کارشناسی مفهوم علمی ۳۰ دی ۱۳۹۶ زمان خواندن: ۶ دقیقه

با انواع نامنظمی در ساختمان به همراه شکل آشنا شوید

در این پست می‌خوانید:

در این نوشتار تصمیم داریم به انواع نامنظمی در ساختمان بپردازیم. نامنظمی ها به انواع هندسی، پیچشی، نامنظمی هندسی در ارتفاع، نامنظمی در دیافراگم، نامنظمی خارج از صفحه و … تقسیم بندی می شوند که در ادامه به تشریح هریک می پردازیم. با ما همراه باشید.

بطور کلی نامنظمی در ساختمان باعث ایجاد پدیده های خاص مانند پیچش در ساختمان ها می شود که نسبت به ساختمان های منظم، عملکرد ویژه ای دارند و بسته به نوع نامنظمی، نوع تحلیل می تواند تغییر یافته و روند تحلیل و طراحی سازه را دشوارتر نماید، بنابراین یک سازه زمانی عملکرد مطلوب تری خواهد داشت که تا حد ممکن نظم را در سازه ایجاد کرده باشیم.

پیشنهاد دانلود : استاندارد 2800 ویرایش چهارم

برخی از علل ایجاد نامنظمی در ساختمان عبارتند از:

تغییر کاربری یک طبقه از سازه (مثلا تغییر کاربری مسکونی به اداری)
قرار گرفتن تاسیسات سنگین در طبقات فوقانی
استفاده از بازشو در طبقات میانی
استفاده از بام به عنوان محل قرارگیری اجرام سنگین مانند هلیکوپتر

نامنظمی هندسی:

در صورت وجود فرورفتگی (یا پس رفتگی) در ساختمان اگر اندازه آن در یکی از گوشه های ساختمان در دو جهت بطور همزمان از %20 طول پلان در آن امتداد بیشتر باشد ساختمان نامنظمی هندسی دارد.

شکل 1 – انواع نامنظمی در ساختمان

وجود فرورفتگی و یا بیرون زدگی بیش از حد در پلان ساختمان می تواند باعث آسیب پذیر شدن آن در هنگام زلزله شود (به دلیل حرکت ناهماهنگ ابعاد فرورفتگی). در اعضای طره ای مثل بالکن که فاقد ستون گذاری است در بحث کنترل نامنظمی فرض می کنیم که بالکن وجود ندارد و پلان از نظر هندسی منظم است. در کف های ذوزنقه ای کنترل نامنظمی هندسی صورت نمی گیرد زیرا فرورفتگی بصورت مجزا نبوده و عملکرد سازه هماهنگ است. سازه هایی که دارای نورگیر هستند نامنظمی هندسی ندارند زیرا بازشو فرورفتگی محسوب نمی شود و دو پلان یکپارچه هستند که از نظر هندسی منظم می باشند.

پیشنهاد دانلود: راهنما آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش چهارم

شکل 2 – نامنظمی هندسی در پلان

نامنظمی پیچشی:

اگر حداکثر تغییر مکان نسبی در یک انتهای ساختمان از %20 متوسط تغییر مکان نسبی در دو انتهای ساختمان بزرگتر باشد باعث نامنظمی پیچشی می شود. منظور از تغییر مکان نسبی در یک طبقه تغییر مکان یک طبقه نسبت به طبقه زیرین خود می باشد. نامنظمی پیچشی تنها در مواردی که دیافراگم کف ها صلب و یا نیمه صلب است کاربرد دارد.

برای محاسبه نامنظمی پیچشی برای زلزله در جهت X از تغییر مکان های جانبی نسبی در راستای X استفاده می کنیم و در جهت Y از تغییر مکان های جانبی در راستای Y استفاده می کنیم. اگر در یکی از جهات X و Y سازه نامنظم پیچشی باشد در مجموع سازه نامنظم پیچشی به شمار می آید.

پیشنهاد دانلود: فایل اکسل کنترل نامنظمی پیچشی در پلان با خروجی Etabs

شکل 3 – نامنظمی پیچشی

نامنظمی در دیافراگم:

در استاندارد های لرزه ای به سقف ساختمان دیافراگم گفته شده و به 3 دسته صلب، نیمه صلب و انعطاف پذیر تقسیم می شود. نقش دیافراگم توزیع نیرو های جانبی وارد بر ساختمان بین اجزای باربر جانبی سازه می باشد و عواملی نظیر زیاد بودن مساحت بازشوها و تغییرات زیاد در سختی دیافراگم باعث نامنظمی در پلان ساختمان می شود. نامنظمی در دیافراگم طبق آیین نامه 2800 به دو صورت زیر کنترل می شود:

1 . اگر مجموع سطح باز شوها در یک طبقه بیش از %50 مساحت کل دیافراگم باشد باعث نامنظمی پلان خواهد شد.

