اثرات مشخصات معماری یک ساختمان، در رفتار لرزه‌ای آن چیست؟

  • خانه
  • عمران
  • اثرات مشخصات معماری یک ساختمان، در رفتار لرزه‌ای آن چیست؟

اهمیت خصوصیات معماری

رفتار لرزه‌ای یک ساختمان وابسته به شکل کلی، اندازه، هندسه و در نهایت نحوه انتقال نیروهای ایجاد شده توسط زلزله از دیافراگم‌ها به سمت فونداسیون می‌باشد. بنابراین در مرحله برنامه‌ریزی برای طراحی و ساخت پرژه، بایستی معماران و مهندسین سازه از ویژگی‌های نامطلوب لرزه‌ای اجتناب کرده و بهترین پیکربندی را برای سازه انتخاب نمایند. اهمیت پیکربندی یک ساختمان از زبان یکی از مهندسین زلزله آمریکا (هنری دگنکلب) به صورت زیر می‌باشد “اگر شروع طراحی با یک پیکربندی نامطلوب باشد بهترین راه‌حلی که تمامی مهندسین سازه می‌توانند ارائه دهند به عنوان چسب زخمی است که می‌تواند یک طرح اساسا نامطلوب را اندکی بهبود بخشد، در سمت مقابل اگر شروع طراحی با یک پیکربندی مطلوب و سیستم باربر معقول باشد حتی اگر طراحی این سیستم توسط یک مهندس ضعیف انجام پذیرد بازهم نتیجه نهائی طرح، عملکرد لرزه‌ای را تحت الشعاع قرار نمی‌دهد. البته شاید این جمله اندکی اغراق آمیز باشد. در هر صورت با منظم بودن پیکربندی کلی سازه، بخش عمده‌ای از مشکلات مذکور حل خواهد شد، لیکن عواملی نظیر اقتصاد مساحت مفید بیشتر و تنوع چیدمان برای استفاده بهینه از فضاها و همچنین زیبا و دل‌انگیز بودن تناسبات، همگی مهندس سازه را ملزم به ارائه طرح‌های متنوع و مطلوب لرزه‌ای می‌کند.”

برای ساخت یک ساختمان مقاوم در برابر زلزله ۴ فاکتور مهم در ارتباط با مسائل معماری و سازه‌ای بایستی مورد بررسی قرار گیرد:

۱-پیکربندی لرزه‌ای سازه

۲-سختی جانبی

۳-مقاومت جانبی

۴-شکل‌پذیری

آئین‌نامه‌های لرزه‌ای موجود با ارائه ضوابط و کنترل‌ها عملا تضمین کننده تامین شرایط مطلوب برای فاکتورهای سختی‌، مقاومت و شکل‌پذیری خواهند بود (شکل۱)، در حالی که برای تامین شرایط مطلوب از نظر پیکربندی لرزه‌ای بایستی علاوه بر ضوابط آئین‌نامه‌ای، تعامل سازنده‌ای بین اهداف معماری و رفتار لرزه‌ای سازه برقرار گردد. نتیجه این تعامل ساز‌نده جلوگیری از اجرای پیکربندی‌های نامطلوبی است که در ادامه به هرکدام اشاره خواهد شد.

خصوصیات معماری

تمایل به ایحاد یک ساختار زیبا و دل‌انگیز با عملکرد کارآمد، معماران را به سمت ارائه طرح‌های تخیلی سوق می‌دهد. گاهی اوقات ظاهر ساختمان، بیننده را جلب می‌کند، گاهی اوقات سیستم سازه‌ای، در موارد دیگری نیز ظاهر و سیستم‌سازه‌ای هر دو باهم شگفت‌انگیز خواهند شد. با این حال پیکربندی و سیستم سازه‌ای هر دو تاثیر قابل توجهی در رفتار لرزه‌ای ساختمان دارند. طیف گسترده‌ای از خسارات سازه‌ای ناشی از زلزله‌های گذشته در سراسر دنیا، از نظر شناسایی پیکربندی‌های لرزه‌ای مطلوب در مقابل سیستم‌های نامطلوب بسیار آموزنده می‌باشند. در ادامه به هرکدام از این موارد اشاره می‌شود:

اندازه ساختمان‌ها

در ساختمان‌های بلند با نسبت‌های بعدی بزرگ (شکل۲-a)، جابجایی افقی کف‌ها تحت زلزله قابل توجه بوده و در ساختمان کوتاه و طویل (شکل۲-b) به دلیل مقاومت پیچشی پایین، خسارات ناشی از زلزله بسیار زیاد می‌باشد، نهایتا در ساختمان‌های با مساحت پلانی بزرگ مانند انبارها (شکل۲-c) ممکن است نیروی افقی زلزله بیشتر از ظرفیت باربری دیوارها و ستون‌ها باشد.

نامنظمی‌های ساختمان در پلان

عموما ساختمان‌های با پلان ساده (شکل ۳-a)، تحت زلزله‌های قوی عملکرد لرزه‌ای مطلوبی از خود نشان می‌دهند، این درحالی است که ساختمان‌های دارای گوشه‌های بازگشتی مانند ساختمان‌ها با اشکال U، V، H و شکل + در پلان (شکل ۳-b)، معمولا متحمل خسارات قابل توجهی می‌شوند. در بسیار از اوقات با جدا کردن ساختمان و تبدیل آن به دو یا چند بخش، می‌توان از آثار مخرب این گوشه‌های بازگشتی جلوگیری کرد. به عنوان مثال یک پلان L شکل را می‌توان از محل گوشه بازگشتی به دو پلان مستقل مستطیلی تبدیل کرد (شکل۳-c). حتی بعضا با وجود ساده بودن پلان، ممکن است به دلیل عدم توزیع یکنواخت سختی در پلان، ساختمان دچار پیچش قابل ملاحظه‌ای می‌شود.

نامنظمی‌های ساختمان در ارتفاع

نیروهای زلزله به وجود آمده در ترازهای مختلف برای ساختمان بایستی در کوتاه‌ترین مسیر به سمت فونداسیون هدایت شوند، هرگونه انحراف یا گسستگی در این مسیر انتقال بار اثرات نامطلوبی بر روی رفتار لرزه‌ای ساختمان خواهد داشت. ساختمان‌های دارای Setbacks (مانند ساختمان‌های هتل که گاها تعدادی از طبقاتش از سایر طبقات عریض‌تر می‌باشند) این حالت باعث تغییر قابل توجه نیروی زلزله در تراز شکستگی می‌باشد (شکل۴-a). ساختمان‌هایی که در یک طبقه مشخص، ستون‌‌ها و دیوارهای کمتری دارند یا دارای یک طبقه با ارتفاع زیاد و غیرمعمول هستند (شکل۴-b)، تمایل به فروریزیش و انهدام در همان طبقه بخصوص را خواهند داشت.

بسیاری از ساختمان‌هایی که در طبقه هم‌کف پارکینگ کاملا باز دارند دچار فروریزش یا آسیب‌های بسیار جدی در محل همین طبقه باز شده‌اند (زلزله بوج ۲۰۰۱). ساختمان‌های اجرای شده برروی شیب‌ها به دلیل داشتن ستون‌های غیر هم‌ارتفاع در یک سطح،‌ دچار مشکلاتی نظیر پیچش‌های بحرانی، تشکیل ستون‌ کوتاه و …. می‌شوند (شکل۴-c). ساختمان‌های که در طبقات میانی آن ستون یا ستون‌هایی برروی تیر قطع شده و تا فونداسیون ادامه پیدا نمی‌کنند این ساختمان به دلیل ناپیوستگی در مسیر انتقال زلزله دچار خرابی و آسیب‌های عمده لرزه‌ای خواهند شد (شکل۴-d). این آسیب وقتی شدیدتر می‌شود که این قطع شدگی در طبقات بالا برای دیوارهای برشی باشد.

اشتراک گذاری

اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp

پست های مرتبط

از همین دسته بخوانید!

اسکرول به بالا