تحقیق اصول مقاوم سازی ساختمانها

تحقیق اصول مقاوم سازی ساختمانها

بخشهایی از متن:

- مقدمه

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

1- بارگذاری ناشی از انفجار

2- بارگذاری ناشی از ضربه و تصادم

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

1- انفجار بمب

2- انفجار و مشتعل شدن گاز

3- حمل و نقل مواد شیمیایی منفجر شونده یا گاز

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

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

نتایج حاصل از تحقیقات انجام گرفته بر روی نحوة بارگذاری انفجار و بررسی میدانی انجام شده بر روی حجم و میزان خرابی‌های بوجود آمده در حوادث روی داده نشان می‌دهد كه بار ناشی از انفجار و تصادم از یك طبیعت دینامیك برخوردار می‌باشد، اما در هنگام طراحی اغلب آن را بصورت استاتیكی فرض كرده و كنترل ها بر آن مبنا انجام می‌گیرد.

طرحی سقف‌ها، دیواره ها و اتصالات مربوط به نحوی كه مانع فروپاشی و انهدام ساختمان گردد از اهمیت به سزائی برخوردار است. در این مقاله هدف ارائه روشهایی برای ایمن سازی ساختمانهای مسكونی 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 كشور دسته‌بندی گردد و مشخصات فنی آنها بویژه از دیدگاه انفجار و تصادم، مورد بررسی واقع شود. سپس كوشش خواهد شد تا بر اساس روشهای متداول و استاندارد برای آنالیز و طراحی ساختمانهای آجری، عملكرد آنها در برابر انفجار و تصادم و نقاط ضعف احتمالی در طراحی‌های معمول Kآنها در آنهامورد مطالعه قرار گیرد.

...

ساختمانهای بنایی غیر مسلح

این قبیل ساختمانها قدیمی‌ترین و متداولترین نوع ساختمان را در كشور تشكیل می‌دهند و در اكثر شهرها و روستاها بچشم می‌خورند. این ساختمانها در روستاها با استفاده از مصالح محلی مانند خشت خام یا سنگ‌های رودخانه‌ای و با بكارگیری ملات گل ساخته شده و سقف آنها بصورت گنبدی از خشت خام یا تیرهای چوبی پوشیده از گل بنا شده است. اما در شهرها اكثراً از آجرهای فشاری با كیفیت متوسط، و در برخی موارد از بلوك‌های بتنی همراه با ملات ماسه سیمان بنا می‌گردند،‌ و پوشش سقف‌ها را تیر آهن یا تیرچه بلوك، و در ساختمانهای قدیمی تر الوارهای چوبی، تشكیل 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 (1) و (2) نمونه هایی از این ساختمانها مشاهده می‌گردد كه پوشش سقف اولی با استفاده از سیستم تیرآهن و طاق ضربی و دیگری با بكارگیری تیرچه‌های پیش ساخته مسلح و بلوكهای بتنی،‌ انجام شده است.

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

1- عدم اجرای دیوارهای برگشتی در انتهای دیوارهای باربر و طول كوتاه آنها در صورت اجرا كه عملكرد مناسبی را از خود نشان نخواهد داد.

2- اتصال نامناسب دیوارهای باربر با دیوارهای عمود بر امتداد آنها به نحوی كه مانع عملكرد دیوارهای مذكور بصورت پشت بند خواهد شد. این قبیل دیوارها یا باید بصورت هشتگیر و با قفل و بست كافی و بطور همزمان احداث گردند و یا آنكه بوسیله میل مهارهای كافی به یكدیگر دوخته شوند.

3- عدم اجرای زیر سری مناسب برای قرار د ادن سیستم سقف بر روی دیوارهای باربر كه موجب انتقال و پخش نامناسب بارها از سقف به دیوار و بروز تركهای برشی در دیوار باربر و در زیر نقاط اعمال بار می‌ گردد. همچنین این امر باعث عدم پیوستگی كافی مابین سقف و دیوار گردیده و سقف در برابر بارهای جانبی می‌تواند از روی دیوار فرار نماید. در ضمن همانطور كه در ادامه تشریح خواهد شد، دیوارهای باربر كناری بدلیل عدم اتصال كافی به سقف، بصورت طره عمل نموده و ارتفاع مؤثر آنها در عمل بیش از ارتفاع واقعی دیوار خواهد شد. تصویر(3) نمونة‌ مستندی از فرار دیوار باربر از زیر سقف طاق ضربی و عملكرد طره‌ای دیوار در زلزلة سال 1369 در شهر منجیل را نمایش می‌ دهد. قفل و بست ناچیز دیوار برگشتی نتوانسته است مانع فرار دیوار گردد.

...

ساختمانهای بنایی مركب

تركیب یكی از سه سیستم فوق با اسكلت بندی معمولاً فلزی و بندرت بتنی كه اكثراً برای افزایش فضای مفید ساختمان انجام می‌ گیرد، ساختمانهای بنایی مركب را تشكیل می دهد. هزینة اجرایی این قبیل ساختمانها كه دارای دیوارهای خارجی باربر می‌باشند به مراتب از سازه‌های اسكلت فلزی یا بتنی كمتر می‌‌باشد. در فضای داخلی ساختمانهای بنایی مركب، برای اجتناب از دیوارهای حائل حجیم باربر، از ستونهای فلزی یا بتنی استفاده می‌گردد و در نتیجه بارهای ثقلی توسط هر دو سیستم دیوار باربر و اسكلت بندی به شالوده منتقل می‌شود. اما تحمل بارهای جانبی بدلیل اتصالات مفصلی تیرها به ستونها،‌ تنها بر دیوارها باربر جانبی محلول می‌گردد تا با عملكرد برشی خود مانع بروز خرابی در سازه گردند. اجرای این قبیل ساختمانها كه حجم وسیعی از ساختمانهای بنایی موجود در شهرها را در برگرفته و غالباً بصورت یك یا دو طبقه و در سازه قدیمی‌تر حتی تا چهار طبقه نیز احداث گردیده‌اند، نیازمند رعایت اصول فنی مربوط به هر دو سیستم دیوار و اسكلت باربر بوده و تمهیدات كافی جهت ایجاد پیوستگی لازم در اتصالات و یكپارچگی سازه باید در نظر گرفته شود. تصاویر (5) تا (7) نمونه‌ای از این ساختمانها را نمایش می‌دهند كه به ترتیب ساختمان بنایی غیر مسلح، نیمه مسلح و مسلح با اسكلت فلزی داخلی ساختمان تشكیل شده‌اند، كه حالت اخیر،‌ مستحكمترین سازه بنایی مركب را ایجاد می‌نماید.

وجود سیستم باربر مقاوم و مناسب در ساختمان تا حدودی زیادی از فروپاشی و تخریب كامل ساختمان جلوگیری می‌ نماید. بدین ترتیب ساختمانهای بنایی غیر مسلح و نیمه مسلح، در مقایسه با سایر انواع ساختمانها، كمترین مقاومت را در برابر بارهای غیر مترقبه و به خصوص انفجار و تصادم از خود نشان خواهند داد. اگر در این ساختمانها دیوارهای برگشتی اجرا نشده و یا به خوبی به دیوارهای باربر متصل نگردند، دیوارها باربر خارجی كه تنها شامل پوشش سقف ساختمان می‌باشد، بصورت دال یك طرفه‌ای در راستای ضعیف دیوار،‌ یعنی عمود بر درزهای افقی دیوار، عمل نموده و در صورتی كه بارگذاری ناشی از انفجار بر مقاومت دیوار غلبه نماید،‌ دیوار و در پی آن سقف سازه فرو می‌ریزد. همچنین عدم اتصال مناسب سیستم سقف سازه به دیوارهای باربر اطراف،‌ به خصوص در ساختمانهای بنایی غیرمسلح كه فاقد كلاف افقی می‌باشند،‌ امكان حركت نسبی سقف از روی دیوارها و فروریزی آن‌‌ را افزایش می‌دهد.عدم پیوستگی سقف ودیوارها موجب عملكردطره‌ای دیوار گردیده و برامكان حركت نسبی سقف و دیوار می‌افزاید. این مسئله در تصویر (8) بطور شماتیك نمایش داده شده است.