همانطور که میدانید، المانهای با طول کوتاه در سازه، دارای سختی زیاد بوده و از طرفی عناصری که دارای سختی بیشتری هستند، سهم بیشتری در دریافت و جذب نیروها و تنشهای حاصل از زلزله خواهند داشت. زلزله به شکل امواج فرکانسی، بر مرکز جرم سازه واردشده و متقابلاً طبق قانون نیوتون، عکسالعمل سازه از مرکز سختی خواهد بود. دیافراگم صلب سازه، نیروهای جانبی را دریافت کرده و به سیستم مقاوم جانبی انتقال میدهد. این انتقال نیرو، ارتباط مستقیم با سختی اعضای سازه داشته و هرکدام به نسبت لیاقت و سختی خود، سهمی خواهند داشت که دراینبین، اعضای کوتاه با سختی زیاد، متحمل بیشترین تنشها و لنگرها خواهند بود. اغلب پدیده ستون کوتاه در سازههای ساختمانی متداول در نیمطبقهها رخ میدهد که در نرمافزار ایتبس با رفرنس پلان ایجاد میشوند.
اما نکته مهم آن است که در نمای ساختمانهای دارای بازشو فراوان، مخصوصاً آنهایی که کاربری مانند مدرسه، مسجد، بیمارستان و … دارند. این پدیده در تراز دستانداز بازشوها رخ میدهد؛ که در معماری OKB نامیده میشوند.
پدیده ستون کوتاه که در اثر اشتباهی ساده در اجرا و یا در اثر توهم مقاوم کردن سازه با سختی بیشتر سازه به وجود میآید، سازههای با سختی بیشتر را تهدید میکند بهطوریکه هر چه سازه سختتر باشد نیروی تخریبی آن بیشتر میباشد. در ذهن بسیاری از مهندسین اجرایی در پروژههای عمرانی بهاشتباه این نکته جاافتاده است که سازهسختتر یعنی سازه مقاومتر که این مسئله را اکثر مهندسان زلزله در بحث مقاومسازی و متخصصان سیستمهای لرزهای سازه به آن تسلط دارند یعنی به هر سازه سختتری لزوماً مقاومتر نمیگویند.
وجود پدیدهی ستون كوتاه يكي از عوامل مؤثر خرابي ساختمانها در زلزلههای گذشته میباشند. اين پدیدهی مخرّب به دليل اخـتلاف طول ستون در يك طبقه مشخص رخ میدهد كه عمدتاً به دليل قرار گرفتن ساختمان روي سطح شیبدار يا محدود شدن ستون و ديـوار بـا عناصـر غیر سازهای نظير ديوارهاي آجري و بازشوها و يا وجود اختلاف تراز طبقه در سازههای با اختلاف تراز طبقه میباشد. ملاحظات معمـاري از قبيـل قرارگیری پيلوت و يا واحدهاي تجاري در همكف و يا جلوگيري از تجمع ورودیهای مختلف در مجتمعهای آپارتماني، سازههای با اخـتلاف تراز طبقه را پديد میآورد كه در آنها کفهای طبقات با اختلاف ترازي نسبت به هم در دو يا چند تراز ارتفاعي مختلف ايجـاد میشوند. در سازههای با اختلاف تراز طبقه عمدهی مشكلات ناشي از عدم پيوستگي ديافراگم كف میباشد كه باعث تغييرات چشمگیری در پريود و سختي و پخش نيروي زلزله و بارگذاري لرزهای سازه میگردد. در سازههای با اختلاف تراز طبقهی کفهای طبقات با اختلاف ترازي نسبت به هم در دو يا چند تـراز ارتفاعی مختلف ايجاد میشوند. طول مـؤثر ستونهای واقـع در فصل مشترك اين سازهها به اندازههای کوچکتری تقسيم میشود كه هر يك از آنها بهصورت يك سـتون کوتاه عمل میکنند. در سازهها مـشكلات عمدهی ناشی از عدم پيوستگي ديافراگم كف میباشد. دیافراگمها نقش مهمي در انتقال نيروهاي جانبي بين اعـضاي مقاوم در برابر زلزله دارند؛ بهطوریکه هرگونه نـامنظمي یا انقطاع در ديافراگم كـف، باعـث تمركـز تـنش در محل اتصال آنها با اجزاي قائم میگردد. مهمترین نقش آنها انتقال نيروهاي اينرسي ناشي از زلزله به ستونهاست که با توجه به اختلاف سختي ستونها، قسمت زيادي از این نیروها به ستونهای كوتاه طبقه میرسد كـه در صورت عدم طراحي مناسب، هنگام زلزلـه دچـار آسـيب جدی میگردند. نکتهی حـائز اهميـت در این سازهها وجـود اخـتلاف ارتفـاع بـين دو جـزء سـازه با اختلاف تراز طبقه میباشد كه باعث تغييرات چشمگیری در پريود، سختي و پخش نيروي زلزله و بارگذاري لـرزه اي سازه میگردد. بر اساس مطالعات و تحقيقـات انجامشده در خــصوص نيروهــاي وارد بــر فــصل مشترک سازههای دوبلكسي، مشخصشده است كه نيروي برشی در ستوني (ستون كوتاه) كه دو سازهی بـا اخـتلاف تراز طبقه را به هم متصل میکند، نسبت بـه بـرش در ستون مشابه درسازهی معمولي بين 1/5 تـا 2/5 برابـر افـزايش مییابد.
اما راهحل…….
۱: خاموت گذاری ویژه در ستونهایی که در محیط بازشوهای مذکور هستند.
۲: ایجاد مهاربند (بادبند فولادی) در جبهه مقابل محور بحرانی با دتایل ویژه، به شکلی که تقارن در سازه حفظ شود. حتی اگر سازه بتنی باشد!
۳: استفاده از جداگرها و هر سیستمی که نیروهای مخرب را مستهلک نماید (تکنولوژیهای جدید)
این پدیده و نحوه مقابله با آن در صورت وجود در تحلیل و طراحی سازه در ایران هنوز در پارهای از ابهام وجود دارد بهطوریکه در آییننامه زلزله ۲۸۰۰ کمتر در مورد آن بحث شده و ترجیح دادهشده که کلاً از وجود آن در سازه جلوگیری شود.
اما نکته مهم آن است که در نمای ساختمانهای دارای بازشو فراوان، مخصوصاً آنهایی که کاربری مانند مدرسه، مسجد، بیمارستان و … دارند. این پدیده در تراز دستانداز بازشوها رخ میدهد؛ که در معماری OKB نامیده میشوند.
پدیده ستون کوتاه که در اثر اشتباهی ساده در اجرا و یا در اثر توهم مقاوم کردن سازه با سختی بیشتر سازه به وجود میآید، سازههای با سختی بیشتر را تهدید میکند بهطوریکه هر چه سازه سختتر باشد نیروی تخریبی آن بیشتر میباشد. در ذهن بسیاری از مهندسین اجرایی در پروژههای عمرانی بهاشتباه این نکته جاافتاده است که سازهسختتر یعنی سازه مقاومتر که این مسئله را اکثر مهندسان زلزله در بحث مقاومسازی و متخصصان سیستمهای لرزهای سازه به آن تسلط دارند یعنی به هر سازه سختتری لزوماً مقاومتر نمیگویند.
وجود پدیدهی ستون كوتاه يكي از عوامل مؤثر خرابي ساختمانها در زلزلههای گذشته میباشند. اين پدیدهی مخرّب به دليل اخـتلاف طول ستون در يك طبقه مشخص رخ میدهد كه عمدتاً به دليل قرار گرفتن ساختمان روي سطح شیبدار يا محدود شدن ستون و ديـوار بـا عناصـر غیر سازهای نظير ديوارهاي آجري و بازشوها و يا وجود اختلاف تراز طبقه در سازههای با اختلاف تراز طبقه میباشد. ملاحظات معمـاري از قبيـل قرارگیری پيلوت و يا واحدهاي تجاري در همكف و يا جلوگيري از تجمع ورودیهای مختلف در مجتمعهای آپارتماني، سازههای با اخـتلاف تراز طبقه را پديد میآورد كه در آنها کفهای طبقات با اختلاف ترازي نسبت به هم در دو يا چند تراز ارتفاعي مختلف ايجـاد میشوند. در سازههای با اختلاف تراز طبقه عمدهی مشكلات ناشي از عدم پيوستگي ديافراگم كف میباشد كه باعث تغييرات چشمگیری در پريود و سختي و پخش نيروي زلزله و بارگذاري لرزهای سازه میگردد. در سازههای با اختلاف تراز طبقهی کفهای طبقات با اختلاف ترازي نسبت به هم در دو يا چند تـراز ارتفاعی مختلف ايجاد میشوند. طول مـؤثر ستونهای واقـع در فصل مشترك اين سازهها به اندازههای کوچکتری تقسيم میشود كه هر يك از آنها بهصورت يك سـتون کوتاه عمل میکنند. در سازهها مـشكلات عمدهی ناشی از عدم پيوستگي ديافراگم كف میباشد. دیافراگمها نقش مهمي در انتقال نيروهاي جانبي بين اعـضاي مقاوم در برابر زلزله دارند؛ بهطوریکه هرگونه نـامنظمي یا انقطاع در ديافراگم كـف، باعـث تمركـز تـنش در محل اتصال آنها با اجزاي قائم میگردد. مهمترین نقش آنها انتقال نيروهاي اينرسي ناشي از زلزله به ستونهاست که با توجه به اختلاف سختي ستونها، قسمت زيادي از این نیروها به ستونهای كوتاه طبقه میرسد كـه در صورت عدم طراحي مناسب، هنگام زلزلـه دچـار آسـيب جدی میگردند. نکتهی حـائز اهميـت در این سازهها وجـود اخـتلاف ارتفـاع بـين دو جـزء سـازه با اختلاف تراز طبقه میباشد كه باعث تغييرات چشمگیری در پريود، سختي و پخش نيروي زلزله و بارگذاري لـرزه اي سازه میگردد. بر اساس مطالعات و تحقيقـات انجامشده در خــصوص نيروهــاي وارد بــر فــصل مشترک سازههای دوبلكسي، مشخصشده است كه نيروي برشی در ستوني (ستون كوتاه) كه دو سازهی بـا اخـتلاف تراز طبقه را به هم متصل میکند، نسبت بـه بـرش در ستون مشابه درسازهی معمولي بين 1/5 تـا 2/5 برابـر افـزايش مییابد.
اما راهحل…….
۱: خاموت گذاری ویژه در ستونهایی که در محیط بازشوهای مذکور هستند.
۲: ایجاد مهاربند (بادبند فولادی) در جبهه مقابل محور بحرانی با دتایل ویژه، به شکلی که تقارن در سازه حفظ شود. حتی اگر سازه بتنی باشد!
۳: استفاده از جداگرها و هر سیستمی که نیروهای مخرب را مستهلک نماید (تکنولوژیهای جدید)
این پدیده و نحوه مقابله با آن در صورت وجود در تحلیل و طراحی سازه در ایران هنوز در پارهای از ابهام وجود دارد بهطوریکه در آییننامه زلزله ۲۸۰۰ کمتر در مورد آن بحث شده و ترجیح دادهشده که کلاً از وجود آن در سازه جلوگیری شود.