مقاله تحلیلی: بی نظمی پیچشی در ساختمان

ثبات یک ساختمان در طول فرآیند طراحی به‌واسطه بررسی کل سازه به لحاظ بی‌نظمی‌های عمودی و افقی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. این بررسی بر اساس استانداردهای بین‌المللی انجام می‌شود. اثرات زیان‌بار بی نظمی عمدتاً زمانی خود را نشان می‌دهند که سازه یک زمین‌لرزه را تجربه می‌کند و در نتیجه آن دچار خسارت می‌شود و یا حتی فرومی‌پاشد. بی‌نظمی پیچشی یکی از بی‌نظمی‌های افقی است که باید هنگام طراحی سازه مورد توجه قرار گیرد. قبل از توضیح بی‌نظمی پیچشی باید با مفاهیم جابه‌جایی جانبی نسبی، جابه‌جایی جانبی نسبی طبقه، خروج از مرکز و پیچش آشنا باشید.

جابه‌جایی جانبی نسبی چیست؟

توضیح اصطلاح جابه‌جایی جانبی نسبی ساختمان به‌صورت ساده عبارت است از: تغییر مکان افقی ساختمان و فونداسیون آن، زمانی که سازه تحت تأثیر نیروهای افقی مانند باد یا بارهای زمین‌لرزه قرار می‌گیرد؛ بنابراین جابه‌جایی جانبی نسبی طبقه به این صورت قابل تعریف است: تغییر مکان سطح یک طبقه از ساختمان به همراه طبقات بالا یا پایین آن.

شکل بالا (شکل 1) نشان می‌دهد که تغییر مکان یک سازه و فونداسیون آن به دلیل بار محوری Ex رخ داده است. در شکل 2، جابه‌جایی جانبی نسبی هر طبقه اعم از زیرزمین، اول، دوم و سوم با D1، D2، D3 و D4 نام‌گذاری شده‌اند که به ترتیب جابه‌جایی جانبی نسبی هر طبقه هم با d1، d2، d3 و d4 نشان داده شده است.

جابه‌جایی جانبی نسبی چگونه برای یک ساختمان محاسبه می‌شود؟

در شکل 2، پلان یک ساختمان نشان داده شده است که در آن ستون‌ها با اندازه‌های مشابه در ردیف مشابه قرار گرفته‌اند و فاصله بین آن‌ها در هر دو راستای x و y برابر و سفتی جانبی در ردیف‌های A، B، C، D، 1، 2 و 3 یکسان است؛ بنابراین زمانی که برش پایه یا بار لرزه‌ای Ex و Ey در راستاهای x و y به ساختمان اعمال می‌شود، بار به‌طور مساوی روی ردیف‌های شبکه ستون ها توزیع می‌شود، در نتیجه، مقدار جابه‌جایی جانبی نسبی در هر ردیف برابر است. برای مثال اگر برش پایه (Ey، در راستای y) به مقدار 1000 کیلو نیوتن محاسبه شود، باری که توسط ستون‌های هر ردیف از شبکه تحمل می‌شود، 250 کیلو نیوتن است، چراکه سفتی جانبی در هر ردیف از شبکه برابر است؛ اما این حالت و شرایط ایدئال بسیار نادر است. در اغلب موارد، ساختمان‌ها به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که ابعاد ستون‌ها متفاوت و فاصله بین آن‌ها با بی‌نظمی همراه است. در نتیجه در امتداد هر ردیف از شبکه، سفتی جانبی متفاوت خواهد بود (همان‌گونه که در شکل 4 نشان داده شده است).

ازآنجاکه تعداد ستون‌ها و همین‌طور ابعاد آن‌ها در ردیف 3 کمتر است، کاملاً واضح است که سفتی جانبی در ردیف 3 نسبت به ردیف 1 کاملاً کمتر می‌باشد. زمانی که ساختمان تحت بارهای افقی قرار بگیرد، این تفاوت در سفتی جانبی سبب پیچش یا چرخش در سازه خواهد شد. جابه‌جایی جانبی نسبی در امتداد هر ردیف از شبکه به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

الزامات استانداردهای بین‌المللی در رابطه با بی‌نظمی پیچشی چیست؟

بسیاری از استانداردها، الزامات مشابهی در رابطه با بی‌نظمی پیچشی دارند. بی‌نظمی پیچشی در جدول 1-12.3 در دو دسته 1a و 1b توضیح داده می‌شود. این دو نوع را می‌توان در رابطه با سازه های صلب و نیمه صلب اعمال کرد.

بی‌نظمی پیچشی در صورتی وجود دارد که:

حداکثر بی‌نظمی پیچشی در صورتی وجود دارد که:

برای مثال اجازه دهید یک طبقه از ساختمانی را فرض کنیم که جابه‌جایی جانبی نسبی طبقه در امتداد ردیف 1، برابر با FR1 و در امتداد ردیف 2، FR2 است. از این دو جابه‌جایی جانبی نسبی، FR2 بیشترین مقدار را دارد؛ بنابراین، FR2، dmax است و davg میانگین دو مقدار ذکر شده برای دو طبقه خواهد بود.

چگونه می‌توان از بی‌نظمی‌های پیچشی در ساختمان جلوگیری کرد؟

به‌واسطه افزایش سفتی جانبی در ردیف ستون‌های طبقه‌ای که بیشترین جابه‌جایی جانبی نسبی را دارد، می‌توان از بی‌نظمی پیچشی جلوگیری کرد. افزایش سفتی نیز به‌وسیله افزایش ابعاد ستون ها، اضافه کردن دیوار حائل و یا بادبند صورت می‌گیرد.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.