الديافرامات وأنواعها
تعريف ومفهوم الديافرام :
الديافرام هو نظام انشائي أفقي أو مائل يؤثر على عملية نقل وتوزيع الحمولات
الجانبية المطبقة عل المنشأ الى العناصر الشاقولية المقاومة للحمولات الجانبية
كقوى القص الطابقي وعزوم الفتل وغيرها .
لهذا الامر أهمية كبيرة في تحليل المنشات المقاومة للقوى الافقية المتحركة
كالزلازل ، حيث يفترض الغاء ثلاث درجات من الحرية للكتلة المجمعة في منسوب كل طابق
ولكل عقدة يتم ربطها الى الديافرام ، ويفترض أن تكون كل العقد المرتبطة بنفس
الديافرام واقعة في نفس مستوي الطابق ، أي تعتبر البلاطة صلدة في مستويها ويكون
لها انسحابان وفق المحورين X و Y ، ودوران
حول المحور Z
( فتل ) ، ويتم حساب أنماط التشوه للمنشأ على هذا الأساس ، حيث أن المنشأ لا يمكن
أن يحصل له انتقال وفق المحور الشاقول Z كونه يستند
على الأرض ولا يمكن للزلزال أن
يؤدي الى رفع المنشأ بشكل تصميمي باتجاه المحور Z ( باستثناء
الاظفار )، كما أن دوران المنشأ حول المحورين X و Y يسمى بعزم
الانقلاب للمنشأ ويؤثر على تصميم الاساسات
كونه يؤدي الى رفع المنشأ من جهة واحدة ( Uplift ) مما قد
يؤدي الى قلب المنشأ ، أما العزم حول المحور Z فيؤثر على
الحالة التصميمية للعناصر الانشائية المقاومة للقوى الجانبية بشكل كبير ، اذا ان تعريف الديافرام في المنشأ المدروس خطوة
أساسية جدا للحصول على مركز الثقل ومركز القساوة وبالتالي معرفة قيمة اللامركزية
لتطبيقها على المنشأ وأحذ تأثيرات الفتل حسب الكود واجراء التصميم الصحيح .
يمكن تشبيه السلوك الانشائي للديافرام ( البلاطة ) في نفس الطابق كجائز
عميق حيث تمثل البلاطة جسد الجائز وتمثل جدران القص والجوائز الساقطة والجوائز
الرابطة أجنحة الجائز العميق بحيث تقاوم الانعطاف . وقد يكون الديافرام عبارة عن
شبكة تربيط أفقية مثلا في المنشات الفولاذية أو المختلطة ، ويجب أن تكون مقاومته
كافية بحيث يتم ربط كتل المنشأ الى العناصر الشاقولية المقاومة للقوى الجانبية ،
ويجب ان يكون النموذج التحليلي للمنشأ المدروس محتوي على ديافرام عند منسوب كل
طابق ، وفي حال انقطاع هذه الديافرامات بسبب وجود فتحات كبيرة فيجب تقوية هذه
البلاطات عند هذه الانقطاعات .
أنواع الديافرامات :
ويمكن تصنيف أنواع الديافرامات وفق الكود الأمريكي ASCE 7 الى الأنواع التالية :
1-الديافرام اللين أو المرن : Flexible Diaphragm
عندما ينفذ الديافرام من البلاطات الفولاذية الخفيفة أو الصفائح الخشبية
الرقيقة ،فانه يصنف كديافرام لين في حال تحقق أحد الشروط التالية :
أ-في المنشات التي جملتها الانشائية التي تقاوم القوى الجانبية تتألف من
شبكات تربيط فولاذية ، أو شبكات تربيط مختلطة ( فولاذية وخرسانية ) ، أو شبكات
تربيط خرسانية ، أو حجرية ، أوجدران قص مختلطة من الفولاذ والخرسانة .
ب-المنشات السكنية الصغيرة العادية المكونة من طابق واحد او طابقين .
ج-منشات الإطارات الخفيفة كالمنشات المكونة من جملة انشائية عبارة عن جوائز
شبكية أو إطارات خشبية أو فولاذ مدلفن على البارد .
2-الديافرام الصلد : Rigid
Diaphragm
في حال كانت البلاطات من الخرسانة المسلحة أو بلاطات فولاذية مملوءة بالخرسانة
ويكون نسبة مجازها الى عمقها أقل او تساوي ( 3 ) ولا يحتوي
المنشأ على حالة عدم انتظام أفقي .
يمكن أن يتشوه الديافرام بشكل عمودي على مستويه الا ان التشوه في نفس مستوي
الديافرام يؤثر أكثر (التشوه الافقي ) فهو يؤثر في نقل القوى الافقية الى العناصر الشاقولية
المقاومة للقوى الجانبية .
ووفقا لـ ASCE 7 – 10 فانه يمكن معرفة نوع الديافرام اذا تحقق التالي
:
السهم الاعظمي للديافرام في نفس مستوي الديافرام بتأثير القوى الجانبية
أكبر بمرتين من متوسط الانزياح الافقي للعناصر الشاقولية المقاومة للقوى الجانبية . وفي نفس اتجاه تطبيق القوة الافقية بنفس
الطابق المدروس .
أي عندما يكون السهم الاعظمي للديافرام أقل من نصف السهم الوسطي للعناصر الشاقولية فيعتبر
الديافرام صلدا ( Rigid
) وفقا للكود ASCE 7 – 10 والكود UBC97 .
خلاصة هامة :
ان اعتبار الديافرام صلدا أو لينا يمكن معرفته بالطريقة الواردة أعلاه حيث
يمكن الاستفادة من برنامج الـ SAP2000 و ETABS ، ويمكن للمهندس المصمم بحسب خبرته الانشائية ما
هو نوع الديافرام ، فمثلا عند وجود فتحات
كبيرة في البلاطة أكبر من نصف مساحة الطابق للمناور والادراج وغيرها من المتطلبات
المعمارية ، أو كانت سماكة البلاطة صغيرة ( أقل من 5cm ) ، أو كانت
فولاذية رقيقة أو خشبية ، فيمكن اعتبارها لينة أو شبه صلدة Semi) Rigid) .
عندما يكون الديافرام لينا (
Flexibl
) فلا يمكن نمذجته في الـ ETABS ، ولكن
عمليا في المنشات المقاومة للزلازل وحسب الكود ACI يشترط ان لا تقل السماكة
للبلاطات العادية المصبوبة في المكان عن 5cm ولا تقل عن 6.5cm للبلاطات
مسبقة الصنع أو البلاطات المختلطة ، لذلك عمليا يمكن تمييز ديافرام صلد ونصف صلد
في المنشات الخرسانية أو امنشات الفولاذية أو المختلطة ولكن بشرط تغطية البلاطات
الفولاذية أو المختلطة ببلاطة خرسانية
خفيفة بسماكة معينة حسب الكود ، ففي حالة البلاطات الخرسانية بسماكة مصمتة أو بسماكة مكافئة للمصمتة تساوي او تزيد عن 12cm
والمنشأ منتظم أفقيا ولا توجد به انقطاعات كبيرة
في الديافرام فيمكن اعتباره من النوع الصلد Rigid وفق
الكود UBC 97 ، والا يمكن اعتباره من النوع شبه الصلد Semi Rigid .
أنواع الديافرام في برنامج الـ ETABS :
1-ديافرام صلد (Rigid ) : يعتبرالبرنامج عند التحليل
أن الديافرام صلد بشكل كامل ، ويهمل التشوهات النسبية للعناصر الانشائية الشاقولية
في نفس مستوي الديافرام ( البلاطة ) ، ويحسب مركز الصلابة CR ومركز الثقل Cg ويدخلها في حساب اللامركزية e =
Cg – CR )
) وبالتالي عزم الفتل وقوى القص .
2- ديافرام شبه الصلد Semi Rigid :
يعتبر البرنامج التشوهات النسبية للعناصر في نفس مستوي الديافرام حسب
القساوة النسبية للعناصر المكونة للديافرام
والتي تعمل كوحدة واحدة ، حيث يتم حساب مركز
الصلابة للديافرام مع ادخال التشوهات
النسبية للديافرام في الحسابات ويدخل البرنامج اللامركزية الفعلية بين مركز الثقل
والصلابة بشكل تلقائي ويعطي البرنامج قيمة CR في النتائج الجدولية .
ملاحظات هامة :
1-يجب دوما تعريف الديافرام لادخال تأثير الفتل الناتج عن اللامركزيات .
2-في حالة الحمولات الحرارية يجب عدم اسناد الديافرام للنموذج ، فالديافرام
لا يسمح للعناصر في مستوي الطوابق بالتشوه أو التمددأفقيا بتأثير الحمولات
الحرارية .
3- من أجل الدقة الكافية للنموذج التحليلي عند تعريف الديافرام يفضل
أن يتم ربط جميع العقد أو البلاطات
في مستوي الطابق فقط .
4- يفضل ان يتم اسناد الديافرام
بعد عملية التقسيم للعناصر المساحية .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق