مقاله اصول مقاوم سازی ساختمان

مقاله اصول مقاوم سازی ساختمان

مقدمه

بارهای غیر مترقبه یا غیرمعمول شامل بارهایی می‌باشند که در روش‌های متداول، سازه معمولاً برای آنها طراحی نمی‌گردد. دو گروه عمده این بارها عبارتند از:

۱- بارگذاری ناشی از انفجار

۲- بارگذاری ناشی از ضربه و تصادم

انفجار ممکن است در داخل یا خارج ساختمان روی دهد. این انفجارها می‌تواند ناشی از عواملی نظیر موارد ذیل باشد:

۱- انفجار بمب

۲- انفجار و مشتعل شدن گاز

۳- حمل و نقل مواد شیمیایی منفجر شونده یا گاز

۴- ملموس ترین نمونه از بار ضربه‌ای، تصادم وسائط نقلیه با سازه می باشد.

در این مقاله ‏‏، عملکرد اجزای ساختمان در برابر بارگذاری ناشی از این قبیل انفجارها و تصادم بررسی می‌شود.

نتایج حاصل از تحقیقات انجام گرفته بر روی نحوه بارگذاری انفجار و بررسی میدانی انجام شده بر روی حجم و میزان خرابی‌های بوجود آمده در حوادث روی داده نشان می‌دهد که بار ناشی از انفجار و تصادم از یک طبیعت دینامیک برخوردار می‌باشد، اما در هنگام طراحی اغلب آن را بصورت استاتیکی فرض کرده و کنترل ها بر آن مبنا انجام می‌گیرد.

طرحی سقف‌ها، دیواره ها و اتصالات مربوط به نحوی که مانع فروپاشی و انهدام ساختمان گردد از اهمیت به سزائی برخوردار است. در این مقاله هدف ارائه روشهایی برای ایمن سازی ساختمانهای مسکونی آجری در مقابل انفجار و تصادم است. برای تحقق این هدف مطالعات در چند مرحله انجام می‌گیرد.

نخست سعی می گردد، ساختمانهای بنایی رایج در کشور دسته‌بندی گردد و مشخصات فنی آنها بویژه از دیدگاه انفجار و تصادم، مورد بررسی واقع شود. سپس کوشش خواهد شد تا بر اساس روشهای متداول و استاندارد برای آنالیز و طراحی ساختمانهای آجری، عملکرد آنها در برابر انفجار و تصادم و نقاط ضعف احتمالی در طراحی‌های معمول Kآنها در آنهامورد مطالعه قرار گیرد.

در نهایت ، بر اساس مباحث بعمل آمده، توصیه‌هایی برای بهبود رفتار و مقاوم‌سازی ساختمانهای بنایی عرضه خواهد شد.

۲- دسته‌بندی ساختمانهای آجری

ساختمانهای بنایی شامل کلیه ساختمانهایی است که با مصالح فشاری نظیر آجر، بلوک بتنی، سنگ خشت و امثالهم و ملات بنا گردیده و دیوارهای ضخیم باربر در آنها مسئولیت انتقال وزن سازه و سربارهای موجود را به شالوده دارند. در میان انواع ساختمانهای بنایی،‌ ساختمانهای آجری بویژه در شهرها از فراوانی بیشتری نسبت به سایر انواع برخوردار می‌باشند و لذا تکیه ‌اصلی بحث بر روی این قبیل ساختمانها می‌باشد.

بطور کلی ساختمانهای بنایی به چهار گروه تقسیم می‌گردند.

۱- ساختمانهای بنایی غیرمسلح

۲- ساختمانهای بنایی نیمه مسلح

۳- ساختمانهای بنایی مسلح

۴- ساختمانهای بنایی مرکب

خصوصیات کلی این چهار نوع ساختمان، به اختصار بشرح زیر می‌باشد:

۱- ساختمانهای بنایی غیر مسلح

این قبیل ساختمانها قدیمی‌ترین و متداولترین نوع ساختمان را در کشور تشکیل می‌دهند و در اکثر شهرها و روستاها بچشم می‌خورند. این ساختمانها در روستاها با استفاده از مصالح محلی مانند خشت خام یا سنگ‌های رودخانه‌ای و با بکارگیری ملات گل ساخته شده و سقف آنها بصورت گنبدی از خشت خام یا تیرهای چوبی پوشیده از گل بنا شده است. اما در شهرها اکثراً از آجرهای فشاری با کیفیت متوسط، و در برخی موارد از بلوک‌های بتنی همراه با ملات ماسه سیمان بنا می‌گردند،‌ و پوشش سقف‌ها را تیر آهن یا تیرچه بلوک، و در ساختمانهای قدیمی تر الوارهای چوبی، تشکیل می دهند. در این ساختمانها، یعنی ساختمانهای بنایی     غیر مسلح، آنچه بطور عمده مقاومت لازم را در برابر بارهای جانبی عمود بر صفحه دیوار تأمین می‌نماید، دیوارهای برگشتی موجود است. در تصاویر (۱) و (۲) نمونه هایی از این ساختمانها مشاهده می‌گردد که پوشش سقف اولی با استفاده از سیستم تیرآهن و طاق ضربی و دیگری با بکارگیری تیرچه‌های پیش ساخته مسلح و بلوکهای بتنی،‌ انجام شده است.

در احداث این قبیل ساختمانها اکثراً نکات اجرایی بسیاری نادیده گرفته می‌شود از جمله این موارد می‌توان به نکات زیر اشاره نمود:

۱- عدم اجرای دیوارهای برگشتی در انتهای دیوارهای باربر و طول کوتاه آنها در صورت اجرا که عملکرد مناسبی را از خود نشان نخواهد داد.

