درز انقطاع چیست؟ فرمول محاسبه آن طبق آیین نامه چگونه است؟

درز انقطاع چیست و اجرای آن چه اهمیتی دارد؟

درز انقطاع (به انگلیسی Seismic Separation Joint) فاصله‌ای کنترل‌شده، الزامی و ‌پیش‌بینی‌شده بین دو ساختمان مجاور یا بین دو بخش مستقل از یک ساختمان است که با هدف جلوگیری از برخورد سازه‌ها در اثر زلزله، باد و تغییرات دمایی ایجاد می‌شود. این درز باعث می‌شود هر سازه یا هر بخش از ساختمان بتواند به‌صورت مستقل تغییرمکان داده و از انتقال نیروها و ضربه‌های ناخواسته جلوگیری شود.

تجربه زلزله‌های گذشته نشان داده است که در بسیاری از ساختمان‌های قدیمی، به‌دلیل عدم پیش‌بینی درز انقطاع، در هنگام زلزله پدیده برخورد یا تنه‌زدن ساختمان‌های مجاور رخ داده و این موضوع منجر به خسارات گسترده سازه‌ای و تلفات جانی شده است. این نوع آسیب‌ها اغلب مستقل از مقاومت ذاتی هر ساختمان بوده و صرفاً ناشی از عدم تأمین فاصله ایمن بین سازه‌ها بوده‌اند.

از دیدگاه مهندسی زلزله، سازه‌ها دارای دوره تناوب، شکل‌پذیری و پاسخ دینامیکی متفاوتی هستند. حتی ساختمان‌هایی با ارتفاع یا سیستم سازه‌ای مشابه، در هنگام زلزله الزاماً هم‌فاز حرکت نمی‌کنند. در صورتی که فاصله کافی بین ساختمان‌های مجاور وجود نداشته باشد، اختلاف فاز حرکتی باعث بروز پدیده ضربه سازه‌ها می‌شود؛ پدیده‌ای که در آن برخورد متناوب سازه‌ها می‌تواند منجر به ایجاد نیروهای ضربه‌ای شدید، تمرکز تنش، آسیب موضعی و حتی فرو‌ریزش اجزای سازه‌ای شود.

درز انقطاع از نگاه آیین نامه ای

مطابق استاندارد ۲۸۰۰ ایران (طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله)، به‌منظور حذف یا کاهش خسارات و خرابی‌های ناشی از ضربه ساختمان‌های مجاور به یکدیگر، ساختمان‌ها باید با پیش‌بینی درز انقطاع مناسب از یکدیگر جدا شوند یا با فاصله‌ای حداقل از مرز مشترک با زمین‌های مجاور احداث گردند.

همچنین مطابق آیین‌نامه بتن ایران (آبا)، درز انقطاع (Isolation joint) به‌منظور جدا کردن دو ساختمان که دارای تغییرمکان دینامیکی هستند در نظر گرفته می‌شود، به‌گونه‌ای که در اثر حرکات ارتعاشی ناشی از باد یا زلزله، سازه‌ها با یکدیگر برخورد نکنند. در این درزها، بتن و آرماتور دو ساختمان به‌طور کامل از یکدیگر جدا بوده و هیچ‌گونه اتصال سازه‌ای بین آن‌ها مجاز نیست.

مبحث ششم مقررات ملی ساختمان نیز بر لزوم پیش‌بینی درز انقطاع تأکید کرده و آن را یکی از الزامات ایمنی برای کاهش خطرات ناشی از ضربه ساختمان‌های مجاور می‌داند. این موضوع نشان می‌دهد که درز انقطاع نه‌تنها یک توصیه اجرایی، بلکه یک الزام قانونی و فنی در طراحی و اجرای ساختمان‌ها محسوب می‌شود.

در مجموع، درز انقطاع یک عنصر صرفاً معماری یا اجرایی نیست، بلکه یک پارامتر اساسی در ایمنی لرزه‌ای ساختمان‌ها به شمار می‌رود که طراحی، محاسبه و اجرای صحیح آن نقش مستقیمی در کاهش خسارات جانی و مالی ناشی از زلزله دارد.

