لماذا يشترط كود البناء الموحد الأمريكي ( Uniform Building Code – UBC 97 )

لماذا يشترط كود البناء الموحد الأمريكي ( Uniform Building Code – UBC 97 ) تراكب حديد التسليح الطولي للأعمدة في الاطارات ( الفريمات ) ( Frames ) من نوع SMRF الخاصة فقط ضمن النصف الوسطي للعمود ( وهل التراكب على منسوب أفقي واحد أم لا كما يقول الكود الأوروبي EC2 ), ويجب أن تكون وصلات تراكب شد ( Overlap ) وتزود بتسليح عرضي على طول منطقة التراكب عند تصميمها على قوى الزلازل . أما من أجل الاطارات ( الفريمات ) من نوع IMRF المتوسطة و OMRF العادية لا توجد قيود على مكان وصل قضبان التسليح والتي تكون عادة مباشرة فوق البلاطة ( Slab ) لسهولة التنفيذ, مع أنه يفضل من أجل الاطارات IMRF أن يتم التراكب في المنطقة الوسطية كما هو الحال في SMRF ويجب أن تزود الوصلات بتسليح عرضي .

لمناقشة ذلك لابد من التذكير بالمعطيات التالية :

1- يتم تصميم المبنى واختيار التسليح بحيث يقاوم قوة الزلازل وهو ضمن المجال اللدن ( Plastic ) آخذين بعين الاعتبار المقاومة الزائدة المتأصلة والمطاوعة ( Ductility ) لجملة مقاومة الزلازل في المبنى .

2- نسب التسليح للحديد الطولي وفق UBC 97 تتراوح بين 1% الى 8% في المناطق الزلزالية 0,1,2 وتخفض الى 6% في المناطق الزلزالية 3,4 .

3- يجب أن تحقق قدرة الانعطاف للأعمدة ما يلي : مجموع مقاومة الأعمدة للانعطاف أكبر ب 20% من مجموع الكمرات الملتقية في نفس العقدة .

4- يراعى في الاطارات الخاصة SMRF سلوك المطاوعة ( Ductile ) وتفصل بشكل خاص وبمتطلبات تزيد عن الفريمات IMRF,OMRF .

5- يتم تصميم المنشأ ليكون بمقاومة أقل من مقاومته اللازمة ليبقى ضمن مجال المرونة, وهذا يؤدي الى دخول المنشأ في الحالة اللاخطية وبالتالي وصول بعض عناصره الى مرحلة اللدونة, وهذا يؤدي الى امتصاص جزء من طاقة الزلزال ... يتم اجراء هذا التخفيض بواسطة عامل تعديل الاستجابة ( R ) , يمثل هذا العامل المقاومة الزائدة المتأصلة Overstrength وقدرة المطاوعة Ductility الكلية للعناصر الانشائية في المبنى ... يمكن تعريف القدرة الزائدة المتأصلة كخاصية للمنشأة حيث تكون قدرته الفعلية أكبر من قدرته التصميمية مما يؤدي لدخوله مرحلة اللدونة ( أي تشكل أو مفصل لدن ) , أما المطاوعة فيمكن تعريفها بأنها مقياس مقدرة الجملة الانشائية للتشوه في المجال اللدن قبل انهيارها ( أي من تشكل أول مفصل لدن وحتى تشكل ميكانيزم الانهيار ) . يمثل ( R ) نسبة القوى التصميمية التي تطبق على المنشأ وهو يعمل بشكل كامل ضمن المجال المرن الى القوى التصميمية المحددة بالكود UBC 97 أي :

R = ( V elastic / V code ) > 1

6- يحدد الكود UBC 97 قيماً لعامل المطاوعة ( R ) اعتماداً على نوع الجملة الانشائية في المبنى, تعتمد هذه القيم بشكل أساسي على تحليل الأداءات التاريخية لمختلف الجمل الانشائية تحت تأثير هزات أرضية عنيفة ... تزداد مطاوعة الجمل من الخرسانة المسلحة وذلك بتحقيق اشتراطات خاصة لأبعاد المقطع والتسليح العرضي والطولي ... أكثر الجمل مطاوعة هو الاطار الخاص المقاوم للعزوم والذي يتمتع بامكانية تبديد للطاقة نتيجة تشكل مفاصل لدنة في الكمرات, وتكون للكمرات والأعمدة مقاومة قص وارساء للتسليح كافيان بحيث يمكن للكمرات الوصول الى طاقة تحملها اللدنة دون حدوث انهيار على القص . ويتم التصميم بأخذ الاجهاد في فولاذ التسليح مساو ل 1.25 Fy ليعكس زيادة التشوهات في الفولاذ في مرحلة ما بعد المرونة . كما يتم تصميم عقد هذه الاطارات لتتحمل قوة قص مصعدة وذلك بأخذ 1.25 Fy ...

ملاحظة :

- الاطار العادي المقاوم للعزوم ( Ordinary Moment Resisting Frame- OMRF ) : هو اطار مقاوم للعزوم لكنه لا يحقق التفصيلات الخاصة بمتطلبات سلوك المطاوعة ( Ductility ) ولا يسمح باستعماله في المناطق الزلزالية أعلى من ( 1 ) .

- الاطار المتوسط المقاوم للعزوم ( Intermediate Moment Resisting Frame- IMRF ) : هو اطار مقاوم للعزوم , مفصل بشكل خاص لتأمين سلوك المطاوعة بدرجة تتوسط بين الاطار العادي المقاوم للعزوم والاطار الخاص المقاوم للعزوم, وفيه تصمم العناصر لمقاومة قوة قص تحسب من المقاومات الاسمية للعناصر عند العقد, ولا يسمح باستعماله في المنطقة الزلزالية ( 4 ) .

- الاطار الخاص المقاوم للعزوم ( Special Moment Resisting Frame- SMRF ) : هو اطار تكون عناصره ووصلاته قادرة على مقاومة القوى وعزوم الانحناء الناتجة بصورة رئيسية من أحمال الزلازل, مع الأخذ بالحسبان عزوم الانحناء عند الأعمدة الطرفية للاطار كحد أدنى ويستخدم بشكل أساسي في المنطقة الزلزالية ( 4 ) .

مع تحياتي للجميع

شاركه على جوجل بلس

عن المهندس.ناصر رمضان