بخشی از مقاله
چکیده
از آنجایی که عموما میانقابها به عنوان اعضای غیر سازه ای مورد توجهند اغلب، مهندسان سازه آنها را نادیده میگیرند. از طرفی آییننامههای طراحی نیز ضوابطی را برای سازههای که در آنها میانقاب وجود دارد در نظر گرفتهاند. اما مشکل زمانی بوجود میآید که طراحان سازه در اکثر مواقع سازهها را بر اساس عدم وجود میانقاب در نظر گرفته و طراحی مینمایند؛ ولی در عمل و هنگام اجرای سازهها، دیوارها به قابها چسبیده و اثرات میانقاب به سازه اعمال میگردد. برای بررسی اثرات میانقابها در پاسخهای لرزهای سازههای بتنی با قابهای خمشی، سازههای بتنی با تعداد طبقات مختلف طبقه در نرمافزار Sap2000 مدلسازی شده است.
نتایج نشان می دهند که، وجود میانقابهای پیرامونی در سازه های بتنی، باعث میگردد که، ظرفیت سازه تا حدود 15 الی 20 درصد افزایش یابد. این در حالی است که میانقابها باعث افزایش آسیبدیدهگی پای ستونها شده و مقدار نیروی برشی ستونها را در یک ارتفاع کوچک بعنوان ستون کوتاه افزایش میدهند. بنابراین میتوان گفت، در حالت وجود میانقاب احتمال وجود ستون کوتاه افزایش مییابد. از طرفی میانقاب باعث کاهش شکلپذیری سازههای بتنی در حدود 30 درصد گردیده و مقدار تغییر مکان جانبی آنها را در محدودهی غیرخطی کاهش میدهد.
-1 مقدمه:
در طراحی ساختمان های چند طبقه، بارهای قائم معمول، بار مرده یا زنده، چندان مشکل ساز نیستند، اما بارهای جانبی ناشی از باد یا زلزله از اهمیت ویژهای برخوردار بوده و نیازمند توجه ویژه ای هستند. این نیروهای جانبی می تواند در سازه موردنظر، تنشهای بحرانی، لرزشهای ناخوشایند و همچنین جابجایی جانبی زیاد ایجاد کند که موجب ناراحتی ساکنین شود. در بسیاری از کشورهای زلزله خیز، برای کاهش اثرات نامطلوب ذکر شده ناشی از نیروهای جانبی، قابهای فولادی و مسلح بتنی بوسیله آجر و پانل های پیش ساخته سبک و یا مصالح بنایی دیگر، پر می شوند قاب های فولادی و بتنی که به عنوان دیوارهای خارجی و یا تیغه بکار روند، می توانند دارای بازشو یا پنجره بوده، و یا بطور کامل با دیوار پر شوند. به طور مرسوم، این پرکننده ها بوسیله معماران طوری در نظر گرفته می شوند که مشارکتی در باربری قائم قاب ندارند.
سیستم حاصل را در اصطلاح قاب با دیوار پرکننده یا به اختصار قاب پرشده، و پانل یا دیوار پرکننده را میانقاب، می نامند. این قاب ها بدلیل وجود دیوارهای مذکور، از سختی و مقاومت جانبی درون صفحه ای بالایی برخوردار هستند. با این وجود، این پرکننده ها اغلب به عنوان المان های غیر سازه ای در نظر گرفته شده و در طراحی آنها، مهندسین سازه اغلب از اثرات سازه ای آنها صرف نظر می کنند. اما مطالعات و مشاهدات قبلی نشان می-دهند که این پرکننده ها تاثیر بسزایی در رفتار این نوع سازه ها داشته و چشم پوشی از آنها، موجب تولید خطای زیادی در برآورد عملکرد و رفتار واقعی این سازه ها، از جمله سختی و مقاومت جانبی، شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی، می شود.
مشارکت میانقاب ها از جنس پانل و مصالح بنایی یا به اختصار، دیوار بنایی تحمل بار جانبی برای اولین بار، مدت کوتاهی پس از اتمام ساختمان امپایر استیت در نیویورک آشکار گردید. در طی وقوع طوفانی با سرعت باد بیش از 90 مایل در ساعت، ترک های مورب در تعدادی از پارتیشن های بنایی واقع در طبقات 29 و 41 ، مشاهده شد. در موردی دیگر، تجزیه و تحلیل رفتار سازه های فلزیی که پس از زلزله سال 1990 منجیل در ایران، سالم مانده بودند، نقش قابل توجه این پانل ها را در جذب بخش بزرگی از بارهای لرزه ای، نشان داد. در نتیجه این مشارکت در باربری جانبی، دیوارها دچار آسیب جدی شده و مودهای خرابی مختلفی ، مانند ترک خوردگی مورب و خرد شدگی گوشه ای، در آنها مشاهده گردید.
