پاورپوینت دیافراگم، اجزای الحاقی، زلزله سطح بهره برداری


دیافراگم، اجزای الحاقی، زلزله سطح بهره برداری

کف (دیافراگم)
نیروی وارد به کف

(5. 10)

Fpi نیروی جانبی وارد به کف در تراز i، wi وزن دیافراگم و اجزای متصل به آن در این تراز، Wi وزن طبقه i ام، Fj نیروی زلز له در تراز i و Ft نیروی راس ساختمان می باشد. حداقل و حداکثر Fip بترتیب برابر با 0.35AIwi و 0.7AIwi درنظر گرفته می‎شود. چنانچه لازم باشد کف علاوه بر نیروهای زلز له طبقه، نیروهای جانبی اعضاء قائمی را که در قسمت بالا و پایین کف بر روی یکدیگر واقع نشده اند، به یکدیگر منتقل نماید، مقدار این نیروها نیز باید به نیروی بدست آمده از رابطه فوق اضافه شود.

مثال
در یک ساختمان فولادی مهاربندی شده 5 طبقه واقع در منطقه ای با لرزه خیزی زیاد (شتاب پایه 3/0)، جرم هر طبقه (با احتساب 20 بار زنده) برابر 480 تن و ارتفاع هر طبقه برابر 3 متر می باشد، و سختی همه طبقات یکسان است. اگر برش پایه ناشی از زلز له برابر 300 تن باشد، نیروی زلز له کفها را محاسبه کنید. جرم کفها مساوی طبقات فرض شوند (از اثر جرم افزوده دیوارها بر کف صرف نظر کنید).

ابتدا باید نیروهای طبقات Fi را معین کرد.

نیروی راس Ft به زمان تناوب اصلی سازه بستگی دارد:
T = 0.05H3/4 T = 0.05×153/4 = 0.38<0.7 Ft = 0

و به همین ترتیب نیروی طبقات دیگر بدست می آید که بترتیب برابر است با 40، 60، 80 و 100 تن.
اکنون نیروی کفها از رابطه:

و نیروی سایر کف ها نیز برابر است با 70، 80، 90 و 100 تن.
ضمناً حداقل و حداکثر نیروی کف برابر است با

0.35AIwi = 0.35×0.30x1x480 = 50.4 ton حداقل نیروی کف
0.7AIwi = 100.8 ton حداکثر نیروی کف
ملاحظه می‎شود که نیروهای کف در بین این محدوده قرار دارند

مقایسه نیروی کف و نیروی طبقه

می‎توان نتیجه گرفت که نتایج حاصل از رابطه توصیه شده در آیین نامه 2800 برای محاسبه نیروی کفها مقادیر بزرگتری از نیروی طبقات را بدست میدهد. این تناقض را اینگونه می‎توان توجیه نمود که اگر چه اثر مدهای بالاتر در برش پایه چندان ظاهر نمی‎شود و در جابجاییهای کلی سازه کم اثر است، اما می‎تواند نیروی یک طبقه را به‎طور موضعی افزایش داده و در صورت ضعیف بودن کف، موجب خرابی آن گردد. به همین جهت، در آیین نامه نیروی کف ها که فقط برای طراحی کف بکار می‎رود (و برای طراحی سایر عناصر لرزه بر همچون بادبند و دیوار برشی استفاده نمی‎شود) بیش از نیروی طبقات درنظر گرفته شده است.

توزیع نیروی کف
نیروی کف به نسبت جرم در سطح کف توزیع میشود
مثلاً اگر نیروی کف در جهت y برابر 120تن و ابعاد کف 8×20 باشد داریم

و در صورتی که کف حالت غیر یکنواخت داشته باشد بازهم به همین منوال عمل میشود.. مثلاً اگر نیروی کف برابر 120 تن باشد و کف به طول 24 متر و عرض متغیر (مطابق شکل در وسط 6 متر و در دوکنار برابر 10 متر) است.

