قاب خمشی بتنی
بتن در جا دارای مزیت پیوستگی ذاتی در محل اتصالات (joint) خود می باشد، اما طراحی و تعیین جزییات ابعادی اتصالات در نقاط گره ای محل اتصال تیر به ستون برای ساختمان های تخصیص یافته به درجه بندی SDC، C یا بالاتر اهمیت دارد. این مهم بدان دلیل است که ارتفاعی از ستون که با عمق شاه تیر همپوشانی دارد را پنل زون (ناحیه قابی)[panel zone] می گویند، که در اثر نیرو های برشی بالایی قرار دارد. خاموت های لرزه ای افقی با فواصل بسیار کوتاه برای جلوگیری از ترک خوردگی قطری غیر قابل مهار و جداشدگی(پاشیدگی) بتن برای ایجاد رفتار شکل پذیر نیاز است. هدف فراهم کردن سیستمی است که بتواند بدون از دست دادن ظرفیت باربری ثقلیبه بار های لرزهای پاسخ دهد.
یک قاب خمشی (شکل1) قابی است که توسط خمش تیر ها و ستونها و دوران به وجود امده در اتصالات شناخته می شود. قاب های خمشی داخلی برای ساختمان های اداری عموما کارامد نیستند،
شکل 1- مدل قاب خمشی
یک سازه بلند مرتبه دارای قاب خمشی عموما از قاب های موازی یا متعامد که دارای ستون ها و شاهتیر های با اتصالات صلب هستن، تشکیل شده اند. پیوستگی قاب همچنین توسط کاهش لنگر مثبت در شاهتیر ها باعث افزایش مقاومت در برابر بارگذاری ثقلی می شود. مزیتهای قاب خشمی سادگی و سهولت آن در شکل مستطیلی است. آرایش در دسترس و آزاد و ویژگی های دیوار های سازه ای، باعث آزای چیدمان داخلی و پنجره گذاری خارجی می شود. قاب های خمشی برای ساختمان های تا 25 طبقه از لحاظ اقتصادی مطلوب هستند، و کنترل رانش(خیز جانبی) [drift]ساختمان های فراتر از این تعداد طبقات، پرهزینه خواهد بود. در صورتی که که قاب های خمشی با دیوار های برشی ترکیب شوند، سازه ای نتیجه می شود که دارای سختی بسیار بیشتری است و ظرفیت ارتفاعی تا 50 طبقه یا بیشتر را خواهد داشت. سختی افقی(جانبی) یک قاب صلب عمدتا توسط مقاومت خمشی تیرها، ستون ها، و اتصالات آن ها و در قاب های بلند مرتبه، همچنین توسط صلبیت محوری ستون ها فراهم می شود. برش افقی تجمعی در تراز فوقانی هر طبقه قاب صلب توسط برش ستون های همان طبقه مقاومت می شود. (شکل 2)
شکل 2- نیرو های و تغییر شکل های قاب خمشی
برش باعث می شود که ستون های هم ارتفاع طبقه به صورت انحنای دو گانه (double curvature) با نقطه عطفی که تقریبا در وسط طبقه قرار می گیرد، خمیده شوند. ممان هایی که به یک اتصال توسط ستون های بالا و پایین خود، اعمال می شوند، توسط شاهتیر های اتصال یافته که آن ها نیز به صورت انحنای دوگانه با نقطه عطفی که به طور تقریببی در میانه دهانه به وجود می آید، مقاومت می شوند.
این تغییر شکل های دوران ستون ها و شاهتیر ها منجر به خیز برشی می شود که از آن اغلب به عنوان ویرانی قاب (رکینگ قاب)[frame racking] اطلاق می شود، و به صورت چشمگیری منجر به تغییرمکان جانبی قاب می شود. شکل تغییر یافته یک قاب صلب در اثر رکینگ دارای شکلی برشی است که تعقر آن در جهت باد بوده و شیب بشینه نزدیک تراز پایه(base) و مقدار کمینه شیب در فوقانی ترین تراز قاب مطابق با شکل 3 مشاهده می شود.
شکل 3- اندر کنش قاب خمشی و دیوار برشی
ممان کلی خارجی در تراز هر طبقه توسط کوپلی که که از کشش محوری و نیروهای فشاری ستون ها در وجوه مخالف سازه، مقاومت می شود (شکل 4). کشیدگی و کوتاه شدگی ستون ها منجر به وجود آمدن خمیدگی(خمش) کلی و تغییر مکان افقی(جانبی) متناظر، در اثر تقعر سازه می شود. به دلیل دوران فزاینده در ارتفاع، رانش طبقه در اثر خمیدگی(خمش) کلی نسبت به ارتفاع افزایش می یاید، در صورتی که در اثر ویرانی تمایل به کم شدن دارد. در نتیجه، سهم خمش کلی در رانش طبقه در فوقانی ترین طبقات، از سهم ویرانی بیشتر می شود. سهم خمش کلی در رانش کلی، اگر چه که معمولا خیلی کمتر است، بیشتر از 30% رکینگ نخواهد شد.
