سیستم باربر جانبی چیست؟ بررسی انواع سیستم باربر جانبی از صفر تا صد

سیستم باربر جانبی چگونه می‌تواند سازه‌ها را در برابر زلزله و باد مقاوم کند؟ آیا می‌دانید نقش آن در هدایت نیروهای جانبی و کاهش خسارات وارده به ساختمان تا چه اندازه حیاتی است؟ این سیستم‌ها بارهای افقی را به‌طور موثر جذب کرده و به زمین منتقل می‌کنند، اما انتخاب نوع مناسب آن به نوع سازه، شرایط پروژه و استاندارد 2800 بستگی دارد.

در این مقاله، ابتدا پاسخ به این پرسش‌ها را بررسی کرده و مفهوم سیستم باربر جانبی و اهمیت اجرای صحیح آن را توضیح داده‌ایم. سپس به انواع سیستم‌های باربر جانبی پرداخته و شش مورد از رایج‌ترین آن‌ها را معرفی و تحلیل کرده‌ایم. با ما در آکادمی عمران همراه باشید تا با نکات کلیدی طراحی و عملکرد این سیستم‌ها بیشتر آشنا شوید.

انواع سیستم های سازه ای

مطابق با مبحث 10 مقررات ملی ساختمان، سیستم‌های سازه‌ای به مجموعه ای از اعضا و اجزای سازه ای و اتصالات اطلاق می‌شود که قابلیت تحمل بار داشته و از طریق اتصال به یکدیگر تشکیل یک سیستم به هم پیوسته باربر را می دهند.

انواع اصلی سیستم‌های سازه‌ای عبارتند از:

• سیستم باربر ثقلی: شامل تیرها، ستون‌ها و پی است و وظیفه آن انتقال وزن سازه و بارهای قائم به زمین می‌باشد.
• سیستم باربر جانبی: بخشی از سازه که در برابر بارهای جانبی مانند باد و زلزله مقاومت می‌کند. در ادامه، با سیستم‌های باربر جانبی و انواع آن بیشتر آشنا خواهید شد.

بیش از ۵۰ ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفترفنی و ساختمان سازی

دریافت

سیستم باربر جانبی چیست؟

سیستم باربر جانبی به مجموعه‌ای از اجزا و اعضای سازه گفته می‌شود که وظیفه مقاومت و انتقال بارهای جانبی را بر عهده دارد. بار جانبی، نیروهایی افقی هستند که عمدتا ناشی از عوامل محیطی مانند باد و زلزله به سازه وارد می‌شوند. به‌طور کلی، نقش سیستم باربر جانبی عبارت‌اند از:

• جذب نیروهای جانبی و جلوگیری از فروپاشی یا تغییر شکل شدید سازه
• انتقال نیروها از اعضای افقی و دیافراگم‌ها به اعضای قائم و نهایتا فونداسیون
• تضمین یکپارچگی و پایداری سازه در برابر باد، زلزله و نیروهای افقی دیگر

نقش سیستم باربر جانبی لرزه ای

در هنگام وقوع زلزله، حرکت زمین باعث ایجاد نیروهایی افقی می‌شود که می‌توانند تعادل و پایداری ساختمان را تهدید کنند. برای مقابله با این نیروها، هر عضو سازه باید بتواند بار وارده را تحمل و به عضو بعدی منتقل کند تا در نهایت نیروها به شالوده و زمین منتقل شوند.

در این مسیر، اعضای قائم مانند ستون‌ها نقش اصلی در انتقال نیروهای جانبی دارند و اعضای افقی مانند دیافراگم‌های کف، تیرها و دال‌ها علاوه بر تحمل بارهای ثقلی، نیروها را به اعضای قائم هدایت می‌کنند.

عملکرد دیافراگم‌ها شبیه تیرهای عمیق است، به شکلی که تیرهای پیرامونی مانند بال‌ها و دیافراگم کف مانند جان تیر عمل می‌کنند. در محل‌هایی که بازشوهای بزرگ باعث قطع مسیر انتقال نیرو می‌شوند، استفاده از مهاربندی‌های افقی توصیه می‌شود تا جریان انتقال نیرو حفظ شود.