میاقابهای مصالح بنایی به شکل دیوارهای خارجی و داخلی در ساختمانهای معمول شهری دیده می شوند. این ساختمانها متشکل از یک سازه باربر بتن مسلح یا فولادی هستند که میانقابها به عنوان جدا کننده فضاهای معماری و نیز به صورت دیوارهای پوششی، فضاهای بین قابهای سازه را پر کرده اند . ار آنجایی که عموما میانقابها به عنوان اعضای غیر سازه ای مورد توجهند اغلب، مهندسان سازه آنها را نادیده میگیرند. چشم پوشی از اثر میانقابها از نظر مقاومت در جهت اطمینان است - این دیوارها با مقاومت اضافی که به قاب میدهند در تحمل نیروی زلزله و در نتیجه پایداری کلی سازه تاثیر مثبتی دارند - ولی این نادیده گرفتن همیشه به یک روش محتاطانه و در جهت اطمینان نمی انجامد . بدین شکل که میانقاب به قاب ،سختی اضافی را تحمیل و در نتیجه در هنگام زلزله آن قاب سهم بیشتری از نیروی زلزله را جذب می کند.
در واقع، میانقاب نیروی زیادی را انتقال می دهد که بعد از سیکل های اول بارگذاری باعث شکست ترد میانقاب و انتقال ناگهانی نیرو به ستونها می شود. این انتقال نگهانی نیرو باعث شکست ستونها و فرو پاشی سازه خواهد شد زیرا قاب تو خالی مدل شده سختی کمتری داشته در نتیجه برای نیروی کمتری طراحی شده است. علاوه بر این روند کلی، نادیده گرفتن اثر میانقابها مشکلات دیگری را نیز باعث میشود که از جمله می توان به افزایش نیروی وارده به اتصالات قاب ، پدیده ستون کوتاه بر اثر اجرای دیوارهای ضخیم بین ستونها با ارتفاع کمتر از ارتفاع طبقه و یا ایجاد پیچش در ساختمان به علت توزیع نامتقارن و نامنظم دیوارهای داخلی اشاره کرد. در نهایت نادیده گرفتن میانقابها باعث کاهش نسبت مقاومت به وزن سازه میشود که این امر بر خلاف اصول کلی کار طراحی لرزهای سازهها میباشد.
-2 مطالعات گذشته
پولیاکو با جمعآوری نتایج تحلیل بقیه محققان و انجام تحلیل اجزای محدود، یک روش تحلیلی جدید برای محاسبه سختی جانبی و ظرفیت باربری نهایی قابهای فولادی میان پر با مصالح بنایی با مد خرابی خردشدگی که معمولترین شکل خرابی میانقاب است، ارائه دادند. در این روش، میانقاب با سه دستک فشاری جایگزین میشود که خصوصیت نیرو تغییر شکلی آنها بر پایه رفتار اورتروپیک دیوار مصالح بنایی تعریف میشود. در بخشهایی از این تحقیق در روی چند سازه با تعداد
طبقات مختلف مطالعهای انجام شد. نتایج نشان دهندهی این موضوع بودند که، استفاده از سه دستک میتواند رفتار میانقاب را تا حدود قابل قبولی تقریب بزند .
مقدم با توجه اثر مفید میانقابها به عنوان عضو لرزه بر، به بررسی مهاربندی سازه با این اعضا پرداخته یا از آنها برای تقویت و ترمیم سازه استفاده کردهاند. ایشان در این تحقیق که در روی سازهها آزمایشگاهی با طبقات 1 و 2 طبقه پرداختهاند، به این نتیجه رسیدند که، میانقاب بعنوان عضو لرزهبر برای افزایش ظرفیت لرزهای سازهها قابل قبول است.
پوول تحلیل استاتیکی خطی و غیرخطی و تحلیل دینامیکی غیرخطی را مقایسه کرد و به این نتیجه رسید که ضریب اثر دینامیکی 2 که در تحلیل استاتیکی استفاده میشود، بسیار محافظه کارانه بوده و تاکداًی تحلیل غیرخطی را توصیه کرد همچنین ایشان تحلیل استاتیکی خطی و غیرخطی و تحلیل دینامیکی غیرخطی را در سازههای دارای میانقاب را مقایسه کرد و به این نتیجه رسید که ضریب اثر دینامیکی 2 که در تحلیل استاتیکی استفاده می شود، بسیار محافظه کارانه بوده و تاکداًی تحلیل غیرخطی را توصیه کرد.
