چکیده

به دلیل توسعه شهرهای بزرگ، ساخت سازه های بلند با معماری خاص و تعداد طبقات زیاد زیرزمین، در سال هـای اخیـر، روبـه افـزایش اسـت. بررسـی سیستم های مختلف سازه ای و درنظر گرفتن اثرات تغییر تراز پایه و امکان سنجی بالا آوردن تراز پایه در این ساختمان ها با درنظر گرفتن پاسخ رفتـاری واقعی از سازه، می تواند به طراحی اقتصادی تر سازه منجر شود. برهمین اساس دو ساختمان ۱۷ طبقه در نرم افزارهای Sap 2000 و Etabs 2000 بـا فرض استفاده از سیستم های مختلف سازه ای به روش های آنالیز استاتیکی خطی و دینـامیکی خطـی مدلسـازی و تحلیـل شـده و بـرش پایـه طراحـی ساختمان ها در حالات مختلف بدست آمده و مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. همچنین سازه ها در دو حالت تـراز پایـه در کـف سـاختمان و روی شالوده با حالت تراز پایه بالای دیوارهای حائل، تحلیل و نتایج مقایسه شده اند.

واژه های کلیدی: ساختمانهای بلند، برش پایه طراحی، تحلیل استاتیکی و دینامیکی خطی، تراز پایه

۱

مقدمه

در اثر وقوع زمینلرزه، خسارتهای مختلفی در منطقه زلزله زده به ساکنین وارد میشود که میتوان به خسارات ساختمانی، جانی، اقتصادی و …. اشاره نمود که این خسارات باید در تحلیل خطر منطقه و آسیبپذیری منطقه، درنظر گرفته شود. از عوامل موثر بر خسارت میتوان به خصوصیات زمینساختی منطقه مانند نوع خاک، گسلهای منطقه، خصوصیات زمینلــرزه مانند مــدت دوام، محتوای فرکانسی، بیشینه شتاب، دامنـه ارتعاشات و انـرژی آزاد شده اشاره نمود . در اغلب آییننامهها، ساختمانها برای تامین سطح عملکرد مبنا یعنی تامین ایمنی جانی ساکنین، آنالیز و طراحی میشوند. تامین ایمنی جانی ساکنین در ساخت ساختمانهای بلند، مستلزم صرف هزینههای زیادی بوده که لزوم درنظر گرفتن طرح اقتصادی را مشخص مینماید . از اینرو با پیشرفت شناخت از زلزله و رشد مفاهیم بهسازی لرزهای و طراحی براساس عملکرد، با درنظر گرفتن رفتار سازه به شکل واقعی و امکان استفاده از پارامترهایی که به طرح اقتصادی منجر شوند، از اهمیت بالایی برخوردار گردیده است(.(۲-۱

درنـظر گرفتن عــوامل مختلف ازجـمله تاثیــر تراز پایه در برش پایه سازه چه به لحاظ هزینههای ساخت و اجرا و چه بـه لحـاظ پیشبینی و پیشگیری از برآورد خسارت در خود سازه، دارای اهمیت میباشد. بنابراین، با توجه به اینکه اغلب سـاختمانهـای بلنـد ساخته شده در ایران، دارای چندین طبقه زیرزمینی هستند، میتوان اطراف سازه را دیوار حائل بتنی اجرا نمود، درنظر گرفتن رفتـار سازه با درنظر گرفتن اثر تغییرات تراز پایه هنگام وقوع زلزله و ارتعاش سازه در کاهش نیـروی زلزلـه بـه سـازه، کـاهش بـرش پایـه و درنتیجه کاهش هزینه ساخت و اجرای سازه، ضـروری بهنظر میرسد(.(۴-۳ همچنین بهمنظور بررسی اثر انتخاب سیستم سـاختمانی در برش پایه ساختمانهای بلند، سیستمهای ساختمانی مطابق استاندارد ۲۸۰۰ برای ساختمان مذکور، درنظر گرفتـه شـده (۶-۵) و برش پایه ساختمان در حالتهای مختلف سیستمهای سازهای با مدلسازی (۷) و بررسی آییننامهای، با یکدیگر مقایسه شده است.

