نوشته های مشابه
مقاومسازي لرزه‌اي و روشهاي کلی برای ساختمانهاي آجري غير مسلح به دلیلی اینکه سازه‌هاي آجري بيشترين پتانسيل خرابي در زلزله را دارند و نيز داراي مکانيزم‌هاي متعدد شکست مي‌باشند بسیار امری مهم میباشد. با توجه با وجود عدم قطعيت‌هاي فراوان در پارامترهاي موجود در اين نوع سازه، بايد مطالعه آسيب‌پذيري اين سازه‌ها با آگاهي مناسبي از اين پارامترها و در نظر گرفتن تمام مودهاي محتمل براي شکست سازه باشد. همچنين اغلب سازه‌هايي که داراي اهميت تاريخي مي‌باشند، با استفاده از مصالح بنايي ساخته شده‌اند. اين نوع سازه‌ها معمولا در برابر زلزله داراي ضعف‌هاي عمده‌اي مي‌باشند. شناخت اين ضعف‌ها مقدمه‌اي بر انتخاب روشي مناسب براي مقاومسازي آنها مي‌باشد. در اين مقاله مودهاي شکست سازه‌هاي آجري بررسي مي‌گردد. مهمترين عامل پايداري در سازه آجري، وجود انسجام کافي و مناسب بين اجزاي گوناگون آن مي‌باشد. اين انسجام باعث تکميل شدن مسير انتقال بار شده و در صورتي که اجزاي مختلف سازه از نظر مقاومت داراي شرايط مناسبي باشند، سازه در هنگام زلزله ايمن خواهد ماند. براي انسجام ساختمان آجري بايد تمامي قسمت‌ها به يکديگر به نحو مناسبي دوخته شوند. وجود اتصال مناسب بين سقف و ديوارهاي قائم علاوه بر ايجاد امکان انتقال بار سقف به ديوارها، باعث جلوگيري از شکست خارج از صفحه ديوارها نيز مي‌شود. در سالهاي اخير استانداردهاي مهمي براي تعيين روش و فرايند مقاومسازي لرزه‌اي سازه‌هاي موجود، توسعه يافته است. از جمله مي‌توان به نشريات FEMA اشاره نمود .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 . علاوه بر آنکه مصالح بنايي اجزاي اصلي تشکيل دهنده برخي از ساختمانها مي باشند، در موارد زيادي نيز اين مصالح به عنوان جداکننده فضاها در داخل قاب قرار مي گيرند. اثرات مثبت و منفي اين پرکننده ها مي تواند بسيار قابل ملاحظه باشد.
در شکل (۱) حالت‌هاي مختلف شکل‌بندي ديوارهاي آجري نشان داده شده است. در اين شکل سه حالت کلي ديوار مشاهده مي‌گردد: ديوار طره‌اي، ديوارهاي زوج (کوپله) و ديوار داراي بازشوهاي نامنظم. حالت اول را مي‌توان با استفاده از المان تير- ستون مدل نمود. نکته مهم در اينجا حساسيت المان به حرکات پي ناشي از بلندشدگي و جابجايي خاک مي‌باشد. حالت دوم را مي‌توان با استفاده از تيرهاي افقي بين بازشوها و المان تير- ستون مدلسازي نمود. رفتار اين ديوارها بستگي به مقاومت و سختي نسبي اين دو المان دارد. در حالت وجود بازشوهاي نامنظم اگر سطح بازشوها اندک باشد، آنگاه رفتار ديوار مشابه ديوار طره‌اي مي‌گردد. رفتار انواع ديوار در شکل (۲) نشان داده شده است.
شکل ۱: حالت‌هاي مختلف شکل‌بندي ديوار آجري
شکل ۲: اجزاي ديوار آجري و مکانيزم‌هاي شکست درون صفحه‌اي
حفاظت ديوارها بوسيله سخت کردن سقف (شکل ۳)
در هنگام وقوع زلزله حرکت طبقات مي‌تواند ديوارهاي آجري غير مسلح را دچار آسيب نمايد. با اضافه کردن چند لايه تخته کوبي بر روي کف‌هاي چوبي موجود مي‌توان اينگونه کف‌ها را تقويت نمود و اثرات تخريب را کم کرد. براي مقاوم کردن ديافراگم‌هاي پيش ساخته بتني نيز مي‌توان از تکنيکي مشابه سود جست و يک لايه پيوسته بتن در جاريز مسلح را بر روي اين کف‌ها اجرا نمود. اين شيوه بسته به شرايط موجود ساختمان، مي‌تواند مفيد و بهينه باشد. اضافه کردن عضوهاي کششي و مهارهاي برشي براي بستن کف‌ها به ديوار مي‌تواند کارايي اين سيستم را افزايش دهد. اما اگر نتوان تيغه‌هاي داخلي را برداشت، مي‌توان از بست فلزي در طول ديوار استفاده کرد که به اين وسيله نيروها در طول صفحه زيرين تيغه منتقل مي‌شوند.
افزايش سختي جانبي بوسيله پر کردن بازشوها (شکل ۴)
وجود شرايط طبقه نرم در سازه خللي مهم در سيستم انتقال نيرو بوجود مي‌آورد. با پر کردن بازشوهاي اضافي مي‌توان مقاومت لرزه‌اي سازه را افزايش داد و در عين حال تنش‌هاي بوجود آمده در ديوارها را کاهش داد. در اين روش پاره‌اي از درها و پنجره‌ها بوسيله بتن يا آجر مسلح پر مي‌شوند که اين قسمت‌ها را مي‌توان با استفاده از ميل مهار به ديوارهاي ساختمان متصل نمود. در اين روش ساختار و کاربري ساختمان دچار تغيير مي‌شود.
اضافه کردن انتقال دهنده برش براي مقاوم کردن کف‌ها (شکل ۵)
اگر سيستم کف يا بام نتواند به خوبي نيروهاي برشي را به اعضاي باربر قائم منتقل نمايد، سازه دچار خرابي مي‌گردد. انتقال دهنده برش، نيروهاي برشي را از نواحي غير محافظت شده سيستم کف يا بام جمع كرده و آنرا به ديوارهاي باربر منتقل مي‌کنند. يک انتقال دهنده برش شامل يک عضو طويل چوبي يا فولادي است که يک طرف آن در کف يا بام ساختمان گسترش يافته و طرف ديگر آن در ديوارهاي باربر، مهار شده است. اگر چه اين روش بسيار کارآمد مي‌باشد ولي کارآيي اين سيستم بسته به شکل و مقاومت ساختمان محدود است.
تقويت سازه بوسيله ديوارهاي برشي (شکل ۶)
ديوارهاي عرضي موجود در ساختمان جابجايي ديوارها را محدود كرده و در عين حال به عنوان جذب کننده انرژي نيز شناخته مي‌شوند. در صورتيکه ديوارهاي برشي با جذب نيرو، تنش در ديوارها را کاهش مي‌دهند. در پاره‌اي موارد مي‌توان يک ديوار داخلي موجود را به گونه‌اي تقويت نمود که به مثابه ديوار برشي عمل نمايد و يا با بتن‌پاشي بر روي آن و مسلح کردن بتوان شرايط ديوار برشي را براي آن بوجود آورد. اين شيوه براي افزايش مقاومت لرزه‌اي و کاهش اثرات تخريبي زلزله بسيار مؤثر مي‌باشد ولي بايد توجه نمود اجراي ديوار برشي جديد در سازه منوط به اجراي فونداسيون بتني مسلح براي آن مي‌باشد و همچنين اين ديوار جديد مي‌بايد در تراز طبقات و بام بوسيله ميل‌مهار، مهار شود.
شکل ۳: حفاظت ديوارها بوسيله سخت کردن سقف
شکل ۴: افزايش سختي جانبي بوسيله پر کردن بازشوها
استفاده از مهارهاي برشي (شکل ۷)
وقوع زلزله سبب مي‌شود که در سازه‌هاي بنايي غير مسلح، ديوارها، طبقات و سقف دچار لغزش شوند که اين امر موجب آسيب ساختمان مي‌شود. با ايجاد و کارگذاري مهارهاي برشي در درون ديوارها، کف‌ها و يا سقف مي‌توان از بوجود آمدن اينگونه لغزش‌ها بين ديوارها و کف‌ها جلوگيري کرد. يک نمونه معمول و رايج اينگونه مهارهاي برشي استفاده از مهارهايي است که يک طرف آنها با استفاده از يک صفحه فلزي به تيرچه‌هاي کف متصل مي‌شود و طرف ديگر آن بوسيله چسب‌هاي بتني يا بوسيله ملات ماسه سيمان در درون ديوار محکم نگه داشته مي‌شود. براي افزايش کارايي اين سيستم مي‌توان از عضوهاي کششي نيز استفاده نمود.
شکل ۵: اضافه کردن جمع کننده‌ها براي مقاوم کردن کف‌ها
شکل ۶: تقويت سازه بوسيله ديوارهاي برشي
شکل ۷: استفاده از مهارهاي برشي
استفاده از ديوارهاي عرضي براي مهار ديوارهاي طويل (شکل ۸)
مقطع ديوارهاي بلند بيش از ديوارهاي کوتاه دچار خمش مي‌شود که اين مسأله باعث مي‌شود که ديوارهاي طويل در مقابل اثرات زلزله بيشتر آسيب‌پذير باشند. مي‌توان از ديوارهاي عرضي به عنوان مستهلک‌کننده و جذب‌کننده انرژي و همچنين کاهش‌دهنده جابجايي ناشي از حرکت زمين در سيستم استفاده نمود. بر خلاف ديوارهاي برشي، ديوارهاي عرضي بگونه‌اي طرح مي‌شوند که بتوانند دو ديافراگم را به يکديگر متصل نمايند تا رفتار يکپارچه داشته باشند و بنابراين حتي مي‌توان از تيغه‌هايي که در يک امتداد نيستند به عنوان ديوار عرضي استفاده نمود. براي کارايي اين روش همانگونه که اين ديوارها بايستي به صورت مطمئن به سيستم کف متصل مي‌شوند، مي‌بايد به همان صورت به چهار چوب سقف نيز متصل شوند تا خطر ريزش جان‌پناه و در نتيجه خرابي ديوارهاي بالايي کاهش يابد. اگر ايجاد يک ديوار عرضي جديد لازم به نظر آيد اين ديوار بايد داراي فونداسيون بتن مسلح جديد نيز باشد که ديوار بوسيله کف ستون و پيچ به آن متصل مي‌شود.
تقويت کردن ديوارها با بتن‌پاشي (شکل ۹)
ديوارهاي بنايي غير مسلح را مي‌توان در محل بوسيله ملات‌پاشي مناسب تقويت کرد که در اين مورد بتن در محل به ديوار پاشيده مي‌شود و بوسيله مهارهاي اپوکسي محافظت مي‌شود. براي مسلح کردن اينگونه ديوارها از ميلگردهاي فولادي استفاده مي‌شود. اين سيستم را مي‌توان با ايجاد يک فونداسيون جديد يا با پي‌بندي و بزرگ کردن فونداسيون موجود ديوارها محافظت نمود.
درجه مقاوم شدن سازه در اين روش بسته به ضخامت بتن پاشي متفاوت است. در اين روش بايد دقت نمود که مصالح غير مسلح که بوسيله بتن‌پاشي پوشيده مي‌شوند هنوز تحت اثر ترک‌ها و خرد شدن‌هاي آتي قرار دارند.
قرار دادن عضوهاي کششي در ميان المان‌ها (شکل ۱۰)
در هنگام وقوع يک زمين لرزه، مقدار زيادي از ساختمانهاي چوبي و بنايي غير مسلح به دليل اتصال ناکافي بين ديوارها و سيستم کف يا سقف‌ها دچار خرابي‌هاي گسترده و يا واژگوني مي‌شوند. با استفاده از عضوهاي کششي مي‌توان ديوارها را به سقف و يا کف دوخت تا بدين صورت سازه در برابر لرزه مقاوم گردد. اين عضوهاي کششي که به سيستم کف متصل مي‌باشند جابجايي ديوارها را محدود مي‌کنند و بدين وسيله موجب کاهش احتمال خرابي يا شکست سازه مي‌شوند. با اضافه کردن مهارهاي برشي به اين گونه سيستم‌ها مي‌توان کارايي اين روش را افزايش داد.
شکل ۸: استفاده از ديوارهاي عرضي براي مهار ديوارهاي طويل
تقويت کردن سازه به وسيله ايجاد قاب‌هاي خمشي فلزي (شکل ۱۱)
در ساختمانها مي‌توان با حذف کردن پاره‌اي از بازشوها و تيغه‌هاي اضافي، يک قاب خمشي را درون سازه ايجاد نمود و آنگاه از سيستم‌هاي بادبندي در درون آن استفاده کرد.
يک قاب خمشي فولادي متشکل از تيرها و ستون‌هايي است که توسط جوش به خوبي به هم وصل شده‌اند و در فضاهاي باز موجود به سيستم کف دوخته مي‌شوند. با اضافه کردن ديوارهاي عرضي به سيستم مي‌توان کارايي اين روش را افزايش داد. اما بايد به اين نکته توجه کافي مبذول داشت که اين قاب خمشي ايجاد شده بايد به صورت مناسب به يک فونداسيون جديد متصل شود که اتصال فونداسيون به قاب بايد توسط جوش‌هاي در محل مناسب برقرار گردد.
شکل ۹: تقويت کردن ديوارها با بتن‌پاشي
تقويت کردن ديوارها با الياف پليمري (شکل ۱۲)
نيروهاي زلزله باعث بوجود آمدن ترک‌هاي وسيع در ديوارهاي باربر بنايي غير مسلح مي‌شوند که اين ترک‌ها سازه را تضعيف مي‌کند. با استفاده از صفحه‌هاي فايبرگلاس يا الياف کربني مي‌توان اينگونه ديوارها را در محل تقويت نمود. با استفاده از يک ماده شيميايي چسبناک مي‌توان اين صفحه‌ها را به ديوارهاي خارجي ساختمان متصل کرد. مي‌توان بر روي اين صفحه‌ها يک پوشش مقاوم در برابر هوازدگي نيز اجرا نمود. اين روش براي ترک‌هايي که تماميت سازه را تهديد مي‌کنند بسيار مؤثر است. اگر اين صفحه‌ها در دو طرف ديوار اجرا گردند کارايي اين سيستم افزايش قابل ملاحظه‌اي مي‌يابد. بايد دقت نمود که اگر ترک‌هاي ديوار بسيار عميق باشد علي‌رغم وجود اين صفحه‌ها، ديوار به مقاومت پيش از خرابي نرسد.
شکل ۱۰: قرار دادن عضوهاي کششي در ميان المان‌ها
شکل ۱۱: تقويت با ايجاد قاب‌هاي خمشي فلزي
شکل ۱۲: تقويت کردن ديوارها با الياف پليمري
