سازه و تکنولوژی | structech

نحوه مواجهه با پیچش در ساختمانها

امیر کورش وثوق
15027

نحوه مواجهه با پیچش در ساختمانها

چرا ساختمان دچار پیچش می شود؟

بعنوان یک تشابه ساده می توان نوسان ساختمان در زلزله را مانند تاب خوردن یک کودک هنگام تاب بازی تصور نمود. اگر طنابهای تاب هم اندازه و یک شکل باشند و کودک درست در وسط نشیمن تاب جا خوش کرده باشد؛ مطمئنا دو گوشه تاب بصورت مساوی هنگام تاب خوردن حرکت خواهد کرد. نوسان ساختمان هم همانند تاب خوردن فقط بصورت معکوس می باشد (به شکل 1 توجه کنید). ستونها و دیوارهای ساختمان حکم طنابهای تاب و کف ساختمان حکم نشیمن تاب را خواهند داشت. ساختمان چند طبقه مانند تاب با چند نشیمن است !

 

Blog951000 - Twist of Buildings 001

شکل 1 – تشابه نوسان ساختمان و تاب
 

در هنگام زلزله اگر ساختمانی دارای اعضای عمودی برابر باشد که این اعضا بصورت متقارن در پلان ساختمان چیده شده باشند، آنگاه تمامی نقاط در هر طبقه آن به یک اندازه در راستای افق نوسان خواهند کرد (شکل 2).

Blog951000 - Twist of Buildings 002

شکل 2 – نوسان بدون پیچش ساختمان منظم
 

اجازه دهید برگردیم به مثال تاب؛ اگر شما در گوشه نشیمن تاب بنشینید دیگر گوشه های تاب به یک اندازه مساوی نوسان نکرده و اصطلاحا تاب می پیچد. مصداق آن در ساختمان در مواردی است که جرم کف طبقات متوازن نبوده و در گوشه ها بیشتر باشد (مانند محل انبارها و کتابخانه ها). در این شرایط بخش سنگین تر ساختمان حرکت افقی بزرگتری انجام می دهد (شکل 3). بعبارت دیگر کف ساختمان علاوه بر حرکت افقی دارای حرکت دورانی هم می شود.

 

Blog951000 - Twist of Buildings 003

شکل 3 – بروز پیچش در ساختمان بعلت عدم توزیع یکنواخت جرم طبقه
 

حالا فرض کنید مانند شکل 4 – a تاب بعلت صاف نبودن شاخه درخت با طنابهای نامساوی بسته شده است. در این صورت حتی اگر در وسط نشیمن تاب هم بنشینید، باز تاب می پیچد. به همین ترتیب اگر ساختمان دارای ستونها و دیوارهایی با طول نامساوی باشد (شکل 4 – b)، ساختمان دچار پیچش می گردد. همینطور اگر دیوارهای ضخیم در یک سوی ساختمان تجمع کنند و ستونهای لاغر در سویی دیگر، مجدد پیچش به جان ساختمان خواهد افتاد (شکل 4 – c).

 

شکل 4 – بروز پیچش در ساختمان بعلت عدم توزیع یکنواخت سختی طبقه
 

ساختمانها با پلانهای متفاوت و بی نظم (نامنظمی در ارتفاع) نیز تمایل به پیچش دارند. بعنوان مثال در شکل 5 اضافه بنای طبقه بالا مستعد پیچش می باشد.

Blog951000 - Twist of Buildings 005

شکل 5 – بروز پیچش در ساختمان بعلت نامنظمی در ارتفاع
 

پیچش در ساختمان چه ایرادی دارد؟

پیچش باعث می شود که در یک طبقه جابجایی های افقی در نقاط مختلف کف ساختمان متفاوت باشد. این مسئله موجب آن می گردد که ستونها و دیوارهای سمتی از کف طبقه که بیشتر جابجا می شوند، بیشتر آسیب ببینند. بر این اساس بهتر است ساختمانهایی با پلان متقارن (توزیع جرم یکسان و چیدمان متقارن اعضای عمودی) مد نظر قرار گیرد تا پیچش سازه به حداقل برسد.

اگر پیچش سازه اجتناب ناپذیر باشد، طراح سازه می بایست الزامات سختگیرانه ای را با توجه به ضوابط آیین نامه جهت تحلیل و کنترل سازه رعایت نماید که در ادامه به آنها اشاره خواهم کرد.

 

نحوه کنترل پیچش در ساختمان توسط ETABS 9

بعد از مدلسازی، بارگذاری و تحلیل توسط نرم افزار، از منو به File > Print Tables > Summary Report وارد شوید و آدرس محل ذخیره شدن گزارش را معرفی کنید. بعد از انتخاب OK نرم افزار خلاصه گزارش تحلیل را در فرمت txt در محل معرفی شده ذخیره می کند (بهتر است فایل توسط Wordpad اجرا شود تا جداول آن منظم تر نمایش داده شود).

انتهای گزارش، مانند شکل 6 جدولی ارائه شده است که تحت حالتهای بار زلزله X و Y (با ترکیب بار اشتباه نشود!)، به تفکیک طبقه نسبت حداکثر به متوسط جابجایی جانبی طبقه را ارائه کرده است (ستون سمت راست [RATIO] – موضوع بند 1-7-1-ب آیین نامه 2800 ویرایش 4). البته در متن آیین نامه اشاره به نسبت جابجایی های نسبی شده که طبق تجربه این حقیر آنچنان تفاوتی با گزارش نرم افزار ندارد. نکته دیگر آنکه در کنترل پیچش، حالتهای بار زلزله باید دارای اثر 5% خروج از مرکزیت تصادفی باشند.

