انتخاب برگه

۱- تعریف و عملکرد مجموعه سیستم مقاوم ساختمانها در برابر نیروهای جانبی معمولاً از دو قسمت اجزای قائم و اجزای افقی (یا تقریباً افقی) تشکیل میشود. اجزای افقی نیروهای افقی زلزله و باد را به اجزای قائم منتقل نموده و اجزای قائم نیز این نیروها را به شالودهها و نهایتاً به زمین منتقل می نمایند. به اجزای افقی یا تقریباً افقی منتقل کننده نیروهای جانبی «دیافراگم افقی» و یا به اختصار «دیافراگم» گفته می شود. در ساختمانهای متعارف دیافراگمها شامل کفها و سقف ها (افقی و یا با شیب کم) می باشند. در چنین ساختمان هایی دیافراگمها وظیفه باربری قائم (ثقلی) را همزمان بر عهده دارند. در ساختمانهای صنعتی به طور کلی بادبندی های افقی (یا تقریباً افقی) نقش انتقال نیروهای افقی به اجزای قائم (قابها) را عهده دار هستند و بنابراین دیافراگم محسوب می گردند
برای سهولت دیافراگم را می توان مشابه یک تیر ورق تصور نمود که بر روی تکیه گاههایی که همان اجزای قائم باربر جانبی می باشند (قاب ها و دیوارهای برشی) واقع شده است (شکل پ۴-۱).
جان تیر ورق همان صفحه افقی دیافراگم بوده و بال های آن اجزای لبه دیافراگم را شامل می شوند. لیکن باید توجه داشت به واسطه بزرگی نسبت عرضی دیافراگمها (h) به دهانه آنها (L1و L2) معمولاً این اجزا به عنوان تیرهای عمیق (تیر تیغه) محسوب شده و دیگر فرض مستوی ماندن مقاطع هنگام خمش در آنها صادق نیست. در تغییر شکل تیر تیغه باید علاوه بر اثرهای تغییر شکل های خمشی، اثرهای تغییر شکل های برشی نیز منظور گردد. دیافراگمها باید با توجه به فرضیات منظور شده در محاسبات کلی سازه در برابر بارهای جانبی دارای سختی و صلبیت مناسب همراه با مقاومت کافی بوده و طوری با سایر قطعات سازه درگیر شده باشند که سازه و دیافراگم هنگام زلزله یکپارچه باقی بمانند.

۲ – انواع دیافراگمها از نظر جنسی و سیستم ساختمانی دیافراگمها ممکن است از کفهای ساخته شده از بتن آرمه درجا ریخته شده، شامل تیرچه بلوک (با بتن آرمه مناسب رویه)، ورقهای ساده یا موجدار فلزی، ورقهای موجدار فلزی با بتن آرمه رویه به صورت مرکب، کفهای چوبی، کفهای ساخته شده از قطعات بتن پیش ساخته همراه با بتن رویه، کفهای ساخته شده از قطعات بتن پیش ساخته با اتصالات خشک و یا تر با یکدیگر و بدون بتن رویه، طاق های ضربی (با مهاربندی) و غیره تشکیل شده باشند.
همچنین دیافراگم ها می توانند شامل مهاربندی های افقی که از اجزای فولادی و یا بتنی ساخته شده اند نیز باشند. طراحی سیستم مهاربندی افقی مشابه سیستم مهاربندی قائم بوده و .۳ ضوابط آیین نامههای مربوط استفاده می گردد.
۳ – انواع دیافراگمها از نظر صلبیت و انعطاف پذیری
نیروی جانبی هر دیافراگم باید بین اجزای قائم سیستم باربری جانبی با توجه به سختی دیافراگم نسبت به سختی اجزای سازهای قائم تقسیم گردد. در واقع اجزای قائم مانند

