دیافراگم صلب، دیافراگم نرم و دیافراگم نیمه صلب

 طراحی سقف و دیافراگم

دیافراگمها

کف طبقات یا دیافراگم ها نیروی جانبی طبقات را بین اجزای قائم سیستم باربر جانبی توزیع میکند.

فرضیات مدلسازی صـحیح در مورد دیافراگم ها از یک سو منجر به توزیع صحیح نیروهای جانبی بین اجزای باربر قائم میشود و از سوی دیگر در برآورد صـحیح نیروهای داخلی دیافراگم حایز اهمیت است.

جامع ترین روش تحلیلی برای برآوردن دو نیاز مذکور، مدلسازی دیافراگم ها بـه صـورت اجزای محدود همراه با بقیه ی اعضای سازه، شامل تیر، ستون و دیوار برشی در یک مدل سه بعدی کلی است. این کار منجر به تحلیل مستقیم دیافراگم ها به همراه بقیه ی سازه و تعیین واکنش های آنها شـده و مهنـدس طـراح را از مـدلسازی و تحلیـل جداگانـه ی دیافراگمها بی نیاز میسازد.

با توجه به سه بعدی و حجیم بودن مدل، این کار دقت و حساسیت بیشتری را طلب مـیکنـد. البتـه ایـن روش در تحلیلهای غیرخطی، با صرف زمان و هزینه ی بالا همراه بوده و در اغلب موارد عملـی نیسـت. بنـابراین در دیـافراگم هـای متعارفی که فاقد بازشوهای بزرگ و نزدیک به هم بوده و دارای پلان نسبتا منظمی هستند، مطلوبتر است که از روشهای ساده شده برای مدلسازی دیافراگم ها استفاده شود.

برای اعمال روشهای ساده شده در مدلسازی دیافراگم ها ابتدا باید برآورد مناسبی از سختی دیافراگم به عمل آید. دیافراگم هـا از نظر میزان سختی درون صفحه خود به سه دسته تقسیم میشوند

۱دیافراگم صلب: اگر تحت بار جانبی، حداکثر تغییر شکل افقی دیافراگم کوچکتر از نصف متوسط تغییر مکـان جـانبی نسـبی طبقه باشد، دیافراگم صلب محسوب میشود.

-۲دیافراگم نرم: اگر تحت بار جانبی حداکثر تغییر شکل افقی دیافراگم بزرگتر از دو برابر متوسط تغییر مکان جانبی نسبی طبقه باشد، دیافراگم نرم محسوب میشود.

-۳دیافراگم نیمه صلب: اگر دیافراگم نه صلب باشد و نه نرم، نیمه صلب محسوب میشود

برای دسته بندی دیافراگم ها، محاسبه ی تغییر شکل ها باید بر مبنای بار معادل استاتیکی انجـام شـود. توزیـع نیروی افقی بر روی بخشهای مختلف یک دیافراگم باید متناسب با توزیع جرم دیافراگم باشد. در صورت جابجا شدن محور سیسـتم باربر جانبی از طبقهای به طبقه ی دیگر (مانند جابجا شدن محور مهاربند از طبقه ای بـه طبقـه ی دیگـر) بایـد اثـرات نیروهـای افقـی بهوجود آمده در دیافراگم در تغییر شکل آن منظور شود.

یک روش متداول برای بهدست آوردن تغییر شکل دیافراگم ها مدلسازی آنها به صورت تیر عمیق است. در این روش دیافراگم بر روی تکیهگاه هایی که همان اجزای قائم باربر جانبی (قابهـا و دیوارهـای برشـی) هسـتند، مـدل مـیشـود. نحـوه ی انجـام ایـن مدلسازی در شکل زیر نمایش داده شده است. همانطور که در شکل دیده مـیشـود، جـان تیـر عمیـق همـان صـفحهی افقـی دیافراگم بوده و بالهای آن اجزای لبهی دیافراگم را شامل میشوند. لیکن بایـد توجـه داشـت بـه واسـطه ی بزرگـی نسـبت عـرض دیافراگم ها به دهانه ی آنها معمولا این اجزا به عنوان تیرهای عمیق محسوب شده و دیگر فرض مستوی ماندن مقاطع هنگام خمش در آنها صادق نیست. بنابراین در محاسبه ی تغییرشکل این تیرها باید علاوه بر اثر تغییرشکل های خمشـی، اثـرات تغییرشـکل هـای برشی نیز منظور شود. اینکار یا با المان بندی دیافراگم با عناصر ورق یـا بـا اسـتفاده از المـان تیـر برشـی انجـام مـیشـود.

