گروه بندی ساختمان از نظر اهمیت، نامنظمی و سیستم سازه ای
در این پست به گروه بندی ساختمان ها از نظر اهمیت، نظم کالبدی و سیستم سازه ای بر اساس استاندارد 2800 (آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله) پرداخته شده است.
گروه بندی ساختمان ها از نظر اهمیت اهميت
ساختمان ها بر حسب نوع كاربری و ميزان آسيب رساني ناشي از خرابي آنها به چهار گروه اهميت تقسيم مي شوند:
گروه 1- ساختمان های با اهميت خيلی زياد
اين گروه شامل دو دسته زير است:
الف- ساختمان هاي ضروري :
اين گروه شامل ساختمان هايي است كه قابل استفاده بودن آنها پس از وقوع زلزله اهميت خاص دارد و وقفه در بهره برداري از آنها غيرمستقيم موجب افزايش تلفات و خسارات مي شود، مانند بيمارستان ها و درمانگاه ها، مراكز آتش نشاني، مراكز و تأسيسات آبرساني، ساختمان هاي نيروگاه ها و تأسيسات برق رساني، برج هاي مراقبت فرودگاه ها، مراكز مخابرات، راديو و تلويزيون، تأسيسات نظامي و انتظامي، مراكز كمك رساني و به طور كلي تمام ساختمان هايي كه استفاده از آنها در نجات و امداد مؤثر مي باشد.
ب- ساختمان هاي خطرزا :
اين گروه شامل ساختمان ها و تأسيساتي است كه خرابي آنها موجب انتشار گسترده مواد سمي و مضر در كوتاه مدت و دراز مدت براي محيط زيست مي شوند، مانند كارخانه هاي توليدكننده مواد شيميايي خاص.
گروه 2- ساختمان هاي با اهميت زياد
اين گروه شامل سه دسته زير است :
الف- ساختمان هايي كه خرابي آنها موجب تلفات زياد مي شود، مانند مدارس، مساجد، استاديوم ها، سينما و تئاترها، سالن هاي اجتماعات، فروشگاه هاي بزرگ، ترمينال هاي مسافربري و يا هر فضاي سرپوشيده ديگري كه محل تجمع بيش از 300 نفر در زير يك سقف باشد.
ب- ساختمان هايي كه خرابي آنها سبب از دست رفتن ثروت ملي مي گردد، مانند موزه ها، كتابخانه ها، و به طور كلي مراكزي كه در آنها اسناد و مدارك ملي و يا آثار
پر ارزش ديگري نگهداري مي شود.
پ- ساختمان ها و تأسيسات صنعتي كه خرابي آنها موجب آلودگي محيط زيست و يا آتش سوزي وسيع مي شود مانند پالايشگاه ها، انبارهاي سوخت و مراكز گاز رساني.
گروه 3- ساختمان هاي با اهميت متوسط
اين گروه ساختمان ها شامل كليه ساختمان هاي مشمول اين آيين نامه، به جز ساختمان هاي عنوان شده در سه گروه ديگر مي باشند، مانند ساختمان هاي مسكوني، اداري و تجاري، هتل ها، پاركينگ هاي چند طبقه، انبارها، كارگاه ها و ساختمان هاي صنعتي
گروه 4- ساختمان هاي با اهميت كم
اين گروه شامل دو دسته زير است :
الف- ساختمان هايي كه خسارت نسبتاً كمي از خرابي آنها حادث مي شود و احتمال بروز تلفات جاني انساني در آنها بسيار كم است، مانند انبارهاي كشاورزي و سالن هاي نگهداري دام.
ب- ساختمان هاي موقتي كه مدت بهره برداري از آنها كمتر از 2 سال است.
گروه بندی ساختمان ها بر حسب نظم كالبدی
ساختمان هايي كه به لحاظ خصوصيات كالبدي شامل شكل هندسي، توزيع جرم و توزيع سختي در پلان و در ارتفاع داراي يكي از مشخصات زير باشند “نامنظم” و در غير
اين صورت “منظم” محسوب مي شوند.
1- نامنظمی در پلان
نامنظمي هندسي :
در مواردي كه پس رفتگي هم زمان در دو جهت در يكي از گوشه هاي ساختمان بيشتر از 20 درصد طول پلان در آن جهت باشد.
