فلسفه جداسازی راه پله از قاب سازه چیست؟
جداسازی راه پله از قاب سازه را میتوان به عملکرد جداگرهای لرزه ای نئوپرن در پلها تشبیه کرد. همانطور که نئوپرن با آزادسازی حرکت عرشه، پایداری پایهها را تضمین میکند، جداسازی راهپله نیز با اجازه دادن به حرکت کنترل شده دال پله روی بالشتک های فلزی یا تکیهگاه لغزشی، از انتقال نیرو های اضافی به ستون ها جلوگیری کرده و سلامت کل سازه و مسیر خروج اضطراری را در برابر نیرو های جانبی زلزله حفظ میکند.
فلسفه جداسازی راه پله از قاب سازه، کنترل رفتار لرزه ای ساختمان و حفظ ایمنی راه پله به عنوان مسیر خروج اضطراری در حین زلزله می باشد. راه پله به عنوان عضوی غیر سازه ای، نباید به صورت نا خواسته در باربری جانبی ساختمان مشارکت کند، زیرا اتصال صلب آن به تیر و ستون های اطرافش می تواند منجر به ایجاد ستون کوتاه، تمرکز تنش، پیچش سازه و افزایش تنش در ناحیه رمپ و پاگرد شود.
در صورتی که جدا سازی انجام نشود، طراح مسئول است تمامی اثرات راه پله بر تیر و ستون های مجاور، از جمله انتقال نیرو، تغییر سختی و جابجایی ها را در محاسبات و طراحی لحاظ نماید.
با اجرای جدا سازی و ایجاد درز لرزه ای، راهپله از طریق یک تکیه گاه لغزشی با تغییر مکان های نسبی طبقات سازگار می شود و بدون درگیری با قاب سازه، از انتقال نیروهای مخرب جانبی به ستونها جلوگیری کند.
دو روش جداسازی راه پله از قاب سازه
مطابق با پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰، برای جلوگیری از تشکیل ستون کوتاه و کاهش اندرکنش نا خواسته راه پله با سازه، دو روش اصلی برای جداسازی یا اصلاح اتصال راه پله ارائه شده است. در ادامه، این دو روش را بررسی کرده ایم:
روش اول : جداسازی راه پله از قاب سازه با استفاده از ستونک ها
در ساختمان سازی رایج است که دال راه پله روی تیرهای میان طبقه متصل به ستون ها اجرا شود، اما این روش باعث ایجاد ستون کوتاه و تمرکز تنش می شود و در زلزله بسیار خطرناک است. جداسازی راه پله با ستونک ها، راهکاری مؤثر برای رفع این مشکل است.
در این روش، ابتدا تیری در تراز طبقه اجرا شده و به ستون های مجاور متصل میشود. سپس روی این تیر، دو ستونک با فاصله از هم، اجرا می شود و نهایتا تیر نشیمن پله روی این ستونک ها قرار میگیرد. تیر نشیمن به ستون های اطراف متصل نیست و به اندازه یک درصد ارتفاع طبقه از هر طرف، از ستون ها جدا می شود. با این راهکار، اتصال صلب پله به بدنه اصلی ساختمان قطع می شود. در نتیجه، موقع زلزله ساختمان راحت جابجا می شود و پله هم بدون اینکه به ستون ها فشار بیاورد یا باعث شکستن آنها شود، بهصورت مستقل در جای خود حرکت کرده و سالم می ماند.
روش دوم : جداسازی راه پله از قاب سازه با استفاده از دستک ها و بالشتک های فلزی
یکی دیگر از روشهای مؤثر جداسازی راهپله از قاب سازه، استفاده از دستکهای بتنی کوتاه و بالشتکهای فلزی است. در این روش، راهپله به ستونها قفل نمیشود، بلکه بهصورت لغزشی روی آنها مینشیند.
ابتدا دستک هایی بتنی با عمق و طول حدود ۵۰ سانتی متر و عرض حداقل ۲۰ سانتیمتر در مجاورت ستون های کنار راهپله اجرا می شود. سپس در تراز پاگرد میان طبقه، رمپ و پاگرد راه پله به صورت پیوسته و از طریق بالشتکهای فلزی روی این دستک ها قرار میگیرند. در تراز طبقه نیز اتصال رمپ به پاگرد طبقه به همین صورت و با استفاده از بالشتک فلزی انجام میشود.
بالشتک فلزی از دو ورق فلزی هم اندازه تشکیل شده است، ورق اول داخل بتن دستک مهار میشود و ورق دوم بدون جوش، روی آن قرار میگیرد و در بتن رمپ یا پاگرد مهار می شود. همچنین در ناحیه نشیمن، از مصالح جدا کننده (یونولیت) استفاده می شود تا از هرگونه اتصال صلب بین بتن پله و دستک جلوگیری شود.
با این روش یک اتصال لغزشی ایجاد می شود است که ضمن انتقال بار قائم را هپله، اجازه حرکت جانبی کنترل شده در زلزله را می دهد و از انتقال نیروهای مخرب به ستونها و ایجاد ستون کوتاه جلوگیری میکند.
برای درک بهتر این سیستم، می توان عملکرد آن را به نئوپرن پل تشبیه کرد. همان طور که در پل ها برای جلوگیری از تخریب ستون ها (پایه ها) در اثر ارتعاشات، کل بدنه پل را روی قطعات لغزنده (نئوپرن) قرار می دهند، در اینجا نیز ما راه پله را روی بالشتک های فلزی قرار می دهیم. در واقع، این ورقهای فلزی همان نقش نئوپرن را بازی میکنند، آنها اجازه می دهند ساختمان و راه پله به جای آنکه به هم ضربه بزنند، بلغزند.
کدام روش جداسازی راه پله از قاب سازه بهتر است؟
در پاسخ به این سؤال باید گفت که هیچ روشی به طور مطلق نسبت به روش دیگر برتر نیست و انتخاب بین آن ها کاملاً به شرایط و نیازهای پروژه بستگی دارد.
با این حال، از نظر ایمنی در زلزله و سبک کردن سازه، روش دستکها با بالشتکهای فلزی عملکرد بهتری دارد. در این روش، راه پله به جای اینکه به ستونها محکم شود، روی دستک و بالشتکها «لغزنده» قرار میگیرد و به راحتی حرکت میکند. به این ترتیب ستون کوتاه ایجاد نمیشود و نیروی اضافه به قاب ساختمان منتقل نمیشود. ضمن اینکه حذف تیرهای بزرگ و ستونکهای حجیم، وزن سازه کم شده و فضای معماری هم کمتر اشغال میشود.
در طرف مقابل، روش ستونکها راحتتر و سریعتر اجرا میشود و نیاز به دقت بالایی ندارد، اما وزن بیشتری به ستونها تحمیل میکند و تمرکز تنش و سختی نامنظم را افزایش میدهد.
به طور خلاصه، اگر هدف پروژه عملکرد لرزه ای بهتر، سبک سازی سازه و حفاظت کامل راه پله باشد، اجرای دستک و بالشتک فلزی گزینه مناسب تری است. روش ستونک ها بیشتر برای پروژههای ساده یا اجرای سریع کاربرد دارد و بیشتر یک راهکار اجرایی محسوب میشود تا یک انتخاب بهینه مهندسی.
اگر راه پله از قاب سازه جدا نشود چه اتفاقی می افتد؟
اگر راه پله مثل روش قدیمی روی تیرهای میان طبقه ساخته شود و دال و رمپ آن مستقیم به ستون ها و قاب سازه وصل شوند، ساختمان در زلزله بسیار آسیبپذیر شده و ایمنی سازه و راهپله شدیداً تهدید میشود.
اتصال مستقیم باعث ایجاد ستون کوتاه و افزایش تمرکز تنش در تیر و ستون های مجاور می شود. همچنین سختی بالای راه پله منجر به توزیع نامنظم نیرو های جانبی و درگیری نا خواسته پله در باربری سازه می شود که احتمال آسیب سازه ای و کاهش ایمنی راه پله را در حین زلزله افزایش می دهد.
در این شرایط، طراح مسئول است تمام اثرات راه پله بر قاب سازه را در محاسبات لحاظ کند. اجزای پله شامل دال، پاگرد و شمشیری ها باید مدل سازی شوند و اثر سختی آن ها بر تیر و ستون ها بررسی گردد. ابتدا سازه بدون در نظر گرفتن سختی راه پله طراحی می شود تا بار زلزله را به تنهایی تحمل کند، سپس با در نظر گیری سختی راه پله، بررسی و طراحی نهایی انجام می شود. جداسازی راه پله از قاب سازه نه تنها عملکرد لرزه ای را بهبود می بخشد، بلکه ایمنی سازه در زلزله را تضمین میکند.
مقایسه اجرای راه پله به روش جدید و قدیم
روش قدیم: راه پله روی تیرهای میان طبقه اجرا می شود و دال و رمپ آن مستقیماً به ستون ها و قاب سازه متصل است. این روش ساده و رایج است، اما مشکلاتی مانند ایجاد ستون کوتاه، تمرکز تنش و توزیع نا منظم نیروهای جانبی دارد و در زلزله بسیار آسیب پذیر است.
روش جدید: راه پله از قاب سازه جدا می شود، با استفاده از ستونک ها یا دستک و بالشتک های فلزی لغزشی، امکان حرکت کنترل شده راه پله فراهم میشود. این روش از ایجاد ستون کوتاه جلوگیری میکند، نیروهای جانبی را کنترل میکند و ایمنی راه پله را به عنوان یک مسیر خروج اضطراری را افزایش می دهد.
| ویژگی | روش قدیم | روش جدید |
| اتصال به قاب سازه | مستقیم، صلب | جدا، لغزشی یا با درز لرزهای |
| ستون کوتاه | ایجاد میشود | ایجاد نمیشود |
| توزیع نیروهای جانبی | نامنظم و با تمرکز تنش | کنترل شده و یکنواخت |
| اثر بر ستونها | فشار و آسیب محتمل | حداقل اثر |
| اجرای معماری | فضای بیشتر اشغال میکند | فضای کمتر اشغال میکند |
| ایمنی راه پله | کمتر | بالا |
