در مطلب قبل برخی از الگوهای فروریزش ناشی از زلزله را، همچون افزایش سختی غیر تعمدی و مقاومت اتصال را بررسی کردیم. دراین مطلب سایر این الگوها را بررسی می کنیم.
شکست اتصالات دیوار به سقف
از آن جا که مهار عمودی سقف و همچنین مهار افقی خارج صفحه از بین می رود، پایداری نیز از دست خواهد رفت. (شکل 1)
شکل1-الگوهای فروریزش
شکست موضعی ستون
شکست موضعی ستون می تواند منجر به از دست رفتن پایداری و یا خرابی پیش رونده سازه مشابه با شکل شماتیک 1 شود. مشاهده می شود که در اکثر فرو ریزش ها، نیروی تخریب کننده نیروی جاذبه ای است که بر روی سازه ای اعمال می شود که در اثر جابه‌جایی افقی و یا ظرفیت عمودی ناکافی ناپایدار شده است. مضاف آن که، نیروهای جانبی بعدی از پس لرزه ها می تواند جابه‌جایی را افزایش داده و منجر به افزایش ناپایداری شود. معمولا فروریزش سازه به صورت نامنظم انجام می شود. و برخی قسمت ها ممکن است توسط دهانه های تخریب نشده مجاور نگاه داشته شوند.
شکست طبقات سنگین
شکست طبقات سنگین در شکل 2 به صورت شماتیک نشان داده شده است، که به صورت تخریبی نیمه کاره (partial)است. این شکست هنگامی به وجود می آید که ستون ها یا دیوار ها، توسط جنبش زمین ناشی از زمین لرزه تضعیف شده و قادر به مهار کف های سنگین نیستند. سازه های قاب خمشی بلند، که در آن ها برگشت کشش به فشار منجر به شکست انفجاری ستون های خارجی می شود، ممکن است واژگون شوند، اغلب بیشتر، در اثر نیروهای ثقلی بالا درون مرزهای پلان خود فرو می ریزند. بسیاری از سازه های قاب بتنی که به صورت جزیی فروریخته اند شامل قسمت هایی از دال و یا دیوار هستند که از یک قسمت فرونریخته آویزان شده است. این مسئله در ساختمان های واقع شده در گوشه ها مشاهده می شود که به دلیل آثار پیچش تنها دهانه های مجاور با خیابان فروریخته است. و یا ساختمان های طویل که دارای بال ها متعدد هستند که برخی از دهانه فرو نریخته است.
شکل2-شکست ناشی از کفهای سنگین. نیروی عمده در اینرسی سقف ها نهفته است که درتراز هر طبقه متمرکز شده است. در صورتی که ستون ها ترک خورده و بشکنند، کف های سنگین فروخواهند ریخت.
آثار پیچش
اثار پیچش ممکن است در سازه های قابی رخ دهد که یک دیوار توپر در بین ستون ها تعبیه شده است. این دیوار ها از سایر قسمت های ساختمان سخت تر می شوند و یک شرایط موقتی، برون محور ایجاد می کنند، که ممکن است منجر به فرو ریزش شود.(شکل 3)
شکل3-اثر پیچش: دیوار های خطوط مرزی که در یک سمت ساختمان قرار گرفته اند، منجر به ایجاد شرایط برون محوری می شوند که ممکن است منتج به فروریزش شود.
شکست طبقه نرم
شکست طبقه نرمدر ساختمان هایی اتفاق می افتد که به گونه ای پیکر بندی شده اند که دارای سختی بسیار کمتری هستند، به این دلیل که تعداد کمتری ویا هیچ دیواری در طبقه اول در مقایسه با طبقات بالا فراهم نشده است(شکل 4). فروریزش اغلب در یک طبقه محدود می شود، به صورتی که ساختمان یک طبقه کوتاه تر می شود.
شکل4- شکست طبقه نرم، طبقه پایینیکهتوسط بازشوهای زیادی تضعیف شده است ویران(rack)[تبدیل مستطیل به متوازی الاضلاع] می شود، این مهم به دلیل عدم سازگاری مقاومت و تقاضای نیرویی منجر به شکست ستون های این طبقه می شود.
شکست طبقه میانی
این شکست هنگامی به وقوع می پیوندد که طبقه میانی به گونه ای پیکر بنده شده است که دارای سختی کاملا متفاوتی نسبت به طبقات بالاتر یا پایین تر خود می باشد. به طور نمونه هنگامی که یک طبقه دارای دیوار نبوده و طبقات بالا و پایین دارای دیوار های متعدد است، و یا هنگامی که یک طبقه دارای ستون های سخت و کوتاه بوده و طبقات بالا و پایین دارای ستون های با ارتفاع بیشتر و منعطف تر ی هستند.
کوبش(ضربه زدن)
شکست ناشی از ضربه زدن و یا کوبش هنگامی اتفاق می افتد که دو ساختمان مجاور دارای طبقاتی است که در تراز های متفاوتی قرار گرفته باشند. یک لبه خیلی سخت/مقاوم یکی از ساختمان ها ممکن است منجر به آسیب و یا حتی فروریزش ستون های ساختمان مجاور در هنگام کوبش یا ضربه شوند.
اثر P-Δ
هنگامی که ساختمان های منعطف در معرض بار های جانبی قرار می گیرند، به دلیل جابه جایی بار ثقلی تغییر مکان های به وجود آمده افقی منجر به به وجود آمدن لنگر های واژگونی اضافه می شوند. بنابراین در مدل ساده طره ای اشکال 5 تا 7 لنگر خمشی کلی برابر با :
Mub=VuH+PuΔ
معادله1
بنابراین، علاوه بر لنگر واژگونی که توسط بار جانبی به وجود می آید، Vu، ممان ثانویه PuΔ نیز می بایست مقاومت شود. این لنگر افزوده در نوبه خود منجر به به وجود آوردن تغییر مکان جانبی اضافی می شود و در نتیجه Δ بیشتر افزایش می یابد. در سازه های بسیار منعطف، ناپایداری منتج به فروریزش ممکن است رخ دهد.
شکل5- آثار P-Δ؛ مدل طره ساده. Mu = VuH + WgΔ
واجب است تا در هنگام ارزیابی نیروهای طراحی لرزه ای اهیمت اثار P-Δ تشخیص داده شود که این آثار در سازه های واقع شده در خطر لرزه ای کم تا متوسط دارای اهمیت بیشتری نسبت به سازه های واقع شده در مناطق با خطر لزه ای زیاد که در آن ها نیروهای جانبی طراحی متناظرا بیشتر در نظر گرفته می شود، می باشد. بنابراین، در اکثر شرایط، به ویژه در مناطقی که نیاز است تا نیروهای طراحی لرزه ای بیشتری در نظر گرفته شود، آثار P-Δ حاکم بر طراحی قاب نشود.
شکل6-آثار P-Δ:سیستم قاب-دیوار برشی
همان طور که انتظار می رود، پدیده P-Δ باعث افزایش رانش(drift) می شود، اما تحلیل قاب های ساختمانی معمول نشان داده است که این آثار هنگامی که رانش بیشینه میان طبقاتی کمتر از 1% است دارای مقدار اندکی است. اگرچه برای دریفت های بیشتر میان طبقاتی، آثار P-Δ منجر به افزایش تشدید این رانش ها می شود.
می بایست درک کرد که تا جایی که رفتار غیر خطی مورد توجه است، افزایش مقاومت یک قاب نسبت به افزایش سختی در کنترل دریفت موثرتر است. این مسئله به این دلیل است که هر چه قاب باشدت بیشتری در بازه غیرالاستیک پاسخ بدهد، اهمیت سختی کمتر می شود.
شکل7-شکست ناشی از آثار P-Δ
منبع:
«دپارتمان سازه سامانه کارگشا»
————————————————————————————————————————————–
برای بهره مندی از خدمات محاسبات طراحی سازه به شرح لیست زیر، در خواست خود را در لینک مشاوره فنی و مهندسی ثبت نمایید.
1-طراحی اسکلت فولادی و شالوده
2-طراحی اسکلت بتنی و شالوده
3-سبک سازی و بهینه سازی محاسبات طراحی
4- کنترل مضاعف محاسبات طراحی
3-طراحی سقف کامپوزیت عرشه فولادی و کامپوزیت سنتی
4-طراحی دال پس کشیده
5- طراحی دال بتنی مشبک
6-طراحی دال های بتنی
7- بهسازی لرزه ای و مقاوم سازی
8-طراحی سوله
9-طراحی سازه های با اسکلت LSF
10- مباحث تکمیلی و پژوهشی سازه
با تشکر
امیر فکور