مقایسه سیستم باربر جانبی و سیستم باربر ثقلی

سیستم باربر ثقلی وزن ساختمان و بارهای قائم را تحمل کرده و نیروها را از سقف و کف به تیرها، ستون‌ها و در نهایت فونداسیون منتقل می‌کند. در مقابل، سیستم باربر جانبی نیروهای افقی ناشی از باد و زلزله را جذب کرده و از طریق دیافراگم‌ها و اعضای قائم به فونداسیون هدایت می‌کند.

در جدول زیر می‌توانید تفاوت‌های اصلی این دو سیستم را به صورت خلاصه مشاهده کنید:

انواع سیستم های باربر جانبی

بر اساس مبحث ۱۰ مقررات ملی ساختمان ویرایش ۱۴۰۱، انواع سیستم باربر جانبی شامل موارد زیر هستند:

1. سیستم قاب‌های خمشی
2. سیستم قاب‌های مهاربندی شده
3. دیوار برشی فولادی و بتنی
4. سیستم مقاوم همراه با خرپاهای متناوب
5. سیستم‌های ترکیبی و دوگانه
6. سیستم ستون کنسولی

سه مورد اول یعنی قاب خمشی، قاب مهاربندی و دیوار برشی به عنوان رایج‌ترین سیستم‌های باربر جانبی شناخته می‌شوند. در سازه‌های فولادی معمولا از هر سه سیستم استفاده می‌شود، اما در سازه‌های بتنی فقط یکی از دو سیستم قاب خمشی یا دیوار برشی بتنی رایج است. در ادامه به توضیح هر یک از این انواع سیستم‌ها پرداخته خواهد شد.
علاوه بر موارد فوق، سیستم‌های دیگری نیز وجود دارند که استفاده از آن‌ها مطابق استاندارد 2800 مجاز است، به شرطی که در یکی از آیین‌نامه‌ها و استانداردهای معتبر جهانی تعریف شده باشند و کمیته اجرایی مربوطه آن‌ها را تأیید کند. این سیستم‌ها عبارت‌اند از:

• میراگر
• سوپر فریم
• جداساز لرزه‌ای

قاب خمشی

در سیستم قاب خمشی نیروهای جانبی توسط عملکرد خمشی، برشی و محوری تیرها و ستون‌ها تحمل شده و به شالوده ساختمان منتقل می‌شوند. اگر بخواهیم قاب خمشی را از نظر میزان شکل پذیری تقسیم بندی کنیم داریم:

• قاب‌های خمشی ویژه (شکل‌پذیری زیاد)
• قاب‌های خمشی متوسط (شکل‌پذیری متوسط)
• قاب‌های خمشی معمولی (شکل‌پذیری محدود)

در صورت رخ دادن زلزله‌های شدید، قاب‌های خمشی باید بتوانند علاوه بر تغییر شکل‌های نسبی طبقات، بدون انهدام در تیرها و ستون‌های سازه، نیروهای جانبی را تحمل کرده و آن‌ها را انتقال دهند.

از آنجایی که قاب‌های خمشی صلبیت کمی دارند و در تحت نیروهای شدید تغییرشکل‌های نسبتا زیادی را تجربه می‌کنند، در نتیجه احتمال انهدام ترد در اعضای غیر باربر لرزه‌ای مثل جداکننده‌ها، دیوارهای خارجی و راه‌پله‌ها افزایش می‌یابد.

یکی از مزیت‌های قابل توجه سیستم قاب خمشی، مطلوب بودن آن از نظر معماری است چرا که امکان ایجاد بازشو در دهانه‌ها و ایجاد فضاهای ارتباطی در طبقات ساختمان وجود دارد. در عین حال یکی از معایب مهم این سیستم این است که تحت اثر زلزله، تغییر مکان‌های جانبی نسبی زیادی را در طبقات خود تجربه می‌کنند.