صلبیت کف
کف بر دونوع است: صلب، انعطاف پذیر
طبق ضوابط آیین نامه:
درصورتی که حداکثر تغییرشکل افقی کف نسبت به نقاط دیگر آن از نصف جابجایی نسبی طبقه کمتر باشد کف صلب و در غیر اینصورت انعطاف پذیر محسوب می‎گردد
در هر حال تغییرشکل افقی کف نباید از جابجایی جانبی مجاز اجزای قائم باربری که به آن متصل هستند بیشتر باشد

کف صلب
نحوه تحلیل سازه
نحوه ارزیابی صلبیت کف
نحوه تعیین نیروهای ایجاد شده در کف
نحوه وارسی مقاومت کف
انواع کف صلب
نکات و ضوابط آیین نامه در مورد کفهای صلب

کف صلب – نحوه تحلیل سازه
1. سازه به صورت سه بعدی تحلیل میشود
2. کلیه کفها صلب فرض میشوند
3. برنامه برای هر کف صلب دو حرکت انتقالی در جهات X و Y و یک چرخش حول محور قائم در نظر میگیرد
4. توزیع نیرو بین عناصر بین عناصر لرزه بر بطور خودکار به نسبت سختی آنها صورت می‎گیرد و بدین ترتیب نیروهای وارد به کلیه اجزای سازه محاسبه میشوند

پیچش کف صلب حول مرکز سختی

کف صلب – نحوه ارزیابی صلبیت
روش تقریبی آیین نامه 2800
1. کف مانند یک تیر پیوسته فرض میشود
2. کلیه عناصر لرزه بر در جهت مورد نظر به عنوان تکیه گاه صلب در نظر گرفته میشوند
3. تیر تحت نیروهای محاسبه شده برای کف قرار میگیرد
4. جابجایی تیر در دهانه های مختلف محاسبه میگردد.
5. اگر نسبت جابجایی بیشینه تیر به جابجایی میانگین کف از 5/0 بیشتر نباشد فرض کف صلب تایید میشود و گرنه باید محاسبات سازه بر اساس کف انعطاف پذیر انجام شود.
تذکر: جابجایی میانگین را بطور محافظه کارانه میتوان برابر جابجایی ارتجاعی مجاز سازه فرض کرد
6. وارسی صلبیت کف باید در دو امتداد اصلی انجام شود

نحوه محاسبه جابجایی کف
1. کف مانند یک تیر پیوسته در نظر گرفته میشود و اینرسی آن حول محور عمود بر کف محاسبه میگردد.
2. عناصر لرزه بر به صورت تکیه گاههای صلب فرض میشوند
3. تیر زیر اثر نیروهای محاسبه شده برای کف قرار میگیرد و جابجایی اوج آن محاسبه میشود. باید جابجایی ناشی از برش نیز در نظر گرفته شود.

روش ساده شده
طبق توصیه آیین نامه، و به عنوان یک راه حل محافظه کارانه میتوان کل کف را به صورت چند دهانه ساده در نظر گرفت و کنترل صلبیت را فقط برای دهانه بحرانی انجام داد

α ضریب فرم است (که برای دال بتنی برابر 5/1 می باشد). G ضریب ارتجاعی برشی (برای بتن برابر E4/0 است)

مثال
نیروی کف طبقه پنجم یک ساختمان شش طبقه در جهت y برابر 120 تن و کف به طول 24 متر و عرض متغیر (مطابق شکل در وسط 6 متر و در دوکنار برابر 10 متر) است. کف از نوع تیرچه بلوک است و ضخامت دال بتنی 10 سانتیمتر میباشد. ارتفاع طبقات برابر 3 متر است. در جهت y از چهار دیوار برشی بتن آرمه و در جهت دیگر از سیستم قاب خمشی فولادی استفاده شده است. صلبیت سقف را بررسی کنید.

طبق توصیه آیین نامه، و به عنوان یک راه حل محافظه کارانه میتوان کل کف را به صورت چند دهانه ساده در نظر گرفت و کنترل صلبیت را فقط برای دهانه بحرانی انجام داد

ملاحظه میشود که دهانه وسط بحرانی است پس:

کف انعطاف پذیر
ضابطه انعطاف پذیری: چنانچه نسبت جابجایی کف به طبقه از 5/0 بیشتر باشد، کف انعطاف پذیر محسوب شده و کف به صورت یک تیر ممتد بر روی تکیه گاههای صلب عمل می‎کند. در این حالت نیروهای داخلی کف (خمش و برش) و عکس العمل تکیه گاهها (که در واقع همان عناصر لرزه بر هستند) با استفاده از روشهای متداول تحلیل سازه و یا با استفاده از برنامه رایانه ای برای تیر یکسره با تکیه گاههای صلب بدست می آید. طبق توصیه آیین نامه، می‎توان به‎طور تقریبی عکس العمل تکیه گاهها را به صورت سطح بارگیر (نصف دهانه از هر طرف) گرفت. در اینصورت عکس العمل تکیه گاههای میانی دو برابر تکیه گاههای کناری است (در صورت یکسان بودن دهانه ها). در کف های انعطاف پذیر اثر پیچش اتفاقی کم اهمیت تر است و در حالتی که Dstory/ Ddiaph بیش از 2 باشد نیازی به درنظر گرفتن اثر پیچش نیست. طبق آیین نامه، نمونه کف انعطاف پذیر متداول شامل کف های ساخته شده از چوب، گچ، پلاستیک، و قطعات پیش ساخته بدون بتن رویه، ورقهای موجدار فولادی بدون بتن آرمه رویه، و تاق ضربی مهار شده بدون بتن آرمه رویه میباشد.
تذکر: در مورد انعطاف پذیری تاق ضربی، باید با احتیاط برخورد کرد و به نظر نمی رسد که سیستم چندان هم انعطاف پذیر باشد. در واقع، تاق ضربی و کف سازی روی آن در مجموع حکم یک میانقاب را دارند که در داخل قاب فلزی (تیرچه ها) قرار گرفته است و سختی آن در صفحه خود طبعاً از روابط مربوطه قابل محاسبه خواهد بود.

ضوابط طراحی کف
کنترل کفایت ضخامت کف بتنی باید با توجه به نیروهای داخلی کف و ضوابط آیین نامه بتن ایران انجام گردد. این کنترل بویژه باید در کنار بازشوهای نسبتاً بزرگ با دقت انجام پذیرد. در صورت عدم کفایت بتن کف، می‎توان آن را با سیستم مهار بندی فولادی مناسب نیز تقویت نمود. به‎طور کلی توصیه می‎گردد که میزان و تعداد بازشوها در کف به حداقل ممکن محدود گردد.
حداقل ضخامت کف بتنی و یا بتن رویه کف های ساخته شده از ورق و یا قطعات پیش ساخته 5 سانتیمتر است.
اتصالات کف با دیوار برشی و یا قاب خمشی باید به نحوی طراحی شود که کل نیروهای وارده را تحمل نماید.
توزیع نیرو در کف و عناصر لرزه بر با توجه به صلب بودن یا انعطاف پذیری کف صورت می‎گیرد.
در تحلیل کف چنددهانه، برای تعیین صلبیت، می‎توان به‎طور محافظه کارانه کف را به صورت چند دهانه ساده درنظر گرفت و بررسی را برای دهانه های بحرانی انجام داد. درصورت صلب بودن کف در چند دهانه و انعطاف پذیربودن در یک دهانه، ممکن است نیاز به تحلیل کل کف و سازه وجود داشته باشد.
صلبیت کف باید در هر دو جهت اصلی بررسی شود.

روش دقیق

1. کفها بروش اجزای محدود به قطعات کوچک تقسیم میشوند تا تغییر شکل کف قاب محاسبه باشد
2. با استفاده از یک برنامه سه بعدی سازه زیر اثر نیروهای زلزله و لنگرهای پیچشی اتفاقی کفها تحلیل میشوند و تنشها و جابجاییها در اعضای سازه ای و کفها محاسبه میشوند
3. تنشها و جابجاییهای کف با مقادیر مجاز کنترل میشود

اجزای ساختمان، قطعات الحاقی و نما
اجزای ساختمان و قطعات الحاقی شامل موارد زیر میباشد:
دیوارهای خارجی و داخلی و تیغه ها، جان پناهها و دیوارهای طره ای، سقف کاذب، اجزاء تزیینی و قسمتهای الحاقی به ساختمان، اتصالات عناصر سازه ای پیش ساخته، و بالاخره مخازن، برجها، دودکشها، و وسائل و ماشین آلات متصل به ساختمان
بنا به توصیه آیین نامه، اجزاء ساختمان و قطعات الحاقی باید در برابر نیروی زیر محاسبه شوند.
Fp = ABpIWp
Bp ضریب بازتاب است که برای قطعات و اجزاء مختلف از جدول بدست می آید، و Wp وزن قطعه الحاقی است.
در رابطه فوق ضریب رفتار R وجود ندارد و عملاً برابر یک فرض شده است و این بدان معنا است که برای قطعات الحاقی بدلیل تردی، ظرفیت شکل پذیرش تغییرشکل خمیری درنظر گرفته نشده است.

