نوشته های مشابه
سازههاي خشتي قديمي در مقابل لرزشهاي زمين مقاومت بسيار ضعيفي از خود نشان ميدهند و اغلب دچار خرابي و يا حتي واژگوني شده و باعث از بين رفتن جان و مال بسياري شدهاند. ضعف لرزهاي اينگونه ساختمانها از وزن زياد سازه، مقاومت کم و رفتار ترد آنها نشأت ميگيرد. در طول زلزلههاي شديد، در اينگونه ساختمانها به علت وزن زياد سازه، نيروهاي لرزهاي بسيار بزرگي بوجود آمده که سازه قادر به تحمل آن نميباشد و به همين دليل ساختمان به صورت ناگهاني تخريب ميگردد. در مناطقي که استفاده از اينگونه مصالح براي ساختمانسازي عموميت بيشتري دارد، حجم وسيعي از خرابيها و مرگ و ميرهاي ناشي از اثرات منفي آنها رخ ميدهد که اين امر با مراجعه به گزارشهاي زلزلههاي گذشته به درستي مورد تأييد قرار ميگيرد. در زلزله سال ۲۰۰۱ در کشور السالوادور، نزديک به ۲۰۰۰۰۰ خانه خشتي دچار خرابيهاي گسترده شده و يا منهدم گرديد، ۱۱۰۰ نفر نيز در زير اين آوارها جان سپردند و نزديک به يک ميليون نفر بيخانمان شدند. در همان سال زلزلهاي در جنوب پرو اتفاق افتاد که منجربه مرگ ۸۱ نفر، تخريب کامل ۲۵۰۰۰ واحد مسکوني و خرابي ۳۶۰۰۰ سازه ديگر شد که اين امر منجر به بيخانماني نزديک به ۲۲۰۰۰۰ نفر گرديد. از مدهاي معمول خرابي سازههاي بنايي خشتي، ميتوان به موارد زير اشاره نمود: ترک خوردگيها وسيع و خردشدگي ديوارها، جدايي ديوارها در گوشهها و در بيشتر موارد جدايي سقف از ديوارها که منجربه واژگوني ميشود.
به هر حال استفاده از مصالح سنگي، خشتي و آجري در ساختمان سازي رواج دارد. بررسي مودهاي شکست سازه هاي آجري به منظور انتخاب روشهاي مناسب مقاوم سازي از اهميت خاصي برخوردار است . با توجه به تنوع و پيچيدگيهاي رفتار سازه هاي بنايي بايد به مسائل متنوعي در فرايند آسيب پذيري لرزه اي سازه هاي آجري توجه نمود . از آنجا که در کشور ما ضوابط مدوني براي طرح لرزه اي و مقاومسازي سازه هاي آجري وجود ندارد، در نتيجه گردآوري منطقي و مرتيط مدارک و اطلاعات موجود در اين زمينه باعث انجام قابل قبول و اجرايي طرح مقاوم سازي مي گردد سازه هاي بنايي سنگي نيز در کشور ايران رايج مي باشد. به منظور مقاومسازي اين گونه سازه طرح هاي مناسبي وجود دارد . همچنين تعداد ساختمانهاي خشتي موجود و يا در حال ساخت، قابل ملاحظه مي باشد. به منظور ساخت يک سازه خشتي که بتواند زلزله هاي متوسط را به خوبي تحمل کند مي توان از مصالح گوناگون موجود در هر منطقه استفاده نمود.