مطابق مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان، لازم است ساختمان‌های مجاور از طریق درز لرزه‌ای از یکدیگر جدا شوند. علاوه بر این، در صورتی که نسبت ابعاد پلان ساختمان بزرگتر از مقادیر مجاز تعیین‌شده در فصل‌های ۴ و ۵ مبحث ۸ باشد، یا در پلان ساختمان پیش‌آمدگی بیش از حد مجاز وجود داشته باشد، لازم است ساختمان با استفاده از درز لرزه‌ای به بخش‌های مجزا تقسیم گردد.

محاسبه درز انقطاع در استاندارد ۲۸۰۰

در استاندارد ۲۸۰۰ ایران، روش تعیین مقدار درز انقطاع بر اساس ارتفاع ساختمان و درجه اهمیت سازه متفاوت است. به همین منظور، ساختمان‌ها از نظر محاسبه درز انقطاع به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

• ساختمان‌های با ۸ طبقه و کمتر با درجه اهمیت کم و متوسط
• ساختمان‌های با بیش از ۸ طبقه و همچنین ساختمان‌های با درجه اهمیت زیاد و خیلی زیاد

این تفکیک به این دلیل انجام شده است که میزان تغییرمکان جانبی لرزه‌ای و احتمال بروز پدیده ضربه سازه‌ها در ساختمان‌های بلندمرتبه یا با درجه اهمیت بالا، به‌مراتب نیازمند کنترل دقیق‌تری می‌باشد. در ادامه این بخش، نحوه محاسبه درز انقطاع برای هر یک از گروه‌های فوق، به‌صورت جداگانه و مطابق ضوابط آیین‌نامه‌ای تشریح خواهد شد تا مقدار فاصله لازم به‌طور دقیق و ایمن تعیین گردد.

محاسبه درز انقطاع در ساختمان‌های تا ۸ طبقه

مطابق بند ۱-۴-۱ استاندارد ۲۸۰۰ ایران، در ساختمان‌های با ۸ طبقه و کمتر، فاصله هر طبقه از مرز زمین مجاور باید حداقل برابر با پنج‌هزارم (۰.۰۰۵) ارتفاع آن طبقه از تراز پایه در نظر گرفته شود. (منظور از تراز پایه، ترازی است که فرض می‌شود در آن، حرکت زمین به سازه منتقل می‌گردد و سازه از این تراز به بالا دارای حرکتی مستقل از زمین است. به بیان دیگر، تراز پایه به ترازی در ساختمان اطلاق می‌شود که در هنگام زلزله، از آن تراز به پایین اختلاف حرکتی بین ساختمان و زمین وجود نداشته باشد.)

برای مثال در یک ساختمان با ارتفاع ۱۰ متر از تراز پایه (معادل ۱۰۰۰ سانتی‌متر)، حداقل عرض درز انقطاع به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

سانتی متر ۵ =۰.۰۰۵×۱۰۰۰

بنابراین، حداقل فاصله لازم این ساختمان از مرز زمین مجاور برابر ۵ سانتی‌متر خواهد بود.

لازم به تأکید است که هر ساختمان موظف به رعایت درز انقطاع مربوط به خود می‌باشد. در صورتی که دو ساختمان در مجاورت یکدیگر قرار داشته باشند، نمی‌توان تنها با رعایت درز انقطاع یکی از ساختمان‌ها، الزامات ساختمان مجاور را نادیده گرفت. به عبارت دیگر، رعایت درز انقطاع در یک ساختمان، نیاز به محاسبه و اجرای درز انقطاع در ساختمان مجاور را حذف نمی‌کند و فاصله نهایی باید به‌گونه‌ای تأمین شود که مجموع تغییرمکان‌های جانبی دو ساختمان را پوشش دهد.

محاسبه درز انقطاع درساختمان‌های بیش از ۸ طبقه

مطابق بند ۳-۵-۶ استاندارد ۲۸۰۰ ایران، در ساختمان‌های با بیش از ۸ طبقه و همچنین ساختمان‌های با درجه اهمیت زیاد و خیلی زیاد، تعیین مقدار درز انقطاع باید بر اساس تغییرمکان جانبی غیرخطی طرح انجام شود.

