13 فایل پیوست
عملکرد اتصالات -طبقات نرم-سختی سازه ها درزلزله
با سلام:
یکی از مهمترین مسائلی که سالهاست ذهن مهندسان سازه را در جهان بخود مشغول نموده است: تعین عملکرد دقیق رفتار سازه واجزا ء ان در تغیرمکا نهای ناشی از برش پایه در مدهای نوسانی زلزله است. اگرچه امروزه تحقیقات به نتایج بسیار خوبی رسیده انداما هنوز نهایی و کاملا دقیق نیستند(قانونمند وفرمولاسیون)-وانچه در طراحی پیش بینی می شود با انچه در عمل اتفاق می افتد مقداری فاصله دارد.چرا که تا کنون این فقط سازه های عادی وانانکه در برابر زلزله مقاوم نشده اند -نیستند که فرو ریخته اند-بسیاری از سازه ها ی مهندسی نیز علیرغم تمهیدات وکیفییت بالا -اگرچه دیرتر -نیز در صورت تداوم پریود نوسان وطولانی شدن ان یا بشدت اسیب دیده اند یا سرانجام تسلیم شده وریخته اند.البته شانس ساکنان انها بعلت فرصت بیشتر داشتن برای فرار بیشتر بوده است. به نطر من ساده ترین دلیل اینست که تمام این سازه ها بهر حال روی زمینی ساخته می شوند که در اثر زلزله شتاب گرفته و نوسان می کند.وثابت نمی ماند. وپاسخ سازه با ان یا همسو (رزونانس) می گردد ویا از ان عقب می ماند. وعلت اصلی هم وضعیت متریال و اتصالاتی است که این سازه را سرپا نگهداشته اند.
مقادیری که با استفاده از طیف های واکنش برای شتاب وسرعت بدست می ایند وقتی میرایی سیستم کم است گاه تا چندین برابر شتاب وسرعت زمین می رسد. باتوجه به این قبیل مسائل می توان با تجربیات وبررسی زلزله های جهان عملکردها را بررسی نمود:این موارد رابصورت سئوال وجواب مطرح می کنم:
الف :طبقه نرم پیلوت پارکینگ در زیر طبقات جایز است یانه؟
اگرچه هنوز برخلاف تصور بسیاری از همکاران -قطعیت کافی ومستدل در باره لزوم ومقدار مجاز نرمی و یا سختی سازه در عملکرد موقع زلزله مشخص نشده است-اما نطر بنده اینست :هر دو ی اینها برای مانوور سازه در جابجایی وتغیر مکان لازم است.البته در حد مورد نیاز وکنترل شده-ومشکل همین جاست-من یادم هست در کورس زلزله دانشگاه فردوسی مشهد که از طرف
نطام مهندسی برای پایه یک محاسبات در دهه 1380می گذراندم وانرا اخذ نمودم(ودر فرصت مقتضی یادداشتهای این دوره های ارزشمند را خواهم اورد- واگرچه در سالهای اخیر ترجیح دادم بجای محاسبات دنبال کارهای اجرایی در مشاوران باشم که کمبود کادر اجرا وتراکم کادر دفتری داشتند-و تصمیم درستی هم از نطر درامد بود) -این بحث توسط استادان ما(که اکنون در دانشگاه صنعتی شریف تدریس می کنند) -بطور کامل بجایی نرسید-چراکه:سازه در جابجایی زلزله:هم به نرمی نیاز دارد هم به سختی-والبته وجود یکی به تنهایی نه کافی است نه سودمند-سازه سخت تنها ویا نرم با انعطاف زیاد هردو مردودند. در تصاویر زیر ما :ریزش طبقات بالا را که در مقایسه با پیلوت همکف (پارکینگ) سختی بیشتری دارنددر زلزله :1944 با بزرگی 6.7 در نورت ریچ کایفرنیا در بیمارستان اولیویا با طبقه نرم کامل پیلوت می بینیم.در حالی که طبقات بالا سالم مانده اند. ودر تصویر دوم شکست ناشی از طبقه نرم در زلزله ترکیه و انهدام طبقات نرم پیلوت در زلزله بم کرمان مشاهده می گردند. در پاسخ به سئوال بالا :اگر نیاز به پیلوت پارکینگ است(70 در صد ساختمانهای ایران براساس قوانین شهرداری) بایستی حداقل نرمی زیاد را تعدیل کرد:با پر کردن دیوارهای مقاوم ومسلح بین ستونهای پیلوت ومهار وبادبند تا جایی که امکان دارد -حداقل مقاومت طبقات نرم باید 80% مقاومت طبقات بالا باشد-کار ساده ای نیست-در برخی موارد حداقل اتصالات پیلوتی :صلب اجرا شوند.(با در صد بالا) -ونصب ایزولاتور در چند نقطه.