در ادامه بحث قاب‌های خمشی لازم است به نکته‌ای درباره تغییر مکان جانبی نسبی طبقات بپردازیم. تغییر مکان‌های جانبی علاوه بر افزایش احتمال گسیختگی المان‌های سازه‌ای، موارد زیر را نیز به دنبال دارند:

1. به اعضای غیر باربر نظیر دیوارهای جداکننده داخلی، خارجی و پنجره‌ها آسیب جدی می‌زنند. به همین دلیل لازم است این اعضا به طور مناسبی از طریق تعبیه تکیه‌گاه‌های انعطاف‌پذیر یا با ایجاد فواصل مناسب نسبت به عناصر اصلی و باربر سازه، محافظت شوند.
2. اعمال نیروهای ضربه‌ای به اعضا و ساختمان‌های مجاور

انواع سیستم قاب خمشی

همانطور که در ابتدای مقاله گفتیم در مبحث 10 مقررات ملی ویرایش 1401 انواع قاب‌های خمشی شامل موارد زیر است.

1) قاب‌های خمشی فولادی

• قاب‌های خمشی معمولی(OMF)
• قاب‌های خمشی متوسط (IMF)
• قاب‌های خمشی ویژه (SMF)
• قاب‌های خمشی خرپایی ویژه (STMF)
• سیستم کنسولی فولادی ویژه(SCCS)

2) قاب‌های خمشی مختلط ویژه (C-SMF)

قاب‌های خمشی مختلط ویژه باید با اتصال گیردار تیر به ستون طراحی شوند. در این نوع قاب‌های خمشی مختلط، ستون‌ها از نوع بتن آرمه یا مختلط و تیرها از نوع فولادی تنها، فولادی با دال بتنی متکی بر آن و با عملکرد مختلط کامل یا مختلط محتاط در بتن تشکیل می‌شوند.

سیستم قاب‌‌های مهاربندی شده 

در ابتدا از قاب‌هایی که مهاربند دارند، برای تحمل نیروهای ناشی از باد استفاده می‌شد و به همین دلیل به بادبند معروف بود. پس از آن برای تحمل نیروهای جانبی ناشی از زمین لرزه یعنی به عنوان سیستم باربر جانبی نیز استفاده از این قاب‌ها توسعه یافت. سیستم قاب مهاربندی شده از اعضایی تشکیل شده که عمدتا عملکرد محوری داشته و در فاصله بین تیرها و ستون‌های قاب قرار می‌گیرند. از ویژگی‌های مهم سیستم قاب مهاربندی شده، سختی زیاد آن‌ در مقایسه با قاب‌های خمشی است. اصولا سختی محوری اعضای سازه در مقابل سختی خمشی آن‌ بیشتر است.

از آنجایی که در اثر نیروی ایجاد شده توسط زلزله در ساختمان تغییر مکان‌های جانبی رخ می‌دهد. وجود مهاربندها باعث می‌شود تغییر مکان‌های جانبی کاهش یافته و از بروز خسارت به ساختمان و سازه‌های مجاور جلوگیری کند. از طرفی نیروهای جانبی وارده بر ساختمان از طریق مهاربندها به ستون و از ستون به فونداسیون منتقل می‌شوند به عبارتی مسیر انتقال نیرو به فونداسیون به درستی انجام می‌گیرد.

انواع قاب‌های مهاربندی شده

قاب های مهاربندی به عنوان یکی از انواع سیستم باربر جانبی دارای انواعی است که عبارتند از:

•  قاب مهاربند همگرا (CBF: Concentrically Braced Frame)

قاب مهاربند همگرا به قاب‌هایی گفته می‌شود که در آن محورهای طولی تیر، ستون و مهاربندها در یک نقطه متقارب باشند.

در قاب های مهاربندی شده قطری و ضربدری محور طولی مهاربندی از محل تقاطع محورهای طولی تیر و ستون می گذرند و در قاب‌های مهاربندی شده ∨ و ∧ محور طولی هر دو مهاربند با محور طولی تیر متقارب (هم مرکز) است. همچنین استهلاک انرژی در مهاربند همگرا توسط مهاربندها انجام می‌شود.

انواع قاب مهاربندی شده همگرا عبارتند از:

1. قاب‌ مهاربندی شده همگرای معمولی یا OCBF که طراحی و اجرای آن‌ها نسبتا ساده بوده و برای ساختمان‌های کوچک و سازه‌های غیر ساختمانی مناسب است.
2. قاب مهاربندی شده همگرای ویژه یا SCBF که عموما برای ساختمان‌های بزرگ و ساختمان‌های با هدف عملکرد لرزه‌ای بالاتر اجرا می‌شود.

