مقاله روش های مقاوم سازی سازه ها در برابر زلزله

بخشی از مقاله

چکیده

امروزه پس از به وقوع پیوستن زلزله هاي مخرب وکشته شدن بسیاري از هموطنان بر اثر تخریب ساختمان هاي مسکونی، توجه جامعه علمی کشور را به امر مقاوم سازي سازه هاي موجود وهمچنین استاندارد نمودن ساخت وساز جلب نموده است. باتوجه به اینکه ساختمان هاي موجود گاها بدون علم کافی به نحوه صحیح ،طراحی سازه ساخته شده اند وحتی ساختمان هاي ساخته شده بر اساس استاندارد هاي قدیمی نیز امروزه به دلیل تغییر در برخی مفاد آیین نامه اي، نیاز به امر مقاوم سازي دارند. واقع شدن کشور ایران در پهنه لرزه خیز، همواره در طول تاریخ سبب خسارات انسانی و اقتصادي فراوانی گردیده است که توجه به امر مقاوم سازي ساختمان ها، تأسیسات مهم و شریان هاي حیاتی محصول این وضعیت می باشد.

تلاش مهندسان براي طراحی ساختمان هاي مقاوم در برابر زلزله وقتی شروع شد که ده ها سال از تدوین ضوابط طراحی و تامین ایمنی ساختمان ها در مقابل بارها می گذشت .در این مقاله روش هاي موجود ایمن سازي و مقاوم سازي ساختمان ها در برابر زلزله ، شیوه هاي نوین ،کاهش جرم،سبک سازي ،استفاده از سازه هاي متحرك در جهت مقابله با زلزله وهمچنین استفاده از فناوریهاي نوین در این زمینه از جمله استفاده از میراگرها ،کامپوزیت …. و frpدر مقاوم سازي سازه ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته وراهکارهاي مناسب در هریک از زمینه ها ارائه گردیده اند.

-1مقدمه

ایران از نظر لرزه خیزي روي نوار آلپ واقع شده است ،این نوار از سلسله کوه هاي هیمالیا در شرق آسیا شروع شده پس از عبور از ایران و ترکیه تا دریاي مدیترانه ادامه می یابد.از طرفی با توجه به اینکه سرزمین پهناور ایران به چهار منطقه بزرگ زلزله خیز شامل کمربند زاگرس ، نواحی مرکزي و شرقی آذربایجان و رشته کوه هاي البرز تقسیم می شود ،گاهی در فاصله زمانهاي نامعلوم زلزله اي مهیب روي می دهد که علاوه بر خسارات سنگین جانی و مالی تبعات روانی جبران ناپذیري به بار می آورد که می توان گفت علت اصلی و انکار ناپذیر آن وجود ساختار سست خانه ها و ساختمان ها است،زلزله هاي چون رودبار ، زرند همدان و بم نمونه هایی از این مقوله اند.

حوادث طبیعی بی خبر به وقوع می پیوندند و احتمال آمدنشان در هر مکان و زمانی وجود دارد اما براي اینکه اینگونه حوادث طبیعی به بلا تبدیل نشوند می توان با یک پیشگیري ساده متضرر نشویم؛اینجاست که آدمی به فکر و تکاپو می افتد که همیشه باید علاوه بر داشتن و حفظ انواع آمادگی هاي دیگر بایستی در برابر رویدادهاي طبیعی اعم از طوفان، سیل، زلزله و ... آماده باشد تا حداقل ،خسارت کمتري متوجه اش شود. یکی از مهمترین این پیشگیري ها در حوادثی چون زلزله مقاوم سازي و ایمن سازي ساختمان است. مشاهده و بررسی زلزله هاي رخ داده در سال هاي اخیر ،باعث شده است تا مهندسین سازه به کمبود هاي موجود در روشهاي طراحی پی برده و از روش هاي نوین براي طراحی سازه ها در برابر زلزله استفاده کنند .

    مصالح سبک

    میراگرها و جداگرها

    کامپوزیت هاي FRP

    و.......

در این تحقیق سعی شده است که تمام روش هاي موجود که تاکنون براي امر مقاوم سازي ارائه شده است را ضمن بررسی ،راه هاي پیش گیري از زلزله را نیز بیان کند.

-2مقاوم سازي

»مقاوم سازي« به معنی بیشتر کردن مقاومت تمام و یا قسمتی از ساختمان است به این مفهوم که بتواند نیروهاي بیشتري را تحمل کند و به زبان ساده تر در برابر زلزلههاي بزرگتر فرو نریزد!