تکیه گاههای دیافراگم (تیر ورق) عمل می نمایند. جامع ترین روش تحلیلی برای تعیین نیروهای داخلی دیافراگمها (تلاشی ها) و توزیع مناسب نیروهای جانبی بین اجزای باربر
قائم، مدلی نمودن دیافراگم به صورت اجزای محدود (finite elements) همراه با اجزای تیر، ستون و دیوارهای برشی در یک مدل سه بعدی کلی است. لیکن به منظور صرفه جویی در وقت در دیافراگمهای متعارفی که فاقد بازشوهای بزرگ و نزدیک به هم بوده و دارای پلان نسبتاً منظمی می باشند، مطلوب تر است از روشهای ساده شده استفاده شود. شکل (پ-۴-۲) وضعیت تغییر مکان و تغییر شکل کلی تیر تیغه) دیافراگم) و تکیه گاههای آن (قابها و دیوارهای برشی) را نشان می دهد.
بر طبق بند (۳-۸-۱) این استاندارد دیافراگم ها با توجه به نسبت ∆_diaph/∆_story به سه دسته نرم نیمه صلب و صلب تقسیم میشوند.
∆_diaph = تغییر مکان نسبی
∆_story = حداکثر تغییر شکل دیافراگم

۴- تغییر شکل دیافراگم ها
با توجه به اینکه متداولترین نوع دیافراگم در ایران دیافراگمهای بتن آرمه هستند، در ادامه، روش تعیین صلبیت این گونه دیافراگم ها مورد بحث قرار می گیرد.

همان طور که قبلاً ذکر شد، تغییر شکل کلی هر دیافراگم (∆_story) تحت اثر بارهای جانبی وارد بر آن از دو قسمت تغییر شکل خمشی (∆_f) و تغییر شکل برشی (∆_s) تشکیل میگردد
∆_story=∆_f+∆_s
در تیرهای معمولی (غیر تیغه) مقدار تغییر شکل های برشی جزئی بوده و از آن صرف نظر می شود، لیکن در تیر تیغه، مقدار تغییر شکل های برشی عمده بوده و باید منظور گردند. روش برآورد تغییر شکل های خمشی تیر تیغه، مشابه تیرهای معمولی است. مثلاً در تیر ساده شکل (پ-۴-۳) مقدار حداکثر(∆_f) را می توان از رابطه زیر محاسبه نمود:
∆_f=(5wL^4)/384EI
W = بار گسترده یکنواخت
E= مدول الاستیسیته
I = گشتاور ماند مقطع
در دیافراگمهای با ضخامت ثابت برای محاسبها معمولاً کل مقطع دیافراگم منظور می گردد. مثلاً در شکل (پ-۴-۴) مقدار برابر است با:
I=(th^3)/12

تغییر شکل برشی دیافراگمها (As) به شرطی که دیافراگم به صورت تیر تیغه ساده فرضی رابطه زیر به دست می آید:
∆_s=(ɑWL^2)/8AG
ɑ = ضریب فرم
A = سطح مقطع کل دیافراگم
G = مذول برشی بتن
W = بار جانبی یکناخت

در رابطه فوق G برابر با ۰/۴ مقدار مدول ارتجاعی بتن بر اساس آیین نامه بتن ایران، tضخامت دیافراگم و ضریبا ۰ ضریبی است که برای دال های بتنی برابر با ۱/۵۰ منظور می شود. در سایر انواع دیافراگمها مانند دیافراگمهای ساخته شده از ورقهای موجدار با بتن رویه یا دیافراگم های چوبی، هر چند اصول محاسبات تغییر شکل دیافراگم مطابق روش فوق است، لیکن باید بر اساس اصول مکانیک جامدات و مقاومت مصالح و رعایت شرایط سازگاری، محاسبات تغییر شکل دیافراگم انجام شود.

