دانلود مقاله زلزله و مقاوم سازی ساختمان ها

بخشی از مقاله

كشور ايران در منطقة زلزله خيزي واقع شده است براساس نقشه هاي پهنه بندي موجود، قسمت اعظم كشور ما از نظر زلزله در پهنة با خطر بيني بالا قرار دارد. تاريخ زلزله هاي اخير كشورمان نشان مي دهد كه از اوايل قرن تقريباً هر 10 سال يك زلزلة مخرب داشته ايم كه منجر به تخريب گستردة منازل، مرگ ساكنين آن و خسارات عمدة‌اقتصادي شده است. آخرين زلزله مخرب در ايران زلزلة خرداد 1369 در منجيل بود كه دهها هزار نفر تلفات به بار آمد. مقابله با خسارات ناشي از زلزله از دو جنبه انجام مي شود:

جنبه اول پيش بيني محل، شدت و زمان وقوع زلزله است در مورد اين جنبه پيشرفتهايي حاصل شده اما پيش بيني زمان وقوع زلزله با مشكلات بسياري همراه و تا به امروز عملاً غير ممكن بوده است.
جنبة ديگر به ساختمانهايي نظر دارد كه بتوانند به هنگام زلزله بدون تخريب باقي بمانند و در نتيجه اولاً خسارات جاني به حداقل برسد ثانياً خسارات مالي فقط به هزينه هاي لازم براي تغيير احتمالي محدود شود. در اين جنبه بخصوص در دهه هاي اخير علم زلزله شناسي و مهندسي زلزله پيشرفت چشم گيري داشته است.

در طرح ساختمن با مصالح بنايي مختلف اگر چه اصول كلي مشتركي وجود دارد اما بسياري از جزئيات طرح و اجرا به نوع مصالح وابسته است. در اين ميان مصالحي كه بيشترين مصرف را در اكثر ساختمانهاي شهري و در همة ساختمانهاي روستايي ايران دارند مصالح بنايي مانند آجر، بلوك و سنگ است جزء اين در ساختمانهاي با اسكلت بتون آرمه با فولادي نيز بسياري از اجزاء نظير: ديوارها و بعضاً سقف ها با مصالح بنايي ساخته مي شود. اجراي ناقص ضوابط استاندارد 2800 ممكن است نتواند از تخريب ساختمانها جلوگيري كند.

مثلاً ساختمان بدون كلاف – بازشوهاي بزرگ بدون كلاف در اطراف آن – عدم عملكرد يكپارچه سقف و ديوارهاي اطراف آن و همه و همه مي تواند در هنگام زلزله به تخريب ساختمانها منجر شود در خارج از ايران مثلاً در مناطق زلزله خيز ايالات متحده آمريكا در دهه هاي اخير قبل از اينكه دستورالعمل هاي ساخت ساختمانهاي بنايي مقاوم در برابر زلزله در آيين نامه هايشان ارائه گردد ساختمانهايي بدون رعايت اين مقررات ساخته شده بود كه قطعاً تحمل نيروهاي ناشي از زلزله را نداشته و تخريب شده اند.

فيلم ارائه شده با توجه به ضوابط استاندارد 2800 ايران تمم مراحل ساخت يك ساختمان تجربي با مصالح بنايي را در مقياس واقعي نشان مي دهد. ساختمان ما از دو قسمت تشكيل ميشود: در يك قسمت كلاً اجزاي فلزي بكار رفته است و كلاف هاي قائم و افقي فلزي اند قسمت ديگر با كلاف هاي افقي و قائم با بتون آرمه در تراز 4 و 6 متري ساخته مي شوند. در اجراي اين ساختمان تجربي ابتدا كلاف هاي افقي و قائم بتوني زير ديوار بعد كلاف هاي قائم فولادي و پس از آن كرسي چيني و آجرچيني بعد از آن در قسمت بتون آرمه اجراي كلاف هاي قائم و افقي در تراز 4 و 6 متر و محدوديت هاي ابعاد بازشوها و كلاف هاي لازم در اطراف بازشوهاي بزرگ نشان داده مي شود در آخرين مرحله طاق ضربي و سقف تيرچه بلوك به نمايش خواهد آمد.

پي و كلاف افقي بتوني زير ديوار:
ساختمان تجربي ما در ابعاد 4×6 متر است با تيغه اي بطول 1 متر عمود بر يكي از طول هاي آن ضخامت يكي از ديوارها cm35 و ضخامت ديگر ديوارها cm22 و ضخامت تيغه cm10 است.
عرض مقطع كلاف زير ديوار بايد حداقل مساوي ضخامت ديوار عمق آن بايد حداقل مساوي ضخامت ديوار باشد. و در هيچ حالتي ضخامت و عمق آن كمتر از cm25 نباشد. كلاف افقي بتوني مصلح به شبكة ميله گردهاست. شبكه ميله گردهاي كلاف زيرديوار از ميله گردهاي طولي و خاموتهاي بسته يا تنگ ها تشكيل مي شود. از جمله فايدة تنگ ها تحمل برش و افزايش شكل پذيري كلاف است و از ميله گردهايي به قطر حداقل 6 ميلي متر ساخته مي شوند. شكل تنگ هامتناسب با شكل كلاف ها ممكن است به شكل مربع يا مستطيل باشند.

براي زير ديوار cm35 ما كلاف حداقل 25×25 و براي زير ديوار cm22 با تيغه 10 سانتيمتري عرض و ارتفاع كلاف حداقل 25*25 است. انتهاي ميله گردهاي طولي به اندازه 90 درجه خم مي شود و بهتر است ميله گردها آج دار به قطر 12 ميلي متر باشند و اگر ساده باشند قطرشان 14 ميلي متر است. براي كلافهايي كه عرض كمتر از 35 ميليمتر را دارند 4 ميله گرد و پيش از 35 سانتيمتر 6 ميله گرد يا بيشتر بكار مي رود. بطوري كه هيچ وقت فاصلةبين ميله گردها از 25 سانتيمتر بيشتر نشود. روي ميله گردها جاي تنگ ها را علامت مي زنيم و فاصله بين دو تنگ بايد از ارتفاع كلاف كمتر باشد. چهارگوشة تنگ ها را با سيم به ميله گردهاي طولي متصل مي كنيم.

براي اولين كلاف افقي بتوني زير ديوار 4 شبكه را آماده كرده كه براي ديوار cm22 تنگ هاي مربعشكل و براي ديوار cm35 تنگ هاي مستطيل شكل پيش بيني شده است. شبكه ها را داخل گود يا پي طوري قرار مي دهيم كه cm5 از ديوارهاي قائم و كف آن فاصله دارد. در جايگذاري شبكه ها بايد توجه كرد كه در گوشه ها و محل اتصال كلاف به يكديگر انتهاي ميله گردها توي هم افتاده و قلاب شوند. براي اتصال هميشگي كلاف ها واستحكام بيشتر آنها مي توان از ميله گردهاي u شكل در انتهاي آنها استفاده كرد.

بعد از اينكه شبكه ها به خوبي در جاي خود مستقر شدند نوبت صفحات فلزي زير كلاف هاي قائم فولادي است ابعاد اين صفحات متناسب با ابعاد بسته صفحه و ابعاد تيرآهن انتخاب مي شود. ما در اينجا ابعاد 30*20 را انتخاب كرده ايم و صفحه ما 10 ميلي متر ضخامت دارد. اين صفحات با 4 ميل مهار به قطر mm14 روي بتون كلاف افقي تثبيت خواهند شد. براي جايگذاري دقيق صفحات ريسمان كشي مي كنيم. تا نقطة‌وسط صفحه با نقطه تقاطع دور ريسمان منطبق باشد.

پس از اين آنها را با سيم به شبكة ميله گردها تثبيت و بعد از تراز شدن با پيچ مي بنديم. قبل از آنكه كلاف افقي زير ديوار را بتون ريزي كنيم بايد ريشةميلهگردهاي كلاف قائم بتون آرمه را در جاي خود قرار مي دهيم. ابتدا يك تنگ را بر شبكة كلاف افقي تثبيت مي كنيم تا 4 ميله گرد به شكل ال و به طول cm40 و به قطر 10 ميلي متر در آن جاي گيرد اين تنگ ها فلقط براي تثبيت ريشه ها در موقع بتون ريزي است و مي توان آنها را بعد از بتون ريزي درآورده و تنگ اصلي را به جاي آن ها قرار دهيم.
در شرايطي كه بتون گير وجود نداشته باشد بتون كلاف مي توان بصورت دستي با دقت كافي با شن و ماسة‌شسته و دانه بندي شده بدون گرد و خاك ساخته شود. شن و ماسه را با هم مخلوط كرده و براي ساختن يك متر مكعب بتون 300 كيلوگرم سيمان به كار مي‌بريم. البته براي بتون سازي ها با حجم نبايد بتون بوسيلة‌مخلوط كن هاي مكانيكي ساخته شود.

در حفرة قالب زير ديوار و اطراف شبكة فلزي ميله گردها نايلوني پهن مي شود تا مانع جذب آب بتون توسط خاك گردد بتون ساخته شده با دقت در كلاف زير ديوارها ريخته مي شود بتون ريزي بصورت پيوسته و در يك روز صورت مي گيرد. براي تراكم دادن بتون عمل ضربه مي تواند بطور دستي يا بوسيلة ويبراطور انجام گيرد. در گوشه ها بتون ريزي و ضربه زدن بايد با دقت كامل انجام شود. مراقبت از بتون با مرطوب نگه داشتن سطح آن براي مدت حداقل 3 روز لازم است براي اين كار پوشاندن سطح آن با گوني خيس و مرطوب راه مناسبي است.

كلاف قائم و افقي فلزي:
در كليه ساختمانهاي با مصالح بنايي دو طبقه و يك طبقة با اهميت زياد كارگذاري كلاف هاي قائم فلزي در گوشة اصلي ساختمان و نقاط تقاطع و داخل ديوارها ضروري است. فاصلة‌حداكثر 5 متر بين دو محور متوالي در مورد جا و تعداد آنها بايد رعايت گردد.در اطراف بازشوهاي بزرگ نيز كلاف قائم بكار مي رود و براي اين منظور مي توان از تيرآهن حداقل نمره 10 و يا پروفيل فولادي معادل آن استفاده كرد. در آماده سازي تيرآهن ها اندازه گيري دقيق ابعاد آنها و تعيين جاي نبشي هاي اتصال اهميت زيادي دارد. نبشيها در جاي خود نصب مي شوند. براي نصب كلاف قائم فلزي روي كلاف افقي بتوني از صفحه هاي فولادي يعني كف ستون استفاده كرديم.

بعد از بتون ريزي كلاف افقي صفحه ها را باز مي كنيم تا بتون زير صفحه به دقت تسطيح گردد. پس از تسطيح بتون صفحه مجدداً كار گذاشته مي شود بعد از تراز نمودن آن و قرار دادن آن در ارتفاع مناسب ميل مهارها را محكم سفت مي كنيم. روي صفحه كف ستون نبشي هاي لازم براي اتصال كلاف قائم فلزي جوش داده مي شو. نصب كلاف قائم فلزي پس از آنكه بتون كلاف افقي زير ديوار به اندازة كافي براي تحمل وزن كلاف قائم فلزي خود را گرفت آغاز مي شود. پس از نصب آن (كلاف قائم فلزي) در محل خود و از قائم بودن آن توسط شاغول اطمينان حاصل مي كنيم سپس نبشي هاي طرفين تيرآهن بخوبي به تيرآهن و صفحة آن جوش داده مي شوند تا اتصال كامل كلاف به صفحه زير آن تأمين گردد.

ناوداني مربوط به نگه داري انتهاي تيرها نيز نظير كلاف كلاف قائم فولادي روي صفحات فلزي نصب مي شود بتون آرمه بودن كلاف زير ديوار در ساختمانهاي با مصالح بنايي ضروري است اما در تراز روي ديوار و سقف به جاي كلاف بتون آرمه مي توان از تيرآهن نمره 12 استفاده نمود. با دقت و حفظ ايمني كلاف هاي افقي فلزي را روي نبشي هايي كه قبلاً روي كلاف قائم جوش داده شده اند در ترازهاي 4 و 6 متري سوار مي كنيم پس از استقرار آنها، آنها را جوش مي دهيم.

براي سقف كلاف هاي افقي فلزي ساختمان ما طاق ضربي را انتخاب كرده ايم. ابتدا انتهاي تيرهاي فلزي زبانه مي شود و تيرها در دل كلاف افقي فلزي قرار مي گيرد و در دو طرف تيرآهن نبشي هايي از دل تيرآهن هاي طاق به تيرآهن و كلاف فلزي افقي جوش داده مي شود. براي حفظ انسجام و يكپارچگي سقف تيرآهن ما بوسيلة ميله‌گردها با تسمه هاي فولادي بصورت ضربه دري به يكديگر بسته مي شوند به طوري كه اولاً طول مستطيل ضربه دري شده بيشتر از 5/1 برابر عرض آن نباشد و ثانياً مساحت تحت پوشش هر ضربه دري از 25 متر مربع تجاوز نكند. ميله گردهاي ضربه دري در محل برخورد با تيرآهن هاي سقف جوش مي شوند و تيرآهن ها را به كلاف افقي فلزي متصل مي كنيم تا سقف از ديوار جدا نشود. وجه قائم تيرها نبايد آزاد باشد.

اين لبه بايد با يك تيغة ديگر با يك ديوار عمود بر آن با يكي از اجزاي سازه و يا ستونكي به همين منظور از فولاد نظير ناوداني نمره 6 بتون آرمه و ياچوب ساخته شده با اتصال كافي تكيه داشته باشد. تمام تيرآهن را براي جلوگيري از زنگ زدنشان با ضد زنگ مي پوشانيم بطوريكه همة سطوح آن را در برگرفته شود و نقطه اي بدون ضد زنگ زدگي وجود نداشته باشد كه زنگ زدگي از آن نقطه آغاز شود. براي محافظت بيشتر كلاف قائم فولادي مي توان آن را با بتون يا ملات ماسه سيمان پوشاند.

كرسي چيني و ديوار چيني – ميله گردهاي منفرد قائم:
در ساختمانها با مصالح بنايي استفاده از ملات گل با گل با آهك مناسب نيست. ديوارهاي سنگي و ديوارهاي بلوك سيماني بايد با ملات ماسه سيمان با عيار 200 كيلوگرم سيمان در متر مكعب ملات ساخته شود. در ديوارهاي آجري غير از ملات سيمان با مشخصات گفته شده مي توان از ملات ماسه آهك با عيار حداقل 250 كيلوگرم آهك و با ملات باتارت با 100 كيلوگرم سيمان و 150 كيلوگرم آهك در مترمكعب ملات استفاده كرد. اختلاط مصالح ملات با حجم كم مي تواند بصورت دستي صورت گيرد.
ملات كم بايد به صورت دستي انجام شود ولي براي حجم هاي زياد اختلاط مصالح ‌به روش مكانيكي صورت مي گيرد ملات بايد روي سطحي صاف و تميز مخلوط و قبل از شروع گيرش مصرف شود. زنجاب كردن آجرها براي جلوگيري از جذب آب ملات يا بتون را نبايد فراموش كرد. ملات بايد كاملاً همگن باشد و سطح مصالح سنگي به خوبي با سيمان پوشيده شده باشد در آجرچيني بايد حتي المقدور از آجرهاي ترك خورده استفاده نشود.

آجرهايي كه داراي ميزان اوليه جذب آب بيش از kg5/1 آب بر متر مربع در هر دقيقه مي باشد بايد قبل از مصرف مرطوب شوند.