انتخاب برگه

پ۶-۲- درنظرگیری اثر میانقابی دیوار در ساختمان

اسفند ۲۹, ۱۳۹۹ | آموزشی | ۰ دیدگاه

درنظرگیری اثر میانقابی دیوار در ساختمان

پ۶-۲-۱- مقدمه

طبق بند ۱-۵-۸ استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم، دیوارهای داخلی و نماها باید طوری اجرا شوند که تا حد امکان مانعی برای حرکت اجزای سازه ای در زمان زلزله ایجاد نکنند. بخش اول این پیوست راهکارهایی در این زمینه ارائه داده است. در صورتی که دیوارها از قاب های پیرامونی خود جدا نشوند لازم است اثر اندرکنش این اعضا با سیستم سازه ای در تحلیل و طراحی سازه لحاظ شود که در این بخش راهکارهایی برای این منظور ارائه شده است.

میانقاب به دیواری اطلاق می شود که به طور کامل دهانه ای از یک قاب فولادی یا بتنی را پوشانده و توسط تیرها و ستون ها احاطه شده است. قاب میان پر شامل میانقاب و قاب پیرامونی آن می باشد که باید ضوابط این بخش را اقناع نماید.

حداکثر تعداد طبقات ساختمانی که در آن می توان بر اساس ضوابط پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰ از میانقاب برای تامین مقاومت جانبی استفاده نمود، چهار طبقه است. سازه این ساختمان ها، به تنهایی و بدون احتساب میانقاب ها، باید قادر به تحمل بارهای ثقلی باشد. اثر وجود میانقاب در بروز نامنظمی در سازه باید بررسی و در طراحی سازه لحاظ شود. ضمنا ضوابط این بخش در مورد ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد قابل استفاده نیست.

سازه هایی که با ضوابط این بخش تحلیل و طراحی می شوند باید به تنهایی و بدون در نظرگیری اثر میانقاب ها نیز جوابگوی بارهای وارده شامل بار زلزله باشند، مگر اینکه در نقشه های سازه ای، میانقاب ها به عنوان اجزای سازه ای معرفی شده و در دستورالعمل های نگهداری ساختمان قید شود که امکان تغییر، جابجایی یا تخریب آنها بدون انجام تحلیل و ارزیابی های مجدد وجود ندارد.

پ۶-۲-۲- دیوارهای مشمول این بخش

میانقاب های مصالح بنایی که در این بخش مدنظر است شامل دیوارهای آجری توپر و سوراخدار یا ساخته شده از بلوک سیمانی می باشند. دیوارهای ساخته شده از مصالح بنایی فوق و تقویت شده با لایه بتن پاشی (شاتکریت) در یک یا هر دو وجه آنها نیز مشمول این بخش می شود. ضوابط این پیوست، شامل دیوارهای ساخته شده از آجر مجوف (بلوک سفالی مجوف)، سنگ، شیشه یا جنس های دیگر نمی شود.

پ۶-۲-۳- مدلسازی میانقاب مصالح بنایی در جهت درون صفحه

در صورت وجود شرایط بند پ۶-۲-۴، برای مدلسازی میانقاب های مصالح بنایی در جهت درون صفحه می توان از مدل عضو قطری فشاری معادل استفاده نمود. برای این منظور به جای میانقاب از یک عضو قطری استفاده می شود که ضریب ارتجاعی و ضخامت آن با دیوار یکسان است و عرض آن از رابطه (پ۶-۱) به دست می آید (شکل پ۶-۴۱) . این عضو قطری، تنها در فشار عمل می نماید و در کشش حذف می شود.

عضو معادل میانقاب
شکل پ۴-۴۱- عضو معادل میانقاب

پ۶-۲-۳-۱ سختی

سختی ارتجاعی درون صفحه یک پانل از میانقاب مصالح بنایی غیرمسلح را می توان با بکارگیری یک عضو قطری فشاری معادل به عرض a طبق رابطه (پ۶-۱) به حساب آورد. ضخامت و ضریب ارتجاعی این عضو، با میانقاب مورد نظر یکسان می باشد. عرض a (برحسب میلی متر) عبارت است از:

و نیز:

hcol = ارتفاع ستون (برحسب mm)

hinf = ارتفاع پانل میانقاب (برحسب mm)

Ef = ضریب ارتجاعی مصالح قاب (برحسب MPa)

Em = ضریب ارتجاعی مصالح میانقاب (برحسب MPa)؛ qضریب ارتجاعی مصالح ساخته شده از واحدهای بنایی معادل ۵۵۰ برابر مقدار مقاومت فشاری (f’m) آنها در نظر گرفته می شود. برای سایر مصالح باید به آیین نامه های مرتبط با آنها و برای میانقاب بتن پاشی شده، به روابط موجود در فصل ۷ ضابطه ۳۹۸ سازمان برنامه و بودجه کشور مراجعه نمود.

f’m = مقاومت فشاری مصالح بنایی میانقاب (برحسب MPa)؛ مقدار مقاومت فشاری مصالح بنایی میانقاب را می توان در طراحی بر اساس مراجع معتبر فرض کرد. این فرض باید در اجرا کنترل شود. برای کنترل این فرض، مقدار مقاومت فشاری اندازه گیری شده نباید از ۰٫۹ مقدار مفروض در مرحله طراحی کمتر و از ۱٫۵ برابر آن بیشتر باشد. برای اندازه گیری مقاومت فشاری مصالح بنایی میانقاب (f’m) می توان حداقل سه نمونه منشوری از همان مصالح دیوار را که دارای حداقل ارتفاع ۴۰۰ میلی متر و نسبت ارتفاع به ضخامت بیش از ۲ است، ساخت و آزمایش کرد. متوسط مقاومت این سه نمونه برابر مقاومت فشاری مصالح بنایی میانقاب فرض می شود. در صورتی که دیوار از واحدهای بنایی تشکیل شده باشد، نمونه منشوری باید دارای حداقل سه ردیف واحد بنایی باشد. اگر ضریب تغییرات (C.O.V) نتایج بیش از ۲۵% باشد، باید تعداد آزمایش ها حداکثر تا دو برابر افزایش یابد. برای تعیین مقاومت فشاری مصالح بنایی میانقاب، می توان از سایر روش های معرفی شده در نشریه ۳۷۶ (اصلاح متن توسط سازه پلاس)، ضابطه ۷۴۰ و ضابطه ۳۹۸ سازمان برنامه و بودجه کشور نیز استفاده کرد. در هر حال، مقدار f’m نباید از ۳٫۵ مگاپاسکال کمتر باشد، در غیر اینصورت یا باید این مقدار مقاومت را با تقویت میانقاب تامین نمود یا اثر میانقابی این دیوار در نظر گرفته نشود و طبق بخش اول این پیوست از قاب پیرامونی جداسازی شود.

I col = لنگر اینرسی ستون (بر حسب mm^4)؛ درصورتی که ستون های پیرامونی میانقاب متفاوت باشند می توان از متوسط لنگر اینرسی آنها به جای این کمیت استفاده نمود.

r inf = طول قطری پانل میانقاب (بر حسب mm)؛

θ = زاویه ای که تانژانت آن برابر ضریب تناسب میانقاب (نسبت ارتفاع به طول) می باشد؛

λ l = ضریبی که برای محاسبۀ عرض معادل عضو فشاری پانل به کار می رود.

R = ضریب کاهنده نوع اتصال قاب؛ در صورتی که اتصالات قاب گیردار باشد مقدار آن ۱٫۰ و در غیر این صورت برابر ۰٫۹ در نظر گرفته می شود.

t inf = ضخامت آن قسمتی از دیوار (برحسب mm) است که در تماس مستقیم و کامل با اعضای قاب باشد. برای دیوارهایی که در محاسبات سختی و مقاومت به حساب می آیند باید تمهیدات لازم در هر یک از کنج ها (در حداقل ۱٫۵ برابر عرض معادل محاسبه شده با رابطه پ۶-۱) برای تماس مستقیم دیوار با تیر و ستون

مستقیم با اعضای قاب می باشد منظور می شود ولی در کنترل تیر و ستون باید بیشترین ضخامتی از دیوار که با تیر یا ستون در تماس است، در نظر گرفته شود. برای دیوارهایی که ضخامت شان در جاهای مختلف، متفاوت است، مانند دیوارهایی که بخش پایینی آنها سنگ کاری شده، برای محاسبه مقاومت طراحی (موضوع بند پ۶-۲-۵-۲)، کمترین ضخامت و برای محاسبه مقاومت نهایی قطری محتمل (موضوع بند پ۶-۲-۳-۲)، میانگین ضخامت دیوار ملاک عمل قرار می گیرد.

پ۶-۲-۳-۲- مقاومت نهایی قطری محتمل

مقاومت نهایی قطری محتمل میانقاب، Fu، که برای کنترل اعضا و اتصالات قاب (بندهای پ۶-۲-۴-۲ و پ۶-۲-۴-۳) به کار می رود از رابطه زیر به دست می آید:

که در آن a عرض عضو فشاری معادل و R ،f’m و t inf به ترتیب مقاومت فشاری مصالح میانقاب، ضریب کاهنده نوع اتصال قاب و ضخامت میانقاب می باشند که ذیل رابطه (پ۶-۱) تعریف شده اند.

پ۶-۲-۴- شرایط لازم برای عملکرد میانقابی دیوار

اعضا و اتصالات قاب محیطی یک میانقاب باید برای اثرات اندرکنش قاب و میانقاب کفایت داشته باشند. این اثرات شامل نیروهای منتقل شده از میانقاب به تیر، ستون و اتصال های قاب می باشند. در صورتی که هر یک از شرایط این بند برای قاب دارای دیوار برآورده نشود، دیوار آن را نمی توان به عنوان میانقاب در نظر گرفت و باید به صورت جدا شده از قاب اجرا شود.

دیوار موجود در دهانه مهاربندی باید به گونه ای باشد که مهاربند بتواند آزادانه عمل نماید. در چنین دهانه هایی، نمی توان اثر میانقابی دیوار را در نظر گرفت و باید آنها را به صورت جدا شده از قاب اجرا نمود.

پ۶-۲-۴-۱- شرایط دیوار برای بروز عملکرد میانقابی

تنها دیوارهایی می توانند به عنوان میانقاب در نظر گرفته شوند که دارای همه شرایط زیر باشند (شرایط مربوط به اجرا باید در نقشه های اجرایی ذکر شوند):

  1. دارای مقاومت عمود بر صفحه کافی مذکور در بند پ۶-۲-۶ باشند.
  2. برای دیوارهای ساخته شده از واحدهای بنایی، دیوارچینی باید به صورت هشت گیر انجام شده باشد به گونه ای که هر آجر بالایی حداقل ۰٫۲۵ آجر پایینی را پوشش داده باشد. ضمن اینکه درزهای قائم آن نیز مانند درزهای افقی باید دارای ملات ماسه سیمان باشند.
  3. درزی بین دیوار و اعضای قاب وجود نداشته باشد و دیوار به طور کامل درتماس با تیر و ستون باشد. در صورت وجود درز بین دیوار و تیر فوقانی می توان آن را با ملات انبساط پذیر پر کرد. بر خلاف روش مرسوم اجرای دیوار، برای از بین بردن اثر درز فوقانی نمی توان از آجرهایی که در رج آخر به صورت مایل چیده شده اند استفاده کرد. مگر اینکه تمام فضاهای خالی باقیمانده، به خصوص فضای خالی بین آجر مورب و کنج قاب، با بتن یا مصالحی که مقاومت فشاری آن مساوی یا بیشتر از آجر است پر شود.
  4. دیوار باید کاملا شاقول اجرا شده و فاقد شکم دادگی یا کج شدگی باشد.
  5. ساختمان دارای دیافراگم صلب باشد.
  6. ارتفاع دیوار نباید از ۴ متر و طول آن از ۶ متر بیشتر باشد.
  7. تغییرمکان جانبی نسبی غیر خطی طرح قاب میان پر (با درنظرگیری اثر میانقاب ها در تحلیل)، که از رابطه ۳-۱۱ این استاندارد (استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم) به دست می آید، در ساختمان های با اهمیت زیاد، متوسط و کم نباید به ترتیب از ۰٫۰۰۸، ۰٫۰۱ و ۰٫۰۱۵ برابر ارتفاع طبقه بیشتر باشد.

پ۶-۲-۴-۲- شرایط اعضای قاب پیرامونی دیوار

علاوه بر خود دیوار، اعضا قاب پیرامونی دیوار نیز باید دارای شرایطی باشند تا بتوان آن دیوار را به عنوان میانقاب در نظر گرفت. ستون و تیر مجاور میانقاب، به ترتیب باید قادر به تحمل نیروهای بیان شده در بند پ۶-۲-۴-۲-۱ و پ۶-۲-۴-۲-۲ به عنوان بار ایجاد شده در زلزله در ترکیب با سایر بارهای وارد به سازه باشند. در این بررسی باید اثر نیروهای زلزله در هر دو جهت متقابل در نظر گرفته شوند.

پ۶-۲-۴-۲-۱- مقاومت لازم برای ستون های مجاور پانل میانقاب

مقاومت های خمشی و برشی ستون های مجاور یک پانل میانقاب باید برای تحمل نیروهای حاصل از حالتی که در آن نیروی افقی برابر Fu cosθ در فاصلۀ lceff از بالا یا پائین پانل میانقاب مطابق شکل پ۶-۴۲ به ستون اعمال شده است، کافی باشد. در این شرایط، Fu از رابطه (پ۶-۳) و lceff از رابطه (پ۶-۴) بدست می آید و θ زاویه قطر میانقاب با افق می باشد. این ستون ها باید تحمل بارهای کششی و فشاری ناشی از اعمال نیروی Fu sinθ را نیز داشته باشد.

در این رابطه، a عرض عضو فشای معادل میانقاب می باشد که از رابطه (پ۶-۱) به دست می آید و θc نیز، از رابطه (پ۶-۵) محاسبه می شود که در آن Linf طول میانقاب و θ زاویه قطر میانقاب با افق می باشد.

شکل پ۶-۴۲- نیروی وارد به ستون از طرف میانقاب
پ۶-۲-۴-۲-۲- مقاومت لازم برای تیرهای مجاور پانل میانقاب

مقاومتهای خمشی و برشی تیرهای قاب پیرامونی یک میانقاب باید برابر با نیروهای حاصل از حالتی باشد که در آن، نیروی قائم Fu sinθ در فاصله lbeff از دو طرف میانقاب، مطابق شکل پ۶-۴۳، به تیر اعمال شده است و در آن Fu از رابطه (پ۶-۳) و lbeff از رابطه (پ۶-۶) بدست می آید:

مقدار θb را می توان از رابطه (پ۶-۷) محاسبه کرد:

شکل پ۶-۴۳- نیروی وارد به تیر از طرف میانقاب
پ۶-۲-۴-۲-۳- اثرات موضعی میانقاب بر اعضای قاب

اثرات موضعی ناشی از عملکرد میانقابی دیوار بر اعضای قاب نباید باعث خرابی موضعی در آنها شود (مانند خمیدگی بال های مقاطع فولادی I (ای) شکل، کمانش جان و غیره). برای این منظور، نیروی حاصل از روابط (پ۶-۸) و (پ۶-۹) به ترتیب برای ستون و تیر محاسبه می شود:

که در آن μ ضریب اصطکاک بین مصالح میانقاب و مصالح قاب است که در صورت عدم وجود اطلاعات دقیق می توان آن را برای قاب فولادی برابر ۰٫۳ و برای قاب بتنی برابر ۰٫۵ در نظرگرفت. توزیع تنش قائم از نیروهای حاصل از این روابط را می توان به صورت مثلثی (تنش حداکثر در کنج) در طولی به اندازه lceff (از رابطه پ۶-۴) بر روی ستون lbeff (از رابطه پ۶-۶) بر روی تیر در نظر گرفت.

اگر دیوار در محور قاب قرار نداشته باشد، اثر خروج از محوریت آن نیز باید به صورت پیچش روی قاب در نظر گرفته شود.

پ۶-۲-۴-۳- اتصالات قاب

اتصال تیر به ستون قاب باید قادر به تحمل نیروی برشی Fu sinθ در ترکیب با سایر بارهای موجود در سازه باشد.

پ۶-۲-۵- تحلیل سازه و محاسبه نیروی حاصل از عملکرد میانقابی دیوار

در تحلیل سازه، هر میانقاب به صورت یک عضو قطری فشاری با مشخصاتی که در بند پ۶-۲-۳-۱ بیان شده مدل می شود.

ستون های پیرامونی میانقاب حتی در قاب های دارای اتصال مفصلی تیر به ستون، جزو اعضای لرزه بر ساختمان محسوب می شوند و در تحلیل سازه باید در بررسی بند ۳-۱-۴ این استاندارد، در مورد اعمال همزمان مولفه جهت متعامد زلزله، مد نظر قرار گیرند.

پ۶-۲-۵-۱- ضرائب لرزه ای سازه دارای میانقاب

مقدار کمیت های Cd ،Ru و Ω۰ برای سازه دارای میانقاب بر اساس جدول ۳-۴ استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم (مشابه سیستم قاب ساختمانی دارای دیوار برشی مصالح بنایی مسلح)، به ترتیب برابر ۳، ۲٫۵ و ۲٫۵ در نظر گرفته می شود.

پ۶-۲-۵-۲- کنترل مقاومت میانقاب

در طراحی سازه به روش ضرائب بار و مقاومت، نیروی عضو قطری فشاری میانقاب که از تحلیل با ترکیبات بار شامل زلزله به دست می آید نباید از مقاومت طراحی آن که برابر ۰٫۴Fu در نظر گرفته می شود، بیشتر باشد.

پ۶-۲-۵-۳- قطع میانقاب در ارتفاع ساختمان

در صورتی که در یک دهانه، میانقاب در یکی از طبقات وجود نداشته باشد، دیوارهای آن دهانه در طبقات بالا را نمی توان میانقاب فرض کرد و باید آنها را بر اساس بخش اول این پیوست، از قاب پیرامونی جدا نمود.

پ۶-۲-۶- ارزیابی دیوارهای مصالح بنایی در جهت خارج از صفحه

همه میانقاب ها و اجزا و اتصالات آن باید دارای مقاومت کافی برای تحمل نیروهای خارج از صفحه دیوار باشند. نیروی زلزله وارد به میانقاب در جهت عمود بر صفحه، مشابه دیوارهای جدا شده و بر اساس فصل ۴ این استاندارد (استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم) محاسبه می گردد.

برای تامین مقاومت در جهت عمود بر صفحه می توان از روش های معرفی شده در بخش نخست این پیوست (پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰) برای دیوارهای جدا شده از قاب، استفاده نمود. البته اجزاء اضافه شده به میانقاب (بر خلاف دیوار جدا شده)، باید کاملا به دیوار متصل بوده و فاصله ای بین آنها و دیوار وجود نداشته باشد. لایه پوشش بتن آرمه (شاتکریت) نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. بدین منظور می توان ضوابط بخش ۷-۱ ضابطه ۳۹۸ سازمان برنامه و بودجه کشور را مد نظر قرار داد.

در مدل تحلیلی سازه، باید از سختی عمود بر صفحه میانقاب صرفنظر نمود.

پ۶-۲-۷- میانقاب های دارای بازشو

میانقاب دارای بازشو باید تا حد امکان به صورت جدا شده از قاب اجرا شود. تنها در مواردی که همه شرایط زیر فراهم باشد، دیوار را می توان میانقاب فرض کرد:

  1. طول و ارتفاع بازشو به ترتیب از یک سوم طول و یک سوم ارتفاع دیوار کمتر باشد.
  2. فاصله افقی و قائم بازشو از تیر و ستون به ترتیب از ۲۰% طول و ۲۰% ارتفاع دیوار بیشتر باشد.
  3. بازشو دارای قاب فولادی که به چارچوب پنجره متصل می شود باشد.

در این حالت لازم است سختی و مقاومت طراحی میانقاب به مقدار ۲۰% کاهش یابد. در صورتی که دیوار دارای دو یا چند بازشو باشد، برای ابعاد بازشوی معادل، اندازه کوچکترین مستطیلی که همه بازشوها را در بر می گیرد در نظر گرفته می شود. در دیوارهای دارای بازشو نیز مانند سایر دیوارها، تامین مقاومت کافی در جهت خارج از صفحه الزامی است.

پ۶-۲-۸- میانقاب های نوین

بر اساس تحقیقات علمی، انواع جدیدی از میانقاب معرفی شده اند که در جهت صفحه خود، رفتاری شکل پذیر داشته و در جهت عمود بر صفحه نیز کاملا پایدار هستند. در صورت استفاده از چنین میانقاب هایی، لازم است برای مدل سازی آن ها در سازه، کنترل کفایت اعضا و اتصالات قاب پیرامونی و همچنین برای تعیین مقدار مقاومت طراحی و سایر کمیات مورد نیاز، بر اساس ضوابط معتبر عمل شود.

در صورت استفاده از میانقاب دارای فیوز لغزان، می توان از بخش ۷-۲ ضابطه ۳۹۸ سازمان برنامه و بودجه کشور استفاده و مقاومت طراحی (مذکور در بند پ۶-۲-۵-۲) آن را برابر با Fu فرض نمود.

منبع: پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰

۰ دیدگاه

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوالی دارید؟ پیام دهید