بخشی از مقاله
چکیده
از آنجایی که عموما میانقابها به عنوان اعضای غیر سازه ای مورد توجهاند 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. لذا در اثرات میانقاب به سازه اعمال گردیده است برای بررسی اثرات میانقابها در پاسخهای لرزهای سازههای بتنی با قابهای خمشی، سازههای بتنی با تعداد طبقات مختلف در نرمافزار مدلسازی شده است. نتایج نشان می دهند که، وجود میانقابهای پیرامونی در سازه های بتنی، باعث میگردد که، مقدار نیروهای داخلی نسبت به حالت بدون میانقاب افزایش یافته و برش پایه نیز افزایش بیابد. همچنین بر اساس نتایج مشاهده میگردد که، در حالت وجود میانقاب احتمال وجود ستون کوتاه افزایش می یابد.
-1 مقدمه:
به قابهای ساختمانی که درون آنها با دیوارهای بنائی پر شده باشد قاب میانپر گفته میشود، مصالح پرکننده ممکن است از نوع آجری و یا بتنی باشند که به آنها میانقاب نیز گفته میشود. مشاهدات انجام شده در طی زلزلههای گذشته و همچنین تحقیقات صورت پذیرفته در سالهای اخیر نشان دهنده آن است که قابهای میان پر باعث افزایش چشمگیر سختی و مقاومت و همچنین تغییر در شکلپذیری سازه نسبت به سازه بدون میانقاب شده و در نتیجه موجب تغییر در پاسخ لرزهای اینگونه سازهها می شوند. وجود میانقابها بهنحویکه در زلزلهها مشاهده شده، ممکن است اثرات مطلوب و یا نامطلوبی بر روی رفتار لرزهای سازهها داشته باشد.
با وجود این، هنوز در کشور ما، عملاً توجه چندانی به تأثیر میانقابها بر روی رفتار لرزهای سازهها نمی شود و معمولا سازه ها بدون در نظر گرفتن اثرات میانقابها بر رفتار لرزهای آنها، طراحی می شوند. دلیل این امر را میتوان نبود ضوابط آئیننامهای لازم، وهمچنین عدم شناخت اکثر مهندسین از نحوه اثر گذاری مزبور دانست. بر این اساس در این مقاله سعی شده است با استفاده از روشهای تحلیلی، تأثیر میانقابهای آجری متداول در ایران بر رفتار لرزه ای سازه های بتن مسلح مورد بررسی قرار گرفته و در ضمن معدود ضوابط موجود در آئین نامه طراحی ساختمان در برابر زلزله ایران، در این زمینه مورد نقد قرار گرفته و نظرات کلی در این خصوص ارائه گردد.
لازم به ذکر است که میانقابهای مزبور بدون هیچ اتصال خاصی درون قابها قرار گرفته اند اما باید در اجرای دیوارها دقت کافی جهت اتصال مناسب آجرها به هم و همچنیناتصال خوب دیوار به قاب صورت پذیرد و از پدید آمدن هر گونه شکاف یا درز بین دیوار و قاب جلوگیری شود. در ضمن محور اعضای قاب باید برای ایجاد اندرکنش موثر قاب و دیوار، در محدوده یک سوم وسط ضخامت پر کننده واقع شده باشد.
-2 مطالعات گذشته
سابقه مطالعاتی رفتار قاب های میانپر به اواخر دهه 1940 باز میگردد. این تحقیقات در ابتدا بیشتر به صورت مطالعاتی آزمایشگاهی بودند که توسط پژوهشگرانی همچون پولیاکف و با ساختن نمونه هایی با - Benjamin and Williams - مقیاس های مختلف و بارگذاری آن ها انجام م یگرفت تا با ارائه ایده - Holmes - اینکه در سال 1961 هلمز جایگزینی میانقاب با یک دستک قطری معادل اولین مطالعات تحلیلی در این زمینه را ارائه کرد - Holmes 1961 - از آن تاریخ به بعد و در طول پنج دهه گذشته اثر میانقابهای مصالح بنایی روی رفتار سازههای قاب دار به شکلهای مختلفی مورد مطالعه تحلیلی قرار گرفته است.
آنالیزهای اولیه بیشتر بر پایه روشهایی ساده بر اساس اصول مقاومت مصالح بودند که بعدها برای انطباق بیشتر با نتایج مدل-های آزمایشگاهی به روشهایی بر پایه تئوری الاستیسیته، پایداری و روش انرژی، روش تفاضلهای روش آنالیز ، - finite difference method - متناهی و در نهایت روش المان - plastic theory - خمیری محدود منتهی شده است. با توجه به مطالعات انجام شده توسط پژوهشگران و محققان بر روی نمونه های آزمایشگاهی و ارائه راهکارهای متفاوت برای مدل سازی میانقاب ها به صورت تک دست در این پژوهش نیز این روش مدل سازی به روش قطری - Stafford smith1966 - بعنوان یکی از روش های مدل سازی میانقاب مورد بحث قرار گرفته است.
در سال 2003 الدخاخنی و همکارانش تکنیک جدیدی را برای مدل سازی میانقابهای مصالح بنایی معرفی نمودند. مبانی این روش نیز بر پایه نظریه دستک معادل استوار است. با این تفاوت که در این مدلسازی دیوار با سه دستک معادل جایگزین می شود.
مقدم و محمدی درسال 2003 بررسی تحلیلی و آزمایشگاهی بر روی مقاومت ترک در قابهای فولادی و بتنی پر شده با مصالح بنایی انجام دادند و در این تحقیق یک روش تحلیلی جدید با یک مدل جدید قاب سطحی معادل را برای ارزیابی مقاومت برشی و الگوی ترک در پانلهای میانقاب را ارائه دادند.
پاول 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.
فردیس روش پیشنهاد شده سختی جانبی قاب فولادی میان پر با مصالح بنایی را تا لحظه شکست و ظرفیت بار نهایی را تا درجه قابل قبولی از دقت پیش بینی می کند. این روش رفتار غیرخطی را که هم در قاب فولادی - به علت تشکیل مفاصل پلاستیک - و هم در صفحه بنایی رخ می دهد توجیه می کند.
-3 شرح مسئله و بیان مدلسازی
میانقاب های مصالح بنایی به شکل دیوارهای خارجی و داخلی در ساختمانهای معمول شهری دیده می شوند. این ساختمان ها متشکل از یک سازه باربر بتن مسلح یا فولادی هستند. که میانقاب ها به عنوان جدا کننده فضاهای معماری و نیز به صورت دیوارهای پوششی فضاهای بین قابهای سازه را پر کرده اند. از آنجایی که عموما میانقاب ها به عنوان اعضای غیر سازه ای مورد توجه اند، اغلب مهندسان سازه آنها را نادیده میگیرند. چشم پوشی از اثر میانقاب ها 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 - . برای بررسی رفتار لرزهای سازههای بتنی دارای میانقاب، سازهها در نرمافزار مدلسازی شدهاند. سپس بارگذاری خطی بر اساس سهم بارگیر تیرها بر روی تیرها در طبقات اعمال شده است. قابهای مورد بررسی در این تحقیق دارای 3 دهانهی 5 متری بوده و ارتفاع طبقات برای همه قابها 3 متر در نظر گرفته شده است. برای مدلسازی میانقاب در نرم-افزار از روش سه دستک بهره گرفته شده است. بار مرده سازه kg/m2 500 و بار زنده سازه kg/m2 200 در نظر گرفته شده است.
