نکاتی در مورد کنترل دریفت در طراحی سازه ها
- در حالت کلی عملکرد یک سازه ساختمانی مشابه یک تیر طره است که محل اتصال به پی مانند اتصال گیردار تیر به تکیه گاه است و تراز بام آن مشابه انتهای آزاد طره. به بیان دیگر کل ساختمان همانند یک تیر طره عمودی عمل می نماید.
- در تیرها خیز تیر ( و به صورت متناظر در ساختمان جابه جایی جانبی سازه تحت بارهای جانبی) شامل دو بخش جابه جایی برشی و خمشی است. در تیرهایی که نسبت عمق تیر به طول تیر کوچک است، جابه جایی برشی مقداری کوچک و قابل صرفنظر است و اگر برعکس ، عمق تیر در مقایسه با طول آن زیاد باشد، جابه جایی خمشی در مقایسه با جابه جایی برشی مقدار کوچکی خواهد بود.
- در یک ساختمان میتوان به صورت متناظر ارتفاع کلی ساختمان را مشابه طول تیر طره و طول دهانه هایی از ساختمان که عناصر مقاوم جانبی در آنها قرار میگیرد را به عنوان عمق تیر طره فرضی در نظر گرفت.
- در سیستم های قاب خمشی که همه اجزاء سازه یا اکثریت آنها در تحمل بارهای جانبی نقش دارند، عمق تیر فرضی در مقایسه با طول آن (ارتفاع ساختمان) مقدار بزرگی خواهد بود. در این موارد عملکرد ساختمان به صورت برشی خواهد بود. در این حالت معمولاً جابه جایی در طبقات پایین بیشتر از طبقات بالا خواهد بود و با رفتن به سمت طبقات آخر از میزان دریفت طبقات کاسته میشود.
- در سازه هایی که شامل قاب ساده و مهاربند یا دیوار برشی هستند، چون بخش محدودی از سازه در تحمل بار جانبی مشارکت دارد، عمق تیر فرضی مورد نظر در مقایسه با طول تیر فرضی ( ارتفاع ساختمان ) در عمده موارد عدد کمتری خواهد شد. در اینگونه موارد برای ساختمانهای متوسط و یا بلندتر ، عملکرد ساختمان در برابر بارهای خارجی عمدتاً به صورت رفتار خمشی خواهد بود. در این حالت دریفت در طبقات پایین مقدار کمتری نسبت به طبقات بالاتر خواهد داشت. استفاده از این سیستم ها برای سازه های بلند از نظر کنترل دریفت با مشکل مواجه خواهد شد. در صورتی که از این سیستم ها در سازه های کوتاه استفاده شود، ترکیبی از رفتار خمشی و برشی بر رفتار جانبی سازه حاکم میشود و حتی ممکن است رفتار برشی بر رفتار خمشی غلبه نماید.
- در سیستم های دوگانه که ترکیبی از سیستم قاب خمشی همراه با مهاربند یا دیوار برشی استفاده میشود، هر کدام از این سیستم ها ضعف سیستم دیگر را تا حدی جبران خواهد کرد. در طبقات بالا که سیستم مهاربند یا دیوار برشی دریفت بالاتری دارد، دیوار یا مهاربند بر سیستم قاب خمشی تکیه میکند و نیروی برشی در قاب بیشتر از دیوار یا مهاربند خواهد بود. در طبقات میانی دریفت در هر دو سیستم نسبتاً برابر خواهد بود. در طبقات پایین دریفت در سیستم قاب خمشی بیشتر از سیستم مهاربند یا دیوار خواهد بود و قاب بر دیوار یا مهاربند تکیه میکند و باعث میشود که سهم دیوار یا مهاربند نسبت به قاب بیشتر از دیگر طبقات باشد. استفاده از سیستم های دوگانه در مواردی که استفاده تنها از یکی از دو سیستم در کنترل دریفت موثر نیست میتواند راهگشا باشد.