۲- اشکالات متداول در طراحي و اجراي سازههاي خشتي
شكل ۱- اشکالات متداول در طراحي و اجراي سازههاي خشتي
در شکل (۱) به ۱۰ اشکال سازهاي که شايد منجر به خرابي سازه طي يک زلزله شود اشاره شده است:
۱- فقدان کلاف افقي؛
۲- نعل درگاه به اندازه مناسب در ديوار فرو نرفته است؛
۳- فاصله بين در و پنجره کم ميباشد؛
۴- فاصله بين بازشو و گوشه ديوار بسيار کم است؛
۵- فقدان كرسي چيني؛
۶- عرض پنجره نسبت به ارتفاع آن زياد است؛
۷- ضخامت ديوار نسبت به ارتفاع آن بسيار کم است؛
۸- کيفيت ملات بسيار پايين است، درزهاي قائم به صورت کامل پر نشده است و بندهاي افقي نيز بيش از اندازه ضخيم ميباشند (بيشتر از ۱۵ ميليمتر)؛
۹- سقف بسيار سنگين است؛
۱۰- ديوار به نحو مناسب به ديوار متصل نشده است.
سازههاي خشتي از لحاظ آسيبپذيري در مقياس EMS به دو دسته A و B تقسيم ميشوند. اگر سازه خشتي مطابق ضوابطي که در ادامه ميآيد طرح و اجرا شود ميتواند در مقابل نيروهاي لرزهاي نيز مقاومت نمايد. هنگاميکه جزئيات مورد نياز براي مسير انتقال بار و مقاومت اجزاء به درستي برآورده شود، تحت زلزلههاي با بزرگي در حدود IX در مقياس MSK ميتوان انتظار سطح عملکرد ايمني جاني را از سازه خشتي داشت. شدت زلزله ياد شده تقريباً معادل بيشينه لرزه زمين در حدود g0/4 ميباشد.
۳- فونداسيون
يک گودال به عمق کمينه ۸۰ سانتيمتر و عرض کمينه، برابر عرض ديوار خشتي (و نه کمتر از ۴۰ سانتيمتر) حفر ميشود. اين گودال را ميتوان بوسيله سنگ لاشه و دوغاب سيماني به صورت لايهاي پر کرد تا به صورت شناژ در زير ديوارها عمل نمايد. در موارد که نياز است كرسي چيني (چند رج اوليه بر روي فونداسيون كه معمولا به صورت سنگي اجرا ميشوند) بتني باشد، قالببندي مورد نياز اجرا شده و آنگاه بوسيله شناژهاي فونداسيون به هم دوخته ميشوند. تقويت کنندههاي ديوارهاي قائم در محل استقرار يافته و تا عمق حداقل ۴۰ سانتيمتر در فونداسيون مدفون ميگردند. به منظور اطمينان از موقعيت دقيق قالببندي ميبايست از چوبهايي که با نخ به هم وصل شدهاند به عنوان مبناي تراز استفاده شود.
- سنگ لاشه: بيشينه سايز ۲۵ سانتيمتر؛
- دوغاب: مخلوط سيماني با نسبت حجمي يک به چهار (سيمان به ماسه)؛
- تقويت کنندههاي قائم: نيهاي خيزران و يا الوارهاي چوبي با قطر در حدود ۲ سانتيمتر كه طول آنها بايد مطابق رابطه زير باشد (ابعاد به سانتيمتر):
عمق کلاف افقي(كمينه ۲۰) + ارتفاع ديوار + ۴۰ = طول تقويت کننده قائم
در اجراي ديوار شيبدار غير باربر، طول چوبها با درنظر گرفتن ارتفاع ديوار شيبدار محاسبه ميشود.
شكل ۲- اجراي فونداسيون
شكل ۳- نمايي از يك سازه خشتي با ديوارهاي مسلحشده به نيهاي خيزران
در مورد سازههاي خشتي موجود علاوه بر تفاوتهاي موجود دربارة خصوصيات خشتها، تفاوتهايي در زمينه شکل و نوع اجراي اينگونه سازهها وجود دارد. از آنجا که طرحريزي و جانمايي در بهسازي سازههاي خشتي به صورت اختياري نميباشد اقدامات بهسازي به دو دسته زير تقسيم ميشوند.
- اقدامهايي براي افزايش مقاومت ديوارهاي بنايي؛
- اقدامهايي به منظور فراهم آوردن جزئيات لرزهاي جهت مسير انتقال بار پيوسته.
