قاعده صد سی (30-100)

در این قسمت از مقاله می‌خواهیم در مورد قاعده صد سی (100-30) و نحوه در نظر گرفتن مؤلفه قائم نیروی زلزله بحث کنیم که از مفاهیم مهم در آزمون محسوب می‌شوند.

• آشنایی با قاعده صد – سی (100-30):

به طور کلی در هنگام طراحی سازه در برابر زلزله، ساختمان باید در دو امتداد عمود برهم در برابر نیروهای جانبی زلزله محاسبه شود و عملاً محاسبات در هر امتداد، به جز در موارد خاص، به طور مجزا و بدون در نظر گرفتن نیروی زلزله در امتداد دیگر انجام می‌گیرد.

در اینجا می‌خواهیم این موضوع را بررسی کنیم که در چه مواردی باید تأثیر در راستای متعامد را همزمان در طراحی در نظر بگیریم؟

با توجه به ویرایش جدید استاندارد 2800، در برخی از موارد نمی‌توان سازه را در امتدادهای عمود برهم به طور مجزا محاسبه کرد که این موارد عبارتند از:

• الف) ساختمان‌های نامنظم در پلان
• ب) کلیه ستون‌هایی که در محل تقاطع دو و یا چند سیستم مقاوم باربر جانبی قرار دارند

در موارد (الف) و (ب) امتداد اعمال نیروی زلزله باید با زاویه مناسبی که حتی‌المقدور بیشترین اثر را در سازه ایجاد می‌کند، انتخاب شود که پیدا کردن این زاویه اعمال نیرو در اغلب موارد دشوار است.

برای منظور نمودن بیشترین اثر زلزله به عنوان یک روش ساده‌تر، می‌توان 100 درصد نیروی زلزله هر امتداد را با 30 درصد نیروی زلزله در امتداد عمود بر آن ترکیب کرد.

دقت شود که در طراحی اجزای سازه در این شرایط بحرانی‌ترین حالت ممکن از نظر نیروهای داخلی حاصل از زلزله باید لحاظ گردد.

در ادامه می‌خواهیم بگوییم که منظور از بند (ب) چیست و مصادیق مرتبط با بند (ب) را به طور کامل شرح دهیم.

• تبصره‌ای جالب در رابطه با قاعده صد سی:

هنگامی که در طراحی سازه نیاز به استفاده از قاعده صد سی (30-100) باشد، پیچش ناشی از آنها نیز باید در تحلیل سازه لحاظ شود.

اما نکته جالبی که باید در اینجا به آن توجه کرد آن است که مطابق ویرایش جدید استاندارد 2800، در محاسبه نیروی زلزله جهتی که باید 30 درصد نیروی زلزله در آن جهت لحاظ شود، نیازی به در نظر گرفتن پیچش تصادفی نبوده و تنها برای نیروی زلزله جهت 100 درصد، پیچش تصادفی را اعمال می‌کنیم.

• قاعده صد سی (100-30) برای ستون‌های واقع در محل تلاقی دو سیستم باربر جانبی متعامد:

قبل از شروع این بحث، ابتدا باید دو موضوع زیر را بدانید:

• در یک قاب مهاربندی ضربدری مطابق شکل زیر که تحت بارهای جانبی قرار دارد، عملاً تنها در ستون‌های دو طرف مهاربند (یعنی ستون‌های موجود در محورهای (2) و (3) نیروی محوری ناشی از بار جانبی ایجاد می‌شود و در سایر ستون‌های این قاب (یعنی ستون‌های موجود در محورهای (1) و (4)، نیروی محوری تنها ناشی از بارهای ثقلی است.

• در یک سیستم قاب خمشی که تحت بارهای جانبی قرار دارد، در همه ستون‌های موجود در سازه نیروی محوری ناشی از بارهای جانبی ایجاد می‌شود.

در ادامه این بحث، پلان زیر را در نظر بگیرید که سیستم سازه‌ای آن در هر دو راستای x و y، به صورت قاب خمشی است.

حال با در نظر گرفتن ستون (C-4) که در شکل نشان داده شده است، درباره وضعیت این ستون در زلزله‌های ایجاد شده در راستاهای x و y می‌توان گفت:

اگر نیروی زلزله در هر دو راستای x و  y بر یک ستون مانند ستون ۴-C در پلان فوق تأثیر بگذارد، اصطلاحاً می‌گوییم ستون در محل برخورد دو سیستم باربر جانبی متعامد قرار دارد.

دقت: در پلان فوق که در هر دو راستا قاب خمشی است، عملاً کلیه ستون‌های قاب در محل برخورد دو سیستم باربر جانبی متعامد قرار دارند.

در ادامه برای درک بهتر، پلان‌های نشان داده شده در شکل زیر را در نظر بگیرید:

در پلان شکل (1)، در راستای x از سیستم مهاربندی و در راستای y از سیستم قاب خمشی استفاده شده است.

برای زلزله جهت x تنها ستون‌های (1) تا (4) که در اطراف مهاربندها قرار دارند، درگیر جریان زلزله می‌شوند و برای زلزله جهت y که قاب‌ها به صورت خمشی عمل می‌کنند، همه ستون‌ها اثرات زلزله را تجربه خواهند کرد.

از اشتراک این دو حالت می‌توان گفت که تنها ستون‌های (1) تا (4) هستند که در هر دو راستای x و y نیروی زلزله بر روی آنها تأثیر می‌گذارد و عملاً در محل برخورد دو سیستم باربر جانبی متعامد قرار دارند.

در پلان شکل (2)، در هر دو راستای سازه از سیستم مهاربندی استفاده شده و تنها ستون شماره (5) در دو راستای متعامد در طرفین دهانه مهاربندی قرار دارد و به عبارتی زلزله‌های x و y هر دو بر روی آن تأثیر ایجاد می‌کند.

دقت: از آنجا که ستون‌های محل تلاقی دو سیستم باربر جانبی متعامد، از زلزله هر دو راستای x و y نیرو می‌گیرند، لازم است تا طراحی آنها براساس قاعده صد سی انجام گیرد که محافظه‌کاری بیشتری را در طراحی لحاظ می‌کند.

•  تبصره قاعده صد سی 30-100 برای ستون‌های محل تلاقی:

با توجه به ویرایش جدید استاندارد 2800 برای در نظر گرفتن اثر زلزله 30-100 در طراحی یک ستون که در محل تلاقی دو سیستم باربر جانبی متعامد قرار دارد، اگر برای اثر زلزله در یکی از دو راستای x و y، نیروی محوری ایجاد شده در این ستون کمتر از 20 درصد ظرفیت بار محوری ستون باشد، نیازی به در نظر گرفتن اثر 30-100 در این ستون نیست.

نكته: منظور از کنترل نیروی محوری ستون با 20 درصد ظرفیت بار محوری آن، با توجه به رویکرد و آیین نامه طراحی مورد استفاده برای سازه، یکی از حالت‌های زیر می‌باشد:

دقت شود که این تبصره، در مورد ستون‌های با پلان‌های نامنظم در نظر گرفته نمی‌شود و در این حالت در کل سازه بدون در نظر گرفتن این تبصره، باید اثر 30-100 اعمال شود.

گردآورنده: گروه آموزشی استوارسازان