بخشی از مقاله
چکیده
در بین مراحل مختلفی که هنگام طراحی یک ساختمان برای پایداری در برابر زلزله مورد مطالعه قرار میگیرند، مرحله اتخاذ تصمیم در مورد تعیین پیکره بندی ساختمان از اهمیت زیادی برخوردار است. این پیکره بندی شامل مشخصات هندسی ساختمان، موقعیت عناصر، نوع و وضعیت اجزاء سازه ای و غیر سازه ای است.
در این مقاله، چگونگی تأثیر عناصر پیکره بندی بر رفتار ساختمان در مقابل زلزله مورد بررسی قرار گرفته و تأثیرات فرمی ساختمان بر مقاوم سازی آن و جنبه های ضروری جهت فرم بهینه مقاوم در برابر لرزه و طراحی لرزهای مربوط به پیکربندی ساختمان در پلان و نما با شیوه ای توصیفی تحلیلی پرداخته شده است. در این مقاله اقدامات فرمالی که مهندسان معمار به منظور خلق فرمهای هنری انجام می دهند از حیث عملکرد لرزه ای مورد بحث قرار می گیرد و در مواردی که در حوصله این مقاله است راه حلهای بهسازی لرزه ای فرمها ارائه می گردد.
واژگان کلیدی: طراحی لرزه ای ساختمان، پیکره بندی و فرم، طراحی لرزه ای فرم، فرم بهینه معماری
مقدمه
آمار ناگوار حوادث طبیعی، وجود گسل های فعال و زمین لرزه در تمام مناطق جهان به نتایج مصیبت باری منتهی می شود. آثار این حوادث ناگوار طبیعی در کشورهای کم رشد، جایی که انسانها بیشتر مقهور
عوامل محیط طبیعی خود هستند به مراتب شدیدتر از کشورهایی است که با دستیابی به تکنولوژی توانسته اند بخش مهمی از عوامل مخرب طبیعی را مهار کنند و یا حداقل از نتایج دلخراش آن بکاهند.
در بسیاری موارد، نقش مهندس سازه که عهده دار مسئولیت محاسبات سازه و تامین پایداری ساختمان است در آخرین مراحل طراحی تعریف می شود و نتیجه این حضور دیرهنگام، ناهماهنگیهایی خواهد بود که در نتیجه آنها سازه با معماری بنا همساز و هماهنگ نبوده و یا از پایداری کافی در برابرر نیروهایی مانند زلزله برخوردار نیست در مواردی نیز، این فرآیند منجر به تغییر کلی معماری بنا می شود، چرا که پیکر بندی نامناسب طرح، از نظر معماری، آن را در معرض خطر صدمات شدید ناشی از زلزله قرار می دهد. - گلابچی، - 1390 در شرایط آرمانی خوب است که معمار، طرح اولیه و کروکی های خود را در مورد طراحی مفهومی یک بنا به صورت اولیه به
کارفرما ارائه دهد، فرضیات خود در مورد طراحی لرزه ای را نیز به شکل خلاصه شرح دهد - گلابچی، - 1390 و در رایزنی با مهندس سازه سعی نماید هم به ایده های فرمال خود نزدیک شود و هم شرایط بهینه لرزه ای را در نظر قرار دهد.
باید به این مساله معترف بود که فارغ التحصیلان مهندسی معماری از معلومات و مهارت کافی برای طراحی و ساخت ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله برخوردار نمی باشند - شاهی آشتیانی، - 2015 و این عدم مهارت ناشی از ضعف آموزش و در وهله بعد نقص آیین نامه های طراحی معماری نظیر الزامات عمومی ساختمان است.
معماری کلاسیک به علت عدم دسترسی به سازه ها و تکنولوژیهای مدرن و نیز عدم استفاده از مصالح مقاوم که به مدد انقلاب صنعتی بروز و ظهور پیدا کرد، معماری مقاوم در برابر لرزه بود. به عبارتی معماران ناچار از طراحیهای ساده با ترکیب حجمیهای حداقل بودند تا قادر باشند بنا را برپا سازند و چنین بنایی به خودی خود در لرزه عملکرد سازگارانه تری داشت. هنگامی که معماران شروع به بهره گیری زیبایی شناسانه اسکلت های فلزی و بتنی در ساختمان نمودند، مشکلات پیکر بندی لرزه ای بروز کرد. تعدادی از ویژگیهای سبک بین الملل که منجر به تضعیف کارکرد لرزه ای ساختمانها شد، عبارتند از:
- قرارگیری ساختمانها روی پایه ها یا پیلوت: طراحان اغلب بدون درک عمیق از اثرات لرزه ای حاصل از عدم یکپارچگی سازه در ارتفاع، طبقات ضعیف و نرم تولید می کنند.
- پلان آزاد و محدود کردن دیوارهای باربر داخلی: جایگزین کردن قابها و دیوارهای سبک به جای دیوارهای بنایی، جذب انرژی را در بخشهای داخلی به شدت کاهش و قابلیت تغییر مکان سازه را افزایش می دهد که منجر به تخریب عناصر غیر سازه ای و آسیب احتمالی در سازه می شود.
- افزایش قابل ملاحظه سطوح شفاف خارجی: بکارگیری فراوان نماهای سبک به ویژه شیشه ای قابلیت جذب انرژی را کاهش و تغییر مکان ساختمان را افزایش می دهد. - موسوی، - 1389
شاید از از نظر یک معمار فرم هنری معماری، همان فرم نامناسب لرزه ای از نظر یک مهندس سازه باشد با این توجه، بدیهی است هر مهندس در طراحی ساز خود را می زند که نتیجه آن یا خلق فرمهایی غیر لرزه ای ٌ است و یا خلق فرمهایی ساده و مکعب گونه بدور از خلاقیتهای معمارانه. در این بین ضرورت آشنایی مهندسان معمار به ضوابط طراحی لرزه ای و رفتار ساختمانها در زلزله، آشکار می شود تا بتواند در اولین گامهای طراحی، کانسپت فرمی خود را هرچه بیشتر به فرم بهینه لرزه ای در شرایط مختلف نزدیک نماید. در این مقاله اقدامات فرمالی که مهندسان معمار به منظور خلق فرمهای هنری انجام می دهند از حیث عملکرد لرزه ای مورد بحث قرار می گیرد و در مواردی که در حوصله این مقاله است راه حلهای بهسازی لرزه ای فرمها ارائه می گردد.
1 نامناسب از حیث عملکرد لرزه ای
فرم ساختمان2
فرم ساختمان یا کانسپت آن تحت تاثیر 3 عامل اصلی است :
-1 طراحی شهری ، کسب و کار و مسائل مربوط به املاک و مستغلات -2 برنامه ریزی عملکردی -3 شکل و سبک
در این میان تاثیر مهندس معمار به ویژه در عامل سوم شکل می گیرد. نیاز ساختمان برای ارائه جذابیت، جالب توجه بودن، منحصر به فرد بودن یا حتی ارائه تصویری موثر و شورانگیز برای ناظری که از بیرون مشاهده می کند از یک سو و تمامی جنبه های روانی زیبایی فرم در کاربر یک بنا میتواند ضرورت توجه به فرم ساختمان را توسط یک مهندس معمار توجیه نماید.
-1 تاریخچه تحول فرم
تا اوایل قرن 20 برای یک معمار غربی، مقصود از فرم تنها توجه به سبک تاریخی ، قرون وسطایی یا رنسانس بود . این سبک تنها محدود به ساختمانهای مسکونی نبود بلکه به صورت مشترک انواع ساختمان های جدید از جمله ایستگاه های راه آهن و یا آسمان خراش ها از آن بهره می بردند.
از نظر مهندسی این فرم تابع شرایط احداث ساختمانهای بنایی بود. یعنی :
• نیاز برای نگه داری بلوک های بنایی در فشار • ایجاد شیوه هایی از قبیل قوس ها وطاق ها • آجرکاری های ضربی بالای درب و پنجره و ... این فرم های یکسان ساخته شده با مصالح بنایی به خوبی تا قرن شکل -1 فرم مدرن سبک بین الملل 20 باقی ماندند، حتی با اختراع فولاد نیز از همان اصول قدیمی استفاده می شد و تنها با این تفاوت که ساختمان ها بوسیله قاب های فولادی مخفی ساخته شدند. در این سبک تاریخی، فرمها بصورت قرینه وار بودند و قانونی بود مبتنی بر اینکه:" ساختمان ها باید در پایه حجیم و فشرده باشند با سوراخ های کوچکتر و توده شان متناسب با طبقات بالاتر کاهش پیدا کند."
از سال 1920 انقلابی در زیبا شناسی معماری رخ داد که اغلب سبک بین المللی نامیده می شود. سبک بین المللی در معماری در افزایش سادگی سازه و حذف تزئینات و استفاده از زیباییهای هندسه اقلیدسی بود. به مدد تکنولوژی به ویژه قابهای فولادی یا بتنی، دیگر محدودیت نظم برای فرم ساختمان که در سبک تاریخی دیده می شد، غیر ضروری بود.
سازه ساختمان می توانست بطور باورنکردنی بلند و باریک باشد - زیرا ستون ها و تیر ها توسط مهندسین آنالیز شده و اندازه گیری شده بودند - ، دیوارهای طبقه اول می توانستند حذف شوند، بطوریکه گویی ساختمان در فضا معلق است و حجم و توده تزئین شده جای خود را به سبکی و ظرافت داد. - شکل - 1
-2 چرا فرم ساختمان در عملکرد لرزه ای بهینه ساختمان موثر است؟
پیکربندی و فرم ساختمان تا حد زیادی شیوه توزیع نیروهای لرزه ای در سراسر ساختمان و همچنین تاثیرات نسبی شدت و بزرگی این نیروها را تعیین می کند. برای یک حرکت زمین، تعیین کننده اصلی نیروی اینرسی کل در ساختمان، با توجه به اصل دوم حرکت نیوتن، توده ساختمان است و سایز و شکل ساختمان - همراه با انتخاب مصالح - وزن ساختمان را تعیین میکنند. بررسی میزان تاثیر فرم روی عملکرد لرزه ای ساختمان شامل شناسایی متغیرهای فرم که متاثر از توزیع نیروها می باشد، است.
