اصول مقاوم سازی ساختمان ها
مقدمه مقاله
بارهای غیر مترقبه یا غیرمعمول شامل بارهایی می‌باشند که در روشهای متداول، سازه معمولاً برای آنها طراحی نمی‌گردد. دو گروه عمده این بارها عبارتند از:
- بارگذاری ناشی از انفجار
- بارگذاری ناشی از ضربه و تصادم
انفجار ممکن است در داخل یا خارج ساختمان روی دهد. این انفجارها می‌تواند ناشی از عواملی نظیر موارد ذیل باشد:
- انفجار بمب
- انفجار و مشتعل شدن گاز
- حمل و نقل مواد شیمیایی منفجر شونده یا گاز
- ملموس ترین نمونه از بار ضربه‌ای، تصادم وسائط نقلیه با سازه می باشد.
در این مقاله ، عملکرد اجزای ساختمان در برابر بارگذاری ناشی از این قبیل انفجارها و تصادم بررسی می‌شود.
نتایج حاصل از تحقیقات انجام گرفته بر روی نحوه بارگذاری انفجار و بررسی میدانی انجام شده بر روی حجم و میزان خرابی‌های بوجود آمده در حوادث روی داده نشان می‌دهد که بار ناشی از انفجار و تصادم از یک طبیعت دینامیک برخوردار میباشد، اما در هنگام طراحی اغلب آن را بصورت استاتیکی فرض کرده و کنترل ها بر آن مبنا انجام می‌گیرد.
طرحی سقف‌ها، دیواره ها و اتصالات مربوط به نحوی که مانع فروپاشی و انهدام ساختمان گردد از اهمیت به سزائی برخوردار است. در این مقاله هدف ارائه روشهایی برای ایمن سازی ساختمانهای مسکونی آجری در مقابل انفجار و تصادم است. برای تحقق این هدف مطالعات در چند مرحله انجام می‌گیرد.
نخست سعی می گردد، ساختمانهای بنایی رایج در کشور دسته‌بندی گردد و مشخصات فنی آنها بویژه از دیدگاه انفجار و تصادم، مورد بررسی واقع شود. سپس کوشش خواهد شد تا بر اساس روشهای متداول و استاندارد برای آنالیز و طراحی ساختمانهای آجری، عملکرد آنها در برابر انفجار و تصادم و نقاط ضعف احتمالی در طراحی‌های معمول Kآنها در آنهامورد مطالعه قرار گیرد.
در نهایت ، بر اساس مباحث بعمل آمده، توصیه‌هایی برای بهبود رفتار و مقاوم‌سازی ساختمانهای بنایی عرضه خواهد شد.
بخشی از مقاله
دسته‌بندی ساختمانهای آجری
ساختمانهای بنایی شامل کلیه ساختمانهایی است که با مصالح فشاری نظیر آجر، بلوک بتنی، سنگ خشت و امثالهم و ملات بنا گردیده و دیوارهای ضخیم باربر در آنها مسئولیت انتقال وزن سازه و سربارهای موجود را به شالوده دارند. در میان انواع ساختمانهای بنایی، ساختمانهای آجری بویژه در شهرها از فراوانی بیشتری نسبت به سایر انواع برخوردار می‌باشند و لذا تکیه اصلی بحث بر روی این قبیل ساختمانها میباشد.
بطور کلی ساختمانهای بنایی به چهار گروه تقسیم می‌گردند.
- ساختمانهای بنایی غیر مسلح
- ساختمانهای بنایی نیمه مسلح
- ساختمانهای بنایی مسلح
- ساختمانهای بنایی مرکب
خصوصیات کلی این چهار نوع ساختمان، به اختصار بشرح زیر میباشد:
ساختمانهای بنایی غیر مسلح
این قبیل ساختمانها قدیمی‌ترین و متداولترین نوع ساختمان را در کشور تشکیل می‌دهند و در اکثر شهرها و روستاها بچشم می‌خورند. این ساختمانها در روستاها با استفاده از مصالح محلی مانند خشت خام یا سنگ‌های رودخانه‌ای و با بکارگیری ملات گل ساخته شده و سقف آنها بصورت گنبدی از خشت خام یا تیرهای چوبی پوشیده از گل بنا شده است. اما در شهرها اکثراً از آجرهای فشاری با کیفیت متوسط، و در برخی موارد از بلوکهای بتنی همراه با ملات ماسه سیمان بنا می‌گردند، و پوشش سقف‌ها را تیر آهن یا تیرچه بلوک، و در ساختمانهای قدیمی تر الوارهای چوبی، تشکیل می دهند. در این ساختمانها، یعنی ساختمانهای بنایی غیر مسلح، آنچه بطور عمده مقاومت لازم را در برابر بارهای جانبی عمود بر صفحه دیوار تامین می‌نماید، دیوارهای برگشتی موجود است. در تصاویر (1) و (2) نمونه هایی از این ساختمانها مشاهده می‌گردد که پوشش سقف اولی با استفاده از سیستم تیرآهن و طاق ضربی و دیگری با بکارگیری تیرچه‌های پیش ساخته مسلح و بلوکهای بتنی، انجام شده است.