2 . اگر تغییر ناگهانی در سختی دیافراگم هر طبقه بیشتر از %50 سختی دیافراگم در طبقات مجاور باشد سازه در پلان نامنظم خواهد بود.

در بسیاری از پروژه های معمول اغلب داکت های تاسیساتی از قبل مشخص نبوده و ممکن است در هنگام ساخت اضافه و کم یا بزرگ و کوچک شود به همین علت برای بدست آوردن مساحت باز شوها ، مساحت داکت های تاسیساتی را حدود ( %1- %5 ) مساحت پلان ساختمان در نظر می گیرند. اگر در پلان فرورفتگی داشته باشیم چون فرورفتگی جزئی از دیافراگم کف نمی باشد بایستی مساحت آن را از مساحت کل دیافراگم کم کنیم.

شکل 4 – نامنظمی در دیافراگم

نامنظمی خارج از صفحه:

در مسیر انتقال بار های جانبی اگر مسیر را از یک صفحه به صفحه دیگر تغییر دهیم از نظر آیین نامه نامناسب بوده و سبب ایجاد نامنظمی می شود.

شکل 5 – نامنظمی خارج از صفحه

نامنظمی سیستم های غیر موازی:

یکی دیگر از انواع نامنظمی در ساختمان ، نامنظمی سیستم های غیر موازی است. در پلان زیر به دلیل مایل بودن قاب خمشی مایل در هر دو راستای X و Y سختی داشته و سهمی از نیروی زلزله خواهد داشت که این اتفاق از نظر مهندسی ایده آل نبوده و نامنظمی به حساب می آید یعنی اگر اجزای قائم سیستم باربر جانبی به موازات محور های متعامد اصلی ساختمان نباشد سازه در پلان نامنظم محسوب می شود.

شکل 6 – نامنظمی سیستم های غیر موازی

نامنظمی هندسی در ارتفاع:

گاهی اوقات مهندسین برای اینکه طبقات پایین سازه را قویتر کنند تعداد دهانه های مهاربندی را افزایش می دهند که خود این موضوع می تواند باعث نامنظمی شود (نامنظمی در ارتفاع) و بر طبق آیین نامه 2800 اگر ابعاد افقی سیستم باربر جانبی در هر طبقه بیش از %130 آن در طبقات مجاور (بالا و پایین) باشد ساختمان نامنظمی هندسی در ارتفاع خواهد داشت.

شکل 7 – نامنظمی هندسی در ارتفاع

نامنظمی جرمی در ارتفاع:

طبق آیین نامه 2800 اگر جرم هر طبقه بیش از %50 با جرم طبقات مجاور ( بالا و پایین ) اختلاف داشته باشد، ساختمان نامنظمی جرمی دارد (منظور از جرم، جرم لرزه ای موثر بوده و در این کنترل طبقات بام و خرپشته مستثنی هستند.

شکل 8 – نامنظمی جرمی در ارتفاع

نامنظمی قطع سیستم باربر جانبی در ارتفاع:

اگر اجزای باربر در یک قاب از یک دهانه به دهانه دیگر انتقال یابد بطوریکه جابجایی ایجاد شده بیشتر از یک دهانه باشد باعث نامنظمی در ارتفاع می شود.

شکل 9 – نامنظمی قطع سیستم باربر جانبی در ارتفاع

نامنظمی در سختی جانبی:

اگر در یک دهانه در دیوار برشی بازشویی ایجاد شود و یا یک مهاربند از مهاربندهای موجود حذف شود باعث می شود سختی آن طبقه کاهش چشمگیری نسبت به طبقات بالای خود داشته باشد و این مورد میتواند یکی از دلایل ایجاد نامنظمی در ارتفاع سازه باشد. طبق آیین نامه 2800 اگر سختی جانبی هر طبقه کمتر از %70 سختی طبقه روی خود و یا کمتر از %80 متوسط سختی های جانبی سه طبقه روی خود باشد آن طبقه باعث ایجاد نامنظمی در ارتفاع شده و کل ساختمان در ارتفاع نامنظم می شود.

برای محاسبه سختی یک طبقه می توان نیروی جانبی F را به سقف آن طبقه وارد کرده و نیرویی به همان اندازه و در خلاف جهت طبقه پایینی اعمال نموده و سختی را بصورت نسبت نیرو به تغییر مکان نسبی در طبقه تعریف کرد.

شکل 10 – نامنظمی در سختی جانبی

نامنظمی در مقاومت جانبی

طبق آیین نامه 2800 اگر مقاومت جانبی طبقه از %80 مقاومت جانبی طبقه روی خود کمتر باشد آن طبقه باعث ایجاد نامنظمی در ارتفاع شده و کل ساختمان در ارتفاع نامنظم می شود.