بنابراین من براساس مطالعات نتایج بدست امده از کارهای محققان وصاحب نطران دانشگاههای جهان وبخصوص استادان نامی کشور خودمان -ودوران تحصیل وکاری دهه:60 تا80 این جانب :دکتر حسن مقدم-دکتر حجت الله عادلی-دکتر مجید صادق اذر-دکتر رضا رازانی-دکتر طاحونی-دکتر اخوان لیل ابادی -مرحوم دکتر قالیبافیان.-مهندس علی اکبر معین فر-..ایین نامه های معتبر باین نتیجه رسیدم که:اگرچه نرمی وانعطاف پذیری سازه در جابجایی وتغیر مکان در پریود شتاب زلزله -در حد زیاد مطلوب نیست ونقطه ضعف بزرگ سازه خواهد بود اما -تا حدی وبه مقدار کنترل شده-لازم وضروری است.این در مورد سختی سازه هم صادق است-سختی زیاد هم مطلوب نیست وانهم حدی دارد.
در نهایت : مقاومت مطلوب سازه در برابر برش پایه در مدهای نوسان=(سختی +نرمی)متعادل وکنترل شده. البته این نطر شخصی است که به ان معتقدم وشما در رد یا پذیرش مختارید.
در تصویر زیر وضعیت عملکرد نرمی زیاد (در مقابل سختی قابل توجه طبقات بالاتر) وتخریب طبقات بالاتر بصورت ریزش بصورت سالم روی طبقه خرد شده نرم پیلوت دیده می شوند.
ب-وضعیت اتصالات :صلب ومفصلی: توصییه ها:
1-در سازههای فلزی که بدون مهار بند ی می باشند اتصالات بصورت گیر دار برای انتقال نیروها طرح شوند.
2-در اسکلتهای مهار بندی شده یا با دیوار برشی که بعنوان تیر ستون اجراء می شوند.اتصالات مفصلی چنان طرح شوند که بتوانند نیروهای موجود را انتقال داده ودوران زاویه محاسبه شده را انجام دهند.در اشکال ملاحطه می شوند:نبشی بالا وپایینودونبشی تودلی. اینگونه سازه ها با این اتصالات معمول در بسیاری ساختمانهای مسکونی متداول 4 یا 5 طبقه که اغلب شاهد ساخت وساز ان از طرف شهر وندان هستیم بایستی بطور کلی مهار بندی شده وکل نیروهای زلزله را مهاربندی انتقال دهد.برای تامین سختی مورد نیازوافزایش ضریب اطمینان در صدی از نیروهای افقی به قاب تیر و ستون داده شده واتصالات بادر نطر گرفتن لنگرهای ناشی از این نیروها طراحی می گردند.
در نقاط اتصالات کلی وعمده(پلها به ستون): بوسیله سخت کننده ها تقویت می شوند.
3-در اسکلت بتن:کلافها در تیرها در نزدیکی اتصالات تقویت می شوند.
4-خامتها در ستونها در محل اتصال افزایش یابند.
5-over lap ها حداقل 40 تا 50 برابر قطر میله گردهای اصلی رعایت شوند در محل انتطار واتصال ستونهای طبقات.
6- اتصال توام پیچ وجوش (مورد سئوال یکی ازهمکاران ) دیده می شود. CONXL
ج-توصییه کلی:
از انچه که بطور خیلی خلاصه اشاره شد: جمع بندی زیر را داریم:
1-سختی ساختمان در کل ارتفاع حتی المقدوریکسان انتخاب گردد. در واقع از همین تغیر زیاد ومتضاد- سختی های نرم وضعیف پیلوت و سخت وقوی طبقات بالاتر-حتی المقدور جلو گیری شود.طبقه نرم پیلوتی مانند پاندول عمل می کند.واثر زلزله بر روی این طبقه شدیدتر از طبقات دیگر بوده و ساختمان در معرض خطر بیشتری قرار دارد.این گونه سازه ها در ایران فراوان اجرا شده ودارد می شود-پس نیاز به دقت وحساسیت بیشتری دارد.
2-دهانه هایی که مزاحم پارکینگ اتومبیل ها نیستند تماما مهاربندی شوند-ویا با دیوار برشی مسلح گردند-تا هرچه بیشتر -از نرمی کاسته شود.
3-سعی کنیم تغیرشکلها وتغیر مکانها زیاد نباشند. بیاد داشته باشیم مطالعات اخیر ومدلسازی های ازمایشگاهی بر میزهای لرزان نشان داده اند:
سازه ها با اتصالات مفصلیانعطاف پذیرتر بوده ونیروی کمتری از زلزله را جذب می کنند ولی در عوض تغیرشکل انها بیشتر می باشد.
سازه ها با اتصالات گیردار سخت تر ونیروی بیشتری از زلزله را حذب می کنند.
بنابراین هنر یک مهندس با تجربه : طراحی سازه به نحوی است که از ترکیب هردو موقعیت :صلبیت وانفصال بطور کنترل شده و اجازه مانوور سازه در تغیرمکان و تغیر شکلها را تا حد معین ومحدود شده ای بدهد. برای این حدود به نتایجی رسیده ام که در موقع مقتضی بحث خواهد شد.