با استفاده از پوششهاي سيماني مسلح که در دو طرف ديوار اجرا ميشود ميتوان ديوارهاي بنايي را مقاومسازي نمود. مصالح مسلح کننده ميتواند شبکههاي فولادي، فرو سيمانها و يا الياف کربني باشد. اگر خواسته شود که از شبکه ميلگردي استفاده شود ابتدا ميبايست سطح ديوار با تميز کردن و مرطوب کردن آماده شود و در فواصل معين براي عبور تنگها در ديوار سوراخهايي اجرا شود. سپس يک ملات ماسه سيمان با نسبت اختلاط يک به چهار تهيه شده و به ضخامت ۱۰ تا ۱۵ ميليمتر بر روي دو طرف ديوار اجرا ميشود.
شبکه فولادي پس از اين مرحله در دو طرف ديوار قرار گرفته و بوسيله بستهاي فولادي با قطر ۶ ميليمتر که در سوراخهاي ديوار قرار ميگيرند تثبيت ميگردد. فاصله بين اين مهارها ۳۰ سانتيمتر ميباشد. بعد از تثبيت شبکه فولادي بر روي ديوار، لايه دوم پوششي ملات با ضخامت ۱۵ ميليمتر بر روي آن اجرا ميشود. وصله شبکه فولادي در صورت لزوم بايد ۳۰ سانتيمتر باشد.
به هر صورت مقاومسازي ديوارها به خودي خود سبب مقاوم شدن سازه نميشود. به منظور نيل به سطح مقاومسازي مورد نياز بايد موارد زير را رعايت نمود:
- ديوارهايي که جهت پوششدار کردن انتخاب ميشوند بايد نسبت به مرکز سازه متقارن باشند و اين در هر دو جهت سازه الزامي است.
- در هر جهت حداقل دو ديوار بايد پوششدار شوند. در بيشتر موارد مقاومسازي ۴ ديوار خارجي کفايت ميکند.
- در تقاطع ديوارها، شبکه فولادي.
۴- جزييات لازم براي مسير انتقال بار
۴-۱- کلاف افقي در تراز بام
به تير پيوستهاي که در قسمت بالايي ديوار خشتي، قرار ميگيرد کلاف افقي گويند. کلاف افقي بايد به تقويت کنندههاي ديوار و کف چوبي سقف متصل باشد. کلاف افقي که ديوارها را به يک المان قوطي شکل متصل ميکند يکي از ضروريترين اجزاي مقاوم در برابر نيروهاي لرزهاي در سازههاي بنايي باربر ميباشد. به منظور اطمينان مناسب از عملکرد لرزهاي سازه خشتي، بايد از يک کلاف افقي پيوسته که شبيه به کمربند در دور تا دور ديوارها قرار گرفته شده است استفاده نمود. يک کلاف افقي بايد با مقاومت بالا و پيوسته بوده تا ديوارها را به همه دوخته و حتماً ميبايد به تراز سقف منتهي شود تا بتواند آن قسمت را نيز محافظت نمايد.
در هنگام وقوع زلزله در کشور پرو (سال ۲۰۰۱) سازههاي خشتي که بوسيله شبکههاي فولادي مقاوم شده بودند و بر روي آنها ملات ماسه سيمان قرار گرفته بود در مقابل نيروهاي لرزهاي به خوبي مقاومت نمودند و هيچگونه خرابي در آنها مشاهده نگرديد در صورتيکه سازههاي ديگر که مسلح نشده بودند يا تخريب شدند و يا دچار خرابيهاي گسترده گرديدند. شکل (۴) مؤيد اين مطلب ميباشد.
شکل ۴- (سازه جلو) يک سازه خشتي با شبکه فولادي خارجي که طي زلزله دچار آسيب نگرديد، در صورتيکه سازه غيرمسلح (سازه عقب) بسيار آسيب ديده است.
کلاف افقي را ميتوان از چوب و يا بتن مسلح ساخت. در شكل(۵) نمونهاي از اتصال كلاف افقي چوبي به ديوار نشان داده شده است.
