طراحی دیافراگم

در طراحی سازه دیافراگم های یک ساختمان، از اجزای بسیار مهم در انتقال نیروی جانبی به قاب های باربر جانبی محسوب می شوند که در طراحی اصولی آنها، تدابیر ویژه ای باید اندیشید. به طور کلی در طراحی سازه هایی که تحت بار جانبی زلزله قرار دارند، باید از سیستم های باربر جانبی استفاده شود تا مسیر مطمئنی برای انتقال مناسب نیروها به سمت شالوده و زمین تامین گردد. اگر بخواهیم نگاه دقیق تری به یک سیستم باربر جانبی در طراحی سازه داشته باشیم، اجزای آن به دو دسته زیر تقسیم می شوند:
1- اعضای قائم مقاوم در برابر زلزله از قبیل قاب های مهاربندی شده، دیوارهای برشی و قاب های خمشی که به آنها سیستم باربر جانبی قائم گفته می شود.
2- اعضای افقی مقاوم در برابر زلزله از قبیل سقف ها و کف های سازه که به آنها سیستم باربر جانبی افقی گفته می شود.
می دانیم که در هنگام وقوع زلزله، به دلیل جرم قسمت های تشکیل دهنده ی ساختمان، نیروهای جانبی در سازه ایجاد می شود. با توجه به اینکه بیشتر جرم ساختمان در کف های متمرکز است، بیشترین نیروهای جانبی ناشی از زلزله نیز در همین محل ها ایجاد می شود. وظیفه سیستم باربر جانبی افقی این است که در قدم اول، نیروهای جانبی ایجاد شده را تحمل کرده و سپس آنها را به طور مناسبی به اعضای قائم سیستم باربر جانبی تحویل دهد تا در ادامه این نیروها به شالوده و در نهایت به زمین منتقل شوند. شایان ذکر است که نتایج زلزله های گذشته نشان دهنده نقش کلیدی کف های ساختمان در هنگام وقوع زلزله است که اصطلاحا به آن دیافراگم نیز گفته می شود. به عبارت دیگر اگر عملکرد لرزه ای دیافراگم کف ساختمان مناسب نباشد، قطعا عملکرد مناسبی از سیستم باربر جانبی سازه انتظار نمی رود و حتی اعضای قائم مقاوم در برابر زلزله نظیر دیوارهای برشی و مهاربندها نیز نمی توانند وظایف خود را به درستی انجام دهند. دیافراگم های کف و سقف یک سازه دارای وظایف مختلفی می باشند که در ادامه به بررسی مهمترین آنها می پردازیم:
1- اولین وظیفه کف ها و سقف یک ساختمان که به عنوان دیافراگم محسوب می شوند، تحمل نیروهای ثقلی ناشی از بارهای مرده و زنده است، به گونه ای که این اعضا باید بتوانند بارهای ثقلی را به تیر و ستون های اطراف خود منتقل کنند.
2- همانطور که پیش از این نیز گفتیم، بیشترین نیروی ناشی از زلزله در دیافراگم ها که بیشترین جرم سازه در آن جا متمرکز می باشد ایجاد می شود. دیافراگم وظیفه دارد تا این نیروها را به اجزای باربر جانبی قائم نظیر دیوارهای برشی یا قاب های خمشی منتقل کند.
3- در صورتی که موقعیت اعضای باربر جانبی قائم در بالا و پایین یک دیافراگم یکسان نبوده و این اعضا در پایین دیافراگم نسبت به بالای آن جابجا شده باشند، دیافراگم در مسیر انتقال بارهای جانبی از بالا به پایین خود قرار گرفته و باید این نیروها را تحمل کند.
اجزای تشکیل دهنده دیافراگم عبارتند از: دال، تیر لبه ای و جمع کننده.
در سیستم دیافراگم کف یک ساختمان، دال به عنوان المانی پهن با ضخامت کم محسوب می شوند که روی ستون ها و یا دیوارهای سازه قرار گرفته است. هنگامی که بار ثقلی به کف وارد می شود دال در جهت نیروهای وارده مقداری تغییر شکل قائم داده و به پایین خم می شود که اصطلاحا می گوییم دال تغییر شکل خارج از صفحه ( عمود بر صفحه ) داشته است. از طرفی دیگر هنگامی که بارهای جانبی به این کف وارد می شود، دال در جهت نیروهای وارده مقداری تغییر شکل افقی داده و در جهت افقی خم می شود که اصطلاحا می گوییم دال در صفحه خود تغییر شکل داده است. نیروهای جانبی وارد بر کف دیاگرام برایند نیروهایی است که به دلیل شتاب ناشی از زلزله ایجاد می شود. این نیرو در واقع به صورت گسترده در کلیه نقاط دیافراگم ایجاد می شود. برای تغییر شکل عمود بر صفحه دال می توان پارامتر سختی خارج از صفحه دال را تعریف نمود که تحت بار ثقلی معنا پیدا می کند. از سوی دیگر برای تغییر شکل درون صفحه دال می توان پارامتر سختی درون صفحه را تعریف کرد که تحت بارهای جانبی معنا پیدا می کند

طراحی سازه دیافراگم|