- در مورد سیستم های خمشی در طبقاتی که دریفت جوابگو نیست، استفاده از تیرها و ستونهای با ممان اینرسی بالاتر در آن طبقات میتواند از مقدار دریفت کسر نماید. در مواردی که دیوارهای برشی یا قابهای مهاربندی شده در ساختمان های کوتاه استفاده شده اند نیز ممکن است عملکرد برشی بر ساختمان حاکم باشد که در این حالت تقویت مقطع مهاربندها و افزایش ضخامت دیوارها در طبقاتی که دریفت جوابگو نبوده است میتواند موثر باشد.
- در سیستم های با عملکرد خمشی که عمدتاً شامل قابهای ساده با دیوارهای برشی یا مهاربند هستند، چون جابه جایی خمشی بر جابه جایی جانبی سازه حاکم است، صرف تقویت مهاربندها یا افزایش ضخامت دیوارها در کاهش دریفت موثر نیست. در این حالت مهاربند یا دیوار عملکردی مشابه جان تیر را دارند که افزایش ضخامت جان تاثیر چندانی در کاهش خیز تیر نخواهد داشت. باید توجه نمود که در این حالت ستونهای متصل به مهاربند یا دیوار برشی مشابه بال تیر فرضی طره خواهد بود که تقویت این بالهای فرضی ( ستون ها ) میتواند در کاهش دریفت سازه موثرتر باشد. استفاده از دهانه های بزرگتر برای دیوارها و مهاربندها نیز میتواند در کاهش دریفت سازه موثر باشد و نهایتاً باید توجه نمود که لزوماً تقویت سازه در طبقه ای که دچار مشکل دریفت است به تنهایی راهگشا نیست و به علت رفتار خمشی سازه و تشابه آن با رفتار تیر طره با عمق کم ، تقویت سازه در طبقات پایین نیز در کاهش دریفت سازه در طبقات بالا تاثیر قابل ملاحظه ای خواهد داشت. به بیان دیگر با افزایش سایز ستون های متصل به مهاربند یا عناصر لبه در دیوار برشی یا افزایش طول دهانه آنها در طبقات پایین ، چرخش کلی سازه در طبقات پایین که میتواند در افزایش دریفت طبقات بالا موثر باشد کاهش می یابد و این موضوع غیرمستقیم باعث کاهش دریفت سازه در طبقات بالا نیز میگردد. در تیرهای با رفتار خمشی، شیب هر نقطه از تیر به نوعی با دریفت ساختمان قابل مشابه سازی است. شیب هر نقطه از تیر برابر سطح زیر نمودار M/EI آن است. اگر I (ممان دوم اینرسی تیر فرضی) در فاصله بین مبدا (تراز پایه ساختمان ) تا نقطه مورد نظر ( طبقه مورد نظر در ساختمان) افزایش یابد، سطح زیر نمودار کاهش و شیب نقطه مورد نظر ( دریفت طبقه مورد نظر در ساختمان ) کاهش می یابد. در ساختمان M همان لنگر واژگونی ناشی از بارهای جانبی است. I نیز با افزایش سایز ستون های متصل به مهاربند یا عناصر لبه دیوار برشی و همچنین افزایش دهانه عناصر مقاوم فوق میتواند افزایش یابد. ( در تیر فرضی نیز افزایش ارتفاع جان که متناظر با طول دهانه عناصر مقاوم جانبی ساختمان است باعث افزایش ممان دوم اینرسی میشود).
- دست آخر برای اینکه متوجه شویم که در نرم افزار کدام عناصر جهت کاهش دریفت در سازه موثرتر هستند میتوان از نمودار انرژی در منوی Display/Energy/Virtual work Diagram کمک گرفت. با انتخاب نیروی جانبی که محاسبه دریفت برای آن مد نظر است، به صورت گرافیکی عناصری که جذب انرژی بیشتری برای آن حالت بار و جهت مورد نظر داشته اند و تقویت آنها در کاهش دریفت سازه موثرتر است نمایش داده میشود.
منبع: @jafariar
