بخشی از مقاله
چکیده
بر اساس آئیننامه ٢٨٠٠ ایران، ساختمانهای آموزشی در زمره ساختمانهای با اهمیت زیاد میباشند، لذا در طراحی و اجرای سازه آنها عوامل مهمی باید مد نظر قرار گیرد. مقاله حاضر، حاصل طرح پژوهشی “ الگو سازی مدارس متوسطه و کاردانش در دو اقلیم گرم و مرطوب و سردسیر” میباشد که از طرف مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن برای سازمان نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس کشور انجام شده است. در بخشی از این پژوهش، بر اساس مطالعات میدانی و بازدید از ساختمانهای آموزشی اجرا شده و در حال اجرای مناطق مشخصی از استان آذربایجان شرقی، مسائلی از قبیل ملاحظات طراحی معماری، سازه و شیوههای اجرایی این ساختمانها بررسی گردید.
در این راستا پایداری و پایایی مدارس موجود در این استان به عنوان نمونهای از مناطق اقلیم سرد از جوانب مختلف مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته و الزامات و توصیههایی جهت ارتقاﺀ کیفیت ساخت وساز ساختمانهای مدارس ارائه شده است.
١-مقدمه
ساختمانهای آموزشی، خصوصا ساختمانهای مدارس در مقطع متوسطه و کاردانش که در تحقیق حاضر بصورت خاص مورد توجه قرار گرفته است، اغلب دارای نقشه های تیپ میباشند که از طرف سازمان نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس کشور تهیه شده و برای اجرا به سازمانهای نوسازی مدارس مستقر در استانهای مختلف کشور ارسال میشود که با توجه به شرایط مختلف اقلیمی کشور و در برخی موارد عدم نظارت دقیق بر نحوه اجرا، مشکلاتی را در بر داشته است. از جمله این مشکلات عبارتند از:
- تغییر کاربری بعضی از فضاها پس از اجرا و اعمال بار زنده پیشبینی نشده.
- اعمال نظرات شخصی بعضی از سازندگان نیکوکار مدارس در نحوه اجرا
- عدم مطابقت شرایط اقلیمی محل اجرا و نقشههای اجرایی تهیه شده.
به منظور رفع مشکلات مذکور، در طراحی و اجرای سازه ساختمانهای آموزشی باید به دو نکته اساسی توجه داشت:
الف- رعایت اصول و ضوابط موجود در مورد ساختمانهای با اهمیت زیاد که جزئیات مربوط به آن در آئیننامهها و دستورالعملهای مربوطه آمده است
ب- در نظر گرفتن شرایط محیطی منطقه
در مقاله حاضر ابتدا شرحی گذرا بر اصول و ضوابط عمومی حاکم بر طراحی ساختمانهای آموزشی ارائه میشود و سپس بر اساس بازدیدهای میدانی انجام شده از استان آذربایجان شرقی، بعنوان مطالعه موردی از اقلیم سرد، ملاحظات خاص در طراحی و اجرای سازه ساختمانهای آموزشی در این اقلیم بیان میگردد.
٢- عوامل موثر در طراحی و اجرا
با توجه به کاربری آموزشی ساختمانهای مدارس، تفاوتهای زیادی در طراحی و اجرای آنها نسبت به ساختمانهای متداول مسکونی وجود دارد که برخی از مهمترین موارد به شرح ذیل است :
٢-١ درز انقطاع
به منظور کاهش خسارات ناشی از ضربه ساختمانهای مسکونی به یکدیگر در استاندارد ٢٨٠٠،رعایت درز انقطاع برای ساختمانهای چهار طبقه یا با ارتفاع بیش از ١٢ متر به میزان یک صدم ارتفاع میباشد. در صورتیکه در ساختمانهای آموزشی، حداقل درز انقطاع برای هر طبقه نباید از حاصلضرب تغییر مکان جانبی طبقه در اثر بار زلزله در R ٨/٠ کمتر باشد.]١R - [ ضریب رفتار سازه میباشد و مقدار آن بستگی به سیستم باربر ساختمان دارد - .
با توجه به اشکال مختلف پلانها، استفاده از درز انقطاع در اغلب ساختمانهای مدارس ضروری است.
بطوریکه در اغلب ساختمانهای بازدید شده بعلت ابعاد طولانی پلان یا نامنظمی آن، از درز انقطاع استفاده شده است. بر اساس مطالعات انجام شده، درز انقطاع در ساختمانهای آموزشی حدود شش برابر ساختمانهای مسکونی باید در نظر گرفته شود.