۲- اتصال نامناسب دیوارهای باربر با دیوارهای عمود بر امتداد آنها به نحوی که مانع عملکرد دیوارهای مذکور بصورت پشت بند خواهد شد. این قبیل دیوارها یا باید بصورت هشتگیر و با قفل و بست کافی و بطور همزمان احداث گردند و یا آنکه بوسیله میل مهارهای کافی به یکدیگر دوخته شوند.

۳- عدم اجرای زیر سری مناسب برای قرار د ادن سیستم سقف بر روی دیوارهای باربر که موجب انتقال و پخش نامناسب بارها از سقف به دیوار و بروز ترکهای برشی در دیوار باربر و در زیر نقاط اعمال بار می‌ گردد. همچنین این امر باعث عدم پیوستگی کافی مابین سقف و دیوار گردیده و سقف در برابر بارهای جانبی می‌تواند از روی دیوار فرار نماید. در ضمن همانطور که در ادامه تشریح خواهد شد، دیوارهای باربر کناری بدلیل عدم اتصال کافی به سقف، بصورت طره عمل نموده و ارتفاع مؤثر آنها در عمل بیش از ارتفاع واقعی دیوار خواهد شد. تصویر(۳) نمونه‌ مستندی از فرار دیوار باربر از زیر سقف طاق ضربی و عملکرد طره‌ای دیوار در زلزله سال ۱۳۶۹ در شهر منجیل را نمایش می‌ دهد. قفل و بست ناچیز دیوار برگشتی نتوانسته است مانع فرار دیوار گردد.

۲- ساختمانهای بنایی نیمه مسلح

این دسته از ساختمانهای بنایی مشابه گروه قبل می‌باشند با این تفاوت که جهت بهبود رفتار آنها در برابر بارهای جانبی و تأمین پیوستگی سقف از عناصری مانند کلاف فوقانی و تحتانی استفاده می‌گردد. وجود این کلافها که باید بطور پیوسته دور تا دور ساختمان را فرا گیرد اتصال سقف و دیوارهای باربر را بهبود می‌بخشد و با ایجاد تکیه‌گاه مناسب برای پانلهای دیوار،‌ ارتفاع مؤثر دیوار را در حدود ارتفاع واقعی آن قرار می‌دهد.

در تصویر (۴) نمونه ای از این قبیل ساختمانها ملاحظه می‌گردد. چنانچه مشاهده می‌شود در این ساختمان از کلاف افقی تراز سقف بعنوان زیر سری استفاده شده است و تیرآهن‌های سقف طاق ضربی بر روی آن قرار گرفته است. در این روش اجرایی اگر چه بدلیل عدم مهار تیرآهن‌های سقف به تکیه‌گاه‌های جانبی پیوستگی مناسبی در دال سقف ایجاد نمی‌گردد، اما بخاطر وجود کلاف یکپارچه محیطی، ساختمان در برابر بارهای جانبی استحکام بیشتری نسبت به ساختمانهای گروه قبل خواهد داشت. ] لازم به ذکر است این ساختمان پس از زلزله سال ۶۹ منجیل،‌ سالم برجا مانده است[

۳- ساختمانهای بنایی مسلح

در صورتی که علاوه بر تعبیه کلافهای افقی در تراز پی و سقف ساختمان بنایی، با بکارگیری کلافهای قائم در  دیوارهای باربر، کلافهای مذکور را به یکدیگر مرتبط نموده و یا به کمک میلگردهای افقی و قائم دیوارهای برشی تسلیح گردند، ساختمان بنایی مسلح می‌گردد و بخاطر وجود این کلاف بندی،‌ سازه قادر به عملکرد خمشی و برشی خواهد بود. بکارگیری شبکه های میلگرددردیوارهای قائم گرچه مناسب‌ترین رفتار را دربرابربارهای جانبی درون صفحه ای  و عمود بر آن بوجود می‌آورد،‌ اما بدلیل صعوبت اجرا و هزینه‌های نسبتاً بالا،‌ کمتر مورد توجه واقع شده‌اند. بهر حال، آنچه بعنوان یک حداقل در ساخت ساختمانهای بنایی الزام شده است،‌ بکارگیری کلافهای افقی و قائم متصل به یکدیگر است.

فهرست مطالب
۱- مقدمه ۴
۲- دسته‌بندی ساختمانهای آجری ۵
۱- ساختمانهای بنایی غیر مسلح ۶
۲- ساختمانهای بنایی نیمه مسلح ۸
۳- ساختمانهای بنایی مسلح ۹
۴- ساختمانهای بنایی مرکب ۱۰
۳- روشهای مقاوم سازی ساختمانهای آجری در برابر بارهای غیرمترقبه ۱۳
۳-۱- روشهای طراحی ۱۳
۳-۲- طراحی برای جلوگیری از وقوع یا محدود ساختن خطر بارهای غیرمترقبه ۱۵
۳-۳- طراحی در بربر بارهای غیرمترقبه به روش غیرمستقیم ۱۵
بیشترین حد استحکام و پیوستگی ۱۷
کمترین حد استحکام و پیوستگی ۱۸
۳-۴- طراحی در برابر بارهای غیر مترقبه به روش مستقیم ۲۰
۵- طراحی اجزای سازه‌ای مقاوم ۲۶
۵-۱- طراحی ابعاد بازشوها ۲۶
۵-۲- طراحی دال سقف ۲۷
۵-۳- طراحی دیوارهای باربر ۳۱
۵-۴- طراحی کلافهای افقی و قائم ۳۸