-1-2 روشهاي مقاومسازي

به طور کلی مقاومسازي ساختمانها به دو صورت انجام میشود:

-2-2اضافه کردن سیستم سازه اي جدید

ازجمله سیستمهاي سازه اي می توان به استفاده از بادبندهاي فولادي، استفاده از دیوارهاي برشی فولادي، بتنی و نیز پرکننده، افزودن روشهاي کنترل غیرفعال مثل جداسازي تکیه گاهها، استفاده از میراگرها و ... اشاره کرد

-3-2تقویت اعضاي سازه اي موجود

یکی از روشهاي تقویت ساختمان، افزایش ابعاد و ظرفیت باربري اعضاي سازه اي می باشد. استفاده از پوششهاي بتنی در تیرها، ستونها و اتصالات ساختمانهاي بتنی، محصورکردن ستونهاي بتن مسلح توسط پوششهاي فلزي و مقاومسازي اعضاي بتن مسلح سازه اي با استفاده از چسباندن ورقهاي الیاف مسلح پلاستیکی از جمله روشهایی هستند که بکارمی روند.

-3 مهار بندها

مهار بند یا بادبند یک عضو سخت کنند سازه در برابر نیروهاي جانبی همانند باد یا نیروي زلزله می باشد. به دلیل اجراي سریع نسبت به دیوار برشی عمومیت خاصی بین عامه پیدا کرده،اما جراي ناصحیح نتنها سبب پایداري بلکه سبب پیچش می گردد.

-1-3انوع مهاربند

مهاربندهاي فولادي همگرا - - CBF مهاربندهاي فولادي واگرا - EBF - مهاربندهاي ضد کمانش - - BRBF از جمله مزایاي این روش عبارتند از:

.1افزایش مقاومت و شکل پذیري سازه

.2اعمال وزن کمتر نسبت به سایر سیستم ها

.3امکان استفاده از بازشو و پنجره در قاب مهاربندي شده

.4امکان استفاده موثر در طراحی معماري در صورت اضافه شدن مهاربند در نما

.5اجراي نسبتا آسان

-4دیوار برشی

دیواري است که براي مقاومت در برابر اثر توام تلاش محوري ،تلاش خمشی و تلاش برشی ناشی از بارهاي قائم و بار زلزله طراحی می شود.دیوارهاي برشی معمولا بیشترین سهم نیروي برش پایه را تحمل می کنند که باعث افزایش چشمگیر سختی ساختمان و کاهش قابل ملاحظه خسارت به عناصر غیر سازه اي می گردد. 2⦌،⦋1 استفاده از دیوار برشی در سال هاي اخیر، در ساختمان هاي نوساز و همچنین مقاوم سازي ساختمان هاي موجود مورد توجه قرارگرفته است.

این سیستم داراي سختی مناسب براي کنترل تغییرشکل سازه بوده و همچنین با ارضاي ضوابط طراحی، این دیوارها داراي مکانیزم شکست شکل پذیر و با اتلاف انرژي بالا می باشد.با توجه به مقاومت بالاي این دیوارها، استفاده از آن ها درساختمان هاي بلندمرتبه بسیار اقتصادي بوده ولی در موردساختمان هایی با ارتفاع کم و متوسط، مسائل جانبی از قبیل تقویت اجزاي سازه اي مجاور به آن تاثیر زیادي در جنبه ها ي اجرائی و اقتصادي آن می گذارد.از نکات مهمی که در مورد اجراي دیوارهاي برشی باید مدنظر قرارگیرد، افزایش وزن سازه، تقارن در سیستم باربر جانبی جدید وهمچنین تقویت فونداسیون بخاطر افزایش نیروهاي واژگونی میباشد.

-1-4انواع دیوار برشی

دیوار هاي برشی فولادي دیوارهاي برشی مرکب

دیوارهاي برشی مصالح بنایی دیوارهاي برشی بتن مسلح

-2-4انواع دیوار برشی بتن مسلح

دو نوع دیوار برشی بتن مسلح وجود دارد دیوار برشی در جا : در دیوار برشی در جا به منظور حفظ یکنواختی و پیوستگی میلگرد هاي دیوار ، به قاب محیطی قلاب می شوند .

دیوار برشی پیش ساخته : در دیوار هاي برشی پیش ساخته یکنواختی و پیوستگی با تهیه کلید هاي ذوزنقه شکل در طول لبه هاي پانل و یا از طریق اتصال پانلها به قاب توسط میخهاي فولادي صورت می گیرد . تأثیر شکل دیوار در تعبیه بال در دیوارها براي پایداري و شکل پذیري سازه بسیار مفید می باشد .

-3-4عملکرد دیوار برشی

بر خلاف عنوان برشی براي این سیستم رفتار دیوارهاي برشی با نسبت بعدي بیش از 2 - ارتفاع به طول - ، بیشتر به صورت تیر طره می باشد و جابه جایی هاي ناشی از خمش در آن حاکم می باشد. در این حالت دیوار برشی به صورت یک تیر طره اي بسیار قوي که پاي آن گیردار می باشد در مقابل نیرو هاي جانبی مقاومت نموده و آنها را به پی انتقال می دهد.