مصرف کلی میلگرد در قاب خمشی ویژه بیش از قاب خمشی متوسط است!

مطابق استاندارد 2800 طراح در انتخاب سیستم باربر متوسط و یا ویژه آزادی عمل دارد مگر در شرایط خاص مثل ساختمان‌های با اهمیت بسیار زیاد که لزوما باید از قاب ویژه بهره برد. قاب‌های خمشی ویژه دارای ضریب رفتار بیشتر (R=7.5) نسبت به قاب‌های خمشی متوسط هستند (R=5). بنابراین انتظار می‌رود نیروی طراحی یک قاب ویژه 33 درصد کمتر از قاب متوسط باشد. در نگاه اول برخی از طراحان، با این فرض که قاب ویژه مصرف میلگرد کمتری را بدنبال خواهد داشت، سراغ استفاده از قاب ویژه می­‌روند.

ملاحظات قاب‌ها با شکل‌پذیری ویژه

خاموت‌گذاری ویژه ستون‌ها در قاب ویژه و مشکلات اجرایی اولین مساله‌ای است که در صورت انتخاب این سیستم با آن مواجه خواهید شد. اما با صرف نظر از این مورد نیز، به نظر می‌رسد استفاده از قاب خمشی ویژه لزوما به مصرف میلگرد کمتری منجر نخواهد شد. برای بررسی دقیق­‌تر این مسأله، ساختمان 3 طبقه‌ای را که به عنوان دمو در سایت اتوسازه قرار گرفته، در دو حالت متوسط و ویژه طراحی شده و لیستوفر آنها مقایسه می­‌شود.

مقایسه طراحی یک سازه در حالت متوسط و ویژه

این سازه در دو حالت متوسط و ویژه طراحی شده و سعی گردیده با بهینه‌سازی، اقتصادی‌ترین مقطع را برای ستون‌ها انتخاب کرده و کنترل Drift نیز صورت پذیرفته است. در ادامه با بهره‌گیری از سامانه اتوسازه دیتیل سازه در دو حالت جداگانه صورت پذیرفته است.

شکل بالا دیتایل یک ستون را در حالت قاب متوسط نشان می‌دهد. این حالت را با شکل زیر که همین ستون را در حالت قاب ویژه نمایش می‌دهد، مقایسه کنید:

در قاب متوسط 17 خاموت 8 در یک طبقه از ستون استفاده شده، حال آنکه در قاب ویژه 63 خاموت 10 و علاوه بر آن 126 سنجاقی استفاده شده است. صرفنظر از سختی اجرای چنین ستونی به نظر می‌رسد وزن خاموت‌ها و سنجاقی‌های اضافه چشمگیر باشد. برای تحلیل بهتر در جدول زیر، نتیجه نهایی لیستوفر دو مدل سازه‌ای مقایسه شده است:

جدول فوق نکات بسیار جالبی را نشان می‌دهد:

• ضریب رفتار بیشتر قاب ویژه و به تبع آن کاهش نیروی زلزله باعث شده تا نسبت به قاب متوسط، میلگردهای طولی در قاب ویژه کاهش یابد.
• علیرغم کاهش وزن میلگردهای طولی، ضوابط بسیار سختگیرانه قاب ویژه در میلگردهای عرضی سبب شده تا وزن میلگردهای عرضی (شامل خاموت و سنجاقی) در قاب‌های ویژه نسبت به متوسط افزایش چشمگیر یابد.
• مجموع میلگردهای مصرفی در قاب ویژه نسبت به قاب متوسط افزایش قابل ملاحظه‌ای را نشان می‌دهد. بنابراین به عنوان یک نتیجه مهم می‌توان گفت، به جز در شرایطی که مطابق استاندارد مجبور به انتخاب قاب ویژه باشیم، استفاده از این سیستم به هیچ عنوان قابل توجیه نیست.