تعریف طیف طرح زلزله

به اجزای افقی یا تقریباً افقی منتقل‌کننده نیروهای جانبی دیافراگم افقی یا به‌اختصار دیافراگم گفته می‌شود. تعیین مقدار صلبیت دیافراگم، به‌عنوان اولین المانی که با نیروی زلزله درگیر است، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است؛ چراکه پس از توزیع برش پایه در ارتفاع ساختمان و تعیین نیروی جانبی طبقات، برش هر طبقه بین عناصر باربر جانبی آن طبقه توزیع می‌گردد. این توزیع نیروی جانبی که کاملاً تابع صلبیت دیافراگم است، مقدار باربری لرزه‌ای هر المان باربر لرزه‌ای را مشخص خواهد کرد که توزیع صحیح آن برای طراحی المان‌های باربر قائم امری حیاتی است.

دیافراگم‌ها به سه دسته صلب، نیمه صلب و انعطاف‌پذیر تقسیم‌بندی می‌شوند. با وارد شدن نیروهای جانبی، نظیر زلزله، دیافراگم‌ها باید در برابر تغییر شکل‌های افقی مقاومت و سختی کافی را داشته باشند. هرچقدر این سختی و مقاومت بیشتر باشد رفتار به دیافراگم صلب نزدیک‌تر خواهد بود. توجه داشته باشید که صلبیت صد درصد در عمل ممکن نیست.

دیافراگم صلب

دیافراگم صلب یعنی اینکه سقف شما دارای سختی داخل صفحه (f11,f22,f12) بینهایت مهندسی باشد و در این شرایط در مدل اجزای محدود میتوانید درجات آزادی داخل صفحه گره های المان دوبعدی سقف را با قید دیافراگم صلب (constraint) به یک گره master (معمولا مرکز جرم سقف) مرتبط کنید. این کار به فشرده سازی ماتریس سختی سازه و کاهش درجات آزادی غیرضروری و نیز افزایش سرعت تحلیل کمک خواهد کرد، فاصله زیاد بین المانهای باربرجانبی (مانند دیوارهای برشی) و نیز ضخامت کم سقف منجر به نقض صلب فرض کردن سقف میشود.

دیافراگم انعطاف­ پذیر

بر خلاف دیافراگم های صلب ، سختی درون صفحه این دیافراگم بسیار کم بوده و دچار تغییر شکل­ های خمشی داخل صفحه­ ی قابل ملاحظه ­ای می­ گردد. برای محاسبات نیروی­ های ایجاد شده در دیافراگم و توزیع بار جانبی بین المان­ های لرزه­ بر بایستی به مدل سازی دقیق نرم­ افزاری در ایتبس روی­ آورد.

دیافراگم نیمه صلب

در هر دو استاندارد دیافراگم­هایی انعطاف پذیر تلقی می‌شوند که حداکثر تغییر شکل افقی ایجاد شده در آن‌ها بیش از دو برابر تغییر مکان نسبی متوسط طبقه باشد. دیافراگم­هایی که در دو دسته صلب و انعطاف پذیر قرار نگیرند به عنوان دیافراگم نیمه صلب تعریف می­گردند.

ETABS دارای دیافراگم های صلب و نیمه صلب است. دیافراگم های صلب زمان محاسباتی سریع تری دارند زیرا به طور قابل توجهی ماتریس سختی مدل را کاهش می دهد.

دیافراگم صلب جایی است که سفتی درون صفحه آنقدر زیاد است که هیچ دو گره نمی توانند نسبتاً به یکدیگر حرکت کنند. یعنی همه با هم ترجمه یا تغییر شکل می دهند. هیچ کشیدگی/کرنش ایجاد نشده است. بنابراین برای رسیدن به این هدف، ETABS تمام گره‌های داخل دیافراگم را به مرکز صلبیت سیستم با سفتی بی‌نهایت درون صفحه متصل می‌کند. تصویر زیر را ببینید. کاربر می تواند در صورت تمایل، گره های جداگانه را از دیافراگم جدا کند. در واقع، کاربر همچنین می تواند به جای کل سطح کف یا سقف، دیافراگم را مستقیماً روی گره ها اعمال کند. شما در واقع می توانید یک دیافراگم صلب را با مدل سازی اعضای با سفتی بسیار بزرگ که همه گره ها را به هم متصل می کنند، مدل سازی کنید. این واقعاً همان کاری است که نرم افزارها به صورت عددی انجام می دهند (با خطوط سفید در تصویر).

برای دیافراگم نیمه صلب، ETABS سفتی درون صفحه را به صورت عددی مدل می کند تا دیافراگم واقعی را نشان دهد. بنابراین اگر یک عرشه فلزی مدل سازی شده دارید، از سختی آن متال دک استفاده می کند. اگر بتن روی عرشه فلزی مدل سازی شده باشد، آن سختی را مدل می کند (که بیشتر از عرشه فلزی به تنهایی خواهد بود). دیافراگم نیمه صلب ETABS همچنین سفتی سیستم جانبی عمودی را در نظر می گیرد که همراه با دیافراگم (سیستم جانبی افقی) عمل می کند. بنابراین دیافراگم های نیمه سخت واقعی تر از دیافراگم های صلب هستند. دیافراگم های نیمه سخت را می توان به صورت دستی با صفحاتی که تنش سطحی نشان می دهند مدل سازی کرد.

دیافراگم‌های انعطاف‌پذیر و سفت و سخت سنتی سال‌هاست که وجود داشته‌اند، زیرا می‌توان آنها را با کاسه‌های دستی محاسبه کرد. آنها ساده‌سازی‌هایی بودند و هنوز هم هستند تا کاسه‌های دستی و زمان محاسبات سریع‌تر توسط رایانه‌ها را فعال کنند. اما امروزه به دلیل نرم‌افزارهای پیشرفته و رایانه‌های سریع‌تر، دیافراگم‌های نیمه صلب بسیار رایج‌تر شده‌اند.