انواع سیستم های سازه ای در آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش چهارم شامل سازه های متداول در طراحی و ساخت در کشور می باشندکه به صورت زیر دسته بندی شده اند:
- سیستم دیوارهای باربر
- سیستم قاب ساختمانی
- سیستم قاب خمشی
- سیستم دوگانه یا ترکیبی
- سیستم کنسولی
حالا با هم نگاهی به این سیستم ها می اندازیم:
سیستم دیوارهای باربر:
دیوار باربر به دیواری گفته می شود که علاوه بر وزن خود وزن طبقات بالایی قرار گرفته بر روی آن و وزن سقف ها را نیز تحمل کرده و آن را به فونداسیون ساختمان انتقال می دهد. دیوارهای باربر می توانند داخلی یا خارجی باشند.
در این سیستم بار های قائم و جانبی توسط دیوار های باربر بتنی یا بنایی مسلح تحمل میشوند.
این سیستم در گذشته کاربرد زیادی داشته است ولی به دلیل شکل پذیری کمتر و محدودیت معماری ایجاد شده به دلیل قرار گیری دیوار ها اکنون جای خود را به سایر سیستم ها داده است. در آیین نامه 2800 این سیستم به شرح زیر دسته بندی می شود:
- دیوار برشی بتن آرمه با شکل پذیری در سه سطح ویژه, متوسط و معمولی
- دیوار برشی با مصالح بنایی مسلح
- سازه های سبک فولادی سرد نورد شده( (LSF) (با مهارتسمه ای یا صفحات پوشش فولادی)
- دیوارهای بتن پاششی سه بعدی
بیشتر سازه های این بخش برای مناطق با خطر لرزه ای کم یا متوسط و ساختمان های کمتر از 3 طبقه کاربرددارد و باربری سازه برعهده دیوارها و قاب ها خواهد بود. در این سیستم معمولاً تیر وجود ندارد و خمش ناشی از بارهای قائم و جانبی توسط سیستم سقف که عموماً دال می‌باشد، تحمل می شود.
سیستم قاب ساده ساختمانی:
یکی از رایج ترین و پر کاربردترین انواع سیستم سازه سیستم های قاب های ساختمانی هستند که از قاب فولادی یا بتنی ( تیرها و ستون‌هایی) با اتصالات مفصلی ساخته می شوند البته استفاده از این سیستم در سازه فولادی بیشتر کاربرددارد . در این سیستم ها وظیفه مقاومت نیروهای جانبی به عهده دیوار یا مهاربند ها می باشد و نیروهای قائم را قابها تحمل میکنند. در آیین نامه 2800 این سیستم به شرح زیر دسته بندی می شود:
- دیوارهای برشی بتن آرمه با شکل پذیری در سه سطح ویژه, متوسط و معمولی
- دیوار برشی با مصالح بنایی مسلح
- مهاربند واگرای ویژه فولادی
- مهاربند های کمانش تاب
- مهاربندی همگرا با شکل پذیری در دو سطح ویژه و معمولی
سیستم قاب خمشی:
این سیستم از تیرها و ستون هایی با اتصالات صلب (خمشی) تشکیل شده است که بدون هر گونه مهاربند جانبی، قادر به تحمل نیروهای قائم و جانبی ساختمان است. این سیستم سازه ای یکی از پرکاربردترین و محبوب ترین سیستم هابه دلیل امکان استفاده از بازشوها در مباحث معماری است. در آیین نامه 2800 این سیستم به شرح زیر دسته بندی می شود:
- قاب خمشی فولادی با شکل پذیری در سه سطح ویژه, متوسط و معمولی
- قاب خمشی بتنی با شکل پذیری در سه سطح ویژه, متوسط و معمولی
طبق بند 1-5-7 استاندارد 2800 وهمینطور مباحث 9 و 10 مقررات ملی ایران، رعایت قانون ستون قوی- تیر ضعیف برای قاب خمشی ویژه الزامی است. بدین مضمون که “در ساختمان هایی که در آن‌ها از سیستم قاب خمشی (ویژه) برای مقابله با بار جانبی زلزله استفاده می‌شود، طراحی به نحوی انجام پذیرد که تا حد امکان ستون‌ها دیرتر از تیرها دچار خرابی شوند.»
