مقاله تحلیلی: طراحی دیافراگم‌ های بتن مسلح در برابر باد

 سیستم‌های کف و بام در ساختمان‌های متعارف بتن مسلح علاوه بر تحمل بارهای ثقلی به‌عنوان دیافراگم‌هایی برای انتقال نیروهای جانبی به دیوارهای برشی، قاب‌ها یا دیگر المان‌هایی که سیستم مقاوم نیروی جانبی (LFRS) را تشکیل می‌دهند، عمل می‌کنند. یک تحلیل سه‌بعدی که صلبیت‌های نسبی دیافراگم و المان‌های LFRS را در نظر می‌گیرد، دقیق‌ترین توزیع نیروها را در این اجزا در اختیار می‌گذارد. درصورتی‌که فرضیه‌هایی در رابطه با صلبیت دیافراگم وجود داشته باشد، می‌توان تحلیل ساده‌تری را انجام داد.

دال‌های بتن مسلح درجا که ابعاد و طول دهانه متعارف دارند، می‌توانند به‌عنوان دیافراگم‌های صلب در نظر گرفته شوند، بدین معنی که نیروهای جانبی متناسب با صلبیت‌های نسبی المان‌های LFRS به آن‌ها منتقل می‌شوند. در سیستم‌هایی که دارای تیر یا تیرچه باشند- مانند تیرچه‌های دوطرفه و سیستم‌های شبکه‌ای- المان‌های زیر دال به‌سختی بیشتر دیافراگم کمک می‌کنند.

طبق بخش 12.3 آیین‌نامه انجمن بتن آمریکا ACI 318، دیافراگم‌ها به‌منظور ارضای تمامی الزامات مقاومتی و بهره‌برداری، باید دارای ضخامت کافی باشند. معمولاً ضخامت یک سیستم کف یا بام در ابتدا بر اساس الزامات مقاومتی و بهره‌برداری مربوط به بارهای ثقلی تعیین می‌شود. این ضخامت معمولاً به‌منظور ارضای الزامات مربوط به اثرات ترکیبی بار ضریب دار (بار ثقلی بعلاوه بار جانبی) وارد بر دیافراگم کافی است.

در مورد بارهای ثقلی، از روش‌های زیادی می‌توان برای تعیین اثرات بار ضریب دار استفاده کرد که این روش‌ها عبارت‌اند از روش‌های تقریبی در ACI 318 برای سیستم‌های یک‌طرفه و دوطرفه. غالباً استفاده از این روش‌ها نسبتاً ساده بوده و نتایج بسیار توجیه‌پذیری را ارائه می‌دهند. در مقابل توزیع نیروهای درون صفحه ناشی از باد در دیافراگم‌ها پیچیده است. بااین‌حال، ازآنجایی‌که سیستم بتن مسلح درجا نسبت به دیگر انواع سیستم‌ها، بیشتر شبیه به یک المان منفرد و یکپارچه عمل می‌کند، می‌توان از روش‌های تحلیل ساده برای تعیین توزیع نیروهای درون صفحه استفاده کرد. نتایج این روش‌ها قابل‌مقایسه با مدل‌های پیچیده‌تر هستند.

لنگرهای طراحی خمشی درون صفحه، نیروهای برشی و نیروهای محوری در یک دیافراگم را می‌توان بر اساس روش‌های بخش 12.4.2.4 آیین‌نامه ACI 318 محاسبه کرد:

• مدل دیافراگم صلب در مواردی که دیافراگم را می‌توان به‌صورت صلب ایده آل سازی کرد؛
• مدل دیافراگم انعطاف‌پذیر در مواردی که دیافراگم را می‌توان به‌صورت انعطاف‌پذیر ایده آل سازی کرد؛
• تحلیل محدود که نتایج را بر اساس حد بالا و پایین سختی‌های درون صفحه‌ای دیافراگم لحاظ می‌کند؛
• مدل المان محدود؛ و
• مدل بست‌وبند (strut & tie) مطابق با بخش 23.2 آیین‌نامه ACI 318.

برای ساختمان‌های بتن مسلح با طول دهانه متعارف و بدون نامنظمی در دیافراگم (مانند بازشوهای بزرگ یا تغییرات قابل‌توجه سختی دیافراگم در محل اتصال طبقات)، معمولاً از مدل دیافراگم صلب برای تعیین توزیع تقریبی نیرو در دیافراگم استفاده می‌شود.

در این روش دیافراگم به‌صورت یک تیر صلب افقی مدل‌سازی می‌شود که توسط فنرهایی که نشان‌دهنده سختی جانبی اعضا در LFRS هستند، پشتیبانی می‌شود. سیستم‌های بام و کف به‌عنوان جان تیر عمل می‌کنند و نیروهای برشی طراحی که در عمق دیافراگم یکنواخت هستند را تحمل می‌کنند. لبه‌های دیافراگم به‌عنوان بال عمل می‌کنند که نیروهای طراحی کشش خمشی و فشاری را تحمل می‌کنند.

برای مطالعه فایل کامل مقاله، فایل مربوطه در ادامه را دریافت کنید.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 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.