نامنظمي پيچشي :
در مواردي كه حداكثر تغيير مكان نسبي در يك انتهاي ساختمان در هر طبقه، با احتساب پيچش تصادفي و با منظور كردن Aj = 1 بيشتر از 20 درصد متوسط تغيير مكان نسبي در دو انتهاي ساختمان در آن طبقه باشد. در اين موارد نامنظمي”زياد” و در مواردي كه اين اختلاف بيشتر از 40 درصد باشد، نامنظمي”شديد” پيچشي توصيف مي شود.
نامنظمي هاي پيچشي تنها در مواردي كه ديافراگم هاي كف ها صلب و يا نيمه صلب هستند كاربرد پيدا مي كند.
شکل 1- گروه بندی ساختمان بر حسب نامنظمی هندسی و پیچشی
نامنظمي در ديافراگم :
در مواردي كه تغيير ناگهاني در مساحت ديافراگم، به ميزان مجموع سطوح بازشوي بيشتر از 50 درصد سطح طبقه، و يا تغيير ناگهاني در سختي ديافراگم، به ميزان بيشتر از 50 درصد سختي طبقات مجاور، وجود داشته باشد.
شکل 2- گروه بندی ساختمان بر حسب نامنظمی دیافراگم
نامنظمي خارج از صفحه :
در مواردي كه در سيستم باربر جانبي انقطاعي در مسير انتقال نيروي جانبي، مانند تغيير صفحه، حداقل در يكي از اجزاي باربر جانبي در طبقات، وجود داشته باشد.
نامنظمي سيستم هاي غير موازي :
در مواردي كه بعضي اجزاي قائم باربر جانبي به موازات محورهاي متعامد اصلي ساختمان نباشد.
شکل 3- گروه بندی ساختمان بر حسب نامنظمی خارج از صفحه و سیستم های غیرموازی
2- نامنظمي در ارتفاع
نامنظمي هندسي :
در مواردي كه ابعاد افقي سيستم باربر جانبي در هر طبقه بيشتر از 130 درصد آن در طبقات مجاور باشد.
نامنظمي جرمي :
در مواردي كه جرم هر طبقه بيشتر از 50 درصد با جرم هاي طبقات مجاور تفاوت داشته باشد. طبقات بام و خرپشته از اين تعريف مستثنا هستند.
شکل 4- گروه بندی ساختمان بر حسب نامنظمی هندسی و جرمی
نامنظمي قطع سيستم باربرجانبي :
در مواردي كه جزئي از سيستم باربر جانبي در ارتفاع قطع شده باشد، به طوري كه آثار ناشي از واژگوني روي تيرها، دال ها، ستون ها و ديوارهاي تكيه گاهي تغييراتي ايجاد كند.
نامنظمي مقاومت جانبي :
در مواردي كه مقاومت جانبي طبقه از 80 درصد مقاومت جانبي طبقه روي خود كمتر باشد، چنين طبقه ای اصطلاحاً “طبقه ضعيف” ناميده مي شود. در مواردي كه مقدار فوق به 65 درصد كاهش يابد، طبقه اصطلاحاً “طبقه خيلي ضعيف” توصيف مي شود.
شکل 5- گروه بندی ساختمان بر حسب نامنظمی قطع سیستم باربری جانبی و مقاومت جانبی
نامنظمي سختي جانبي :
در مواردي كه سختي جانبي هر طبقه كمتر از 70 درصد سختي جانبي طبقه روي خود و يا كمتر از 80 درصد متوسط سختي هاي جانبي سه طبقه روي خود باشد. چنين طبقه اي اصطلاحاً “طبقه نرم” ناميده مي شود. در مواردي كه مقادير فوق به ترتيب به 60 درصد و 70 درصد كاهش پيدا كنند، طبقه اصطلاحاً “طبقه خيلي نرم” توصيف مي شود.
شکل 6- گروه بندی ساختمان از نظر نامنظمی سختی جانبی
محدوديت در احداث ساختمان هاي نامنظم
الف- احداث ساختمان هاي با نامنظمي “طبقه خيلي ضعيف” در مناطق با خطر نسبي متوسط و بالاتر مجاز نيست و در مناطق با خطرنسبي كم، ارتفاع آنها نمي تواند بيش از سه طبقه و يا 10 متر باشد.
ب- احداث ساختمان هاي با نامنظمي از نوع “طبقه خيلي نرم” و “شديد پيچشي” در مناطق با خطر نسبي متوسط و بالاتر، تنها بر روي زمين هاي نوع 1، 2 و 3 مجاز است.
