با نگاهی به زلزلههای گذشته مشخص می شود که ساختمانهای نامنظم، در مقایسه با ساختمانهای منظم، در هنگام وقوع زلزله، از عملکرد مناسبی برخوردار نبودهاند و تأثیر مودهای بالاتر ارتعاشی در پاسخ لرزهای این ساختمانها تعیینکننده است. بر این اساس، بینظمیهای موجود در سازه که در هنگام وقوع زلزله موجب تشدید اثر آن در سازه خواهد شد، باید موردتوجه بیشتری قرار بگیرد. اما بااینحال، بیشتر روشهای مطرحشده برای سازه های منظم مورد بحث و ارزیابی قرارگرفتهاند و توجه چندانی به سازه های نامنظم نشده است.
بی نظمی در ارتفاع و پلان سبب می شود که نیروها و تغییر مکانهای سازه، به طور عمده با مقادیری که از روش معادل استاتیکی به دست میآید، فرق کند. بایستی توجه داشت که بی نظمی زیاد ممکن است ایستایی ساختمان را در زلزله های شدید که هدف آییننامه هاست، دچار مشکل کند.
نامنظمی در پلان در جلسه قبلی مطرح گردید و در این قسمت به انواع نامنظمی سازه در ارتفاع میپردازیم. بر اساس ویرایش چهارم استاندارد 2800، در صورت وجود هر یک از موارد زیر در پلان سازه، ساختمان در پلان دارای نامنظمی است:
1. نامنظمی هندسی در ارتفاع
2. نامنظمی جرمی
3. نامنظمی قطع سیستم باربر جانبی
4. نامنظمی مقاومت جانبی
5. نامنظمی سختی جانبی
1- نامنظمی هندسی در ارتفاع:
گاهی اوقات مهندسین برای اینکه طبقات پایین سازه را قویتر کنند تعداد دهانههای مهاربندی را افزایش میدهند که خود این موضوع میتواند باعث نامنظمی شود (نامنظمی در ارتفاع) و بر طبق آییننامه 2800 اگر ابعاد افقی سیستم باربر جانبی در هر طبقه بیش از %130 آن در طبقات مجاور (بالا و پایین) باشد ساختمان نامنظمی هندسی در ارتفاع خواهد داشت.
تأثیر وجود این نوع نامنظمی در سازه این است که باعث تخریب ستون و دیگر اعضا در مرز دو طبقهای که تغییر قابل توجهی در ابعاد افقی سیستم باربر جانبی داشته اند، میگردد.
جریمه وجود این نامنظمی بهصورت زیر میباشد:
– در آنالیز دینامیکی همپایهسازی با 90 درصد انجام خواهد شد.
2- نامنظمی جرمی:
طبق آییننامه 2800 اگر جرم هر طبقه بیش از %50 با جرم طبقات مجاور (بالا و پایین) اختلاف داشته باشد، ساختمان نامنظمی جرمی دارد منظور از جرم، جرم لرزهای موثر بوده و در این کنترل طبقات بام و خرپشته مستثنی هستند. مطابق تعریف فوق در طراحی ساختمانهایی که در طبقات کاربریهای مختلفی مانند کتابخانه یا رستوران دارند باید دقت بیشتری کرد تا سازه در ارتفاع دچار نامنظمی جرمی نگردد.
یکی از دلایل ایجاد نامنظمی جرمی میتواند تغییر کاربری طبقات باشد به عنوان مثال ممکن است در یک سازه طبقه اول و دوم تجاری بوده و طبقه سوم و چهارم مسکونی باشند. این میتواند به دلیل وجود انبار در طبقات تجاری، درنهایت باعث تفاوت قالب توجه در جرم طبقات شود. همچنین در برخی سازهها ممکن است در طبقات بالا نسبت به طبقات پایین کاهش زیر بنا داشته باشیم که این نیز میتواند منجر به نامنظمی جرمی شود.
جریمه وجود این نامنظمی بهصورت زیر میباشد:
– آنالیز دینامیکی سازه در طبقات بیشتر از 4 طبقه الزامی می شود.
– در آنالیز دینامیکی همپایهسازی با 90 درصد انجام خواهد شد.
3- نامنظمی قطع سیستم باربر جانبی:
در مواردی که جزئی از سیستم باربر جانبی در ارتفاع قطعشده باشد، بهطوریکه آثار ناشی از واژگونی روی تیرها، دالها، ستونها و دیوارهای تکیهگاهی تغییراتی ایجاد کند مشمول نامنظمی قطع سیستم باربر جانبی خواهد شد. در شرایطی این نامنظمی رخ میدهد که عضو باربر جانبی در ارتفاع، جابه جایی درون صفحه بیش از حداکثر طول اعضای باربر جانبی پایین و بالا داشته باشد.
تفاوت نامنظمی قطع سیستم باربر جانبی با نامنظمی خارج از صفحه در پلان:
نامنظمی خارج از صفحه نوعی نامنظمی در پلان است که سیستم باربر جانبی تا ارتفاعی ادامه دارد و از آن به بعد سیستم باربر جانبی در قابی دیگر ادامه پیدا می کند؛ اما نامنظمی قطع سیستم باربر جانبی، نوعی نامنظمی در ارتفاع است که سیستم باربر جانبی در یک قاب از یک ارتفاع به بعد، به دهانه مجاور خود انتقال پیدا میکند.
اما این دو نوع نامنظمی به دلیل جابه جا شدن سیستم باربر جانبی دارای مشکل اختلال در مسیر انتقال نیرو هستند و از این بابت شباهت دارند.
جریمه وجود این نامنظمی بهصورت زیر میباشد:
– در آنالیز دینامیکی همپایهسازی با 90 درصد انجام خواهد شد.
4- نامنظمی مقاومت جانبی:
در مواردی که مقاومت جانبی طبقه، از 80 درصد مقاومت جانبی طبقه روی خود کمتر باشد، به چنین طبقهای اصطلاحاً “طبقه ضعیف ” میگویند. در مواردی که مقدار فوق به 65 درصد کاهش یابد، اصطلاحاً “طبقه خیلی ضعیف ” نامیده می شود. در نامنظمی مقاومت جانبی، نیاز به محاسبه مقاومت جانبی طبقات داریم. وقتی صحبت از مقاومت می شود شاید در نگاه اول مقاومت سازه همان سختی سازه باشد، اما در واقع مقاومت یک عضو یا سازه، با سختی آن متفاوت میباشد. به بیان ساده می توان گفت مقاومت از جنس نیروست و سختی از جنس جابه جایی است.
جریمه وجود این نامنظمی بهصورت زیر میباشد:
– اگر طبقه ضعیف باشد، آنالیز دینامیکی با همپایهسازی 90 درصد انجام می شود.
– اگر طبقه خیلی ضعیف باشد، آنالیز دینامیکی با همپایهسازی 100 درصد انجام می شود.
5- نامنظمی سختی جانبی:
در مواردی که سختی جانبی هر طبقه کمتر از 70 درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از 80 درصد متوسط سختیهای جانبی سه طبقه روی خود باشد. چنین طبقهای اصطلاحاً “طبقه نرم ” نامیده می شود.
در مواردی که مقادیر فوق به ترتیب به 60 درصد و 70 درصد کاهش پیدا کنند، طبقه اصطلاحاً “خیلی نرم ” توصیف می شود.
اکثرا در بعضی ساختمانها که ارتفاع طبقه اول بیشتر از ارتفاع سایر طبقات است به خاطر فرمول مربوط به سختی خمشی که با افزایش طول ستون سختی کاهش مییابد، شاهد طبقه نرم و خرابی این طبقه حین رخداد زلزله خواهیم بود.
جریمه وجود این نامنظمی بهصورت زیر میباشد:
– اگر طبقه نرم باشد، آنالیز دینامیکی با همپایهسازی 90 درصد انجام می شود.
– اگر طبقه خیلی نرم باشد، آنالیز دینامیکی با همپایهسازی 100 درصد انجام می شود.