ساختمانهای بنایی نیمه مسلح
این دسته از ساختمانهای بنایی مشابه گروه قبل می‌باشند با این تفاوت که جهت بهبود رفتار آنها در برابر بارهای جانبی و تامین پیوستگی سقف از عناصری مانند کلاف فوقانی و تحتانی استفاده می‌گردد. وجود این کلافها که باید بطور پیوسته دور تا دور ساختمان را فرا گیرد اتصال سقف و دیوارهای باربر را بهبود می‌بخشد و با ایجاد تکیه‌گاه مناسب برای پانلهای دیوار، ارتفاع موثر دیوار را در حدود ارتفاع واقعی آن قرار می‌دهد.
ساختمانهای بنایی مسلح
در صورتی که علاوه بر تعبیه کلافهای افقی در تراز پی و سقف ساختمان بنایی، با بکارگیری کلافهای قائم در دیوارهای باربر، کلافهای مذکور را به یکدیگر مرتبط نموده و یا به کمک میلگردهای افقی و قائم دیوارهای برشی تسلیح گردند، ساختمان بنایی مسلح می‌گردد و بخاطر وجود این کلاف بندی، سازه قادر به عملکرد خمشی و برشی خواهد بود. بکارگیری شبکه های میلگرددردیوارهای قائم گرچه مناسب‌ترین رفتار را دربرابربارهای جانبی درون صفحه ای و عمود بر آن بوجود می‌آورد، اما بدلیل صعوبت اجرا و هزینه‌های نسبتاً بالا، کمتر مورد توجه واقع شده‌اند. بهر حال، آنچه بعنوان یک حداقل در ساخت ساختمانهای بنایی الزام شده است، بکارگیری کلافهای افقی و قائم متصل به یکدیگر است.
ساختمانهای بنایی مرکب
ترکیب یکی از سه سیستم فوق با اسکلت بندی معمولاً فلزی و بندرت بتنی که اکثراً برای افزایش فضای مفید ساختمان انجام می گیرد، ساختمانهای بنایی مرکب را تشکیل می دهد. هزینه اجرایی این قبیل ساختمانها که دارای دیوارهای خارجی باربر می‌باشند به مراتب از سازه‌های اسکلت فلزی یا بتنی کمتر میباشد. در فضای داخلی ساختمانهای بنایی مرکب، برای اجتناب از دیوارهای حائل حجیم باربر، از ستونهای فلزی یا بتنی استفاده می‌گردد و در نتیجه بارهای ثقلی توسط هر دو سیستم دیوار باربر و اسکلت بندی به شالوده منتقل می‌شود. اما تحمل بارهای جانبی بدلیل اتصالات مفصلی تیرها به ستونها، تنها بر دیوارها باربر جانبی محلول می‌گردد تا با عملکرد برشی خود مانع بروز خرابی در سازه گردند.
روشهای مقاوم سازی ساختمانهای آجری در برابر بارهای غیرمترقبه
روشهای طراحی
همواره ممکن نیست تا آنالیز یک سازه معمولی را برای تحمل بارهای غیرمترقبه‌ای ماند تصادم وسائط نقلیه و یا انفجار بمب و امثالهم انجام دادن، زیرا مکان و حجم بارگذاری ناشی از بروز چنین حوادثی معمولاً غیر قابل پیش‌بینی است، از طرفی در بسیاری از موارد طراحی اعضایی که توان تحمل چنان نیروهایی را داشته باشند پرهزینه و غیراقتصادی خواهد بود. با وجود این، نادیده گرفتن خطر بارهای غیر مترقبه در طراحی ساختمانها نیز می‌تواند به عواقب غیرقابل قبولی بیانجامد.
