یکی از رایجترین آسیبهای زلزله در مناطق شهری تراکم بالا، ضربه زدن (Pounding) ساختمانهای مجاور به یکدیگر است. هنگامی که دو ساختمان با دوره تناوب و رفتار متفاوت در اثر زلزله نوسان میکنند، اگر فاصله کافی بین آنها نباشد، به هم برخورد کرده و باعث تخریب موضعی، فروپاشی طبقات نرم و حتی ریزش کل ساختمان میشوند. ویرایش پنجم استاندارد ۲۸۰۰ با ارائه دو روش برای محاسبه درز انقطاع (Separation Joint) – روش ساده برای ساختمانهای کوتاه و روش دقیق مبتنی بر تغییر مکان واقعی – گام مهمی در جهت جلوگیری از این پدیده برداشته است. در این مقاله، هر دو روش و الزامات مربوط به آن را بررسی میکنیم.
۱. روش ساده (قابل استفاده برای ساختمانهای با شرایط خاص)
بند ۱-۶-۱ استاندارد، یک روش ساده و سریع برای تعیین حداقل فاصله هر طبقه از مرز زمین مجاور (و در نتیجه از ساختمان کناری) ارائه میدهد. این روش صرفاً در ساختمانهای زیر قابل استفاده است:
- ساختمانهای با پنج طبقه و کمتر (حداکثر ارتفاع ۱۸ متر)
- ساختمانهایی که در گروه اهمیت «خیلی زیاد» و «زیاد» قرار ندارند (در غیر این صورت باید از روش دقیق استفاده کرد)
فرمول ساده:
فاصله هر طبقه از مرز زمین مجاور = ۵ هزارم ارتفاع آن طبقه از روی تراز پایه
به عبارت دیگر:
فاصله درز انقطاع=0.005×h
که در آن h ارتفاع تراز آن طبقه از تراز پایه (سطح فوقانی شالوده یا تراز پایه تعریف شده) بر حسب متر است.
مثال: اگر ارتفاع یک طبقه از تراز پایه تا سقف آن ۳ متر باشد، حداقل فاصله آن طبقه از مرز زمین مجاور برابر 0.005×3000=15 میلیمتر خواهد بود. البته این مقدار برای هر طبقه به صورت جداگانه محاسبه میشود (معمولاً طبقات بالایی فاصله بیشتری نیاز دارند).
نکته مهم: این فاصله را میتوان با مصالح کم مقاومت (مانند پشم سنگ، یونولیت، یا مصالح قابل خرد شدن) پر کرد، به طوری که در هنگام برخورد دو ساختمان، این مصالح خرد شده و از انتقال نیروی ضربه جلوگیری کنند. پس از زلزله، این مصالح باید به سادگی قابل جایگزینی باشند.
محدودیت روش ساده: این روش بر اساس تقریب بسیار محافظهکارانه است و رفتار واقعی دو ساختمان (تفاوت در زمان تناوب، جرم، سختی و…) را در نظر نمیگیرد. به همین دلیل برای ساختمانهای بلند یا مهم مجاز نیست.
۲. روش دقیق (الزامی برای ساختمانهای بلند و مهم)
برای ساختمانهایی که شرایط روش ساده را ندارند (بیش از ۵ طبقه، ارتفاع بیش از ۱۸ متر، یا دارای اهمیت زیاد و خیلی زیاد)، استاندارد در بند ۳-۱۲-۷ استفاده از روش دقیق مبتنی بر تغییر مکان جانبی غیرارتجاعی را الزامی میکند.
گام اول: محاسبه تغییر مکان جانبی کلی غیرارتجاعی (δM)
تغییر مکان جانبی کلی غیرارتجاعی برای هر طبقه از رابطه زیر محاسبه میشود:
که در آن:
- δM: حداکثر تغییر مکان جانبی کلی غیرارتجاعی در محل بحرانی طبقه مورد نظر (بر حسب متر)
- Cd: ضریب بزرگنمایی تغییر مکان جانبی (از جدول ۳-۱ استاندارد، بسته به سیستم سازهای)
- δeu: حداکثر تغییر مکان جانبی کلی ارتجاعی همان طبقه تحت اثر زلزله طرح (از تحلیل خطی با احتساب آثار P-Δ و اثر پیچش اتفاقی در صورت وجود نامنظمی پیچشی)
- Ie: ضریب اهمیت ساختمان (از جدول ۱-۱)
نکته: مقدار δM نباید از پنج هزارم (0.005) ارتفاع طبقه از تراز پایه کمتر در نظر گرفته شود (حداقل مقدار).
گام دوم: تعیین فاصله مورد نیاز بین دو ساختمان مجاور
اگر مشخصات ساختمان مجاور در دسترس باشد، حداقل عرض درز انقطاع در هر طبقه برابر است با جذر مجموع مربعات تغییر مکانهای دو ساختمان:عرض درز=δM12+δM22عرض درز=δM12+δM22
که در آن δM1 و δM2 به ترتیب تغییر مکانهای غیرارتجاعی دو ساختمان در آن طبقه هستند.
اگر ساختمان مجاور مشخص نباشد: استاندارد به عنوان یک رویکرد محافظهکارانه، حداقل فاصله افقی هر طبقه ساختمان از مرز مشترک با زمین مجاور را برابر ۷۰ درصد δM آن طبقه در نظر میگیرد (بند ۳-۱۲-۷، تبصره ۲).
گام سوم: اعمال اثر ترکیبی تغییر مکانها در دو امتداد
در ساختمانهایی که مشمول بند «الف» از (۳-۶-۲) هستند (ساختمانهای با نامنظمی پیچشی شدید، سیستمهای غیر موازی، یا برجستگی زیاد)، تغییر مکان جانبی کلی غیرارتجاعی طبقه باید به صورت ترکیبی محاسبه شود:
در امتداد Y: مشابه با نقش swapped
این رویکرد اثر همزمان زلزله در دو جهت را منظور میکند.
۳. موارد خاص و استثناها
الف) سازههای دارای جداساز لرزهای
در ساختمانهای مجهز به سامانه جداساز لرزهای (فصل هفتم)، محاسبه درز انقطاع بر اساس تغییر مکان حداکثر کل (DTM) انجام میشود که از رابطه (۷-۱۱) به دست میآید و اثر پیچش را نیز شامل میشود. حداقل فاصله آزاد بین سازه جداسازی شده و دیوارهای حائل یا موانع ثابت نباید از DTM کمتر باشد (بند ۷-۲-۲).
ب) ساختمانهای با تحلیل دو مرحلهای
در ساختمانهایی که از روش تحلیل دو مرحلهای (موضوع بند ۳-۱۱-۲-۲) استفاده میشود، مبنای محاسبه عرض درز انقطاع، تعداد طبقات و ارتفاع سیستم فوقانی خواهد بود (بند ۳-۱۲-۷، تبصره ۳).
پ) اعضای رابط بین دو سازه مجزا
تکیهگاههای تحملکننده بارهای ثقلی اعضای رابط (مثل پلهای هوایی) باید برای حداکثر تغییر مکان نسبی بین دو سازه طراحی شوند. در این حالت، تغییر مکان هر سازه ۱.۵ برابر مقدار محاسبه شده (δeu) در نظر گرفته میشود و فرض میشود دو سازه در خلاف جهت یکدیگر حرکت میکنند (بند ۳-۱۲-۸).
۴. جمعبندی و توصیههای اجرایی
| نوع ساختمان | روش محاسبه درز انقطاع | مبنای محاسبه |
|---|---|---|
| ≤ ۵ طبقه، ارتفاع ≤ ۱۸ متر، اهمیت متوسط و کم | روش ساده (بند ۱-۶-۱) | 0.005 × ارتفاع طبقه |
| > ۵ طبقه، ارتفاع > ۱۸ متر، یا اهمیت زیاد و خیلی زیاد | روش دقیق (بند ۳-۱۲-۷) | δM=(Cdδeu)/Ie |
| ساختمانهای مجهز به جداساز لرزهای | روش ویژه (بند ۷-۲-۲) | DTM (تغییر مکان حداکثر کل) |
توصیههای کلیدی:
- در هیچ شرایطی درز انقطاع را حذف نکنید. پر کردن درز با مصالح سخت (مثل بتن یا ملات سیمانی) ممنوع است. فقط از مصالح کم مقاومت و قابل جذب استفاده کنید.
- در ساختمانهای بلند، حتماً از روش دقیق استفاده کنید. روش ساده میتواند فاصله را تا ۵۰ درصد کند.
- اثر اندرکنش خاک و سازه (SSI) را در نظر بگیرید. نشست پی یا حرکت گهوارهای میتواند تغییر مکان جانبی را افزایش دهد.
- در ساختمانهای با نامنظمی پیچشی شدید، حتماً اثر ترکیبی دو امتداد را محاسبه کنید.
رعایت دقیق ضوابط درز انقطاع در ویرایش پنجم استاندارد ۲۸۰۰، نه تنها یک الزام قانونی است، بلکه یک ضرورت فنی برای جلوگیری از یکی از مخربترین پدیدههای زلزله در بافت شهری متراکم امروزی محسوب میشود. مهندسان معمار و سازه باید از همان ابتدای طراحی، مکان درزها را تعیین و فاصله کافی را در پلانهای معماری خود پیشبینی کنند.
۰ دیدگاه