دیافراگم صلب چیست؟

دیافراگم صلب چیست؟

دیافراگم صلب , ساختمان ‌ها بر پایه خلق اسکلت های فلزی و یا بتنی ساخته می شوند.

در واقع آن چیزی که موجب استحکام در سازه است، طرح ساخت همین

اسکلت ها می باشد. در تحلیل مهندسی اسکلت های ساختمانی تعاریف

متعددی به چشم می‌ خورد؛ اما به طور کلی می ‌توان در یک اسکلت ساختمانی

دو بخش مجزا را در نظر گرفت. اول آن قسمت های عمودی که وظیفه استقرار

سازه را بر عهده دارند و قرار است تا تمام نیرو های ساختمان از طریق آنها راهی

فونداسیون باشند. دوم قسمت های افقی که به نوعی مرکزیت انتقال بار ها از

کل سازه تا قسمت های عمودی را بر عهده دارند. در این بین به تمام مجموعه

تشکیل دهنده اجزا افقی در اسکلت های ساختمانی دیافراگم گفته می ‌شود.

این ساختار ها را می‌ توان به روش‌ های گوناگونی پای ریزی کرد. آنچه در این مقاله

قصد تشریح آن را داریم، دیافراگم صلب می باشد. اینکه یک جزء افقی در بطن

طراحی یک سازه عمرانی باید چگونه باشد تا بتوان آن را در جمع انواع دیافراگم صلب

قرار داد؛ اما قبل از هر چیز بگذارید ببینیم چه چیزی باعث شده است تا بخواهیم انواع

سازه های افقی در ساختمان را دسته‌ بندی کنیم.

مبنا در دسته بندی اجزای افقی در سازه‌ های عمرانی

ماجرا در دسته بندی اجزای افقی در سازه های عمرانی از احتمال جا به جایی آنها

تحت تنش های ساختمانی می باشد. مثلاً در هنگام وقوع یک زلزله و یا هر چیزی شبیه

به آن، رفتار اجزای افقی سازه به چه صورت خواهد بود. این مقیاس را با در نظر گرفتن

میزان جا به جایی ایجاد شده در دیافراگم سقف ناشی از بار جانبی در مقایسه با جا به

جایی نسبی سقف با فرض عملکرد صلب کامل در نظر می گیرند. به طور قابل فهم تر یعنی

آنکه در اثر جا به جایی سازه، چه مقدار تفاوت میان جا به جایی سقف با اجزای دیافراگم حاصل

خواهد شد. به این ترتیب انواع دیافراگم را در سه دسته بندی تعریف می ‌کنند.

دیافراگم صلب

دیافراگم نیمه صلب

دیافراگم انعطاف‌پذیر

همان طور که از دسته ‌بندی مذکور بر می ‌آید، باید انتظار سه نوع رفتار را داشته باشیم.

از دیافراگم صلب که در آن تقریباً شاهد هیچ گونه اختلاف در جا به جایی دیافراگم در

کنار جا به جایی نسبی سقف نیستیم تا انواع دیافراگم انعطاف پذیر که در آن می توانید

شاهد مقدار محسوسی در نسبت جا به جایی ‌ها باشید. در اینجای مقاله لازم است تا

دید کاملی از خود دیافراگم داشته باشیم. اینکه اصولاً ‌این دیافراگم چیست و چرایی چنین

نسبت هایی از کجا آمده است؟

عناصر تشکیل دهنده دیافراگم در سازه ‌های ساختمانی

همان طور که گفتیم به مجموعه اجزای افقی در سازه ‌های ساختمانی که قرار است بار های

سازه را به سمت اجزای عمودی انتقال دهند دیافراگم گفته می ‌شود که دیافراگم صلب

یکی از متداول ترین روش های اجرایی در ساخت این قسمت از سازه می باشد. این مجموعه ها

از قسمت‌ های مختلفی تشکیل شده اند. بخش‌ هایی مانند:

• کالکتور ها: کالکتور ها که با نام جمع کننده ها نیز از آنها یاد می ‌شود، قسمت هایی در
• دیافراگم ها هستند که وظیفه جمع کردن نیرو های جانبی در قسمت های اطراف دیافراگم
• را بر عهده دارند. آنها این نیرو ها را به سمت عناصر مقاوم مانند دیوار های برشی انتقال می ‌دهند.