معرفی ساختمانها و بارگذاری

ساختمانهای مورد بررســی در این تحقیق، دارای ۱۷ طبقه بوده که سه طبقه آن زیرزمین با کاربــری پارکینگ و انباری، می-باشد. درحقیقت یک ساختمان ۱۷ طبقه در دو حالت اجرایی متداول، مورد بررسی قرار گرفته است. در حالت اول طبقات زیرزمین بهمنظور تامین بهرههای تجاری و پارکینگ، بسیار بزرگتر از پلان طبقات اجرا گردیده است. در حالت دوم ابعاد زیرزمین مشابه طبقات بالا بوده و کلیه مقایسهها در این حالت انجام شده است. سیستم اول با توجه به قوانین تراکم و … شهرداریها، از محبوبیت بیشتری برخوردار بوده و بیشتر مـــورد استفاده قرار میگیرد. بههمین علت، تمرکز اصلی مطالعات، روی این سیستم میباشد.
اسکلت ساختمان قاب خمشــی ویژه و سقف طبقات کامپوزیتــی میباشند که پلان موقعیت آنها را در شکل ۱ مشاهـــده می-کنید. پلان کلی ارائه شده در شکل ۱ مربوط به سقفهای زیرزمین بوده که فقط قسمت اصلی و مشخص شده ساختمان که راهپله-هایی در دو سمت آن وجود دارد در تمام طبقات ادامه یافتهاند. البته این قسمت سازه نیز در دو طبقه انتهایی سازه کمی کوچکتر شده است. ارتفاع طبقات زیرزمین، ۳/۲ متر و ارتفاع طبقات ساختمان، ۴ متر فرض شده است. مساحت ساختمان در طبقات پارکینگ و زیرزمین در حدود ۳/۳ برابر طبقات ساختمان میباشد. در زیرزمینها تقرباًی ۴۴ در ۹۰ متر و در طبقات ساختمان، ابعاد ۳۳ در ۳۵ متر میباشد. در دو طبقه آخر به علت ایجاد گلخانه و باغچه در بالکن طبقه، ابعاد این طبقات نیز کاهش یافته و حدود ۱۵ در ۲۰ متر میباشد(.(۵

۲

شکل – ۱ پلان ساختمانهای مورد بررسی در طبقات

بار مرده در طبقات ساختمان، ۵۵۰ کیلوگرم بر مترمربع درنظر گرفته شده است. بار زنده در طبقات مسکونی و پارکینگها براساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (بارهای وارده بر ساختمان)، ۵۰۰ کیلوگـرم بر مترمربع برای سالنها و محلهای تجمع، ۲۰۰ کیلوگرم بر مترمربع برای اتاقها و فضاهای خصوصی و ۵۰۰ کیلوگرم بر مترمربع برای پارکینگها میباشد. برای بام مقدار بار زنده ۱۵۰ کیلوگرم بر مترمربع درنظر گرفته شده است. بار بامهای دارای گلخانه نیز ۵۰۰ کیلوگرم بر مترمربع درنظر گرفته شده است. ضریب بار زنده موثر در طبقات ساختمان اداری مسکونی برابر ۰/۲ و در بام ۰/۲ درنظر گرفته شده است. بار دیوارها در محل خودشان وارد شده است(.(۵ نوع زمین برای ساختمان براساس نتایج آزمایشگاه ژئوتکنیک و مطابق توضیحات آییننامه ۲۸۰۰ ویرایش سوم، نوع II تشخیص داده شده و شتاب مبنای طرح برای ساختمان برابر ۰/۳۵ بـرآورد شده است(.(۶ برای طراحــی سازه-ای ساختمانها در حالتهای بتنی و فولادی از آییننامههای طراحی مربوطه استفاده شده است(.(۹-۸