گروه بندی ساختمان ها بر حسب سيستم سازه ای
ساختمان ها برحسب سيستم سازه ای به شش گروه طبقه بندي مي شوند:
سيستم ديوارهاي باربر
نوعي سيستم سازه اي است كه در آن بارهاي قائم عمدتاً توسط ديوارهاي باربر تحمل مي شوند و مقاومت در برابر بارهاي جانبي توسط ديوارهاي باربر كه به صورت ديوارهاي برشي عمل مي كنند، تأمين مي گردد . ديوارهاي متشكل از قاب هاي سبك فولادي سرد نورد كه با تسمه هاي فولادي و يا صفحات پوششي فولادي مهار شده اند، جزء اين سيستم محسوب مي شوند.
سيستم قاب ساختماني
نوعي سيستم سازه اي است كه در آن بارهاي قائم عمدتاً توسط قاب هاي فضايي تحمل شده و مقاومت در برابر نيروهاي جانبي توسط ديوارهاي برشي يا قاب هاي مهاربندي شده تأمين مي شود. قاب هاي ساختماني در اين سيستم مي توانند داراي اتصالات ساده و يا گيردار باشند، ولي در تحمل بارهاي جانبي مشاركت نخواهند داشت. قاب هاي گيردار بايد قادر به تحمل اثر ناشي از اثر P‐Δ باشند.
سيستم قاب خمشي
نوعي سيستم سازه اي است كه در آن بارهاي قائم توسط قاب هاي فضايي تحمل شده و مقاومت در برابر نيروهاي جانبي نيز توسط قاب هاي خمشي تأمين مي گردد. سازه هاي با قاب هاي خمشي كامل، و سازه هاي با قاب هاي خمشي در پيرامون و يا در قسمتي از پلان و قاب هاي با اتصالات ساده در ساير قسمت هاي پلان نيز در اين گروه جاي دارند .
سيستم دوگانه يا تركيبي
نوعي سيستم سازه اي است كه در آن:
الف- بارهاي قائم عمدتاً توسط قاب هاي ساختماني تحمل مي شوند.
ب – مقاومت در برابر بارهاي جانبي توسط مجموعه اي از ديوارهاي برشي يا قاب هاي مهاربندي شده همراه با مجموعه اي از قاب هاي خمشي تأمين مي شود. سهم برشگيري هر يك از دو مجموعه با توجه به سختي جانبي و اندركنش آن دو، در تمام طبقات، تعيين مي گردد.
پ- قاب هاي خمشي بايد مستقلاً قادر به تحمل حداقل 25 درصد نيروهاي جانبي در تراز پايه و ديوارهاي برشي يا قاب هاي مهاربندي شده بايد مستقلاً قادر به تحمل حداقل 50 درصد نيروهاي جانبي در تراز پايه باشند.
تبصره 1: در ساختمان هاي كوتاه تر از هشت طبقه و يا با ارتفاع كمتر از 30 متر به جاي توزيع بار به نسبت سختي عناصر باربر جانبي، مي توان ديوارهاي برشي يا قاب هاي مهاربندي شده را براي 100 درصد بار جانبي و مجموعه قاب هاي خمشي را براي 30 درصد بار جانبي طراحي كرد.
تبصره 2: در مواردي كه قاب هاي خمشي الزام بند (پ) را اقناع نكنند، سيستم دو گانه جزء سيستم قاب ساختماني محسوب مي شود و در مواردي كه ديوارهاي برشي يا قاب هاي مهاربندي شده الزام بند فوق را اقناع نكنند ، ضريب رفتار در آن بايد برابر ضريب رفتار در سيستم قاب خمشي با شكل پذيري متناظر در نظرگرفته شود.
سيستم ستون كنسولي
نوعي سيستم سازه اي است كه در آن نيروهاي جانبي توسط ستون ها به صورت كنسولي تحمل مي شوند.
ساير سيستم هاي سازه اي
در آيين نامه 2800 استفاده از سيستم هاي سازه اي، غير از آنچه در بالا عنوان شده، به شرطي مجاز است كه ويژگي هاي آنها در ارتباط با بارهاي قائم و زلزله توسط يكي از آيين نامه هاي معتبر جهاني، به تأييد كميته اجرايي اين آيين نامه رسيده باشد.