ضریب بازتاب قطعات الحاقی

در ساختمانهای با اهمیت زیاد و ساختمانهای بلندتر از هشت طبقه درصورتی که دیوارهای جداکننده داخلی و یا دیوارهای نما جزء سیستم سازه ای باربر جانبی نباشند باید به طریقی به سازه متصل شوند که محدودیتی در حرکت سازه در امتداد صفحه دیوار ایجاد نکنند. اتصالات دیوار به سازه باید توانایی انتقال نیروی زلز له ایجاد شده در اثر جرم دیوار به سازه را دارا باشند. این قبیل دیوارها بهتر است از جنس سبک و انعطاف پذیر انتخاب شوند.
در مورد ساختمانهای با اهمیت زیاد و یا ساختمانهای بلندتر از 8 طبقه و یا ساختمانهای پیش ساخته و یا با نمای شیشه ای باید این قطعات برای مقاومت در برابر نیروی زلز له طراحی شده و نیز قادر باشند جابجایی ایجاد شده در طبقات سازه در اثر نیروهای جانبی و یا تغییرات دما را بدون ایجاد محدودیتی در حرکت سازه تحمل نمایند. این قطعات باید بر روی اجزاء سازه ای متکی بوده و یا با اتصالات مکانیکی مطابق ضوابط زیر به این اجزاء متصل گردند:
الف. اتصالات قطعاتی نظیر شیشه و قطعات پیش ساخته به سازه و یا درز بین قطعات باید به گونه ای باشند که بتوانند دو برابر جابجایی نسبی طبقات مجاور قطعات در اثر باد، حاصلضرب R4/0 در جابجایی نسبی طبقات مجاور قطعات در اثر زلز له، و یا 5/1 سانتیمتر، هر کدام را که بزرگتر است، تامین نمایند.
ب. اتصالات باید بتوانند حرکت نسبی دو طبقه مجاور درامتداد صفحه قطعات را از طریق اتصالات لغزشی با استفاده از پیچ و سوراخهای بادامی شکل، و یا اتصال مشابه دیگری که لغزش و یا انعطاف پذیری مشابه فوق را بوجود بیاورد، تامین کنند.
پ. اتصالات باید دارای شکل پذیری و چرخش پذیری کافی باشند تا از شکست غیر شکل پذیر مهارها در مجاورت جوشها جلوگیری شود.
ت. بدنه اتصال به سازه برای 33/1 برابر نیروی زلز له طراحی شود.
ث. تمام ادوات اتصال مانند پیچ، جوش، و ریشه متصل کننده بدنه (عناصر) اتصال به سازه و یا قطعه غیرسازه ای باید برای 4 برابر نیروی زلز له طراحی شوند.
ج. ریشه ها و مهارهایی که در داخل بتن قرار می‎گیرند ترجیحاً به میلگردهای داخل بتن متصل شده و یا دور آنها قلاب گردیده و یا به نحوی در بتن مهار شوند تا بتوانند نیروهای وارده را به میلگردهای داخل بتن منتقل نمایند.

مقاومت دیوارهای آجری
طبق توصیه آیین نامه 2800برای قطعات الحاقی که با مصالح بنایی و ملات سیمان ساخته میشوند میتوان مقاومت کششی مصالح و ملات را حداکثر تا 15% مقاومت فشاری آنها، مندرج در استاندارد شماره 519 ایران ، در محاسبات منظور کرد
طبق دستور العمل بهسازی برای میانقابها میتوان مقاومت عرضی زیر را در نظر گرفت

کف صلب – نکات و ضوابط آیین نامه
در ساختمانهای بلند، استفاده از کف صلب تاکید می‎شود زیرا درصورت استفاده از کف های انعطاف پذیر، امکان ارتعاش غیرهمزمان بخشهای مختلف کف درهرطبقه وجود دارد.

پایان
کانال تلگرامی

بانک پاورپوینت های مهندسی رشته عمران و معماری https://telegram.me/Bankpptmohandesi