ضریب نامعینی سازه

برای درک بهتر ضریب نامعینی سازه، بصورت تصویری توضیح می‌دهم که بهتر درک کنید:

قاب‌های زیر را در نظر بگیرید:

فرض کنید مقاومت، سختی و ظرفیت شکل‌پذیری هر دو قاب کاملاً یکسان است.

در قاب (a) مقاومت و سختی توسط دو دهانه مهاربندی شده در هر طبقه تأمین می‌شود.

در زمان وقوع زمین‌لرزه در صورتی که مهاربند موجود در یکی از دهانه‌ها تخریب شود، مهاربند دیگر پایداری سازه را حفظ خواهد کرد و از فروریزش کلی سازه جلوگیری می‌کند ولی در سازه (b)، اگر در زمان وقوع زلزله مهاربند یک طبقه تخریب شود، در آن طبقه عنصر مقاومی در برابر نیروی زلزله وجود نداشته و سازه ناپایدار خواهد شد.

به طور کلی هرچه تعداد عناصر باربر جانبی در یک سازه بیشتر باشد، درجه نامعینی سازه افزایش یافته و سازه عملکرد بهتری تا لحظه خرابی از خود نشان می‌دهد.

براساس استاندارد 2800 ویرایش جدید، نیروی برشی پایه در هر یک از امتدادهای اصلی ساختمان باید در ضریب نامعینی P مربوط به آن امتداد ضرب شود.

این ضریب در صورتی که هر یک از شرایط تعریف شده که در ادامه مقاله به آن اشاره می‌کنیم وجود داشته باشد، برابر 1 و در غیر این صورت برابر 1/2 در نظر گرفته می‌شود.

الف) ساختمان در پلان منظم بوده و در طبقاتی که نیروی برشی بیش از 35 درصد نیروی برشی پایه ساختمان در آنها ایجاد می‌شود، دارای حداقل دو دهانه مقاوم در برابر بارهای جانبی در هر طرف مرکز جرم ساختمان و در هر امتداد اصلی ساختمان باشد.

تذكر:در سیستم‌های دارای دیوار برشی، تعداد دهانه‌ها از تقسیم طول دیوار بر ارتفاع طبقه به دست می‌آید.

ب) هر طبقه‌ای از ساختمان که در آن بیش از 35% نیروی برشی پایه ایجاد می‌شود، حذف جزئی از سیستم مقاوم جانبی مطابق جدول زیر، موجب کاهش مقاومت جانبی طبقه به میزان بیشتر از 33 درصد نشده و در طبقه نامنظمی شدید پیچشی نیز به وجود نیاید.

جدول ضوابط استفاده از P=1/0 برای مواردی که بیش از 35% نیروی برش پایه در طبقه‌ای از ساختمان ایجاد می‌شود.

برای تعیین ضریب نامعینی یک سازه باید مراحل زیر را طی کنید:

• در صورتی که ساختمان منظم باشد، ابتدا بند الف را کنترل کنید، اگر سازه شرایط این بند را داشت ضریب نامعینی را یک در نظر بگیرید.
  در غیر این صورت، باید شرایط بند ب را کنترل کنید.
  اگر سازه شرایط این بند را ارضا کرد، ضریب نامعینی برابر یک و در صورتی که شرایط این بند نیز برقرار نبود این ضریب برابر 1/2 در نظر گرفته می‌شود.

• در سازه‌های نامنظم، فقط باید شرایط بند ب را کنترل کنید.
  اگر سازه شرایط این بند را داشت، ضریب نامعینی را برابر یک و در غیر این صورت، این ضریب را برابر 2/1 در نظر بگیرید.

تذكر:

در برخی از ساختمان‌ها و برخی از کنترل‌های ویرایش چهارم استاندارد 2800، نیازی نیست ضریب نامعینی را در نظر بگیریم و در آنها باید 1/0= p منظور شود، این موارد عبارتند از:

1. ساختمان‌های با تعداد طبقات کمتر از 3 طبقه و یا کوتاه تر از 10 متر از تراز پایه
2. محاسبه تغییر مکان جانبی ساختمان
3. محاسبه اثر
4. تعیین نیروی جانبی در اجزای غیر‌سازه‌ای
5. تعیین نیروها در دیافراگم‌ها
6. تعیین نیروی جانبی در سازه‌های غیرساختمانی غیرمشابه ساختمان
7. در کلیه اعضایی که مشمول طراحی برای زلزله تشدید یافته می‌شوند و نیروی زلزله در آنها در ضریب اضافه مقاومت  ضرب می‌شود.

• ترکیب سیستم‌ها در پلان و ارتفاع سازه:

بدون شک، انتخاب نوع سیستم باربر جانبی و جانمایی المان‌های این سیستم در پلان و ارتفاع سازه، یکی از مهمترین مراحل طراحی یک ساختمان است.

در این مرحله، طراح سازه باید با در نظر گرفتن عواملی نظیر ابعاد هندسی ساختمان، کاربری، معماری و… سیستم سازه‌ای مناسبی را انتخاب کند.

سیستم سازه‌ای مناسب برای یک ساختمان، سیستمی است که علاوه بر تأمین مقاومت و سختی جانبی مناسب برای سازه، کمترین آسیب را به معماری ساختمان وارد کند.

در حالت کلی بهتر است از یک نوع سیستم باربر در ارتفاع و پلان سازه استفاده شود ولی در بعضی از مواقع، ممکن است محدودیت‌های معماری و سازه‌ای طراح را مجبور کند که از چند نوع سیستم سازه‌ای در پلان و ارتفاع سازه استفاده کند.

• تركيب سیستم‌ها در پلان:

در صورتی که در پلان ساختمان از دو سیستم سازه‌ای مختلف برای تحمل بار جانبی زلزله (در دو امتداد) استفاده شود، باید برای هر سیستم ضریب رفتار مربوطه مطابق جدول زیر تعیین شود.

در مواردی که تنها در یک امتداد از سیستم دیوار باربر استفاده شده باشد، مقدار ضریب رفتار در امتداد دیگر، نباید بیشتر از مقدار آن در امتداد سیستم دیوار باربر در نظر گرفته شود.

گردآورنده: گروه آموزشی استوارسازان