در این ساختمان‌ها، عرض درز انقطاع بین ساختمان و ساختمان مجاور باید با استفاده از تغییرمکان نسبی غیرخطی طرح در طبقه و با در نظر گرفتن اثر (P–Δ) محاسبه گردد. برای این منظور، پس از محاسبه این تغییرمکان برای هر یک از دو ساختمان مجاور، مقدار درز انقطاع مورد نیاز از جذر مجموع مربعات تغییرمکان‌های دو ساختمان به‌دست می‌آید:

مطابق استاندارد ۲۸۰۰، چنانچه محاسبه تغییرمکان جانبی نسبی طبقات به منظور کنترل اجزای غیرسازه‌ای، تعیین درز انقطاع یا سایر کاربردهای محاسباتی مورد نیاز باشد، می‌توان مقدار تغییرمکان جانبی غیرخطی طرح در هر تراز را برابر با یک درصد (۰.۰۱) ارتفاع آن در نظر گرفت.

در صورتی که مشخصات و اطلاعات ساختمان مجاور در دسترس نباشد، مطابق استاندارد ۲۸۰۰، حداقل فاصله هر طبقه ساختمان از زمین مجاور باید برابر ۷۰ درصد تغییرمکان جانبی غیرخطی طرح در همان طبقه در نظر گرفته شود. این ضابطه با هدف تأمین حداقل فاصله ایمن و کاهش خطر ضربه سازه‌ها در شرایط عدم قطعیت اطلاعات ساختمان مجاور ارائه شده است.

درز انقطاع در فونداسیون

تغییرمکان جانبی سازه در تراز پایه و پایین‌تر از آن صفر در نظر گرفته می‌شود. به همین دلیل، الزام آیین‌نامه‌ای در خصوص تأمین درز انقطاع، مربوط به بخش‌های سازه در بالای تراز پایه است و اجرای درز انقطاع در ترازهای زیر تراز پایه (مانند فونداسیون) الزامی محسوب نمی‌شود.

با این حال، نحوه اجرای فونداسیون در مجاورت ساختمان همسایه تابع شرایط ژئوتکنیکی و اجرایی پروژه است:

• در صورتی که در حین گودبرداری، تراز اجرای پی از زیر تراز پی ساختمان مجاور پایین‌تر برود و جداره مجاور خاکی باشد، اجرای دیوار حائل چسبیده به مرز ملک مجاز است و نیازی به پیش‌بینی درز انقطاع در تراز زیرزمین وجود ندارد.
• اما در حالتی که تراز گودبرداری پایین‌تر از پی همسایه نرفته و در مجاورت دیوار زیرزمین ساختمان مجاور قرار بگیریم، می‌توان در صورت امکان، درز انقطاع را رعایت کرد و الزام قطعی به اجرای دیوار حائل چسبیده وجود ندارد.

نکته بسیار مهم آن است که حتی در صورت عدم اجرای درز انقطاع در فونداسیون، جانمایی ریشه ستون‌ها و اجرای قالب ‌بتن اجزای قائم سازه باید به‌گونه‌ای انجام شود که در تراز بالای صفر (بالای تراز پایه)، مقدار درز انقطاع مورد نیاز به‌طور کامل تأمین شود و هیچ‌گونه تجاوز سازه‌ای به حریم درز رخ ندهد.

رعایت و کنترل درز انقطاع در سازه‌های بتنی و فولادی

تأمین درز انقطاع صرفاً یک عدد در نقشه نیست، بلکه باید در مرحله اجرای سازه به‌صورت دقیق کنترل شود. کوچک‌ترین بی‌دقتی در جانمایی آرماتورها یا ریشه ستون‌ها می‌تواند باعث کاهش عرض واقعی درز و نقض ضوابط آیین‌نامه‌ای شود.

کنترل درز انقطاع در سازه‌های بتن‌آرمه

در سازه‌های بتن مسلح، کنترل درز انقطاع باید از مرحله آرماتورگذاری ستون‌ها آغاز شود. آرماتوربندی باید به‌گونه‌ای انجام گیرد که پس از اجرای بتن، فاصله بین خارجی‌ترین خاموت (تنگ) ستون تا مرز زمین مجاور، حداقل برابر با مجموع دو مقدار ضخامت کاور بتن و عرض درز انقطاع محاسبه‌شده باشد. در غیر این صورت، پس از بتن‌ریزی و اجرای کاور، عرض مفید درز انقطاع کاهش یافته و الزام آیین‌نامه‌ای تأمین نخواهد شد.