سـختی تکیه گاه های این تیر همان سختی سیستم باربر جانبی نسبت به کف طبقه ی زیرین آن است که به روشهای متداول قابـل محاسـبه است در دیافراگم های صلب، توزیع نیرو بین اجزای مقاوم دربرابر نیروهای افقی به نسبت سـختی ایـن اجـزا انجـام مـیشـود. در ایـن صورت، مطابق روش معمول در اغلب نرم افزارهای رایانه ای میتوان برای تحلیل سازه، گرههای واقع در یک سطح را با هـم مـرتبط نمود به طوری که عملا تغییرمکانهای جانبی طبقه در صورت نبودن پیچش در کلیه ی گـره هـای آن سـطح یکسـان باشـد و یـا درصورت وجود پیچش این تغییرمکان ها با یکدیگر رابطه خطی داشته باشند

دانستنی های طراحی سازه

در: طراحی دستی, طراحی ساختمان

نگاه کلی به نقشه های معماری و بررسی این نقشه ها با دید سازه ای

اولین مرحله در طراحی یک سازه فولادی یا بتنی دید پیدا کردن نسبت به نقشه های معماری است.

قبل از شروع به انجام هر کاری باید یک دور به طور کامل نقشه معماری توسط مهندس سازه مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد. علی الخصوص باید موارد زیر را باید در نقشه های معماری مورد توجه قرار دهیم :

۱- کاربریهای بخشهای مختلف سازه

۲- موقعیت داکتها ، راه پله ، آسانسور ، نورگیر و موارد مشابه دیگر .

۳- ساختمان در طبقات مختلف خود دارای اختلاف تراز میباشد یا خیر

۴- در کدام قسمتهای سقف محدودیت ارتفاع برای اجزای سازه ای وجود دارد. برای این موضوع شاید مجبور باشیم به طور مسقیم با مهندس معمار مشورت نماییم . ( معمولاً در قسمتهایی که دیوار وجود دارد محدودیتی در این مورد نداریم.

۵- ایا در طبقات مختلف سقف نسبت به طبقه مجاور دارای عقب نشینی میباشد یا خیر.

۶- وضعیت در و پنجره ها و دیوارها علی الخصوص در محیط سازه باید بررسی بشود و بر اساس آن بررسی شود که در کدام قسمت از سازه میتوان بادبند قرار داد یا خیر و آیا شکل بادبندها متاثر از موقعیت در و پنجره خواهد بود یا خیر ؟ ( به طور مثال اگر میتوانیم در قسمتی بادبند قرار دهیم آیا شکل بادبند میتواند ضربدری باشد و یا به طور مثال به دلیل موقعیت در و پنجره باید از شکلهای خاص بادبند مثل ۸ یا ۷ یا واگرا استفاده نماییم )

۷- در صورت وجود رمپ پارکینگ موقعیت آن باید به صورت دقیق بررسی شود.

۸- پارکینگها و مسیرهای ورود و خروج ماشینها به پارکینگ باید بررسی شود.

۹- موقعیت ساختمانهای مجاور و همچنین مسیرهای مجاور ( کوچه یا خیابان ) باید بررسی و شناسایی شود.

۱۰- توجه به کنسولها و بالکنها

بعد از دید پیدا کردن نسبت به نقشه معماری وارد مرحله بعدی یعنی انتخاب کلیات سازه میشویم. در این مرحله باید نسبت به مواردی نظیر انتخاب سیستم سازه ای ، داشتن یا نداشتن درز انقطاع در سازه ، نوع سیستم سقف و …. تصمیم گرفت. در برخی پروژه های دانشجویی موارد فوق در صورت پروژه مشخص است و نیازی نیست که دانشجو در مورد آن تصمیم بگیرد ولی در عالم واقعیت معمولاً به اینگونه نیست. این چند مورد را سعی دارم به طور مختصر توضیح دهم

وجود یا عدم وجود درز انقطاع

در این مورد در آیین نامه های ما به وضوح سخن گفته نشده است. در مبحث نهم بند ۹-۹-۷-۳ اشاره شده است که اگر نسبت طول به عرض از سه بیشتر باشد لازم است که درز انقطاع ایجاد شود. این ضابطه مربوط به سازه های بتنی است که البته تعمیم آن به سازه های فولادی هم منطقی به نظر میرسد. به عنوان یک پیشنهاد بر اساس قضاوت مهندسی توصیه میشود که سعی شود