٢-٢ پیچش
در ساختمانهای آموزشی همواره باید اثرات پیچش اتفاقی در طراحی در نظر گرفته شود. بعبارت دیگر نیروی ناشی از مؤلفه پیچشی زلزله، در هر دو جهت و حداقل برابر با ٥ درصد بعد ساختمان در هر تراز و در امتداد عمود بر نیروی جانبی اختیار گردد.
این لنگر در اثر عوامل زیر ایجاد میشود:
الف- حرکتهای پیچشی که در بستر زمین رخ میدهد - مؤلفه پیچشی حرکات زمین حول محور قائم -
ب- تغییر در سختی سازه و اعضای سازه ای ساختمان در مقایسه با مقادیر فرض شده
ج- کاهش سختی غیر یکنواخت در اعضای سازهای در خلال رفتار غیر ارتجاعی آنها
د- تغییرات تصادفی در نحوه توزیع بارهای مرده و بارهای زنده که بسیار محتمل است.
ه- تغییر مقاومت اعضای سازهای، در خلال رفتار ارتجاعی آنها از این جهت است که در کلیه آئیننامهها و بخصوص استاندارد ٢٨٠٠ ایران، تاکید میشود که حتی اگر مرکز جرم بر مرکز سختی منطبق شود، محاسبه لنگر پیچشی تصادفی در ساختمانهای با اهمیت زیاد الزامی است. لازم به ذکر است، در صورتیکه از مدلهای سه بعدی در تحلیل سازه استفاده شود، اثرات پیچش اتفاقی را میتوان با جابجا کردن مرکز جرم نسبت به مرکز هندسی به اندازه برون مرکزی اتفاقی منظور نمود
٢-٣ تاثیر دیوارهای جدا کننده داخلی
در ساختمانهای آموزشی در صورتی که دیوارهای جدا کننده داخلی متصل بر سیستم سازهای باربر جانبی نباشند باید به طریقی به سازه متصل شوند که محدودیتی در حرکت سازه در امتداد صفحه دیوار ایجاد ننمایند. این قبیل دیوارها بهتر است از جنس سبک و انعطافپذیر انتخاب شوند. در غیر این صورت باید با ایجاد اتصال صحیح آنها با اجزاﺀ سازهای، در محاسبات منظور گردند
٢-٤ جلوگیری از ایجاد طبقه نرم
در اغلب ساختمانهای آموزشی، کارگاه های مورد نیاز در مدارس کاردانش و سالنهای بزرگ اجتماعات معمولا در طبقات زیرین احداث میشوند . برای دستیابی به محیط گسترده و وسیع در طراحی و احداث این فضاها از میانقاب و دیوارهای جدا کننده استفاده نمیشود. از آنجایی که کاربرد این دیوارها در طبقات فوقانی به شیوههای متداول که در بازدیدها مشاهده شده است، باعث افزایش سختی طبقات فوقانی میگردد، لذا در احداث این ساختمانها احتمال ایجاد طبقات نرم بسیار زیاد است
٢-٥ تیر ضعیف- ستون قوی
برای سهولت اجرا در بسیاری از مواقع از انواع محدودی از تیرها و ستونها استفاده می شود . متاسفانه به دلیل وجود دهانه های عریض و برخی از ملاحظات معماری ، ابعاد دهانهها بسیار بزرگ در نظر گرفته شده و سبب افزایش سختی تیرها - عناصر باربر افقی - نسبت به ستون، در برخی از گرههای اتصال میگردد. بدیهی است عدم رعایت اصل تیر ضعیف – ستون قوی ، آسیب پذیری ساختمان در برابر زلزله را افزایش می دهد . بنابراین در طرح سازهای باید ابعاد عناصر قائم و افقی چنان اختیار شوند که حتیالمقدور در موقع رسیدن سازه به حالت حدی نهایی، مفصلهای پلاستیک در اضلاع افقی تشکیل شوند. یکسره بودن ستونها و تیرها و عدم تغییر محور آنها، قرار داشتن محور تیرها و ستونها در یک صفحه، نزدیک بودن عرض تیرها و ستونها به یکدیگر و نیز عدم تغییر ناگهانی مقاطع ستونها و تیرها برای تأمین عملکرد و رفتار مناسب سازه در مقابل نیروهای عرضی زلزله حائز اهمیت می باشند]٥.[
٢-٦ محدودیت استفاده از قاب بتنی معمولی
استفاده از قابهای بتنی در سازه ساختمانهای آموزشی باید با توجه و دقت بسیار انجام شود. زیرا با توجه به آییننامه بتن ایران - آبا - استفاده از قاب خمشی بتنی معمولی که همان قاب بتنی با شکلپذیری “کم” است، بعنوان سیستم باربر در ساختمانهای با اهمیت زیاد - مانند مدارس - مجاز نمیباشد