کنترل درز انقطاع در سازه‌های فولادی

در سازه‌های فولادی، کنترل درز انقطاع از مرحله بتن‌ریزی فونداسیون و جانمایی ریشه ستون‌ها (بولت‌ها) انجام می‌شود. محل صفحه ستون‌ها باید به‌گونه‌ای باشد که پس از نصب صفحه‌ و برپایی ستون فولادی، فاصله بین بیرونی‌ترین وجه ستون تا مرز زمین مجاور برابر با مجموع دو مقدارعرض درز انقطاع محاسبه‌شده و ضخامت پوشش‌های ستون (اندود، پوشش ضدحریق، رنگ و نازک‌کاری) باشد.

در هنگام نصب صفحه‌ستون نیز باید دقت شود که صفحه‌ستون به سمت درز انقطاع پیش‌روی نداشته باشد و تلرانس‌های اجرایی باعث کاهش فاصله پیش‌بینی‌شده نشوند زیرا هرگونه خطا در این مرحله، در طبقات بالا قابل جبران نخواهد بود و منجر به عدم تأمین فاصله ایمن بین ساختمان‌ها می‌شود.

درز انقطاع در پلان ساختمان

مطابق بند ۷-۲-۲-۱ استاندارد ۲۸۰۰ ایران، پلان ساختمان‌های بنایی باید به‌گونه‌ای باشد که بتواند نیروهای افقی ناشی از زلزله را به‌صورت یکنواخت و بدون تمرکز تنش‌های موضعی تحمل نماید. در این راستا، رعایت شرایط زیر در هر دو امتداد اصلی ساختمان الزامی است:

• پلان ساختمان نسبت به هر دو محور اصلی، قرینه یا نزدیک به قرینه باشد.
• طول ساختمان در هر امتداد نباید از سه برابر عرض آن تجاوز کند.
• ابعاد پیش‌آمدگی در پلان ساختمان، در صورت عدم تعبیه درز انقطاع، باید به مقادیر مجاز مشخص‌شده در آیین‌نامه محدود باشد.

بر اساس تصویر زیر، اگر در پلان ساختمان:

• در حالت (الف)، مقدار ( l < L/5 ) باشد؛
• در حالت (ب)، مقدار ( d < D/5 ) باشد؛

این بخش‌ها پیش‌آمدگی محسوب نمی‌شوند و برای بعد دیگر محدودیتی وجود نخواهد داشت، مشروط بر آنکه تقارن کلی پلان ساختمان به‌طور نامناسبی برهم نخورد.

در صورتی که پلان ساختمان واجد شرایط نامطلوب زیر باشد، لازم است با استفاده از درز انقطاع، ساختمان به بخش‌های منظم‌تر و مناسب‌تر تقسیم شود:

• نسبت طول به عرض پلان ساختمان بیش از ۳ باشد.
• پلان ساختمان نامتقارن بوده و دارای پیش‌آمدگی‌هایی بزرگ‌تر از حدود مجاز آیین‌نامه‌ای که در قسمت فوق ذکر شد، باشد.

در این موارد ساختمان را با درز انقطاع مطابق شکل زیر به قسمت‌های مناسب تقسیم می‌کنند.

ایجاد درز انقطاع در این موارد باعث می‌شود هر بخش ساختمان به‌صورت مستقل رفتار لرزه‌ای داشته باشد و از تمرکز تنش، پیچش اضافی و آسیب‌های ناشی از نامنظمی شدید در پلان جلوگیری شود. در واقع، درز انقطاع در این حالت نه‌تنها برای جداسازی ساختمان‌های مجاور، بلکه به‌عنوان ابزاری برای اصلاح رفتار لرزه‌ای ساختمان‌های با پلان نامناسب نیز به کار می‌رود.

حداقل اندازه درز انقطاع

پس از محاسبه مقدار درز انقطاع مطابق آنچه در بخش‌های قبل بیان شد، لازم است مقدار به‌دست‌آمده با حداقل فاصله مجاز آیین‌نامه‌ای مقایسه شود. این کنترل به‌ویژه در ساختمان‌های کوتاه‌مرتبه اهمیت دارد، زیرا ممکن است مقدار محاسبه‌شده بسیار کوچک بوده و فاصله ایمن لازم را تأمین نکند. مطابق ضوابط آیین‌نامه‌ای، حداقل عرض درز انقطاع از رابطه زیر به‌دست می‌آید:

به عبارت دیگر، حداقل فاصله مجاز بین دو ساختمان برابر است با بزرگ‌ترین مقدار بین دو عدد زیر:

• میلی‌متر (۵ سانتی‌متر)
• ۱۰ میلی‌متر به ازای هر متر ارتفاع ساختمان

برای مثال اگر ارتفاع ساختمان برابر ۴ متر باشد در این حالت باید مقدار ۴۰ میلی‌متر(۴×۱۰) را با ۵۰ میلی‌متر مقایسه کرد. چون ۵۰ میلی‌متر بزرگ‌تر است، حداقل عرض درز انقطاع برابر ۵۰ میلی‌متر (۵ سانتی‌متر) در نظر گرفته می‌شود. این مقدار یک حداقل مطلق آیین‌نامه‌ای است و در صورتی که مقدار محاسبه‌شده بر اساس تغییرمکان جانبی از این عدد بزرگ‌تر باشد، مقدار بزرگ‌تر ملاک طراحی و اجرا خواهد بود.

نکات کلیدی اجرایی

• رعایت درز انقطاع یکی از الزامات حیاتی ایمنی لرزه‌ای ساختمان‌ها است و طراح سازه موظف است مطابق استاندارد ۲۸۰۰ ایران این درز را در نقشه‌ها لحاظ کند. حتی در صورت تأیید نقشه توسط نظام مهندسی، مسئولیت عدم رعایت درز انقطاع بر عهده طراح خواهد بود.
• درز انقطاع باید در تمام طبقات بالا و پایین به‌صورت پیوسته رعایت شود و از کاهش عرض آن جلوگیری شود.
• اعمال درز انقطاع نباید باعث حذف یا کاهش فضای پارکینگ یا فضاهای مفید شود.
• مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ در ساختمان از اختلاف تراز جلوگیری شود و در صورت اختلاف تراز بیش از ۶۰ سانتی‌متر، دیوارهای حدفاصل دو قسمتی که اختلاف تراز دارند، باید با کلاف اضافی تقویت شوند.
• پوشش‌ها و نمای جانبی مانند اندود، پلاستر یا نازک‌کاری می‌توانند عرض مؤثر درز را کاهش دهند و باید در محاسبه فاصله واقعی درز لحاظ شوند.
• هیچ ستون، تیر، دیوار برشی، وال‌پست یا عضو سازه‌ای دیگری نباید وارد محدوده درز انقطاع شود.

رعایت دقیق این نکات اجرایی باعث عملکرد بهتر لرزه‌ای ساختمان‌ها و کاهش خطر برخورد دو سازه مجاور هنگام زلزله می‌شود و تضمین‌کننده ایمنی ساکنان و کاهش خسارات مالی است.

پر کردن درز انقطاع

مطابق ضوابط درز انقطاع در آیین‌نامه ۲۸۰۰ و مباحث ۶ و ۸ مقررات ملی ساختمان، فضای درز انقطاع باید با مصالح کم‌مقاومت و انعطاف‌پذیر پر شود، به گونه‌ای که در هنگام زلزله، بر اثر برخورد دو ساختمان به آسانی خرد شده و پس از زلزله قابل جایگزینی و ترمیم باشد. پر کردن درز همچنین به دلیل جلوگیری از ورود و آسیب دیدن افراد، حیوانات یا اشیا به فضای خالی بین دو ساختمان، حفظ زیبایی شهری و نما و کاهش خطرات محیطی و اجرایی صورت می‌گیرد. برای پرکردن درز انقطاع از مواد انعطاف‌پذیر مانند فوم پلی‌اتیلن، پلاسوفرم، ماسه بادی یا ترکیبات مشابه استفاده می‌شود.

همچنین استفاده از مصالح سخت یا بنایی مانند بتن، آجر یا بلوک مجاز نیست؛ یونولیت نیز به دلیل مقاومت پایین در برابر تابش آفتاب و بارش مناسب نیست. نصب توری مرغی و پوشش درز با ورق گالوانیزه بدون ایجاد اتصال صلب بین دو ساختمان، از اقدامات دیگری است که می‌توان برای پوشش درزانجام داد.

پر کردن مناسب درز انقطاع علاوه بر زیبایی و ایمنی، عملکرد لرزه‌ای ساختمان را مختل نمی‌کند و امکان جابه‌جایی سازه‌ها را هنگام زلزله فراهم می‌سازد.