۵- نکاتی درباره تحلیل دیافراگم ها
در تحلیل دیافراگمهای چند دهانه برای تعیین نوع دیافراگم از نظر صلبیت، راه حلی محافظه کارانه، منظور نمودن کل دیافراگم به صورت چند دهانه ساده می باشد. بررسی اجمالی یک دیافراگم، بحرانی ترین دهانههای آن را به وضوح مشخص می نماید. کنترل

صلبیت دیافراگم می تواند فقط برای دهانههای بحرانی دیافراگمهای صلب و بر اساس بارگذاری مطابق بند (۳-۳-۶) انجام شود. در صورت صلب بودن دیافراگم در چند دهانه و عدم صلبیت آن در یک دهانه ممکن است نیاز به تحلیل جامع کل دیافراگم و سازه وجود داشته باشد. از طرف دیگر، در صورتی که کلی سازه با فرضی دیافراگم صلب تحلیل شده باشد، می توان مجموع دیافراگم را به صورت یک تیر ممتدا چند دهانه بر روی تکیه گاههای صلب و با منظور نمودن سختی های خمشی (گشتاور ماند) متفاوت و سطوح مقطع برشی مؤثر متفاوت در دهانههای مختلف و قسمتهای مختلف هر دو دهانه تحلیل نمود. بر این اساسی تغییر مکان های حداکثر دهانههای مختلف را با تغییر مکان های مجاز هر طبقه مقایسه نموده و صلبیت دیافراگم را تأیید نمود. کنترل تغییر شکل های هر دیافراگم باید در امتداد هر دو محور اصلی دیافراگم انجام گیرد. از طرف دیگر برای تعیین تلاشهای داخلی هر دیافراگم بعد از تعیین میزان صلبیت آن باید نیروهای طراحی مطابق بند (۳-۸-۳) آیین نامه ملاک عمل قرار گیرد. توزیع افقی نیروهای برشی بین تکیه گاههای دیافراگم (عناصر قائم بار بر جانبی) با رعایت بند (۱-۷-۳-۳) آیین نامه صورت می گیرد. در صورت صلبیت دیافراگم، این توزیع به نسبت سختی جانبی هر کدام از تکیه گاهها(دیوار برشی، قاب، مهاربند و …) انجام می شود. برای تعیین نسبت سختی جانبی عناصر قائم می توان تغییر مکان واحدی را در سقف طبقه مورد نظر وارد کرده و در حالتی که کلیه طبقات زیرین بدون حرکت باشند از نسبت نیروهای برشی ایجاد شده دار عناصر قائم بار بر جانبی ان طبقه استفاده کرد.
۴- نکاتی درباره طراحی دیافراگمها ضخامت حداقلی دیافراگم های بتنی و یا بتن رویه دیافراگمهای ساخته شده از ورق و یا قطعات پیش ساخته نباید از ۵ سانتی متر کمتر باشد. کنترل کفایت ضخامت باید با توجه به تلاشهای داخلی دیافراگم و ضوابط آیین نامه بتن ایران انجام گردد. این کنترل به خصوص باید در کنار بازشوهای نسبتاً بزرگ با دقت خاص انجام پذیرد. در صورت عدم کفایت بتن دیافراگم می توان آن را با سیستم مهاربندی فولادی مناسب نیز تقویت نمود. به طور کلی توصیه می گردد که میزان و تعداد بازشوها در دیافراگمها به حداقل ممکن

محدود گردد. کلیه اجزای متصل به دیافراگم (سازه ای یا غیرسازهای) باید قادر به تحمل تغییر شکل دیافراگم در محل اتصال باشند. همچنین اتصالات دیافراگم با دیوارهای برشی و یا قاب های خمشی باید به نحوی طراحی شوند که کل نیروهای وارده را تحمل نمایند. کلیه نیروها و تلاش هایی که برای طراحی دیافراگمها به کار می روند باید بر اساس نحوه بارگذاری مطابق بند (۳-۸) آیین نامه محاسبه شده باشند. نیروی جانبی که باید برای طراحی دیافراگم منظور شود، شامل نیروی اینرسی ایجاد شده در اثر وزن خود دیافراگم و همچنین وزن قطعات سازه ای و غیرسازهای متصل به آن می باشد. علاوه بر آن دیافراگم ها باید نیروهای جانبی سازههای باربر جانبی را که در محلی دیافراگم جابجا یا قطع شده اند تحمل نمایند.