بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مقایسه ضوابط پیشنهادي سازمان UNIDO با آیین نامه 2800 زلزله ایران در خصوص استفاده ز سیستم دیوار آجري مسلح با مطالعه موردي یک ساختمان دو طبقه
چکیده :
ساختمانهاي آجري از انواع سازه هاي مورد استفاده در ایران ، بویژه در شهرها و روستاهاي کوچک ، می باشند که در بسیاري از ساخت و سازها به صورت غیر مسلح اجرا و ساخته می شوند .از جمله روشهاي مؤثر براي ساخت مقاوم ساختمانهاي آجري در برابر زلزله و نیز مقاوم سازي ساختمانهاي موجود ، می توان از دیوار برشی مسلح آجـري نام برد که جهت تسلیح از آرماتورهاي افقـی و قائم شبیـه دیوارهــاي بــرشی بتنـی در آنها استفاده می شود . آیین نامه 2800 زلزله ایران اشاره مختصـري به این موضوع دارد و تنها به ارائه ضریب رفتار سازه بسنده نموده و در قسمت ساختمانهاي بنایی از این سیستم به عنوان جایگزینی براي کلافهاي قائم اشاره شده است که به ارائه روشیتقریباً شبیه دیوار مسلح آجري و با همان محدودیتهاي ذکر شده در سیستم کلاف بندي در ساختمانهاي آجري با کلاف پرداختـه است . به منظـور بررسـی بیشتر ، مـوارد ذکر شـده در آیـین نامـه مـذکور و توصیـه هاي ( ) UNIDO RER/79/015 وابسته به سـازمان ملل متحد که به صورت محاسباتـی و فرموله می باشد، براي یک ساختمان آجري با پلان و اندازه هايتقریباً متداول در ایران و نیز همان سازه اما با اسکلت بتنی و با منظور نمودن اثر میانقاب مورد مقایسه قرار می گیرند . نظر به نتایج حاصله ، سیستم آجري مسلح می تواند با عنایت به ویژگیهاي مثبت آن و همینطور امکانات موجود کشور ، به عنـوان روش مناسب مقاوم لرزه اي بویژه براي سـاختمانهاي مهم و مدارس مد نظر قرار گیرد و با تکمیل و گسترش مطالعات و بررسی منابع معتبر، جایگاه شایستهتري در آیین نامههاي ساختمانی ایران پیدا نماید .
کلید واژ ه ها : دیوار آجر مسلح ، میانقاب ، کلاف
-1مقدمه
سازه هاي بنایی داراي گستردگی زیادي درایران می باشند و با وجودگسترش سازه هاي فلزي وبتنی، هنوزهم دراکثرشهرها و روستاهاي ایران سازهاي بنایی ونیمه اسکلت به عنوان اولویت اول درساخت وساز مطرح هستند.
باتوجه به گزارش مرکز آمار ایران درسال 1373 نزدیک به %70 ازتعدادکل ساختمانهاي احـداث شـده درمنـاطق ایـران بجزتهــران، بنـایی و غالباًــ آجـ ري می باشند .[1] برخلاف گستردگی آن، درآیین نامه2800 زلزله جهت طراحی این گونه ازسازه ها به نحوي که در برابر زلزله مقاوم باشند فقط به ارائه ضوابط در مورد ساختمانهاي بنایی غیرمسلح پرداخته شده و سایرمسائل به آیین نامه هاي معتبردیگرارجاع داده شده است.[2] با توجه به عملکرد ساختمانهاي آجري در زلزله هاي سدة اخیر ایران ساختمانهاي آجري غیرمسلح درزلزله هاي مخرب محکوم به تخریب بودهعموماًو در برابر زلزله رفتار شکننده اي دارند و انهدام آنها بیشتربه علت فقدان ظرفیت جذب انرژي وشکل پذیري مناسب بوقوع می پیوندد.[1] بطورکلی، دلایل عملکرد ضعیف سازه هاي آجري درزمین لرزه ها را می توان به صورت زیرطبقه بندي نمود: [3]
-1تردي مصالح وکاهش شدید مقاومت براثرتکرار بار؛
-2وزن سنگین؛
-3سختی زیاد و در نتیجه واکنش شدید به امواج زلزله با پریود طبیعی کوتاه ؛
-4تفاوت زیاد در مقاومت که تابعی ازکیفیت ساخت می باشد.