• لبه یا کورد: از عناصر تشکیل دهنده دیافراگم های ساختمانی هستند. به صورت عمود بر
• نیرو های جانبی در لبه دیافراگم ها تعبیه خواهند شد. وظیفه این بخش از عناصر تشکیل
• دهنده دیافراگم ها، تحمل لنگر خمش داخل صفحه ایجاد شده در سقف ناشی از نیروی دیافراگ می باشد.

• عناصر توزیع کننده: عناصر توزیع کننده در خلق دیافراگم های ساختمانی غالباً در طرح ‌های
• عادی سازه ها دیده نمی شوند. عمده کاربرد آنها زمانی است که بخواهیم بار ناشی از حذف
• عنصری در طراحی سازه را به دیگر قسمت های مقاوم سازه پخش کنیم. در عناصر توزیع کننده،
• نیرو ها به سمت عناصر مقاوم سازه توزیع خواهند شد. بدون آنکه نیاز باشد پایه مقاوم جدیدی را تعریف کنیم.

تحلیل سازه، مقدمه طراحی انواع دیافراگم

در طراحی تا ساخت دیافراگم ها لازم است تا آنها را در یکی از سه دسته ‌بندی مذکور قرار دهیم؛

اما این قرار دادن اختیاری نیست؛ بلکه باید همراه با تحلیل بار های جانبی وارد بر دیافراگم و در

نظر داشتن اثر بار های ثقلی صورت گیرد. برای این منظور در مقدمه طراحی دیافراگم، آن را به

عنوان یک تیر عمیق که در راستای آن عمود بر نیرو های جانبی است، در نظر می ‌گیرند. حال

می توان با در نظر گرفتن تمام نیرو های جانبی که قرار است در تیر فرضی ما وارد آید، تحلیل

کاملی بر نمودار برش و لنگر آن داشت و به این ترتیب اطلاعات خاص طراحی دیافراگم را حاصل آورد.

همراه با این اطلاعات است که نیاز سازه به نوع دیافراگم صلب و یا دیافراگم انعطاف پذیر تدوین خواهد

شد؛ اما حالا با این تفاسیر چگونه می توانیم یک دیافراگم را در دسته بندی انواع صلب قرار دهیم؟

دیافراگم صلب چه ویژگی هایی دارد؟

در دیافراگم صلب مقدار سفتی قابل توجهی در داخل صفحه دیافراگم قرار دارد. به گونه ‌ای که تغییر

شکل های خمشی تحت تاثیر بار هایی مانند زلزله در آنها بسیار ناچیز خواهد بود. به این ترتیب در

دیافراگم صلب شاهد چنان سختی ای هستیم که همراه با اتصال المان های آن در کنار یکدیگر،

در نهایت همراه با درجه آزادی بسیار محدودی خواهیم شد.

ویژگی ها در دیافراگم صلب

به این صورت یک دیافراگم صلب می تواند نیرو های جانبی مانند زلزله را به شکل متمرکز

در مرکز جرم طبقه گرفتار کند. البته در نهایت در هنگام طراحی با سازه ای مواجه هستیم

که اجزای آن نسبت به هم تغییر شکل نداشته و یا جا به جایی در حد صفر خواهند داشت.

شاید نتوان ایراد خاصی از طرح دیافراگم در نظر آورد؛ اما در صورت اشتباه در طراحی، مثلاً قرار

دادن بازشو های بزرگ در کنار هم و یا آنکه پلان دارای نظم هندسی خاصی نباشد، این گونه

از طرح در دیافراگم ها می تواند مشکل ساز شود. اصولا در زمان طراحی وقتی با تیر هایی مواجه

هستیم که باید حامل نیرو های محوری نیز باشند، قاعدتاً نمی ‌توان از طرح دیافراگم صلب در

طراحی ساختمان استفاده کرد. از سوی دیگر در هنگام طراحی تیر های سقف در فضا های

زیرزمینی که تحت تاثیر نیروی جانبی فشار خاک هستند و یا آنکه تیر ها تحت تنش های حرارتی

قرار می گیرند و ممکن است تغییر طول داشته باشند، نمی توان از طرح دیافراگم صلب بهره مند بود.