به طور کلی می‌توان گفت سیستم‌های ویژه نسبت به سیستم‌های معمولی ضوابط سخت گیرانه‌تری در جزئیات اتصالات و الزامات آیین‌نامه‌ای دارند.

البته قاب‌های مهاربند همگرا از نظر ظاهری دارای تقسیم بندی دیگری هستند که در یک مقاله کامل به بررسی آن‌ها پرداخته‌ایم. برای مطالعه آن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

•  قاب مهاربند واگرا (EBF: Eccentrically Braced Frames)

در مهاربند واگرا استهلاک انرژی توسط رفتار شکل‌پذیر تیر پیوند انجام می‌گردد. منظور از مهاربند واگرا قاب‌هایی است که در آن‌ها مهاربندی‌های هر دهانه با فاصله کوچکی از یکدیگر یا با فاصله کوچکی از گره اتصال تیر به ستون، به تیر متصل می‌شوند.

سیستم قاب مهاربندی شده واگرا در واقع ترکیبی مناسب از قاب‌های خمشی و مهاربند همگرا بوده که هر دو خاصیت سختی و شکل‌پذیری را با هم دارد. چرا که از بین انواع سیستم‌ باربر جانبی قاب‌های خمشی خصوصا قاب خمشی ویژه را می‌توان به عنوان یک سیستم باربر لرزه‌ای که شکل‌پذیری زیاد و سختی کم دارد، نام برد. قاب‌های مهاربندی شده همگرا، هر چند سختی زیاد و مناسب دارند اما شکل‌پذیری قابل ملاحظه‌ای ندارند.

در قاب مهاربندی واگرا اتصال مهاربندها به تیر به دو شکل زیر است:

1. با فاصله کمی از یکدیگر روی محور طولی تیر
2. با فاصله کمی از گره اتصال تیر به ستون

همچنین هر قاب مهاربندی شده واگرا از چهار عضو اصلی تشکیل می‌شود.

1. تیر پیوند
2. تیر خارج پیوند
3. مهاربند
4. ستون

مطالبی که تا اینجا گفتیم گوشه‌ای از نکات مربوط به مهاربند واگرا است. در یک مقاله کامل درباره همه نکات و ریزه کاری‌های این نوع مهاربند صحبت کردیم. برای مطالعه آن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

دیوار برشی 

دیواری است که تحت اثر بارهای جانبی واقع در صفحه خود قرار گرفته و نقش عمده آن مشارکت در تحمل و انتقال این نیروها است. دیوار برشی برخلاف دیوار حائل که عمدتا بار عمود بر صفحه خود را تحمل می‌کند، بارهای درون صفحه‌ای را که معمولا همان نیروی جانبی زلزله هستند، هم متحمل می‌شود.

دیوار برشی به عنوان یکی از سیستم‌های باربر جانبی هم به صورت بتنی و هم به صورت فولادی اجرا می‌شود. در ادامه به بررسی این دو دیوار برشی می‌پردازیم.

برای آشنایی با اجرای دیوار برشی فیلم زیر را مشاهده کنید. فیلم زیر بخشی از آموزش اجرای ساختمان است. در این آموزش تمام گام‌های اجرای یک ساختمان را به صورت کارگاهی و به همراه تمام نکات و ریزه کاری‌هایش توضیح داده‌ایم. برای مشاهده آن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

دیوار برشی فولادی 

دیوار برشی فولادی از ورق‌های فولادی، ستون‌های حائل و تیرهایی که در تراز هر طبقه وجود دارند تشکیل شده است. طبق مبحث 10 مقررات ملی ساختمان برای دیوارهای برشی فولادی ویژه (SPSW) معمولا از ورق‌های فولادی نازک سخت نشده که به اجزای مرزی قائم و افقی پیرامون خود (تیرها و ستون‌ها) متصل می‌گردند، تشکیل می‌شود.

در این دیوار برشی باید کلیه اجزای مرزی افقی یعنی تیرهای بالا و پایین صفحات دیوار با اتصالات گیردار که قادر به تحمل لنگر پلاستیک اجزای مرزی افقی هستند، به اجزای مرزی قائم یا ستون‌های دو کنار صفحه دیوار متصل شوند.