اساساً مقاومت فشاري المان بنایی که ازچیدن ملات وآجرحاصل می آید مابین مقاومت آجروملات است که با افزایش مقاومت ملات وکاهش ضخامت آن بیشترمیگردد. روشهاي مختلفی براي طرح و محاسبه وتقویت ساختمان به صورت بنایی مسلح وحتی غیرمسلح بویژه سازه هاي آجري وجود داردکه ازجمله میتوان به افزودن شناژهاي قائم وافقی [ 2] ، مقاوم سازي با بتن پاشی[1 ] ، طراحی به صورت سازه بتنی ویا فلزي با ملحوظ نمودن اندرکنش قاب ومیانقاب [4] ، آجرمسلح 5]و[4 و یا مقطع مرکب6]و[5 اشاره نمود.آزمایشات انجام گرفته دراین زمینه، حاکی از اثر مناسب تسلیح در بهبود رفتار دیوارهاي باربر در مقابل نیروهاي جانبی می باشند4]و.[1 برخی ازآزمایشات بویژه براي سیستمهاي دیوارآجري مسلح نشانگرظرفیت مقاوم لرزه اي برابر با دیوارهاي برشی بتنی بوده اند[7] .آزمایشات فوق نشان داده اندکه سختی اولیه، مقاومت نهایی، شکل پذیري ومدهاي گسیختگی دردیوارهاي مسلح آجري ودیوارهاي برشی بتنی یکسان هستند. ازدیگرروشهاي طراحی سازه هاي آجري، طراحی و مدل سازي بر اساس اندرکنش میانقاب وقاب می باشدکه به صورت عمل مرکب با تأکید بر اثر دیوارآجري به عنوان دیوار باربر 6]و[5 و یا رفتار میانقاب به صورت عضو فشاري قطري همراه با اسکلت بتنی وفلزي انجام میگیرد. درروش فوق الذکر، مشکل اصلی برآورد مقاومت فشاري عضو قطري باتوجه به رفتار غیرالاستیک وغیرخطی مصالح بنایی است 9]و8و. [4 ازسوي دیگر، عدم توجه به اثرمیانقاب درسازه هاي بتنی داراي تأثیرات نامطلوب بسیاري ازجمله اثر ستون کوتاه ،طبقه نرم ،پیچش وغیره است که میتواند بسیار مهم باشداصولاًدر. روش فوق،مکانیسم خرابی به صورت شکست ناشی از کشش قطري، شکست برشی افقی وقائم وگسیختگی فشاري شکست کنج وپرتاب عرضی میانقاب می باشد 8].و4و.[ 3
درمقاله حاضر ضوابط آیین نامه2800 ایران درخصوص ساختمانهاي بنایی غیرمسلح و روش آجرمسلح با آرماتورهاي قائم وافقی توصیه شده توسط UNIDO [5] و نیز طراحی ساختمان بصورت اسکلت بتنی با ملحوظ داشتن اثر میانقاب به صورت عضو فشاري قطري8] و[4 به صورت موردي وکلی براي یک ساختمان دوطبقه بنایی ساده مقایسه شده اند.[ 6] نظر به رواج استفاده از مصالح آجري ومناسب بودن آن از لحاظ اقتصادي واقلیمی در ایران، استفاده از روشهاي فوق درصورت تکمیل می تواند براي توسعه وبهبود مقررات ساختمان ایران بویژه باتوجه به شرایط ساخت وساز درکشور مفید واقع شود.
-2مشخصات عمومی طرح:
ساختمان مورد بررسی، به صورت دوطبقه بنایی ساده به ابعاد 11/0 5/8 (متر) می باشدکه سقف آن تاق ضربی وضوابط آیین نامه 2800 درآن لحاظ شده است. دیوارها به ضخامت 35cm بوده واطراف بازشوهاکلاف قائم تعبیه شده است ( شکل.(1 فرض شده که سازه درمحل با خطرنسبی زیاد واقع گردیده است وکاربري آن مسکونی می باشد. مصالح همگن والاستیک و ایزوتروپیک فرض گردیده اند.
شکل :1 پلان طبقات ، دیوارهاي باربر و اتصال تاق ضربی به کلاف افقی
سقف به صورت دیافراگم صلب فرض شده که نیروي جانبی وپیچش واردبرساختمان را به نسبت سختی به المانهاي بابر انتقال می دهد. وزن سازه مورد نظر 155 ton محسوب شده است.مقاومت فشاري المان بنایی محاسبه گردیده است که تنش مجازبرشی آن میباشد .[6]لازم به ذکر است مقاومت کم فشاري المان بنائی به علت کیفیت نا مشخص مصالح و نبود آزمایشات لازم در زمان ساخت ملات و آجر، با فرض مقادیر حداقل مقاومت محاسبه و حاصل شده است. مقاومت بتن نیز اختیارشده کهتقریباً متناسب با ساخت دستی در اکثر شهرها و روستاهاي کشور می باشد.
-3طراحی به روش آجرمسلح:
در این روش، از توزیع آرماتورهاي قائم وافقی به منظور مقابله با نیروهاي وارده وتقویت دیوار بنایی باربراستفاده می شود . 5]و[4
-1-3بارگذاري لرزه اي:
باتوجه به مطالب ذکرشده وسختی زیاد سازه وارتفاع کم آن، B =2/5 بدست میآید I =1. و A = 0/35 فرض می شوند. نظربه مطالب گفته شده درمراجع 7]و5و[2 ، R=4 انتخاب میگردد لذا:
بنابراین نیروي زلزله در طبقات با توزیع طبق مرجع [ 2] به میزان 29/5 ton و 19 ton بدست می آیند .باتوجه به مطالب مراجع8]و5و[4 ، چون نسبت ارتفاع به طول دیوارها بزرگتر از یک است، رفتار برشی غالب بر رفتار خمشـی است وچــون ضخـامت و ارتفــاع تمـامی دیــوارهاي اصلی یکسان فرض شده است و نیز دیافراگم صلب می باشد، می توان نیروي زلزله را به نسبت طول اجزاء توزیع نمود که با روش فوق نیروهاي وارد بر هر یک از اعضاء بدست می آید .
-2-3طراحی سیستم مسلح برمبناي روش مرجع [5]
مقاومت برشی مشخصه دیواردرحالت غیرمسلح:
:σ0 تنش نرمال ناشی از بار عمودي که براي کلیه دیوارها جداگانه محاسبه می شود.
مقاومت برشی طراحی دیوار با منظور نمودن ضریب اطمینان : 2/5
لذا مقاومت برشی هردیوار به صورت زیر حاصل می شود:
: li طول دیوار : t ضخامت دیوار (35 cm)
براي حصول به مقاومت مطلوب، باید Rwv,d بزگتر از برش وارده به هر دیوار باشد. چون مقاومت برشی درکلیه دیوارها کمتر از نیروي وارده است بنابراین آرماتور افقی جهت مقاومت برشی به صورت زیرحساب می شود:
