داخلی موجود در دیافراگم شامل موارد زیر می باشد:

  1. نیروهای دوره صفحه که در اثر وارد شدن بارهای جانبی به ساختمان به وجود می آیند.
  2. نیروهای برون صفحه ای که در اثر وارد شدن بارهای ثقلی به سطح دیافراگم به وجود می آیند.
  3. اجزای قائم سیستم باربر جانبی ممکن است در ارتفاع خود دارای نامنظمی های متفاوتی باشند. مانند تغییر صفحه در اجزای باربر جانبی در طبقات مختلف، که موجب انتقال نیروها بین اجزای قائم می شود. همچنین در تراز صفر ساختمان هایی که دارای زیر زمین های بزرگ هستند، نیروها از بخش باریک تر ساختمان اصلی به دیوارهای زیر زمین منتقل می شوند. این انتقال نیرو موجب ایجاد شدن نیروهای انتقالی در دیافراگم می شود. یکی از نقاطی که در آن عمدتاً شاهد این نوع از نامنظمی در انتقال نیرو هستیم در شکل زیر قابل مشاهده است.

 

 

نیروی وارد بر دیافراگم

نیروهای داخلی و اجزای دیافراگم

 

 

تمامی مطالب مرتبط با اجزای مختلف دیافراگم و نیروهای موجود در آن ها در تصویر فوق قابل مشاهده است.

بررسی یک مثال عینی

برای سهولت تحلیل و طراحی دیافراگم کف تحت بار افقی، می توان فرض ساده ای به کار برد. به این شکل که رفتار کف مشابه یک تیر افقی پیوسته متکی بر چند تکیه گاه باشد. این تکیه گاه ها همان اجزای قائم باربر جانبی می باشند. در این ساده سازی صفحه افقی کف مانند جان تیر و اجزای لبه مانند بال عمل می کنند. توجه داشته باشید که به علت بزرگی نسبت عرض به دهانه، معمولاً این اجزا به عنوان تیرهای عمیق شناخته می شوند. تصویر زیر از استاندارد 2800 ساده سازی دیافراگم با تیر پیوسته را نشان می دهد.

 

بررسی اجزای دیافراگم سقف

تشبیه دیافراگم به یک تیر افقی پیوسته متکی بر چند تکیه گاه

 

برای اکثر سازه ها، این ساده سازی منجر به طراحی ایمن و محافظه کارانه می گردد. اما چشم پوشی از رفتار واقعی دیافراگم ممکن است خطای قابل توجهی در نیروی عناصر باربر جانبی ایجاد کند. به همین دلیل برای تعیین دقیق تنش های برشی و خمشی درون صفحه دیافراگم نیازمند تحلیل سه بعدی سازه می باشیم.

تا این بخش از مقاله مروری بر دیافراگم و عملکرد آن داشتیم. انواع دیافراگم ها و نحوه دسته بندی آن ها را بررسی کردیم. همچنین اجزای مختلف دیافراگم و وظایف آن ها را شرح دادیم. در بخش های بعدی طراحی اجزاء دیافراگم با توجه به صلبیت زیاد، نیمه صلب و انعطاف پذیر همراه با حل مثال توضیح داده خواهد شد.

طراحی دیافراگم صلب سقف

پس از تشخیص صلب بودن دیافراگم باید در نرم افزار اثر این صلبیت در نظر گرفته شود. به این معنا که در تعریف دیافراگم گزینه Rigid انتخاب شود. در ادامه قصد داریم در قالب یک مثال، طراحی اجزای دیافراگم را در این حالت بررسی نماییم.

توجه داشته باشید فارغ از صلب یا نیمه صلب بودن دیافراگم، هنگام آنالیز و طراحی دیافراگم و اجزای آن باید دیافراگم از نوع نیمه صلب باشد. برای این منظور یک Save as از فایل اصلی تحت عنوان diaphragm ایجاد می کنیم و در آن دیافراگم را به نیمه صلب تبدیل می کنیم. علت این کار آن است که در دیافراگم صلب، نرم افزار هیچ نیرویی را محاسبه نخواهد کرد.  (سیستم باربر جانبی سقف مورد بررسی ما قاب ساختمانی است)

 

طراحی دیافراگم سقف

طراحی لرزه ای یال ها

از بخش های قبل به خاطر داریم که در یال ها نیروهای کششی و فشاری ایجاد می شوند. همچنین می دانیم که این نیروها از نوع نیروهای درون صفحه ای دیافراگم هستند.

گام1. پس از مدلسازی دقیق سازه و آنالیز آن از مسیر زیر نیروهای کششی و فشاری موجود در یال ها را به دست می آوریم. در واقع با این کار نرم افزار نیروهای درون صفحه دیافراگم را محاسبه می کند.

 

اختصاص دیافراگم در ایتبس

نیروهای کششی و فشاری موجود در یال های دیافراگم

 

F11 و F22 بیانگر نیروهای کششی و فشاری هستند و هر دو باید کنترل شوند.

در قسمت پایین سمت چپ تصویر، مشاهده می شود که نرم افزار مقادیر حداقل و حداکثر نیروهای موجود در دیافراگم را در اختیار ما قرار می دهد. از این مقادیر در روند محاسباتی استفاده خواهیم کرد.

بار دیگر به تصویر زیر نگاه کنید. بدیهی است با تغییر جهت نیروی زلزله، یال فشاری و کششی نیز تغییر خواهند کرد. چون بتن در کشش بسیار ضعیف تر از فشار عمل می کند همواره کنترل یال کششی بحرانی تر می باشد.

 

 

یال های دیافراگم سقف

یال ها (chords)

 

گام2. با توجه به اطلاعات به دست آمده از نرم افزار و نکات فوق به سراغ طراحی یال ها می رویم. به مثال زیر توجه نمایید:

مثال. فرض کنید تحت زلزله در جهت X مقدار حداکثر F11 در طبقه اول برابر با  به دست آمده است. در این صورت مقدار آرماتورهای مورد نیاز در یال را به دست آورید.

در ابتدای طراحی فرض می کنیم که پهنای یالی که می خواهیم طراحی کنیم 30 سانتی متر باشد.

 

 

مقدار آرماتورهای مورد نیاز در یال های دیافراگم

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تذکر بسیار مهم:

مثال فوق برای زلزله بدون خروج از مرکزیت در جهت x و صرفاً برای مقادیر حداکثر F11 در یک طبقه انجام گرفت، تا به صورت ساده نحوه استخراج نیروهای درون صفحه دیافراگم از نرم­ افزار ETABS و انجام محاسبات بیان گردد. حال آن­که مطابق ACI-318-14 و پیش ­نویس نهایی مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش اسفند97، در دیافراگم سازه­ هایی که برای تحمل بار جانبی زلزله طراحی می­شوند، “تلاش­ های ناشی از زلزله برای طراحی دیافراگم­ ها و ترکیبات نیروها را باید با استفاده از ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان بدست آورد”

به بیان ساده ­تر چون سازه مدنظر ما تحت حاکمیت بارجانبی زلزله طراحی شده است. برای طراحی دیافراگم­، استخراج نیروهای درون صفحه F11 و F22 صرفاً تحت بارهای Ex و Ey کافی نبوده و بایست از ترکیبات بار مندرج در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان استفاده نماییم.

برای تعیین نیروهای داخل صفحه تحت بحرانی ترین ترکیب بار، می­ توان یک ترکیب بار Envelope مطابق جدول زیر تعریف نمود. توصیه شده است برای سهولت کاربرد و درک بهتر نتایج ترکیبات بار در دو دسته تعریف گردند.

 

1.41D+L+Lred+0.5Lred0.5+0.2S+(EX_all+0.3EY)+EV

ENV-X

1.41D+L+Lred+0.5Lred0.5+0.2S-(EX_all+0.3EY)+EV

1.41D+L+Lred+0.5Lred0.5+0.2S+(EX_all-0.3EY)+EV

1.41D+L+Lred+0.5Lred0.5+0.2S-(EX_all+0.3EY)+EV

1.41D+L+Lred+0.5Lred0.5+0.2S+(EY_all+0.3EX)+EV

ENV-Y

1.41D+L+Lred+0.5Lred0.5+0.2S-(EY_all+0.3EX)+EV

1.41D+L+Lred+0.5Lred0.5+0.2S+(EY_all-0.3EX)+EV

1.41D+L+Lred+0.5Lred0.5+0.2S-(EY_all+0.3EX)+EV

 

 

لازم به ذکر است با توجه به تغییرات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ترکیبات بار مندرج در مبحث ششم نیز مطابق با ACI-318-14 به صورت جدول فوق اصلاح خواهد شد.

 در چه سازه هایی طراحی یال لازم خواهد بود؟

عموماً در سازه های فاقد تیرهای پیرامونی که به صورت دال تخت اجرا می شوند نیاز به طراحی یال خواهد بود. در این چنین دال هایی لبه های دیافراگم به تنهایی قادر به تحمل نیروهای کششی و فشاری به وجود آمده نیستند. به همین دلیل باید بخش های مختلف دیافراگم تحت نیروهای اینرسی زلزله کنترل شوند. اما در حالت کلی می توان چنین گفت که هر بخش از دیافراگم که تحمل نیروهای کششی و فشاری به وجود آمده در آن را نداشته باشد نیاز به یال خواهد داشت.

 

آیا می توان میلگردهای یکنواخت دال را به عنوان میلگرد یال در محاسبات لحاظ کرد؟

در برخی از آیین نامه ها اجازه داده می شود که از میلگرد یکنواخت در دال به عنوان میلگرد یال استفاده شود.  به طور مثال ACI318-14 از این دست آیین نامه ها می باشد. به خاطر داریم که می توان دیافراگم را همانند یک تیر عمیق در نظر گرفت. در این صورت مقاومت خمشی دیافراگم با استفاده از روش های متداول قابل محاسبه می باشد. در این روش ها توزیع کرنش در عمق به صورت خطی فرض می شود. همچنین تنش های موجود نیز متناسب با کرنش ها خواهند بود.

 

 

طراحی دیافراگم سقف

توزیع خطی کرنش در عمق

 

اگر مطابق شکل فوق از میلگردهای گسترده دال، به عنوان یال استفاده شود. ممکن است برای تامین مقاومت خمشی به کرنش های کششی بزرگ نیاز داشته باشیم. این مسئله می تواند باعث ترک خوردگی غیرقابل قبولی در نزدیکی لبه کششی شود. به همین دلیل در بخش تفسیری آیین نامه بتن آمریکا یک توصیه در خصوص آرماتورگذاری یال ها مطرح شده است.

 

 

 

آرماتور گذاری سال های دیافراگم سقف

 

 

در مورد دال های مجوف با نام های تجاری کوبیاکس و یوبوت این کنترل چگونه است؟

اخیراً دال های تخت با نام های تجاری کوبیاکس و یوبوت کاربرد گسترده ای یافته اند. در این دال ها بخشی از بتن سقف با قالب های توخالی جایگزین می شود. بسته به محل کنترل دیافراگم ممکن است حالات زیر برای دال اتفاق بیافتد:

الف. به دلیل نبود تیرهای پیرامونی نیاز به طراحی یال ها و آرماتورگذاری آن ها داشته باشیم.

ب. مقاومت برشی درون صفحه دیافراگم توان تحمل نیروهای وارده را نداشته باشد. در این حالت بایست دال به صورت توپر و فاقد قالب اجرا شود.

نحوه جایگیری آرماتورهای یال در دال فرم معمول به چه صورت می باشد؟

معمولاً میلگردهای یال درون یک سوم میانی ضخامت دال یا تیر قرار می گیرد. با این اقدام، سطح مشترک آن ها با میلگردهای دال یا میلگردهای طولی تیر حداقل خواهد شد. نتیجه چنین عملی کاهش مشارکت میلگردهای یال در مقاومت خمشی دال و تیر خواهد بود.

طراحی اعضای جمع کننده

جمع کننده ها برای نیروهای برشی داخل صفحه دیافراگم و محوری طرح می شوند. روند کامل طراحی این اعضا را می توانید در مقاله “ طراحی لرزه ای جمع کننده دیافراگم” مطالعه نمایید.

طراحی دیافراگم نیمه صلب

تا به اینجای کار، طراحی اصلی ترین اجزای دیافراگم را در یک دیافراگم صلب بررسی نمودیم. می دانیم در صورتی که حتی دیافراگم صلب باشد باید طراحی اجزای دیافراگم با فرض نیمه صلب انجام شود. پس اگر وضعیت دیافراگم را کنترل کردیم و متوجه شدیم که نیمه صلب است مجدداً به روش هایی که در طراحی دیافراگم صلب بیان کردیم عمل خواهیم کرد.

طراحی دیافراگم انعطاف پذیر

با توجه به استاندارد 2800 زلزله، دیافراگم ها از نوع چوبی یا ورق های فلزی تقویت نشده بدون پوشش بتن در سازه های دارای دیوارهای برشی یا قاب های مهاربندی شده ممکن است از نوع دیافراگم نرم یا انعطاف پذیر باشند. در چنین وضعیتی نیازی به در نظر گرفتن اثر لنگرهای پیچشی نیست. همچنین توزیع نیروی برشی زلزله بین اجزای قائم مقاوم در برابر زلزله براساس موقعیت و سهم جرم لرزه ای انجام می شود. در واقع عملکرد دیافراگمی سقف در این حالت اهمیت چندانی ندارد. پس ترسیم سقف تنها به منظور بارگذاری خواهد بود. از مطالب فوق می توان چنین استنباط کرد که طراحی لرزه ای اجزای دیافراگم در حالت انعطاف پذیر بی معنی می باشد. چرا که این دیافراگم ها در توزیع نیروهای برش زلزله در اعضای قائم باربر زلزله نقشی ندارند.

 

  نحوه اختصاص دیافراگم انعطاف پذیر در ایتبس چگونه است؟

به منظور تعریف دیافراگم انعطاف پذیر در نرم افزار، باید به گونه ای عمل کنیم که هیچ قیدی به دیافراگم طبقه اختصاص نیابد. لذا مطابق شکل زیر گزینه Disconnect را به طبقه مذکور Assign می کنیم.

 

اختصاص دیافراگم در ایتبس

اختصاص دیافراگم انعطاف پذیر در ETABS

 

در نرم افزار ETABS با ترسیم سقف، سختی آن در محاسبات نرم افزاری منظور خواهد شد. این درحالی است که مطابق با تعریف استاندارد 2800، دیافراگم انعطاف پذیر نباید سختی درون صفحه داشته باشد. پس باید به نوعی این سختی را از بین ببریم. راهکاری که مهندسین سازه پیشنهاد می دهند ترسیم یک دال با ضخامت حدود یک سانتی متر می باشد. سپس باید مطابق شکل زیر ضرایب سختی بسیار کوچکی به آن اعمال کنیم. ضرایب سختی کوچک (در حدود 0.01) همان طور که از نامشان مشخص است باعث می شوند که سختی درون صفحه دال تا حد بسیار زیادی کاهش یابد. با این کار دیافراگم رفتار انعطاف پذیر از خود نشان خواهد داد. در تصویر زیر اعمال ضرایب کاهش سختی را در نرم افزار مشاهده می کنید.

 

نکات اختصاص دیافراگم در ایتبس

از بین بردن سختی درون صفحه ی دیافراگم انعطاف پذیر

 

در دیافراگم های انعطاف پذیر اساساً چرا دال را ترسیم می کنیم؟

شاید این سوال به وجود بیاید که با عدم ترسیم دال رفتار انعطاف پذیر بهتر مدلسازی شود. اما بایست گفت که دلیل ما برای ترسیم دال با ضخامت 1 سانتی متری و ضرایب سختی کوچک، اعمال بارگذاری به کف ها می باشد.

اثر بازشوها در دیافراگم

روند طراحی برای یک دیافراگم که دارای بازشوهای کوچک است با حالتی که بازشو های بزرگ دارد متفاوت خواهد بود. توجه داشته باشید زمانی که ابعاد بازشو در حدود یک یا دو برابر ضخامت دیافراگم است، بازشو را کوچک می نامیم. در این حالت روش معمول این است که در هر وجه بازشو به میزان سطح مقطع عرضی معادل با مساحت میلگردی که توسط بازشو قطع شده است، میلگرد قرار دهیم. به عبارت دیگر تحلیل خاصی نیاز نخواهد بود. البته می توان در جهت اطمینان بیشتر مانند تصویر زیر از آرماتورهای قطری نیز استفاده نمود.

 

 

بررسی اثر بازشو در دیافراگم

 

 

اما برای یک بازشو بزرگ، دیافراگم باید برای انتقال نیروهای اطراف بازشو طراحی شود. در این حالت بهترین روش استفاده از تحلیل اجزا محدود می باشد. در واقع با استخراج نیروها مطابق روش ارائه شده در بخش قبل طراحی آرماتورها را انجام می دهیم. در مثال زیر قصد داریم با طرح آرماتورهای کنار بازشو مطالب جمع بندی و مرور شوند.

 

در پلان زیر نحوه آرماتورگذاری در اطراف بازشوی بزرگ موجود را مشخص نمایید.

 

گام به گام طراحی دیافراگم سقف

 

بنا به مطالب گفته شده ابتدا مدل را آنالیز می کنیم. سپس باید تحت ترکیبات بارگذاری مطرح در بخش قبل، نیروهای بحرانی را استخراج نماییم. شکل فوق نیروهای F11 موجود در دیافراگم را تحت زلزله جهت X نشان می دهد. توجه داشته باشید که نیروهای F22 نیز بایست بررسی شوند و هرکدام که مقدار بیشتری را نتیجه داد مبنای محاسبات قرار گیرد.

با حرکت نشانگر موس در اطراف بازشو به سادگی بیشترین نیروی کششی موجود را به دست می آوریم. در این مثال مقدار حداکثر نیروی کششی برابر با 120Kg/m می باشد. حال بایست عرض ناحیه ای که قصد داریم آرماتورهای دیافراگم را در آن قرار دهیم مشخص کنیم. در این مثال تصمیم داریم در ناحیه 50 سانتی متری اطراف بازشو آرماتورگذاری انجام دهیم. شکل زیر چیدمان تقریبی میلگردهای دیافراگم را نشان می دهد.

 

بررسی اثر بازشو در انواع دیافراگم

 

آرماتورهای بدست آمده را در ناحیه 50 سانتی متری اطراف بازشو توزیع خواهیم نمود.

در برخی حالت ها، بخش هایی از دیافراگم به دلیل عملکرد کلی یا تلاش های موضعی که در اطراف بازشوها رخ می دهند، تنش های محوری را تجربه خواهند کرد. در صورتی که این تنش های محوری به علت تمرکز تنش بزرگ باشند، بهتر است از میلگرد های محصور شده در اطراف بازشو استفاده شود. طبق نظر ACI318 اگر تنش فشاری محاسبه شده در یال فشاری از  بیشتر باشد آنگاه تنش محوری را بزرگ می نامیم.

توجه داشته باشید که میلگرد محصور شده با خاموت های بسته را به سختی می توان در عمق های معمول دال جا داد و ممکن است نیاز به عمق بیشتری باشد. بنابراین معمولاً ابعاد مقطع عرضی یال  به گونه ای محاسبه می شوند که براساس این الزامات نیازی به میلگرد محصور کننده عرضی نباشد.

بخش تکمیلی

دیافراگم کف ها از اجزای اصلی سیستم باربر جانبی ساختمان ها می باشند. نوع عملکرد دیافراگمی آن ها بر چگونگی توزیع بار جانبی و عملکرد کل سازه اثر گذار است. در ساختمان های بلند بایست حتی الامکان کف ها رفتاری نزدیک به دیافراگم صلب داشته باشند. همچنین اتصال آن ها به اجزای باربر قائم از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در ادامه تصویری از خرابی ناشی از ضعف دیافراگم را در هنگام وقوع زلزله مشاهده می کنیم.

 

انواع دیافراگم در ساختمان

 

در این سازه کف به صورت پیش ساخته بوده و اتصال مناسبی با اجزای قائم باربر نداشته است. به طورکلی بتن ریزی یکپارچه سقف و قرار دادن آرماتورهای مرزی کافی در محل اتصال دال به اجزای باربر بسیار در رفتار مناسب سازه تاثیر گذار خواهد بود. توجه داشته باشید که استفاده از دال های پیش ساخته چندان توصیه نمی شود مگر اینکه ملاحظات کافی در اتصالات آن ها به اجزای باربر لرزه ای رعایت شود.

نتیجه گیری

  1. مطابق تعریف استاندارد 2800 به اجزای افقی یا تقریباً افقی منتقل کننده نیروهای جانبی دیافراگم افقی یا به اختصار دیافراگم گفته می شود.
  2. در تحلیل های خطی با شرط وجود سقف با دیافراگم صلب، نیرو به نسبت سختی و در حالتی که سازه وارد ناحیه غیرخطی می شود، توزیع نیرو به نسبت مقاومت اعضا انجام می شود. اما در دیافراگم انعطاف پذیر، نیروی ناشی از زلزله برای هر قاب به طور جداگانه متناسب با جرم لرزه ای همان قاب توزیع می شود.
  3. جامع ترین و دقیق ترین روش برای تشخیص نوع دیافراگم مدلسازی اجزای محدود آن می باشد. یعنی دیافراگم به همراه اجزای تیر، ستون و دیوارهای برشی در یک مدل سه بعدی بررسی گردد.
  4. دیافراگم ها دارای اجزای مختلفی هستند که هرکدام از این اجزا باید در تعیین مقاومت و رفتار دیافراگم مدنظر قرار گیرند. این اجزا شامل عرشه (deck)، یال ها (chords)، جمع کننده ها (collectors) و توزیع کننده ها (Distributer) می باشند.
  5. نیروی عضو های جمع کننده از طریق اتصال آن ها به ستون به یکدیگر منتقل می شوند. بنابراین باید در طراحی اتصالات آن ها نیروی محوری لحاظ گردد. نیروهای محوری می بایست در طراحی اتصالات یال ها نیز در نظر گرفته شود.
  6. دیافراگم انعطاف پذیر در توزیع نیروهای برشی زلزله در اعضای قائم مقاوم در برابر زلزله نقشی ندارند. در نتیجه ترسیم سقف تنها به منظور بارگذاری خواهد بود.
  7. روند طراحی برای یک دیافراگم که دارای بازشوهای کوچک است با حالتی که بازشو های بزرگ دارد متفاوت خواهد بود. توجه داشته باشید زمانی که ابعاد بازشو در حدود یک یا دو برابر ضخامت دیافراگم است، بازشو را کوچک می نامیم.
  8. در برخی حالت ها، بخش هایی از دیافراگم به دلیل عملکرد کلی یا تلاش های موضعی که در اطراف بازشوها رخ می دهند، تنش های محوری را تجربه خواهند کرد. در صورتی که این تنش های محوری به علت تمرکز تنش بزرگ باشند، بهتر است از میلگرد های محصور شده در اطراف بازشو استفاده شود.

منابع :

  1. (Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14
  2. Seismic Conceptual Design of Buildings – Basic principles for engineers, architects, building owners, and authorities, Hugo Bachmann.
  3. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش 1392.
  4. آیین­ نامه طراحی ساختمان­ ها در برابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش 4.
  5. مدلسازی لرزه­ای و تحلیل عددی سازه­ها در ETABS، مهندس مهدی ترابی، انتشارات نوآور، 1392.
  6. طراحی لرزه ای دیافراگم ساختمان های بتن مسلح، دکتر سید مهدی دهقان، دکتر محمد امیر نجفقلی پور، انتشارات سیمای دانش، 1395.
  7. اباذر اصغری، شاهرخ شعیبی، “بررسی رفتار و عملکرد لرزه ای دیافراگم ها در سیستم های سازه ای”، سمینار مباحثی در مهندسی زلزله، زمستان 1391.

 

 

 

 

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 14,661 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. احمد صحاف

    با سلام
    با تشکر ار ارائه مطالب مفید و کاربردی ارسال شده

    پاسخ دهید

  2. مرضیه صبور

    سلام مهندس
    خواهش میکنم. خوشحالیم که مطالب برای شما مفید واقع شده

    پاسخ دهید

؟

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link

افزایش درآمد طراحی سازه
63 دقیقه ویدئو رایگان دکتر سالار منیعی

یاد بگیرید پیش از رسیدن به سال 99 چه مهارتهایی را بصورت تخصصی بیاموزید تا جزو 10% موفق طراحان سازه باشید.
همین الان دریافت می کنم.
با بستن این صفحه دیگر این پیشنهاد را هیچ وقت نخواهید دید.
close-link