امروزه یکی از چالش‌های پیش‌روی کارفرمایان، ضوابط بعضاً سختگیرانه شهرداری‌ها برای اعطای مجوز تعداد طبقات بیشتر ساختمانی است که این امر، مستلزم تامین تعداد پارکینگ کافی است. به همین دلیل توجه طراحان سازه به سازه‌های دهانه بلند جلب شده است. استفاده از دهانه‌های بزرگ تبعاً باعث ایجاد لرزش کف‌ها و شکایت ساکنین به دلیل ایجاد یک حس ناامنی حین بهره‌برداری از ساختمان می‌شود.
از دیدگاه دینامیک سازه‌ها، ابعاد سازه خصوصا در سقف‌های فاقد عناصر میراگر ارتعاش، باتوجه به ارتعاش محسوس تعیین خواهد شد.
حد قابل قبول تابعی از وزن، میرایی و همچنین فرکانس دورهای کف‌ها است که این امر در سقف‌هایی که ارتعاش حاصل از بارهای جنبشی دارند نظیر سالن‌های ورزشی، تعمیرگاه‌ها، سالن‌های اجتماعات بیشتر حائز اهمیت است چرا که همگام شدن ارتعاش به وجود آمده در این سقف‌ها به علت انجام حرکات ریتمیک با پریود طبیعی المان باعث به وجود آمدن ارتعاشات بزرگ خواهد شد.
تاکنون بررسی‌هایی در این زمینه در بعضی از سقف‌ها مانند سقف تیرچه یونولیت و سقف عرشه فولادی انجام شده است، در این مقاله ارتعاش از منظر مبحث نهم مقررات ملی ویرایش 99 بررسی می‌شود و در ادامه به بررسی یک مثال ساده برای کنترل ارتعاش سقف اینتل دک و مقایسه آن با یک سقف وافل کلاسیک هم ارتفاع با سقف وافل پرداخته شده است.
دیدگاه مبحث نهم مقرات ملی ویرایش 99 درخصوص ارتعاش
جدول محتوای مقاله
9-19-5 ارتعاش (لرزش)
کف‌ها و تیرهایی که سطوح خالی از تیغه‌بندی ممتد تا سقف (یا خالی از عناصر دیگری که خاصیت میراکنندگی ارتعاش را دارند) را تحمل می‌کنند، باید با توجه خاص به لرزش و ارتعاش حاصل از بارهای جنبشی (نظیر بارهای ناشی از حرکت افراد، کارکرد ماشین آلات، حرکت و توقف آسانسورها و نظایر آن‌ها) طراحی شوند. بدین منظور فرکانس نوسانی کف‌ها (تیرچه‌ها، دال‌ها و تیرها) باید به اندازهایی باشد که حداقل حساسیت افراد را در برابر ارتعاش قائم ایجاد نماید.
حداقل فرکانس دورهای کف‌ها برای کاربری‌های مختلف نباید از مقادیر مشخص شده در جدول 9-19-4 کمتر باشد:
جدول 9-19-4 حداقل فرکانس دورهای کف‌ها
| نوع کاربری | حداقل فرکانس دوره ای کف ها (f) |
| ساختمان‌های مسکونی و اداری | f≥5 Hz |
| ساختمان‌های تجاری – فروشگاه‌ها | f≥4 Hz |
| سالن‌های اجتماعات با صندلی‌های ثابت | f≥4 Hz |
| سالن‌های اجتماعات بدون صندلی‌های ثابت | f≥8.5 Hz |
| تعمیرگاه‌ها، سالن‌های ژیمناستیک و ورزشی | f≥9.5 Hz |
| پارکینگ‌ها | f≥4 Hz |
در محاسبه فرکانس دورهای ارتعاش کف‌ها، باید اثر ترک خوردگی قطعات، با منظور نمودن ممان اینرسی موثر، ، متناظر با بارهای مرده وزندهی بدون ضریب، در محاسبه ی تغییر شکل‌ها مورد توجه قرار گیرد. این تغییر شکل‌ها مربوط به اثر بارهای مرده و بخشی از بارهای زنده که دائمی فرض می‌شود (بدون ضرایب بار) بوده و ضریب ارتجاعی دینامیکی بتن 25/1 برابر با مقدار منظور می‌گردد.
برای محاسبه فرکانس دورهای، f ، میتوان از رابطه (9-19-6) استفاده نمود.
(6-19-9)
که در آن Δis تغییر مکان استاتیکی قائم حداکثر کف تحت اثر بار مرده و بخشی از بار زنده که دائمی فرض می‌شود (بر حسب میلیمتر)، و f فرکانس دوره های ارتعاش بر حسب هرتز است.
در صورتی که به مطالعات جامع‌تر برای ارتعاش کف‌ها نیاز باشد میتوان از مراجع معتبر بین‌المللی دیگر به جای رابطه 9-19-6 و جدول 9-19-4 استفاده نمود.
حل یک مثال از یک دال ساده از کنترل ارتعاش سقف اینتل دک در نرم‌افزار (SAFE):
در این مثال از یک سقف با دهانه‌های 8 متر، با تیرهای پیرامونی و سقف ضخامت 25سانتیمتر اینتل دک. با کاربری مسکونی که در نرم افزار مدل شده است، استفاده شده است. به منظور کنترل برش پانچ برای ستون‌هایی که به تیر متصل نیستند از دال توپر هم ضخامت سقف استفاده شده است. همانطور که قبلا گفته شد، مطابق با جدول 9-19-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان برای کاربری ساختمان‌های مسکونی و اداری حداقل فرکانس دورهای کف‌ها باید در حدود 5Hz باشد.
مدل سازی سقف اینتل دک
به منظور کنترل ارتعاش از load case 2 آنالیز ترک خوردگی که در راهنمای نرم افزار CSI آمده است استفاده می شود که به شرح زیر است:
Case 2: Cracked analysis for permanent load with short-term concrete modulus is given as DEAD + SDEAD + ΨLLIVE, in which ΨL = 0.20 (ΨL = 0 if 100% of the LIVE load is non-sustained)
ماکزیمم خیز بلند مدت کنترل شده سقف اینتل دک با آنالیز ترک خوردگی در حدود 3/3 سانتیمتر است که در محدوده مجاز است:
جدول زیر فرکانس دورهای سازه را برای پریودهای مختلف سقف اینتل دک را نشان می‌دهد، همانطور که ملاحظه می‌شود همه فرکانس‌ها عددی بالاتر از 5 هستند.
جدول فرکانس دورهای محاسبه شده (خروجی گرفته شده از نرم افزار) برای سقف اینتل دک
حل همان مثال با سقف وافل در نرم افزار (SAFE):
بدین منظور از یک وافل رایج به ارتفاع 18 سانتیمتر که با 7 سانتیمتر دال بتنی رویه به ضخامت 25 سانتیمتر می رسد استفاده می‌شود، فاصله آکس به آکس قالب‌ها 60سانتیمتر، عرض تیرچه در بالا 13 سانتیمتر و عرض تیرچه در پایین 10سانتیمتر درنظرگرفته شده است. بقیه پارامترهای مدلسازی عینا مطابق با حالت قبل درنظر گرفته شده است.
ماکزیمم خیز بلند مدت کنترل شده سقف وافل کلاسیک نیز با آنالیز ترک خوردگی در حدود 3/3 سانتیمتر است که آن هم در محدوده مجاز است.
جدول زیر فرکانس دورهای سازه را برای پریودهای مختلف سقف وافل کلاسیک را نشان می‌دهد، همانطور که ملاحظه می‌شود همه فرکانس‌ها عددی بالاتر از 5 نیست و به منظور حل این مشکل می‌بایست ضخامت سقف افزایش یابد.
جدول فرکانس دورهای محاسبه شده (خروجی گرفته شده از نرم افزار) برای وافل کلاسیک