اگر كلافها به صورت بتني باشد، به منظور تأمين عملکرد مناسب کلافهاي افقي بتن مسلح بايد ضوابط زير رعايت گردد:
از بتن حداقل داراي مقاومت ۱۵۰ کيلوگرم بر سانتي متر مکعب استفاده شود. با توجه به ضوابط مندرج در EC8، کمينه سطح مقطع کلاف ۱۵×۱۵ سانتيمتر ميباشد. همينطور ضخامت کلاف بايد برابر ضخامت ديوار باشد. بنابراين سطح مقطع عرضي کلاف افقي حداقل ۲۵×۱۵ سانتيمتر ميباشد. به منظور مسلح کردن کلاف بايد از چهار ميلگرد با قطر ۱۰ ميليمتر استفاده نمود. طول وصله ميلگرد جهت اطمينان از پيوستگي ميلگردهاي طولي مطابق با EC8 شصت برابر قطر ميلگر ميباشد. تنگهاي جانبي با قطر ۶ ميليمتر بايد در هر ۲۰ سانتيمتر جايگذاري شوند. اتصال مناسب بين ديوار بنايي و کلاف افقي الزامي است. بدين منظور ميتوان در رج انتهايي ديوار در فواصل معين چند خشت را حذف نمود که به اينصورت کليدهاي برشي به منظور اتصال بهتر ديوار به کلاف افقي پس از بتنريزي کلاف افقي ايجاد ميشود.
شكل ۵- اتصال كلاف افقي چوبي به ديوارهاي مسلح شده به نيهاي خيزران (PUCP/CIID, 1995)
۴-۲- اتصال ديوارها به هم توسط شبکه فولادي
اجراي نعل درگاه به صورت دورگير درها و پنجرهها به صورت زير توصيه ميگردد. شبکه فولادي بايد بوسيله ميلگردهاي بدون عاج در فواصل افقي و عمودي ۴۰ سانتيمتري (هر ۴ رج) به ديوار خشتي محکم شود. تنگهاي فولادي بايد در حين اجرا در خشتها مدفون گردند. بعد از تکميل ديوار، يک ملات سيمان، ماسهاي با نسبت يک به چهار تهيه شده و در ضخامت ۱۵ ميليمتر بر روي اين شبکه فولادي قرار ميگيرد. شبکه فولادي جوش شده (با قطر حداقل ۲ ميليمتر) بايد بوسيله تنگهاي مدفون به اين ملات دوخته شوند. سرانجام لايه دوم ملات به ضخامت ۱۵ ميليمتر به منظور تکميل دورگير مسلح اجرا ميگردد، به منظور آشنايي بيشتر به شکل (۶) مراجعه کنيد.
۴-۳- اتصال ديوارها به فونداسيون
اتصال بين ديوارهاي خشتي و فونداسيون را ميتوان با استفاده از نيهاي خيزران که نقش تسليح کننده قائم ديوار را بر عهده دارند افزايش داد. توصيه ميشود که اين تسليح کنندههاي قائم، در محل اجرا شده و در فونداسيون به عمق ۴۰ سانتيمتر مدفون باشند.
شکل ۶- اتصال ديوارها به هم توسط شبکه فولادي
شكل ۷- استفاده از نيهاي خيزران به عنوان رابط ديوار و فونداسيون (Dowling,2002)
۴-۴- اتصال کفهاي چوبي به کلاف افقي
اين نوع اتصال مطابق شکل (۸) انجام مي گيرد.
شکل ۸- اتصال کفهاي چوبي به کلاف افقي
۴-۵- تسليح ديوارها با استفاده از مصالح چوبي موجود
بعد از اجراي چهار رج از ديوار، يک کلاف افقي مسلح اجرا ميگردد. چندين چوب بوسيله نخ به هم متصل شده و مطابق شکل (۹) در دو طرف تسليح کنندههاي قائم قرار ميگيرند. اين چوبها در ملات گلي مدفون ميشوند. تسليح افقي باعث مي شود که نيروهاي لختي و خمشي از مود خارج از صفحه به مود درون صفحه اي منتقل گردند. تسليح کنندههاي قائم و افقي ميبايست بوسيله نخهاي نايلوني و يا سيمهاي فولادي به هم متصل شوند. اين اتصال سبب ميشود که يک مجموعه پايدار شکل گرفته که از اجزاي مجزاي سازه قويتر عمل ميکند.
شكل ۹- نحوه قرارگيري نيها براي تسليح افقي ديوار (PUCP/CIID, 1995)
۴-۶- ديوارهاي پشت بند
در شکل (۱۰) زير ابعاد توصيه شده براي پشتبندهاي ديوارهاي طويل آورده شده است (IAEE 1986).
شكل ۱۰- ابعاد توصيه شده براي پشتبندها و شبه ستونها
۵- بهسازي لرزهاي سازههاي خشتي تاريخي
سازههاي خشتي تاريخي، بدون درنظر گرفتن ارزش معماري و يا فرهنگي، در هنگام لرزشهاي بزرگ زمين در معرض خرابيهاي گستردهاي هستند که ساير سازههاي خشتي را تهديد مينمايد. بنابراين، مهم است شرايطي بوجود آيد که اينگونه سازهها تا حدي ايمن گردند که سطح تأمين امنيت جاني فراهم شده و سازه ساختار اصلي خود را حفظ نمايد.
طي پروژهاي که توسط موسسه Getty Conservation انجام گرديد برنامه جهت پايداري سازهاي سازههاي خشتي تاريخي در طول زلزله با کمترين دخل و تصرف در ساختار ساختمان شکل گرفت. در طي اين پروژه، ۹ نمونه کوچک (با مقياس يک به پنج) از سازه تهيه شد و بر روي ميزهاي لرزه دانشگاه استنفورد آزمايش شدند. دو نمونه با مقياس بزرگتر (مقياس يک به دو) در مراحل نهايي مطالعات در کشور مقدونيه مورد آزمايش واقع شدند.
جزئيات بهسازي لرزهاي که اثرات آنها مفيد ارزيابي شد به شرح زير ميباشد:
۱- تسمههاي نايلوني به عرض ۳ ميليمتر که انعطافپذير بوده و به صورت اليافهاي نايلوني بافته شده ميباشند. اين تسمهها به صورت افقي و قائم قرار ميگيرند و مانند يک کمربند در دور سازه و يا ديوارها مجزا عمل ميکنند. تسمهها از ميان سوراخهاي کوچک ديوار عبور کرده و دو انتهاي آنها به هم گره ميشوند. اليافهاي قائم براي کاهش خطر واژگوني خارج از صفحه ديوارها بسيار مفيد و موثر ميباشند.
شكل ۱۱- پلان سقف يك مدل آزمايشي كه در تراز سقف بوسيله تسمههاي نايلوني مقاوم شده
۲- المانهاي قائم هسته مرکزي که شامل ميلگردهايي با قطر ۳ يا ۸/۴ ميليمتر بوده که بوسيله ملاتهاي اپوکسي مهار ميشوند. ميلگردها بعد از اينکه انتهايشان به صورت V شکل در آمد به درون خشتها فرو برده ميشوند. اين المانها براي کاهش و يا تأخير در خرابيهاي خارج و يا داخل صفحه ديوارها بسيار موثر ميباشند.
۳- کلافهاي افقي چوبي که بوسيله پيچهاي رزوه شده و يا ديافراگمهاي جزئي چوبي به ديوارها مهار ميشوند.
۴- بستهاي عرض ساخته شده از اليافها نايلوني که به منظور کاهش جابجاييهايي عرضي ترکها و ايجاد يک ديوار يکپارچه استفاده ميشوند.
شكل ۱۲- تقويت كنندههاي نايلوني بر روي يك ديوار خارجي