در شکل 6 مشاهده می گردد که ساختمان در جهت Y با توجه به RATIO < 1.2 دچار پیچش نمی گردد. دلیل این امر جانمایی دیوارهای برشی بصورت کاملا متقارن نسبت به محور Y می باشد.

اما در جهت X وضعیت مناسبی برقرار نیست. در طبقات متعددی RATIO > 1.2 شده که بیانگر نامنظمی پیچشی زیاد است. دلیل این اتفاق تجمع دیوارهای برشی در ضلع بالایی ساختمان است که باعث پیچیدن بخش پایین ساختمان شده است. طبق بند آیین نامه اگر این نسبت از 1.4 بیشتر شود سازه دارای نامنظمی پیچشی شدید می باشد.

 

Blog951000 - Twist of Buildings 006

شکل 6 – خروجی نرم افزار ETABS در رابطه با پیچش ساختمان
 

فیلم آموزشی نحوه استخراج و کنترل مراکز جرم و سختی ساختمان در ETABS

 

 

پیچش را به جان می خریم! هزینه آن چیست؟

خب یقینا در بعضی موارد، شرایط سازه از لحاظ الزامات معماری، محدودیت فضا، زمین قناس و … بگونه ای است که معضل پیچش اجتناب ناپذیر است. در بعضی موارد با جریمه های آیین نامه روبرو خواهیم شد ولی در بعضی دیگر با منع آیین نامه مواجه می شویم!

 

جریمه های ساختمان دارای نامنظمی زیاد

1- ترکیب 100% نیروی زلزله در یک جهت با 30% جهت متعامد

2- تشدید خروج از مرکزیت اتفاقی توسط ضریب Aj

3- جهت تحلیل سازه از روش خطی استاتیکی معادل نمی توان استفاده نمود.

4- جهت تعیین تغییر مکان نسبی هر طبقه بجای مراکز جرم از نقاط کناری ساختمان باید استفاده نمود.

5- اصلاح مقادیر بازتاب دینامیکی با 90% مقادیر استاتیکی (بجای 85%).

 

جریمه های ساختمان دارای نامنظمی شدید

1- تمام جریمه های حالت نامنظمی زیاد بعلاوه؛

2- احداث ساختمان در مناطق با خطر نسبی متوسط و بالاتر بر روی زمین نوع 4 ممنوع است.

3- بواسطه اعمال ضریب Rho=1.2 در ترکیبات بارگذاری، نیروی زلزله باید 20% افزایش داده شود.

4- اصلاح مقادیر بازتاب دینامیکی با 100% مقادیر استاتیکی (بجای 90%).

5- در سیستم های قاب ساده + مهاربند ویژه یا دیوار برشی ویژه ارتفاع ساختمان به 50 متر از روی تراز پایه محدود می گردد.

 

excel-xls-icon

دانلود فایل اکسل
 

آخرین بروز رسانی: 30-06-1400

 

همچنین توصیه می شود بخوانید:

screenshot-11_16_2016-6_48_40-pm چند نکته با ارزش در طراحی ساختمان فولادی توسط ETABS 9

screenshot-11_16_2016-6_48_40-pm نحوه محاسبه وزن اسکلت ساختمان توسط ETABS 9

screenshot-11_16_2016-6_48_40-pm پیشنهاد CSI در خصوص مدلسازی Panel Zone و Rigid Offset

این مطلب را به اشتراک بگذارید

0 0 امتیاز
Article Rating
مشترک شوید
اشاره به موضوع
guest
13 دیدگاه
دیدگاه داخلی
مشاهده همه دیدگاه ها
امید
مهمان
امید
1 سال گذشته

بسیار عالی .
مخصوصا مثال جالبی که زده بودید کیفیت مطلب و درک مطلب رو خیلی ساده کرد.
سپاس از وقتی که میذارید

مجتبی آریامنش
مهمان
مجتبی آریامنش
4 سال گذشته

سلام . چه راه حلی پیشنهاد میکنید که رو سازه بتنی اعمال بشه و سازه از پیچش در بیاد ؟

علي رحيمي
مهمان
علي رحيمي
4 سال گذشته

مطلب كامل مفيد و نحوه فهماندن مطلب با مثال تاب ايده اي بسيار جالب بود
ممنون از سايت خوبتون

مجتبی
مهمان
مجتبی
4 سال گذشته

سلام
چگونه می توانم سختی دو مهاربند همگرا و واگرا را در ایتبس خارج کرده و مقایسه کنم؟

trackback
4 سال گذشته

Such a nice blog.

I have read an amazing article here.

Mansouri
مهمان
Mansouri
5 سال گذشته

سلام فرق ستون XCM و YCM با XCCM و YCCM چیه دقیقا. اغلب با دو تای آخری کنترل انجام میشه

یوسفی
مهمان
یوسفی
5 سال گذشته

عالی عالی عالی

سبد خرید
13
0
دیدگاه خود را به اشتراک بگذاریدx