سیستم دوگانه یا ترکیبی
در این سیستم سازه ای نیروی جانبی به واسطه ترکیب سیستم قاب خمشی و دیوار برشی یا مهار بند ها تحمل می شوند و همه اعضا در ترکیب با یکدیگر در برابر نیروهای زلزله مقاومت می کنند. از انجا که این سیستم مقاومت بالایی نسبت به سایر سیستم ها دارد برای ساختمان های بلند تا ارتفاع 200 متر می توان استفاده کرد. سازه های حساس و با اهمیت زیاد مثل بیمارستان ها، کلانتری ها، مدارس، موزه ها و.. و ساختمان های در مناطق با خطر لرزه خیزی بالا از دیگر موارد استفاده سیستم دوگانه می باشد. مطابق آیین نامه 2800 در ساختمان های بیش از 15 طبقه یا بلند تر از 50 متر استفاده از سیستم قاب خمشی ویژه و یا سیستم دوگانه الزامیست. در این نوع از سیستم سازه ای، بارهای ثقلی عموماً توسط قاب های ساختمانی تحمل شده و دیوار برشی یا قاب های مهاربندی شده عمده سختی و مقاومت جانبی سازه را در برابر بار های جانبی ایجاد میکنند و نمی توان برای مقابله با تمام نیروهای جانبی زلزله منحصراً به دیوارهای برشی و یا قاب های مهاربندی شده اکتفا کرد. در سیستم های دوگانه بارهای جانبی توسط عملکرد هم زمان مجموعه ای از دیوارهای برشی یا قاب های مهاربندی شده به همراه مجموعه‌ای از قاب‌های خمشی تحمل میشوند. به بیان بهتر باید گفت که سهم هر یک از این دو مجموعه از کل نیروی برشی وارد بر یک طبقه از سازه، متناسب با سختی جانبی هر کدام از آن‌ها می‌باشد و ازآنجاکه سختی مجموعه اول (دیوارهای برشی یا قاب‌های مهاربندی‌شده) غالباً بیشتر از سختی مجموعه دوم ( قاب‌های خمشی) است، مجموعه اول عمده سختی و جذب نیروی جانبی را در یک سیستم دوگانه بر عهده می‌گیرد. در آیین نامه 2800 این سیستم به شرح زیر دسته بندی می شود:
- قاب خمشی ویژه فولادی+ دیوار برشی بتنی ویژه
- قاب خمشی ویژه بتنی + دیوار برشی بتنی ویژه
- قاب خمشی متوسط بتنی + دیوار برشی بتنی متوسط
- قاب خمشی متوسط فولادی + دیوار برشی بتنی متوسط
- قاب خمشی ویژه فولادی + مهاربند واگرای ویژه فولادی
- قاب خمشی متوسط فولادی + مهاربند واگرای ویژه فولادی
- قاب خمشی ویژه فولادی + مهاربند همگرای ویژه فولادی
- قاب خمشی متوسط فولادی + مهاربند همگرای ویژه فولادی
سیستم کنسولی
نوعی سیستم باربر سازه است که در آن نیروهای جانبی توسط ستون به صورت کنسولی تحمل میشوند. در سازه های کنسولی تیرها به صورت مفصلی باید اجرا شوند و در آن‌ها ستون‌ها عملکردی مشابه یک ستون طره دارند و به عنوان تنها عنصر باربر بارهای جانبی ناشی از زلزله و باد را تحمل میکنند. به دلیل این که در این سازه ها کل نیروها توسط ستون ها تحمل می شوند، ابعاد ستون ها از حالت معمولی خیلی بیشتر است. به‌عبارت دیگر در این سیستم ها نیروهای جانبی ناشی از زلزله مستقیماً از سقف به ستون منتقل میشوند. در واقع این سازه ها یک ستون یکسر گیردار هستند و عملکرد خمشی دارند.
این سیستم سازه ای محدودیت ارتفاع ۱۰ متری دارد و با توجه به این محدودیت، بهترین نوع استفاده از آن ها برای فضاهایی شبیه به انبارها و فضاهای مشابه نظیر مرغ داری ها، سازه های پارکینگ و سایبان ماشین‌ها از مصادیق این سیستم هستند.
