دیافراگم سقف چیست؟

توسط

دیافراگم سقف چیست؟

طراحی ساختمانی فلزی در برابر نیروهای بادی و ارتعاشی شامل محاسبه نیروهای برشی که بر روی دیوارها عمل می کنند و طراحی روشی برای انتقال این نیروها به سازه عمودی است. سقف سازه حاوی جزئی است که دیافراگم سقف نامیده می شود وبه عنوان وسیله انتقال نیروهای باد و حرکت ارتعاشی در برابر دیوارهای بیرونی عمل می کند.

دیافراگم سقف می تواند از فولاد، تخته چندلا یا بتن ساخته شود تا سطح مستطیلی بر اساس پنل های سقف ایجاد شود.

تعریف دیافراگم سقف

دیافراگم، جزئی افقی است که بارهای جانبی از فعالیت باد یا ارتعاشی را به دیوارهای برشی یا زیربنای یک سازه توزیع می کند و اغلب کارایی مانند یک ستون پشتیبان کوتاه و عمیق دارد. اجزای لبه دیافراگم ( که به عنوان قوس ها هم شناخته می شوند ) به عنوان بال ها عمل می کنند و در برابر فشارهای خمیدگی در سطح بیشترین بارها مقاومت می کنند.

اجزای لبه دیافراگم می تواند تیرچه ها، تخته های چوب بست، خرپاها، ستون های پشتیبان مهاری، پشتبندهای عمودی یا صفحات بالا ( در سازه ) باشند.

استفاده از دیافراگم به عنوان یک ستون پشتیبان به شما امکان می دهد نیروهای برشی دیوار را محاسبه کنید و اصول ستون پشتیبان را برای دیافراگم، با دهانه های سقف یا بدون آنها یا سقف نامنظم یا هندسه ساختمان بکار ببرید.

توزیع بار در یک ساختمان به شکل مستطیل به صورت زیر است :

  • گرای دیافراگم سقف به طور افقی است و بارها را به سمت دیوار نهایی ( دیوار برش ) و سپس به سمت زیربنا انتقال می دهد.
  • دیوارهای کناری بار را به ( سمت ) دیافراگم سقف در بالا و به زیربنا در پایین منتقل می کنند.

دیوارهای برشی نیز ممکن است به عنوان دیافراگم های عمودی یا بازودار شناخته شوند. اجزای دارای غلاف مانند دیوارها و سقف با پنل ها پوشانده و با یکدیگر برای تامین استحکام اضافی برای ساختمان مهار می شوند و هنگامی که این اجزا به طور صحیح طراحی شدند، دیافراگم سقف می تواند نیاز به مهاربندی قطری را کاهش دهد یا آن را حذف کند.

چالش های محاسبه برش

هنگامی که دیافراگم سقف، دهانه یا مانعی ندارد، محاسبات برش نسبتا" ساده است. هنگامی که دهانه ها مانند دریچه های رو به نور آفتاب، تجهیزات گرمایش، هوارسانی و تهویه مطبوع، دودکش ها و گسیختگی های دیگر در سطح هموار دیافراگم وجود دارند، محاسبات درجه بیشتری از پیچیدگی را گسترش می دهند.

دهانه های فواصل رو به نور آفتاب و منافذ دیگر، سختی دیافراگم را در مکان هر دهانه کاهش می دهند. نحوه قرارگیری متصل کننده ها و اجزای انتقال باید برای توزیع برش حول دهانه ها و در سراسر سطح دوباره طراحی شوند.

  • حداکثر میانگین برش معمولا" در بخش های انتهایی ساختمان وجود دارد.
  • در صورتی که دهانه ها در دیافراگم وجود دارند، حداکثر میانگین برش نیز در پنل های کف و متصل کننده ها در اطراف مکان نفوذ وجود دارد.
  • نزدیک ترین دهانه ها که در هر انتهای دیوار برای منافذ متقارن به طور یکسان در سراسر دیافراگم پخش می شوند، حداکثر میانگین برش یکسان را در زمانی که دهانه های مرکزی برش متفاوتی خواهند داشت، دارند.
  • به منظور تعیین برش در حول هر دهانه واقع در مرکز به طور مستقیم به نواحی کف مستطیلی در بالا و زیر دهانه توجه کنید.
  • جمع نیروها و لنگرهای ( گشتاورهای ) اطراف محیط ناحیه را برای تعیین مجموع نیروها محاسبه کنید.
  • بر این اساس، انتقال نیرو را طراحی کنید.

محاسبات را برای هر ناحیه برش با دهانه های نامتقارن باید انجام دهید.

انتقال بار

به علاوه، دهانه ها و هندسه نامنظم ساختمان، فرآیند پیچیده را دشوار می کنند. سختی اجزا روشی را که بار در کل دیافراگم حرکت می کند، تعیین می کند. نوع متصل کننده و اتصالات نیز بر سختی دیافراگم تاثیر می گذارند. انتقال بار در سراسر اتصالات، موضوع بسیار مهمی است.

طراحی دیافراگم باید تعادل سختی موثر و انتقال بار را با اقتصاد مواد و پیچیدگی سازه برقرار کند. بارهای برشی می توانند با استفاده از اجزای مسیر زهکشی و بندهای سخت کشیده شده به طور تصاعدی در سراسر دیافراگم جمع آوری شوند تا مقدار بار برشی انتقال یافته به دیوار و زیر بنا را کاهش دهند.

طراح می تواند به چندین روش مسیرهایی را برای انتقال بار جانبی به دیوارهای برشی ایجاد کند.

  • ایجاد یک زاویه تکیه گاه کف در بالای تیرچه های انتهایی مجاور دیوارها به سمت مکان های نشست تیرچه ها، زاویه تیر افقی ( داربست ) و در نهایت دیوار.
  • ایجاد یک زاویه تکیه گاه کف متصل به دیوار با متصل کننده های کافی برای انتقال مستقیم برش به دیوار از زاویه تکیه گاه به سمت دیوار.
  • نصب اجزای کانال ( مجرا ) یا لوله های فولادی توخالی در زاویه تیر افقی ( داربست ) بین مکان های نشست تیرچه ها که ارتفاع بالای لوله ها با ارتفاع بالای تیرچه ها یکسان باشد. این طراحی تکیه گاه لبه کف و مسیری را برای انتقال برش به یک زاویه تیر افقی ( داربست ) بیشتر و ( زاویه ) دیوار فراهم می کند.

در صورت امکان، برش را در مکان های نشست تیرچه ها حذف کنید زیرا آنها معمولا" ظرفیت انتقال محدودی دارند.

تعیین نوع متصل کننده

منابع برای کمک به مهندسان و طراحان به منظور تعیین متصل کننده صحیح برای طراحی دیافراگم مشخص بر اساس استحکام اسمی انواع ترکیبات جوش و پیچ در دسترس است. استحکام برش منتج برای هر طراحی متصل کننده در جداول تعیین می شوند.

از آنجا که مقادیر جدول بر اساس مقادیر برش اسمی هستند، عوامل ایمنی و ریسک باید قبل از استفاده در یک سازه بکار برده شوند.

  • مقادیر جدول را با ضریب مقاومت Ф ضرب کنید تا نیروها با استفاده از طراحی ضریب بار و مقاومت ( ال آر اف دی1 ) مقایسه شوند.
  • مقادیر جدول را به ضریب ایمنی Ω تقسیم کنید تا با نیروهای محاسبه شده توسط طراحی استحکام مجاز ( اِی اس دی2 ) مقایسه شوند.
  • منابع طراحی دیافراگم نیز ممکن است الگوهای نمونه طرح های معمولی متصل کننده را بر اساس عرض و هندسه پنل ارائه کنند.

ترجیحات ناحیه ای

انتخاب های متعددی در طراحی دیافراگم وجود دارند، اما پی خواهید برد که این انتخاب های گوناگون توسط ترجیحات ناحیه ای، ترجیحات پیمانکار و تجربه و هزینه محدود می شوند. روش های متفاوت به واسطه بانیان مختلف و تولید کنندگان دیوار ریخته گری شده یا پیش ساخته ترجیح داده می شوند.

مکان های نشست تیرچه ها وسایل انتقال بار متداول هستند اما ظرفیت برش وارونگی آنها تا حدود 5/2 هزار پوند نیرو در هر بار و عمق 5/2 اینچ محدود است. روش های جایگزین انتقال بار برای افزایش ظرفیت شامل اجزای کانال ( مجرا ) یا لوله می شوند.

یک روش به سادگی سقف را بر ( روی ) یک ساختمان قرار نمی دهد؛ روش دیگر باید دیافراگمی را طراحی کند که بارهای برشی را به دیوار منتقل کند که این بارها به زیر بنای ساختمان منتقل می شوند.

بالای ساختمان در معرض درجات مختلف بارهای برشی منتج از فعالیت باد یا ارتعاشی است. با ایجاد شرایط پیچیده تر، بسیاری از سقف ها منافذ، دهانه ها و موانعی دارند که تعیین مجموع نیروهای برشی و نیروها در نواحی خاص منطقه دیافراگم به محاسبات پیچیده نیاز دارد.

مسیرهای بار، تفاوت های سختی، انواع متصل کننده ها و ترجیحات ناحیه ای ملاحظات بسیار مهمی در دیافراگم و طراحی سیستم سقف هستند. منابع برای کمک به طراحان برای برآوردهای متصل کننده وجود دارند، اما تضمین اینکه طراحی دیافراگم، استانداردهای ایمنی را برای شرایط رایج و هندسه ساختمان برآورده کند، بر عهده مهندس است.

1 Load and Resistance Factor Design ( LRFD )

2 Allowable Strength Design ( ASD )

بازگشت

دیدگاه‌ها

افزودن یک دیدگاه

لطفا جمع 5 و 5 را محاسبه نمایید.