شکل 4- تغییر شکل خمشی قاب a- ممان مقاومت شده با بار های محوری ستون b- خمش کنسولی دیوار برشی
محدودیت رانش در اثر بارهای جانبی، اندازه اعضا قابی در ساختمان های بلند اغلب توسط سختی کنترل می شود تا مقاومت. رانش طبقه، به صورت تغییر مکان جانبی یک طبقه نسبت به طبقه زیرین خود تعریف می شود، و در ارزیابی یکپارچگی نمای بیرونی ساختمان تحت اثر آثار بار های جانبی اهمیت دارد. محدودیت رانش در طراحی معمول در برابر باد در مرتبه 1/400 تا 1/500 ارتفاع طبقه است. استنباط می شود که این محدودیت ها معمولا برای کمینه کردن آسیب به نمای بیرونی و دیوار های غیر سازه ای و پارتیشن ها کفایت می کند.
نتیجه: (conclusion)
همان طور که گفته شد سیستم قاب خمشی متشکل از سیستم قاب بندی با اتصالات صلب تیر به ستون می باشد. عامل مقاومت این سیستم در مقابل بار های جانبی و قائم، انتقال لنگر خمشی بین تیر ها و ستون هاست . مطابق با فصل سوم استاندارد 2800 قاب های خمشی در سه رده با شکل پذیری معمولی(کم)، متوسط و زیاد قابل طراحی هستند که در ساختمان های بلند تنها قاب های با شکل پذیری زیاد می توانند قابل توجه باشند. همان طور که پیشتر بیان شد، هنگامی که قاب خمشی تحت نیروی جانبی قرار می گیرد، دارای دو رفتار کلی خواهد بود،
رفتار قاب خمشی تحت بار قائم: با تاثیر بار قائم بر تیر ها، تیر بر حسب سختی نسبی تیر و ستون رفتار ی همانند تیر دو سر گیر دار خواهد داشت. در دو انتهای تیر لنگر ایجاد شده به ستون ها منتقل می شود. در ستون های میانی اگر دهانه دو طرف برابر باشد، لنگر ها یکدیگر را خنثی می کنند اما در ستون های کناری لنگر انتهایی به ستون های فوقانی و تحتانی منتقل می شود. تحت تاثیر بار قائم در صورتی که مقدار بار زنده از 500 kg/m2 و یا 1.5 برابر بار مرده بیشتر باشد می بایست بارگذاری شطرنجی مد نظر قرار بگیرد.
تحریریه آب و خاک سازان،محمدلطفی،شیراز
مطلب مورد تایید انجمن (ICC (International code council می باشد.
نام و نام خانوادگی ::* !!!
پست الکترونیک :
نظرات: * !!!
آدرس دفتر مرکزی : شيراز خيابان ستارخان نبش كوچه ١٣ ساختمان داريوش طبقه چهارم
ارتباط با مدير عامل : 09177110025 محمد لطفى
07136491950 دورنگار :
ارتباط با رئيس دفتر : 07136491890 - 07136491930 - 07136491891
ایمیل: info@abokhaksazan.ir
شرکت ساختمانی آب و خاک سازان در شیراز با داشتن تيمي مجرب از افراد نخبه و با سليقه همچنين اساتيد دانشگاه و مجريان پايه يك نظام مهندسي در رسته های معماري و اجرايي اين توانمندی را دارد كه پروژه هاي ساختماني را از مطالعات اوليه تا چيدمان مبلمان ، شما عزيزان را همراهي كند . به منظور ارتقاء سطح كيفي ارائه خدمات، شرکت آب و خاک سازان بر آن شده تا با تكيه بر اصول مشتري مداري خدمات خود را كه شامل بيش از ٦٠٠ واحد طراحي ساختمان شامل معماری و معماری داخلی (فاز يك و دو ) با سبك هاي كلاسيك و مدرن همچنين بيش از ٤٠٠٠٠ هزار متر مربع خدمات اجرايي در سال در منطقه هاي خوب شيراز معرفي نمايد
تمامی حقوق این وب سایت متعلق به شرکت آب و خاک سازان می باشد
© طراحی سایت و بهینه سازی : گروه طراحی سیرن