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

درز انقطاع چیست و چه کاربردی در ساختمان دارد؟

درز انقطاع (به انگلیسی Seismic Separation Joint) فاصله‌ای ایمن بین دو ساختمان مجاور است که برای جلوگیری از برخورد آن‌ها هنگام زلزله در نظر گرفته می‌شود. از آنجا که ساختمان‌های مجاور ممکن است در اثر زلزله به میزان متفاوتی جابه‌جا شوند، رعایت این فاصله به کاهش خطر برخورد و آسیب‌های ناشی از آن کمک می‌کند. . 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.

درز انقطاع در ساختمان‌های مجاور معمولاً با هدف فراهم‌کردن فضای کافی برای حرکت نسبی سازه‌ها اجرا می‌شود. این فاصله باید بر اساس ضوابط مقررات ملی ساختمان و استانداردهای طراحی لرزه‌ای تعیین شود؛ بنابراین، انتخاب عرض آن به‌صورت دلخواه یا صرفاً بر اساس فاصله موجود بین دو ملک صحیح نیست.

چرا اجرای درز انقطاع اهمیت دارد؟

از دیدگاه مهندسی زلزله، سازه‌ها دارای دوره تناوب، شکل‌پذیری و پاسخ دینامیکی متفاوتی هستند. هنگام وقوع زلزله، ساختمان‌ها بر اساس عواملی مانند ارتفاع، سختی، جرم و سیستم سازه‌ای خود واکنش‌های متفاوتی نشان می‌دهند. 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.

بنابراین اگر فاصله کافی بین دو سازه وجود نداشته باشد، احتمال برخورد سازه‌ها یا همان ضربه ساختمان‌ها به یکدیگر افزایش می‌یابد. این برخورد می‌تواند باعث آسیب به ستون‌ها، تیرها، اتصالات و سایر اجزای سازه‌ای شود و در شرایط شدید، خطر ناپایداری یا فروریزش موضعی را افزایش دهد. به همین دلیل، درز انقطاع یکی از تمهیدات مهم در طراحی لرزه‌ای ساختمان‌هاست. البته تأمین این فاصله به‌تنهایی تضمین‌کننده ایمنی ساختمان در برابر زلزله نیست و باید در کنار طراحی اصولی، اجرای صحیح و رعایت سایر الزامات فنی در نظر گرفته شود.

درز انقطاع از نگاه آیین نامه ای

درز انقطاع یکی از الزامات فنی و بسیار مهم آیین‌نامه‌ای در طراحی ساختمان‌هاست که با هدف جلوگیری از برخورد سازه‌های مجاور هنگام زلزله و کاهش خسارات ناشی از آن در نظر گرفته می‌شود. ضوابط مربوط به این درز در استاندارد ۲۸۰۰ ایران و مباحث مرتبط مقررات ملی ساختمان مطرح شده‌اند و نحوه تعیین فاصله ایمن بین ساختمان‌ها را مشخص می‌کنند. در ادامه، الزامات درز انقطاع را در مهم‌ترین آیین‌نامه‌های ساختمانی ایران بررسی می‌کنیم.

درزانقطاع در آیین نامه 2800

مطابق استاندارد 2800 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.

درز انقطاع در آیین نامه بتن ایران

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.

درز انقطاع در مقررات ملی ساختمان

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 4 و 5 مبحث 8 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 2800 ویرایش پنجم

در استاندارد 2800 ایران، ویرایش پنجم، روش تعیین مقدار درز انقطاع بر اساس ارتفاع ساختمان و گروه اهمیت آن متفاوت است. به همین منظور، ساختمان‌ها از نظر محاسبه درز انقطاع به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

• ساختمان‌های با 5 طبقه و کمتر و حداکثر ارتفاع 18 متر
• ساختمان‌های با بیش از 5 طبقه و همچنین ساختمان‌های با گروه اهمیت زیاد و خیلی زیاد

این تفکیک به این دلیل انجام شده است که میزان تغییرمکان جانبی لرزه‌ای و احتمال بروز پدیده ضربه ساختمان‌های مجاور به یکدیگر در ساختمان‌های بلندتر یا با گروه اهمیت بالاتر، نیازمند کنترل دقیق‌تری است. 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.

لازم به ذکر است که در ویرایش چهارم استاندارد 2800، این دسته‌بندی بر اساس ساختمان‌های با 8 طبقه و کمتر و ساختمان‌های با بیش از 8 طبقه انجام می‌شد.

فرمول محاسبه درز انقطاع در ساختمان‌های تا 5 طبقه (حداکثر ارتفاع 18 متر)

مطابق بند 1-6-1 استاندارد 2800 ایران، ویرایش پنجم، در ساختمان‌های با 5 طبقه و کمتر و حداکثر ارتفاع 18 متر، فاصله هر طبقه از مرز زمین مجاور باید حداقل برابر با پنج‌هزارم (0.005) 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 10 متر از تراز پایه (معادل 1000 سانتی‌متر)، حداقل فاصله موردنیاز در بالاترین تراز ساختمان به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

 سانتی متر 5 = 0.005 × 1000

بنابراین، حداقل فاصله لازم در این تراز از مرز زمین مجاور برابر با 5 سانتی‌متر خواهد بود.

تفاوت ویرایش پنجم و چهارم استاندارد 2800 در محاسبه درز انقطاع:

بر اساس ویرایش پنجم استاندارد 2800 (منتشرشده در سال 1405)، رویکرد محافظه‌کارانه‌تری نسبت به ویرایش چهارم در تعیین ضوابط درز انقطاع اتخاذ شده است. در ویرایش چهارم، استفاده از رابطه 0.005 ارتفاع ساختمان از روی تراز پایه، برای ساختمان‌های تا 8 طبقه در نظر گرفته شده بود؛ اما در ویرایش پنجم، استفاده از این رابطه به ساختمان‌های 5 طبقه و کمتر، با حداکثر ارتفاع 18 متر، محدود شده است. بنابراین، در ساختمان‌های مشمول این ضابطه، حداقل فاصله هر طبقه از مرز زمین مجاور باید برابر با پنج‌هزارم ارتفاع آن طبقه از روی تراز پایه (0.005h) باشد.

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 و از برخورد دو ساختمان در هنگام زلزله جلوگیری کند.

فرمول محاسبه درز انقطاع درساختمان‌های بیش از 5 طبقه یا ارتفاع بیش از 18 متر

مطابق بند 3-12-7 استاندارد 2800 ایران، ویرایش پنجم، در ساختمان‌های با بیش از 5 طبقه یا ارتفاع بیش از 18 متر از تراز پایه و همچنین ساختمان‌های با اهمیت زیاد و خیلی زیاد صرف‌نظر از تعداد طبقات، تعیین عرض درز انقطاع باید بر اساس حداکثر تغییرمکان جانبی کلی غیرارتجاعی ساختمان انجام شود.

در این ساختمان‌ها، حداقل عرض درز انقطاع بین دو ساختمان مجاور در هر طبقه، باید برابر با جذر مجموع مربعات تغییرمکان‌های جانبی کلی غیرارتجاعی دو ساختمان در همان طبقه در نظر گرفته شود. برای محاسبه این مقدار، ابتدا تغییرمکان جانبی کلی غیرارتجاعی هر ساختمان مطابق رابطه (20-3) استاندارد 2800 محاسبه می‌شود و پس از محاسبه δM برای هر یک از دو ساختمان مجاور، حداقل عرض درز انقطاع از فرمول جذر مجموع مربعات بدست می آیند:

• مقدار δM محاسبه‌شده نباید از پنج‌هزارم ارتفاع طبقه موردنظر از تراز پایه کمتر در نظر گرفته شود.
• در صورتی که مشخصات و اطلاعات ساختمان مجاور در دسترس نباشد، مطابق تبصره 2 بند 3-12-7 استاندارد 2800، حداقل فاصله افقی هر طبقه ساختمان از مرز مشترک با زمین مجاور باید برابر با 70 درصد δM همان طبقه در نظر گرفته شود. این ضابطه با هدف تأمین فاصله ایمن و جلوگیری از برخورد ساختمان‌های مجاور در هنگام وقوع زلزله ارائه شده است.

درز انقطاع در فونداسیون

یکی از پرسش‌های مهم درباره اجرای درز انقطاع این است که آیا رعایت درز انقطاع در فونداسیون الزامی است؟ در ادامه، این موضوع را بررسی می‌کنیم.

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 7-2-2-1 استاندارد 2800 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 3 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 بین دو ساختمان از نظر 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 (5 سانتی‌متر)
• 10 میلی‌متر به ازای هر متر ارتفاع ساختمان

برای مثال اگر ارتفاع ساختمان برابر 4 متر باشد در این حالت باید مقدار 40 میلی‌متر(4×10) را با 50 میلی‌متر مقایسه کرد. چون 50 میلی‌متر بزرگ‌تر است، حداقل عرض درز انقطاع برابر 50 میلی‌متر (5 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 2800 در ساختمان از اختلاف تراز جلوگیری شود و در صورت اختلاف تراز بیش از 60 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. پرکردن مناسب درز انقطاع علاوه بر زیبایی و ایمنی، عملکرد لرزه‌ای ساختمان را مختل نمی‌کند و امکان جابه‌جایی سازه‌ها را هنگام زلزله فراهم می‌سازد.