عمران فایل

نحوه محاسبه درز انقطاع ساختمان با حل یک مثال واقعی و رعایت نکات اجرایی

باتوجه به نیاز و اهمیت مقاوم سازی در برابر زلزله بحث اجرای درز انقطاع ساختمان به صورت جدی مطرح است اما درز انقطاع چیست؟ نادیده گرفتن درز انقطاع بین دوساختمان چه پیامد هایی دارد؟ محاسبه درز انقطاع ساختمان به چه صورتی است؟ آیا درز انقطاع در آیین نامه ۲۸۰۰ و مقررات ملی ساختمان هم مطرح شده است؟

با مطالعه این مقاله ضمن درک تعریف درز انقطاع ساختمان، به طور کامل نحوه محاسبه و ضوابط اجرایی درز انقطاع را بر اساس استاندارد ۲۸۰۰ و مبحث ششم مقررات ملی فرا خواهید گرفت درواقع هدف اصلی ما این است که بدانیم اندازه درز انقطاع چقدر باید باشد؟

فهرست مطالب این نوشته:

  1. تاریخچه شکل گیری درز انقطاع بین دو ساختمان
  2. درز انقطاع چیست؟
  3. پیامدهای عدم رعایت درز انقطاع
  4. نحوه محاسبه درز انقطاع ساختمان مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ و مقررات ملی ساختمان
  5. اثر پی دلتا و تاثیر آن بر درز انقطاع
  6. نکات اجرایی درز انقطاع ساختمان
  7. جمع بندی

۱. تاریخچه شکل گیری درز انقطاع بین دو ساختمان

برای اولین بار یکی از اعضای نظام‌مهندسی کانادا در زلزله آلاسکا مشاهده کرد بین دو ساختمان که یکی ۱۴طبقه و دیگری ۶ طبقه بود، ضرباتی وجود دارد، درحالی‌که بین این دو ساختمان حدود ۱۰ سانتی‌متر فاصله وجود داشت. در مشاهده بعدی که منجر به  کشته شدن ۳نفر شد، در زلزله ماناگوا هتل ۵ طبقه به ساختمان ۲طبقه مجاورش برخورد کرد و طبقه سوم آن به‌طورکلی گسیخته شد. بالاخره بعد از چندین مشاهده وقتی در یک زلزله جان ۹۳ کودک گرفته شد، کانادایی‌ها دست به اقدامی علمی زدند و رعایت درز انقطاع را ضروری دانستند.

 

۲. درز انقطاع چیست؟

اگر بخواهیم یک تعریف از درز انقطاع داشته باشیم:
درز انقطاع (Separation Joint)، فضایی است جهت جداسازی سازه‌های مجاور هم یا به‌عبارتی‌دیگر، حداقل فاصله‌ای است که بین دو ساختمان باید رعایت شود. مهم‌ترین دلیل رعایت درز انقطاع چیست؟

هر سازه یک زمان تناوب خاص دارد و این تفاوت ممکن است در هنگام وقوع زلزله در ساختمان های مجاور یکدیگر باعث خرابی های زیادی شود به همین دلیل می خواهیم با قرار دادن این فاصله خسارت های وارده را کاهش دهیم. این فاصله را بر اساس ارتفاع ساختمان قرار می‌دهیم و از طول و عرض زمین کم می‌کنیم. درز انقطاع در وجوهی از سازه اعمال می‌شود که ساختمان مجاور وجود داشته باشد.

 

درز انقطاع بین دو ساختمان

درز انقطاع بین دو ساختمان مجاور

 

۳. پیامد عدم رعایت درز انقطاع

اگر اجرای درز انقطاع رعایت نشود، حوادث خطرناکی ممکن است رخ بدهد. وقتی دو ساختمان باهم برخورد می‌کنند، نیروی بسیار زیادی ایجاد می‌کنند. سال ۲۰۰۳ در دانشگاه فنی استرالیا آزمایشی انجام شد که موضوع این آزمایش نیروی به وجود آمده توسط ضربه دو ساختمان بود. مهندسان پس از ثبت وقایع و محاسبه نیروها، نتایج را این‌گونه‌ بیان کردند:

قدرت تخریب این نیرو ، بین دو ساختمان سه‌طبقه بافاصله چهار اینچ ، برابر ضربه یک پتک ۷۵کیلوگرمی با سرعت ۴۶۹کیلومتر بر ساعت به‌ یک برگه کاغذ بود.

 

عدم رعایت ضوابط درز انقطاع ساختمان

پبامد عدم رعایت درز انقطاع

 

۴. نحوه محاسبه درز انقطاع ساختمان

ضوابط درز انقطاع ساختمان طبق آیین نامه ۲۸۰۰

بر اساس استاندارد ۲۸۰۰ بند ۱-۴-۱ ویرایش چهار، ساختمان‌ها به دو دسته تقسیم‌شده‌اند:

۱. ساختمان‌های کمتر از هشت طبقه و اهمیت کم و متوسط به روش زیر محاسبه می‌شود که در رابطه زیر درز انقطاع و ارتفاع از تراز پایه به ترتیب با x و h نمایش داده می‌شوند.

x = 0.005 × h

تراز پایه، ترازی است که فرض می شود در آن تراز حرکت زمین به سازه منتقل می گردد و سازه از این تراز به بالا دارای حرکتی مستقل از زمین است. ارتفاع تراز پایه مرزی از زمین و قسمتی از سازه است که دچار تغییر شکل می‌شود که در بیشتر ساختمان‌ها همان تراز روی پی در نظر می‌گیریم. نکته مهمی که در اینجا باید در نظر بگیریم. به‌عنوان‌ مثال اگر طبقه اول دارای دیوار حائل باشد، دیگر امکان حرکت وجود ندارد، پس تراز تغییر می‌کند. پس می توانیم تراز پایه را به تراز بالاتر (یعنی سطح بالای دیوار حائل که سقف طبقه اول است) انتقال دهیم.

این کار باعث کاهش ارتفاع سازه از تراز پایه شده (ارتفاع از تراز پایه به اندازه ارتفاع طبقه اول کم می شود) و نهایتا منجر به کاهش نیروی زلزله‌ وارده به سازه می‌شود. البته شروطی هم باید برقرار باشد، ازجمله صلبیت سقف طبقه اول.

۲. ساختمان‌های بیشتر از هشت طبقه و اهمیت زیاد و خیلی زیاد به روش زیر محاسبه می‌شود (اگر تعداد طبقات کمتر از ۸ طبقه باشد ولی اهمیت زیاد یا خیلی زیاد داشته باشد، باید از این روش استفاده کرد). بر اساس آنچه در آیین‌نامه گفته ‌شده با استفاده از تغییر مکان جانبی غیرخطی طرح در طبقه و با در نظر گرفتن اثر پی دلتا تعیین می‌شود. برای این روش ما باید تغییر مکان‌های دو ساختمان مجاور را در نظر بگیریم، بعد با استفاده از جذر مجموع مربعات تغییر مکان‌های ساختمان‌ها، فاصله بین دو ساختمان را به دست آوریم. اگر اطلاعات ساختمان مجاور در دسترس نباشد، در این صورت فاصله ساختمان تا مرز زمین مجاور باید ۷۰% مقدار تغییر مکان جانبی غیرخطی طرح درآن طبقه ساختمان در نظر گرفته شود. تغییر مکان جانبی غیرخطی طرح، به تغییر مکانی گفته می‌شود که سازه در هنگام زلزله خواهد داشت. چون بیشترین تغییر مکان را طبقه آخر خواهد داشت، ما تغییر مکان طبقه آخر را در نظر می‌گیریم و از طریق نرم‌افزار این تغییر مکان را به دست می آوریم.

نکته: برای بدست آمدن تغیر مکان جانبی غیر خطی، اگر از تحلیل های خطی( مثلا استاتیکی) استفاده کنیم، نرم افزار تغیر مکان جانبی خطی را می دهدو باید عدد بدست آمده را در ضریب بزرگنمایی ضرب کنیم.

درنتیجه در صورت بودن اطلاعات ساختمان مجاور:

فرمول درز انقطاع آیین نامه 2800

 

 

 

در رابطه بالا  ۱(DM) تغییر مکان جانبی غیر خطی مطلق طبقه در ساختمان  اول و ۲(DM) تغییر مکان جانبی غیر خطی مطلق طبقه موردنظر در ساختمان دوم است.

فرمول محاسبه درز انقطاع

و در صورت نبودن اطلاعات ساختمان مجاور:

باید حداقل برابر ۷۰% مقدار تغییر مکان جانبی غیرخطی طرح در آن طبقه ساختمان باشد. (x =0.7DM)

ضوابط اجرایی درز انقطاع ساختمان طبق مبحث ششم

همچنین فصل یازدهم مبحث ششم مقررات ملی ساختمان در رابطه با درز انقطاع ساختمان بیان می کند:

 

ضوابط درز انقطاع مقررات ملی ساختمان

 

حال تغییر مکان جانبی نسبی را محاسبه کرده و تاثیر اثر پی دلتا را  طبق استاندارد ۲۸۰۰ بررسی می نماییم.

فرمول محاسبه تغییر مکان جانبی نسبی غیرخطی طرح (ΔM) به‌صورت زیر می باشد:

 Δ= Cd Δeu

مقدار ΔM، نباید از مقدار مجاز Δα زیر تجاوز کند.

در ساختمان‌های تا ۵ طبقه:

Δα = ۰٫۰۲۵hi

و در سایر ساختمان‌ها:

Δα = ۰٫۰۲hi

hi برابر با ارتفاع طبقه مورد نظر می باشد.

ضریب بزرگنمایی Cd طبق جدول ۳-۴ آیین‌نامه به دست می آید.

 

ضریب بزرگنمایی در محاسبه درز انقطاع ساختمان

جدول ۳-۴ آیین‌نامه مقادیر ضریب بزرگنمایی

 

۵. اثر P-Δ و تاثیر آن بر درز انقطاع

اثر ثانویه بارهای قائم بر روی تلاش ها و تغییر مکان های اجزای قاب است که به علت تغییر شکل های ایجاد شده در سازه به وجود می آید.

 

اثر پی دلتا در محاسبه درز انقطاع

اثرP-∆ در عضو قائم

در کلیه سازه‌ها بارمحوری بر روی اعضا قائم باعث تغییر شکل جانبی طبقات می‌شود که به اثر پی دلتا معروف هست. همچنین باعث افزایش برش و لنگر خمشی در اعضا می شود. این اثر در مواردی که شاخص پایداری  کمتر از ۱۰ درصد باشد، ناچیز بوده و می‌توان نادیده گرفت ولی درصورتی‌که بیشتر از ۱۰ درصد باشد باید در محاسبات منظور گردد:

 

تاثیر پی دلتا بر درز انقطاع ساختمان

 

 

 

 

در رابطه بالا Δeui تغییر مکان جانبی نسبی اولیه در طبقه i ام، Pu مجموع بارهای زنده وارده در کلیه طبقات، Vui مجموع نیروهای وارده در طبقه i ام و ارتفاع hi طبقه i ام است. همچنین شاخص پایداری θi سازه‌ها نباید از θmax بیشتر شود.

 

θmax = ۰٫۶۵/Cd  ≤  ۰٫۲۵

 

مانند سایر قسمت‌ها Cd با استفاده از آیین‌نامه تعیین می‌گردد. تغییر مکان افزایش یافته جانبی نسبی طبقه تحت اثر P-∆

پی دلتا در محاسبه درز انقطاع

 

 

تا ۵ طبقه :  Δeui = 0.025hi / Cd

سایر ساختمان ها: Δeui = 0.02hi / Cd

 

پاسخ به یک چالش مهم طراحی درز انقطاع

مهندس معمار چگونه درز انقطاع ساختمان را در نظر بگیرد درصورتی‌که اطلاعاتی از ساختمان در دسترس ندارد ؟

در روش‌های بالا درهرصورت نیاز به اطلاعات ساختمان داریم. ما می‌توانیم حداکثر درز انقطاع را در نظر بگیریم و یک عدد به دست بیاوریم و با استفاده از x = 0.005h یک عدد دیگر به دست بیاوریم و درز انقطاع را بین این دو عدد محدود کنیم. بر اساس آیین‌نامه ۲۸۰۰ بیشترین درز به‌صورت زیر محاسبه می‌شود.

x = 0.7 × Δα

که فرمول Δα را قبلا بیان کردیم و h برابر با ارتفاع ساختمان است.