اجزای سیستم دیوار برشی فولادی

• ورق جان که منظور ورق فولادی عمودی که به تیرها و ستون‌های سیستم باربر جانبی متصل است.
• اعضای مرزی قائم (VBE) یا همان ستون‌ها
• اعضای مرزی افقی (HBE) یا همان تیرها

انواع دیوار برشی فولادی:

• دیوار برشی فولادی با ورق جان نازک و سخت ‌نشده (دیوار برشی فولادی ویژه)
• دیوار برشی فولادی با ورق جان سخت شده
• دیوار برشی با ورق جان مرکب

برای مطالعه بیشتر در خصوص این دیوار و نحوه اجرای آن به مقاله دیوار برشی فولادی مراجعه کنید.

دیوار برشی بتنی 

از دیگر انواع دیوار برشی به عنوان سیستم باربر جانبی به نوع بتنی آن می‌رسیم. دیوار برشی بتنی به این صورت اجرا می‌شود که برای دیوارهایی که دارای ضخامت بیشتر از 25 سانتی‌متر هستند (به جز دیوارهای زیرزمین و دیوارهای حائل) باید از آرماتورهای قائم و افقی در دو سفره که به موازات سطوح دیوار مطابق بندهای زیر پیش‌بینی شوند.

بند 1) در دیوارهایی که یک رویه آن‌ها در تماس با خاک یا هوای بیرون قرار دارد:

در این حالت یک شبکه آرماتور شامل حداقل نصف و حداکثر دو سوم کل آرماتور لازم برای هر امتداد باید در فاصله‌ای بیشتر از 50 میلی‌متر و کمتر از یک سوم ضخامت دیوار از رویه در تماس با خاک یا محیط خارجی قرار داده شود.

همینطور باید یک شبکه آرماتور، شامل باقی‌مانده آرماتور لازم برای هر امتداد در فاصله‌ای بیشتر از ۲۰ میلی‌متر و کمتر از یک سوم ضخامت دیوار روی یکدیگر قرار داده شود. نکته مهم این است که حداقل پوشش بتن باید ۳ سانتی‌متر باشد.

بند 2) برای سایر دیوارها:

هر شبکه آرماتور شامل نصف آرماتور لازم در هر امتداد باید در فاصله‌ای بیشتر از ۲۰ میلی‌متر و کمتر از یک سوم ضخامت دیوار از هر رویه قرار داده شود.

در مورد قالب بندی دیوار برشی بتنی باید بدانید که پس از تکمیل آرماتوربندی و کنترل مضاعف طول، قطر، فواصل، خم میلگردها و تمیزکاری پای کار، نوبت اجرای قالب بندی است. قالب بندی دیوار عمدتا با استفاده از قالب فلزی انجام شده و گاهی هم از قالب چوبی استفاده می‌شود. قالب‌های فلزی در عرض‌های 10، 15، 20، 25، 30، 35، 40، 45و50 سانتی‌متر و در طول 100 سانتی‌متر در بازار عرضه می‌شوند.

به طور کلی قالب بندی دیوار برشی بتنی به دو شکل زیر انجام می‌گردد:

• قالب بندی دیوار برشی دو طرفه
• قالب بندی دیوار برشی یک طرفه

در ادامه این بخش لازم است اشاره کنیم که از دیوار برشی بتنی در اسکلت فولادی نیز استفاده می‌شود. برای اجرای دیوار برشی بتنی در اسکلت فولادی، باید پیش از آرماتوربندی تمام برشگیرهای ستون‌ها نصب شده و چگونگی جوش آن‌ها کنترل شود.

نکته مهم درباره دیوار بتنی در ساخت اسکلت فلزی این است که برای درگیری کامل بتن با تیر و ستون فلزی حتما برشگیرهایی روی هر دو بال تیر و ستون جوش داده شود.

همچنین از آنجایی که ممکن است رنگ کردن اعضای فلزی مثل بخش داخلی ستون که دیوار برشی در مجاورت آن است و درون بتن قرار گرفته‌اند بر درگیری با بتن تاثیر بگذارند لذا نباید این اعضای فلزی را رنگ کنیم. هر چند توصیه می‌شود در صورت همزمان نبودن نصب اسکلت و اجرای دیوار برشی از یک لایه ضد زنگ نازک بر روی اعضای فلزی استفاده کنید تا از خوردگی جلوگیری شود.

