طبقه نرم چیست؟

طبقه نرم مطابق تعریف آیین نامه ۲۸۰۰ ایران،طبقه ای است که سختی جانبی آن کمتر از ۷۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از ۸۰ درصد متوسط سختی های سه طبقه روی خود است.

ساختمان با طبقه نرم، به ساختمان هایی میگویند که طبقات پایینی آنها سختی بسیار کمتری از طبقات بالایی آنها داشته باشند. این ساختمان ها به دلیل داشتن تعداد زیادی دهانه آزاد در طبقات پایینی در برابر زلزله بسیار آسیب پذیر هستند.

طبقه نرم پدیده ای است که با برداشتن تیغه ها و دیوارهای یک طبقه از یک ساختمان به وجود می آید که این طبقه در مقابل طبقات بالایی، دارای یکنواختی، نظم و تکرار دیوارها نمی باشد. این امر موجب می گردد که طبقه مذکور درمقابل بارهای جانبی به عنوان ضعیف ترین طبقه، کمترین مقاومت را داشته و عملکردی ضعیف از خود نشان دهد.

ساختمان با طبقه نرم، به ساختمان‌هایی می‌گویند که طبقات پایینی آنها سختی بسیار کمتری از طبقات بالایی آنها داشته باشند. این ساختمان‌ها به دلیل داشتن تعداد زیادی دهانه آزاد در طبقات پایینی، در برابر زلزله بسیار آسیب پذیر هستند. دلیل ساخت تعداد زیاد دهانه آزاد در طبقات پایینی معمولاً ایجاد فضای مناسب برای پارکینگ اتومبیل‌ها و یا ایجاد کاربری‌های تجاری (‌چیزی که در ساختمان‌های بنایی زلزله بم مشهود بود) و یا در مواردی این موضوع به دلیل پنجره‌های بزرگ در طبقه پایین ایجاد می‌شود.

چنین ساختمان‌هایی بیشتر در مقابل نیروهای جانبی آسیب پذیر خواهند بود. زمانی که طبقه پایینی تخریب می‌شود، طبقات بالایی بصورت ساندویچی برر روی آن می‌ریزند و سقف‌ها بر روی هم قرار گرفته که باعث له شدن ساکنین زیر بار سقف می‌شود. طبقات نرم باید حداقل ۸۰% مقاومت طبقات بالایی خود را داشته باشند. که البته این مقدار برابر است با ۶۰۰% مقاومت لازم برای ساختمان‌های جدید.

برخی از دلایل ایجاد طبقه نرم‌

• داشتن بازشوهای زیاد در طبقه (همچنین وجود بازشوهای بزرگ در طبقه همکف می تواند باعث ایجاد طبقه نرم شود). 
• ارتفاع زیادتر یک طبقه نسبت به دیگر طبقات (معمولاً طبقه نرم در طبقه همکف ساختمان های تجاری اتفاق می افتد که ارتفاع ستون ها را بیشتر در نظر می گیرند).
• عدم مقاومت المان‌های باربر جانبی در طبقه (البته گاهی هم در طبقات میانی، به دلیل کاهش سختی جانبی سیستم باربر، طبقه نرم در طبقه همکف اتفاق نمی افتد).

شکست ناشی از طبقه نرم ساختمان ‌

‌مقاومت و سختی جانبی از عوامل کلیدی در مقاوم سازی ساختمان‌ها دربرابر زلزله هستند. در ساختمان‌های با طبقه نرم اعضای باربر جانبی یا از اول طراحی و اجرا نشده‌اند و یا کافی نیستند. مقاوم سازی ساختمان‌های با طبقه نرم در برابر زلزله, به موارد ذکر شده می‌پردازد و باعث می‌شود ساختمان‌ها پس از زلزله دچار آسیب کمتری شوند.

عملیات مقاومسازی ساختمان‌های با طبقه نرم در برابر زلزله‌

اولین قدم برای مقاوم سازی ساختمانهای با طبقه نرم آنالیز سازه برای مشخص کردن بهترین راه مقاومسازی است. مهندسین سازه باید فاکتورهای متعددی را برای تشخیص بهترین راه مقاومسازی در نظر بگیرند. نه تنها باید مطمئن شوند که سازه به میزان لازم مقاومسازی شده است بلکه باید کمترین تاثیر را در بهره برداری سازه داشته باشد. مثلاً‌ با پر کردن تمامی بازشوهای طبقه‌های پایین توسط بادبند و یا دیوارهای باربر مشکل طبقه نرم حل خواهد شد‌.

یکی از روش‌های رایج برای این موضوع مقاوم کردن دیوارهای موجود است. اضافه کردند دیوارهای برشی و یا حتی قاب‌های فولادی در نواحی نرم ساختمان است. ‌برای مقاوم کردن دیوارهای موجود مثلاً دیوارهای خشک (Drywall) توسط دیوارهای باربر جایگزین می‌شوند. مهار کردن دیوارها در فونداسیون نیز قسمتی از همین مقاومسازی است. اضافه کردن دیوارهای برشی (دیوارهایی که در برابر بارهای جانبی مقاومت می‌کنند) نیز می‌تواند بسیار موثر باشد. البته در صورتی که با بهره‌وری ساختمان مداخله‌ای نداشته باشند که در اینصورت شاید استفاده از قاب‌های فولادی بهترین راه حل باشد. حتی با این وجود که نصب قاب‌های فولادی بسیار پر دردسرتر خواهد بود.

مقاومسازی ساختمان‌ها به معنای ضد زلزله کردن آنها نیست بلکه تنها امن کردن این ساختمان‌هاست. یعنی پس از زلزله سازه پابرجا باقی بماند و امنیت جانی ساکنین مهیا شود. حال ممکن است ساختمان دیگر امکان بهره برداری نداشته باشد. با این وجود یک ساختمان مقاومسازی شده مطمئنا استانداردهای یک ساختمان طراحی شده برای زلزله را نخواهد داشت.

با توجه به راهنمای مقاومسازی ساختمان‌های با طبقات نرم در برابر زلزله، طبقات نرم باید حداقل ۸۰% مقاومت طبقات بالایی خود را داشته باشند. که البته این مقدار برابر است با ۶۰% مقاومت لازم برای ساختمان‌های جدید.

‌بررسی تاثیر طبقه نرم بر نوع تخریب ساختمان

فروریزش بسیاری از ساختمان‌ها در هنگام زلزله را می‌­توان به وضعیتی مرتبط دانست که در آن اعضای مهاربندی (نظیر دیوارهای برشی، بادبندها و …) در برخی طبقات حذف شده­ باشند. علت این حذف عمدتاً برآورده ساختن نیازهای معماری است. در این شرایط طبقه مذکور در برابر نیروهای جانبی تضعیف شده و نوعی از نامنظمی را در ساختمان ایجاد می­ کند که به نامنظمی سختی جانبی شناخته می‌شود.

یکی از مشخصه های اصلی طبقه نرم ناپیوستگی در استحکام یا سختی است که در اتصالات ایجاد می شود.

این ناپیوستگی بدین سبب ایجاد می شود که هرچه طبقه نرم ساختمان، استحکام کمتر و یا انعطاف پذیری بیشتری داشته باشد، تغییر شکل های بیشتری در آن ایجاد می شود که به نوبه خود به تمرکز نیروها در اتصالات می انجامد.

‌الزامات آیین ­نامه

استاندارد ۲۸۰۰ زلزله ایران، نامنظمی سختی جانبی را در دسته نامنظمی در ارتفاع قرار داده و آن­را چنین توصیف می‌نماید.

طبقه نرم به طبقه‌ای گفته می‌شود که سختی جانبی در طبقه‌ی مذکور از ۷۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود کمتر باشد. همچنین در طبقه‌ای که سختی جانبی آن از ۸۰۰۰ درصد متوسط سختی سه طبقه روی خود کمتر باشد طبقه را طبقه نرم می‌نامید.

‌به مهندسین توصیه می­‌شود حتی­ المقدور از به وجود آمدن نامنظمی سختی جانبی جلوگیری نمایند. با این حال وجود این نامنظمی در ساختمان غیر مجاز نیست. گاهاً شرایط طرح معماری ایجاب می‌کند که طراح سازه در برخی طبقات اعضای باربرجانبی را کوچک یا حذف نماید. با تغییر در ابعاد سیستم باربر جانبی، سختی تحت تاثیر قرار می‌­گیرد و ممکن است سازه درگیر نامنظمی سختی جانبی شود.

آیین نامه وجود نامنظمی طبقه نرم و خیلی نرم را غیر مجاز ندانسته ولی محدودیت­‌های بسیاری را در صورت وجود آن وضع می­‌کند. به ­طور مثال اگر در ساختمانی نامنظمی طبقه نرم یا خیلی نرم وجود داشته باشد و ساختمان بیش از سه طبقه باشد امکان استفاده از تحلیل استاتیکی معادل وجود نخواهد داشت. در این موارد باید از تحلیل­‌های نسبتاً پیچیده­ تر جایگزین استفاده نمایید.

تعریف طبقه نرم و خیلی نرم

مطابق آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد 2800 ویرایش چهارم )،  طبقه ای که سختی جانبی آن کمتر از 70 درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از 80 درصد متوسط سختی سه طبقه روی خود باشد، “طبقه نرم “و همچنین طبقه ای که سختی جانبی آن کمتر از 60 درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از 70 درصد متوسط سختی سه طبقه روی خود باشد، “طبقه خیلی نرم” نامیده می شود.

طبقه ضعیف

مطابق بند ۶-۷-۱-۸-۱-۲ – پ مبحث ششم طبقه ضعیف به طبقه‌ای اطلاق می‌شود که مجموع مقاومت جانبی طبقه مذکور از ۸۰۰ درصد مقاومت جانبی طبقه روی خود کمتر باشد‌. مقاومت جانبی هر طبقه برابر است با مجموع مقاومت جانبی کلیه‌ی اجزای مقاومی که در برابر برشش طبقه مقاومت از خود نشان می‌دهند‌.

تفاوت طبقه نرم با طبقه ضعیف

طبقه نرم به طبقه‌ای گفته می شود که سختی جانبی در طبقه‌ی مذکور از ۷۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود کمتر باشد. همچنین در طبقه‌ای که سختی جانبی آن از ۸۰ درصد متوسط سختی سه طبقه روی خود کمتر باشد طبقه را طبقه نرم می‌نامیم. طبقه ضعیف به طبقه‌ای اطلاق می‌شود که مجموع مقاومت جانبی طبقه مذکور از ۸۰۰ درصد مقاومت جانبی طبقه روی خود کمتر باشد. مقاومتت  جانبی هر طبقه برابر است با مجموع مقاومت جانبی کلیه‌ی اجزای مقاومی که در برابر برش طبقه مقاومت از خود نشان می‌دهند.