اما در قسمت کنترل‌ها ، ∆ سازه را طوری به دست آوریم که از درز انقطاع که ما در نظر گرفته‌ایم بیشتر نشود. بعد از محاسبه درز انقطاع باید در پلان ساختمان آن را اعمال کنیم که عمدتاً درز انقطاع توسط مهندس معمار در نظر گرفته می‌شود؛ به خاطر اینکه در محاسبه مساحت‌ها و ستون گذاری مؤثر است.

 مثال ۱: ساختمانی بااهمیت متوسط و ارتفاع۱۳متر در نظر گرفته شود.این ساختمان ازنظر شمالی و جنوبی به کوچه ختم می‌شود و  طرف شرقی غربی به ساختمان‌های مجاور ختم می‌شود. درز انقطاع ساختمان را به دست آورید؟

حل) بر اساس آنچه گفتیم ساختمان زیر ۸ طبقه است، پس بر اساس فرمول:

x = 0.005 × ۱۳ = ۰٫۰۶۵

که تقریباً همان ۷ سانتی‌متر در نظر می‌گیریم.

به علت اینکه در شمال وجنوب، ساختمانی نیست، درز انقطاع در نظر نمی‌گیریم ولی در غرب و شرق ۷ سانتی‌متر در نظر می‌گیریم.

حال فرض کنیم ساختمان از اهمیت زیادی برخوردار باشد.

در نتیجه می توانیم مقدار درز انقطاع را بین ۷ سانتی متر و مقدار زیر محدود کنیم.

x = 0.7 × ۰٫۰۲۵ × ۱۳ = ۰٫۲۲۷۵

تقریباً حدود ۲۳ سانتی‌متر می شود که این مقدار واقعاً مقدار زیادی است.

حال می‌توانیم همان ۷سانتی‌متر در نظر بگیریم ولی در کنترل‌ها آن را بررسی کنیم .

x = 0.7 × Cd × Δ ≤ ۷cm

اگر کنترل کردیم که درز انقطاع باعث سنگین شدن سازه می‌شود و ازنظر اقتصادی بهینه نیست، از مهندس معمار خواسته درز انقطاع را بررسی کند.

 

نکته: درز انقطاع در ساختمان هایی که ارتفاع دو طرفشان متفاوت است(مانند شکل زیر)،برای هر طرف جداگانه باید حساب کنیم.

 

نحوه محاسبه درز انقطاع ساختمان

 

۶. نکات اجرای درز انقطاع

۱. باید درز انقطاع در نقشه‌های معماری و همچنین نقشه‌های سازه نشان داده شود که مهندس مجری بتواند اجرا کند.

۲. باید به ابعاد ستون از پایین تا بالای ساختمان دقت کنیم، خصوصاً آن ستون‌هایی که تا بالا به‌صورت مداوم و یکسره ادامه دارد.

برای این نوع ستون‌ها یا دیوار برشی، باید اندازه درز انقطاع طبقات از پایین تامین شود.

در سازه های بتنی برای رعایت درز انقطاع از کاور بتن استفاده می شود و برای کنترل باید از روی فونداسیون و در زمان اجرا ریشه ستون در نظر گرفته می شود. برای سازه های فولادی برای در نظر گرفتن و کنترل درز انقطاع در زمان قرار داردن صفحه ستون انجام می شود.

۳. انجام درز انقطاع اهمیت زیادی دارد به نحوی که در اداره ثبت و شهرداری برای مساحت زیربنای ساختمان به این موضوع توجه می‌کنند، به اینصورت که جز زیر بنای ناخالص در نظر گرفته می شود.

۴. درصورتی‌که ساختمان مجاور درز انقطاع را رعایت نکرده باشد، مهندس ناظر باید ملاحظات فنی و حقوقی لازم را درنظر بگیرد.

۵. طبق آیین نامه مقدار جلو آمدگی یا فرو رفتگی از حدمجاز بیشتر نشود.

۶. در حالتی که فاصله بین دو سقف در یک طبقه از شصت سانتی متر بیشتر شود، با توجه به تفاوت دو قسمت ساختمان لازم است در محل تفاوت ارتفاع، درز انقطاع قرار دهیم و دو قسمت ساختمان را از هم جدا کنیم.

۷. فونداسیون ها باید در تراز کف، اختلاف ارتفاع داشته باشند و شیب خط واصل میان دو فونداسیون مجاور از پانزده درصد بیشتر باشد.

۸. درز انقطاع در فونداسیون در اکثر موارد نیاز نیست تا انتهای فونداسیون ادامه پیدا کند، به دلیل اینکه درز انقطاع مربوط به ضربه در اثر مشخصات متفاوت دو ساختمان می باشد.

۹. پوشش درز انقطاع:
درز انقطاع ساختمان را به دلیل مسائل زیبایی شناختی شهر و حفظ امنیت انسان ها و حیوان باید با مصالح مناسب پر کنیم. طبق بند ۱-۴-۱ آیین‌نامه ۲۸۰۰ پوشاندن درز انقطاع باید با مصالح انعطاف‌پذیر مانند ماسه‌بادی و پلاستوفوم باشد. برای بستن درز انقطاع ساختمان نباید از بتن، مصالح بنایی و یونولیت استفاده شود.

۱۰. نحوه‌ی نگهداری درز انقطاع پس از اجرا در کلیه سازه ها باید وضعیت درز انقطاع ساختمان به طور مداوم بررسی شود تا در هنگام زلزله، خسارات ناشی از ضربه  کاهش پیدا کند.

۷. جمع بندی

دراین مقاله به اهمیت درز انقطاع پی بردید و دیدید که اگر به آن توجه نشود و به درستی رعایت نگردد، می تواند خسارات مالی و حتی جانی زیادی به بار آورد. همچنین دریافتیدکه طبق استاندارد۲۸۰۰ و مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، محاسبه اش باتوجه به شرایط مختلف، تعداد طبقات و اهمیت ساختمان متفاوت است.

۱. ساختمان‌های کمتر از هشت طبقه و اهمیت کم و متوسط:  x = 0.005 × h

۲. ساختمان‌های بیشتر هشت طبقه و یا اهمیت زیاد و خیلی زیاد:

در صورت بودن اطلاعات ساختمان مجاور :

محاسبه درز انقطاع ساختمان طبق آیین نامه 2800

در صورت نبودن اطلاعات ساختمان مجاور:

باید حداقل برابر ۷۰% مقدار تغییر مکان جانبی غیرخطی طرح در آن طبقه ساختمان باشد. (x =0.7DM)

همچنین در صورت نبودن اطلاعات ساختمان مجاور می توان درز انقطاع را بین (۰٫۰۰۵ × h) و (۰٫۷ × Δα) محدود کرد و نهایتا کنترل های طراحی را هم باید انجام داد.

در ساختمان‌های تا ۵ طبقه:         Δα = ۰٫۰۲۵hi

و در سایر ساختمان‌ها:                Δα = ۰٫۰۲hi

برابر با ارتفاع طبقه مورد نظر می باشد.

 

منابع

  1. آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله – استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم
  2. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ایران – بارهای وارد بر ساختمان ویرایش ۱۳۹۲
  3. مقاله محاسبه درز انقطاع سبزسازه
مهندس پوریا رحیمی

    نوشته‌های مرتبط

    قوانین ارسال دیدگاه

    • دیدگاه های فینگلیش تایید نخواهند شد.
    • دیدگاه های نامرتبط به مطلب تایید نخواهد شد.
    • از درج دیدگاه های تکراری پرهیز نمایید.
    دیدگاه‌ها

    *
    *

    0