سیستم مقاوم همراه با خرپاهای متناوب

این سیستم یکی از انواع سیستم باربر جانبی است که در سازه‌های فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم مقاوم همراه با خرپاهای متناوب به این صورت اجرا می‌شود که دهانه مهاربندی در یک طبقه در یک ردیف ستون و در ارتفاع متناوب و یکی در میان اجرا شده و در طبقات دیگر‌ دهانه مهاربندی به ردیف ستون دیگر (که در طبقه قبلی اجرا نشده بود) منتقل می‌شود.

به عبارتی در این سیستم نیروهای جانبی در طبقات، توسط اعضای قطری خرپا تحمل می‌شوند و در هر طبقه نیروها توسط عملکرد کف که به صورت یک دیافراگم صلب عمل می‌کند به خرپای زیری منتقل می‌شوند.

توجه کنید که این سیستم عملکردی مانند یک تیر طره قائم دارد که در آن ستون‌ها همان بال تیر بوده و دهانه‌های خرپایی هم به عنوان اعضای جان هستند.

مزایای سیستم مقاوم همراه با خرپاهای متناوب

• ایجاد فضای معماری مطلوب به علت فاصله ستون‌ها از یکدیگر
• سرعت اجرای بالا
• کاهش ارتفاع کف تا کف در این سیستم
• صرفه اقتصادی در مصرف مصالح
• عدم وابستگی به شرایط جوی خاص برای اجرا

سیستم های ترکیبی و دو گانه 

از دیگر انواع سیستم باربر جانبی به سیستم‌های ترکیبی و دوگانه می‌رسیم. این سیستم یکی از انواع متداول‌ سیستم‌ باربر جانبی بوده که در آن از قاب خمشی با سیستم مهاربندی (همگرا یا واگرا) یا دیوار برشی به طور همزمان استفاده می‌شود.

اگر در یک سیستم ترکیبی که شامل دو سیستم قاب خمشی ویژه و سیستم مهاربندی یا دیوار برشی بود، قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل ۲۵ درصد از بار جانبی باشد به آن سیستم دوگانه گفته می‌شود و در غیر این صورت آن را سیستم ترکیبی می‌نامند.

بر اساس ویرایش چهارم استاندارد 2800 در سیستم‌های دوگانه، بارهای جانبی به وسیله عملکرد مجموعه‌ای از دیوارهای برشی یا قاب‌های مهاربندی‌ به همراه مجموعه‌ای از قاب‌های خمشی به طور همزمان تحمل می‌شوند. در واقع چون در این سیستم سختی دیوارهای برشی یا قاب‌های مهاربندی بیشتر از قاب‌های خمشی است پس نیروی جانبی بیشتری را تحمل می‌کند.

سیستم‌ ستون کنسولی

سیستم ستون کنسولی یک نوع سیستم باربر جانبی است که از یک یا چند ستون با پایه های گیردار تشکیل می‌شود. در این نوع سیستم که متشکل از ستون‌های کنسولی با رفتار طره‌ای است، انتظار می‌رود در برابر نیروی جانبی زلزله تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی محدودی در اثر خمش در پای ستون‌ها ایجاد شود.

نیروهای جانبی در این سیستم توسط ستون و به‌ صورت کنسولی تحمل می‌شوند. در واقع در این سیستم باربر جانبی، نیروهای جانبی مستقیماً از سقف به ستون‌ها منتقل می شوند. به عبارتی این سازه‌های کنسولی یک ستون یکسر گیردار هستند و عملکرد آن‌ها به صورت خمشی است. این سیستم دارای ویژگی‌هایی مانند شکل‌پذیری کم و سختی زیاد است. از انواع سازه‌هایی که در آن‌ها این سیستم اجرا می‌شود می‌توان به پارکینگ‌ها، سایبان خودروها و پمپ بنزین‌ها اشاره کرد.

ضوابط و الزامات طراحی لرزه‌ای سیستم‌های باربر جانبی

در مبحث ۱۰ ویرایش ۱۴۰۱، الزامات طراحی لرزه‌ای سیستم‌های باربر جانبی با هدف حفظ ایستایی و عملکرد مناسب سازه در برابر زلزله تدوین شده است. این الزامات علاوه بر کنترل سختی و مقاومت، بر شکل‌پذیری اعضا و اتصالات نیز تأکید دارند. هدف اصلی، تعیین سلسله مراتب عملکردی اعضا، تناسب‌بندی جزئیات و اتصالات است تا سازه ضمن حفظ ایستایی کلی، عملکرد مورد نظر در بارگذاری لرزه‌ای را تأمین کند.

دسته‌بندی سازه‌های باربر لرزه‌ای بر اساس شکل پذیری

سازه‌های باربر لرزه‌ای شکل‌پذیر بر اساس توانایی پذیرش تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی و حفظ آن در بارگذاری‌های رفت و برگشتی، به سه دسته تقسیم می‌شوند:

1. شکل پذیری کم با قابلیت رفتار فرا ارتجاعی حداقل
2. شکل پذیری متوسط با قابلیت رفتار فرا ارتجاعی محدود
3. شکل پذیری زیاد با قابلیت رفتار فرا ارتجاعی قابل ملاحظه

ضوابط طراحی لرزه‌ای سیستم‌های باربر جانبی در مبحث ۱۰

الزامات لرزه‌ای برای سازه‌های فولادی و مختلط باید در تمام مراحل طراحی، ساخت و نصب اعضای فولادی و مختلط، اتصالات، وصله‌ها و ستون‌ها رعایت شوند. این الزامات شامل سیستم‌های باربر جانبی لرزه‌ای و اعضای غیر باربر جانبی است که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• سازه باید مقاومت کافی در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله داشته باشد.
• سازه باید سختی جانبی مناسبی برای کنترل تغییرمکان نسبی طبقات تأمین کند.
• سیستم باربر جانبی باید شکل‌پذیری کافی برای جذب و اتلاف انرژی زلزله بدون شکست ترد داشته باشد.
• سازه باید مسیر باربری پیوسته و مطمئنی برای انتقال بارها از سقف تا پی فراهم کند.
• در طراحی باید سلسله‌مراتب خرابی رعایت شود؛ به این معنا که ابتدا اعضای فرعی مانند تیرها تسلیم کنند و سپس اعضای اصلی مانند ستون‌ها، تا از فروپاشی کلی سازه جلوگیری شود.
• طراحی باید به‌گونه‌ای انجام شود که از بروز شکست ترد (Brittle) در اتصالات، جوش‌ها و وصله‌ها جلوگیری گردد.
• در سیستم‌های باربر جانبی لرزه‌ای استفاده از اتصالات گیردار پیش‌تایید شده الزامی است.
• تمامی اتصالات باید تحت آزمایش‌های چرخه‌ای (Cyclic Loading) تایید شوند.
• وصله‌ها و جوش‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی و اجرا شوند که قابلیت انتقال نیروهای رفت و برگشتی زلزله را بدون شکست داشته باشند.
• اعضای غیر باربر مانند دیوارهای تیغه‌ای نباید به‌گونه‌ای طراحی یا اجرا شوند که عملکرد سیستم باربر جانبی را مختل کنند.
• کنترل نامنظمی‌ها در پلان و ارتفاع الزامی است و در صورت وجود نامنظمی، باید ضوابط سخت‌گیرانه‌تری اعمال شود.
• تغییرمکان نسبی طبقات باید کنترل شود تا از آسیب به اجزای غیرسازه‌ای جلوگیری گردد.
• تمامی جزئیات اجرایی شامل جوش‌ها، پیچ‌ها و وصله‌ها باید مطابق ضوابط لرزه‌ای آیین‌نامه طراحی و اجرا شوند.

جمع بندی

سیستم باربر جانبی به عنوان یکی از سیستم‌ها سازه‌ای است که برای مقاومت سازه در برابر بارهای جانبی اجرا می‌شود. این سیستم باعث می‌شود تا نیروهای جانبی ناشی از زلزله و باد به سازه آسیبی وارد نکرده و به درستی به زمین منتقل شوند. سیستم باربر جانبی انواع مختلفی دارد که روش اجرای هر کدام متفاوت از دیگری است. ما در این مقاله تمام این سیستم‌ها را بررسی کردیم.

در انتهای این مقاله امیدواریم اطلاعات خوبی درباره انواع سیستم های باربر جانبی کسب کرده باشید. در صورتی که در این مورد سوالی دارید می‌توانید آن را در بخش دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری