برای مقابله با نیروهای جـانبی وارد بـر سـازه، بـه ویـژه نیروهای زلزله، از دیرباز، سیستم‌های گوناگونی مورد مطالعـه قرار گرفته و در نهایت تعدادی از آنها توسط آیین‌نامه‌ها بـه رسمیت شناخته شده و ضوابط مربوط به طراحـی و سـاخت آنها بیان شده است.‌ از میان آنها می‌توان به سیستم‌هـای سازه‌ای که شامل مهاربندی، دیـوار برشـی، قـاب خمـشی و سیستم‌های دوگانه یا ترکیبی اشـاره کـرد. که عموما سیستم قاب خمشی و سیستم مهاربندی از دیگر سیستم ها ببشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

قاب خمشی معمولی

قاب خمـشی معمـولی بـه قـابی اطلاق می‌شود که اجزای تشکیل دهنده آن، دارای آن چنان جزئیاتی است کـه تغییرشـکل‌های فرا ارتجـاعی انـدکی را در برابر زلزله طرح از خود نشان بدهد.

قاب خمشی متوسط

قاب خمـشی متوسـط بـه قـابی اطلاق می‌شود که در برابـر نیروهـای جـانبی زلزلـه بتوانـد، تغییرشکل‌های فرا ارتجاعی محـدودی را تحمل کند. در طراحی این قاب‌ها سعی بر آن است که در یک یـا دو انتهـای تیر، در خارج از محدوده اتـصال تیـر بـه سـتون، مفـصل‌های پلاستیک تشکیل شوند. مفاصل پلاسـتیک دارای ظرفیـت دورانی به حدی باشند کـه دوران نظیـر تغییر مکـان جـانبی نسبی طبقه، حداقل به ۰/۰۲ رادیان برسد کـه حـدود ۰/۰۱ رادیان آن در ناحیه فرا ارتجاعی باشد.

قاب خمشی ویژه

اب خمـشی ویـژه بـه قـابی اطـلاق می‌شود که در برابر نیروهای جانبی زلزله بتوانـد تغییرشـکل‌های فرا ارتجاعی قابل ملاحظه‌ای را تحمل کند. در طراحی ایـن قاب‌هـا سعی بر آن است کـه در یـک یـا دو انتهـای تیـر، در خـارج از محدوده اتصال تیر به ستون، مفصل‌های پلاستیک تشکیل شوند و مفاصل پلاستیک دارای ظرفیـت متنـاظر تغییرمکـان جـانبی نسبی طبقه، حداقل به انـدازه ۰/۰۴ رادیـان باشـد کـه حـدود ۰/۰۳ رادیان آن در ناحیه فرا ارتجاعی است.

سیستم‌های دوگانه یا ترکیبی

نوعی سیستم سازه‌ای است که در آن بارهای قائم عمدتاً توسط قاب‌های سـاختمانی تحمل می‌شـوند. مقاومـت در برابـر بارهـای جـانبی توسـط مجموعه‌ای از دیوارهای برشـی یـا قاب‌هـای مهاربنـدی شـده همراه با مجموعه‌ای از قاب‌های خمشی صورت می‌گیرد. سهم باربری جانبی هر یک از دو مجموعـه بـا توجـه بـه سـختی جانبی و اندرکنش آن دو، درتمام طبقات تعیـین مـی‌شـود. قاب‌های خمشی قادرند به تنهایی، حداقل ۲۵ درصـد نیـروی جانبی وارد به ساختمان را تحمل کنند.

قاب مهاربندی شده همگرای ویژه

قاب‌های مهاربندی شده همگرای ویژه به قاب‌هایی گفته می‌شـود کـه در آنهـا از مهاربندها انتظار می‌رود تحت اثـر بـار جـانبی زلزلـه طـرح، تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی قابل ملاحظه‌ای را تحمـل کننـد و در آنها کاهش مقاومت چندانی رخ ندهد. رفتـار فرا ارتجـاعی مورد نظر ممکن است بـه مرحلـه بعـد از کمـانش مهاربنـد توسعه یابد. به این ترتیب پیکره‌بندی (جانمـایی) و طراحـی مهاربند و اتصالات آن بایـد چنـان باشـد کـه از عهـده ایـن تغییرشکل‌ها برآید و رفتار تیرها و سـتون‌ها در قـاب عمـلاً در مرحله ارتجاعی باقی بماند.

‌ضوابط لرزه‌ای قاب خمشی ویژه

‌مقاطع ستون‌ها باید از نوع فشرده لرزه‌ای باشـند. ضـوابط آیین‌نامه برای مقاطع فشرده لرزه‌ای سـخت گیرانـه‌تـر از مقاطع فشرده است. ضوابط آیین‌نامه برای مقاطع فشرده و فشرده لرزه‌ای در‌ مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ‌مقایسه شده‌اند.‌ در سـتون‌ها اسـتفاده از مقطـع متـشکل از چنـد نیمـرخ بستدار مجاز نیست. ظرفیت بار محوری ستون در فشار یـا کـشش، بـدون در نظر گرفتن لنگر خمشی وارد بر آن، نبایـد کمتـر از بـار محوری تعیین شده در ترکیب بـار زلزلـه تـشدید یافتـه باشد.

در ناحیه بحرانی ایجـاد هر گونـه تغییـر در ضـخامت یـا پهنای بال تیر مجاز نیست. برشگیرهایی که برای مرکب کردن دال بتن آرمه و تیرها به کار برده می‌شود نباید در ناحیه بحرانی نصب شود. ‌استفاده از تیرهای لانه زنبوری مجاز نیست.‌ در طراحی تیرها برای خمش ضابطه اضافی خاصی وجود ندارد. اما در طراحی آنها برای برش بایـد نیـروی برشـی اضافی ناشی از ایجاد لنگرهای خمـشی قابـل انتظـار در مفاصل پلاستیک دو انتهای تیر در نظر گرفته شود.‌اتصال تیر به ستون باید برای لنگر خمشی و نیروی برشی قابل انتظار‌ در بر ستون‌، طراحی شود.

ضوابط لرزه‌ای قاب خمشی متوسط

الزامات مربوط به طراحی اعضاء و اتصالات آنهـا در ایـن قاب‌ها عمدتاً همان الزامات مربوط بـه قاب‌هـای خمـشی ویـژه است که در آنها موارد سختگیرانه کمتری لحاظ شده است. برخی استثنائات این قاب‌ها از قرار زیر است.

• ‌مقاطع تیرها و ستون‌ها از نوع فشرده بوده ولـی لازم نیست ضوابط فشردگی لرزه‌ای را ارضاء نماید.
• در سـتون‌ها اسـتفاده از مقطـع متـشکل از چنـد نیمـرخ بستدار مجاز است، مشروط بـر ایـن کـه خمـش در ستون حول محور با مصالح باشد.
• در طراحی تیرها برای برش می‌توان یـا الزامـات قاب‌هـای خمشی ویژه را رعایت کرد و یا برش ایجاد شده در تیـر تحت اثر ترکیـب بـار زلزلـه تـشدید یافتـه و هـر کـدام کوچکترند را به کار برد.
• در طراحی اتصال تیر بـه سـتون بـرای خمـش و بـرش می‌توان یا الزامات قاب‌های خمشی ویژه را رعایت کرد و یا لنگر خمشی و بـرش ایجـاد شـده در اتـصال تحـت اثـر ترکیب بار زلزله تشدید یافته و هر کدام کوچکترند را به کار برد‌.

ضوابط لرزه‌ای قاب خمشی معمولی

در طراحی سازه‌های فولادی چنانچه در محاسبه نیـروی جانبی زلزله، بر اساس ضوابط مبحـث شـشم مقـررات ملـی ساختمان مقدار ضریب رفتار R‌، برابر یـا کمتـر از ۵ منظـور شود، رعایت ضوابط لرزه‌ای الزامی نیست. استفاده از این سیـستم بـرای سـاختمان‌های بـا اهمیـت خیلـی زیـاد و زیـاد در تمـام منـاطق لــرزه‌خیـزی و بــرای ساختمان‌های با اهمیت متوسط در مناطق لرزه‌خیـزی ‌مجــاز نیست. ارتفــاع حــداکثر ایــن سیــستم بــرای ساختمان‌های با اهمیت متوسط در مناطق لرزه‌خیـزی‌ به ۱۵ متر محدود می‌شود.

منبع:

hom.ir