طراحی برای جلوگیری از وقوع یا محدود ساختن خطر بارهای غیر مترقبه
مقصود از این قسم طراحی آن است که احتمال بروز خرابی در سازه با حذف یا دور نمودن علل و منابع وقوع حادثه به حداقل برسد. بدین معنی که مثلاً با ممانعت از ذخیره مواد قابل انفجار در ساختمان از وقوع انفجارهای مخرب پیشگیری شود و یا با اتخاذ روشهای حفاظتی خاص، مانند ایجاد حصار و مانع در مجاورت نقاط حساس ساختمان، از تصادم وسائط نقلیه با آن جلوگیری بعمل آید،
بیشترین حد استحکام و پیوستگی
- دال دو طرفه درجا ریخته شده
- قطعات بتن پیش ساخته مرکب با دهانه دو طرفه
- سقف‌های تیرچه بلوک با میلگردهای پیوستگی
- قطعات بتن پیش ساخته با دهانه یک طرفه به همراه کش‌های طولی و عرضی لازم
- سقف‌های طاق ضربی با مهارهای کافی
- قطعات بین پیش ساخته یا انواع دیگر بدون استفاده از کش‌های طولی و عرضی لازم و اتصالات مناسب در تکیه گاهها
کمترین حد استحکام و پیوستگی
دیوارهای ساختمان بنایی باید استحکام و مقاومت کافی را برای تحمل بارهای غیرمترقبه عمود بر صفحه داشته باشند. این دیوارها را به دو صورت می توان تقویت نمود. اول آنکه به کمک دیوارهای برگشتی و یا بوسیله کلافهای قائم بتنی یا ستونهای فلزی طول موثر آنها را کاهش داد و موجب افزایش مقاومت نسبی آنها گردید.در اکثر آیین نامه‌ها ضوابطی برای حداکثرطول مجازدیوارهای باربر و غیر باربر داده شده است.
طراحی اجزای سازه‌ای مقاوم
طراحی ابعاد بازشوها
یکی از راه‌های کاهش خرابی های احتمالی بکارگیری بازشوهای نسبتاً بزرگ در ساختمان میباشد. در این زمینه چند سوال مطرح می‌گردد.
اول آنکه افزایش ابعاد بازشوها تا چه اندازه در کاهش فشار ناشی از انفجار موثر است؟ و در آن صورت آیا نیازی به تقویت اجزای سازه‌ای ساختمان میباشد یا خیر؟
از طرف دیگر در برخی از فضاهای ساختمان مانند زیرزمین‌ها، موتورخانه‌ها و همچنین سرویس‌های بهداشتی و گاه در بعضی از اتاقها محدودیت‌هایی برای ابعاد بازشوها وجود دارد. لذا دست‌یابی به حداقل ابعادی برای بازشوها ضروری به نظر می‌رسد. البته این میزان حداقل بستگی به تخمین توان تقریب اجزای ساختمان در برابر نیروهای غیرمترقبه خواهد داشت.
طراحی دیوارهای باربر
عوامل اصلی که بطور عمده بر مقاومت دیوارها در برابر نیروهای جانبی عمود بر صفحه موثرند عبارتند از:
- مقاومت خمشی دیوار که به مصالح سازه ای و ابعاد هندسی آن بستگی دارد.
- ایجاد کنش قوسی در دیوار محصور ما بین کلافهای افقی و قائم یا دیوارهای برگشتی
- تاثیر مثبت سربار
- تسلیح دیوار
طراحی کلاف های افقی و قائم
پس از طراحی دال سقف و دیوارهای سازه بنایی، حفظ انسجام و یکپارچگی سیستم سقف و اتصال مناسب آن به دیوارهای جانبی و پیش‌بنی تمهیداتی جهت افزایش استحکام سازه ضروری میباشد. وجود کلافهای افقی نحوه پخش بارهای قائم و جانبی سقف را در بین دیوارهای باربر بهبود بخشیده و تکیه گاه مناسبی برای پانل دیوارها ایجاد می سازد.
کلافهای قائم نیز در انتقال نیروهای جانبی به شالوده سازه و عملکرد بهینه دیوارهای برشی نقش عمده‌ای را ایفا نموده و در صورت فروپاشی دیوار باربر در اثر بارهای غیر مترقبه‌ای مانند انفجار مسئولیت آنها را بر عهده می‌گیرند.
کلافهای افقی را می‌توان به چهار گروه تقسیم نمود:
- کلافهای محیطی
- کلافهای داخلی
- کلافهای اتصال ستون خارجی
- کلافهای دیوار خارجی
- مقاله درمورد اصول مقاوم سازی ساختمان ها
- پروژه دانشجویی اصول مقاوم سازی ساختمان ها
- پایان نامه در مورد اصول مقاوم سازی ساختمان ها
- تحقیق درباره اصول مقاوم سازی ساختمان ها
- مقاله دانشجویی اصول مقاوم سازی ساختمان ها
- اصول مقاوم سازی ساختمان ها در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد اصول مقاوم سازی ساختمان ها
- گزارش سمینار در مورد اصول مقاوم سازی ساختمان ها
- گزارش کارورزی درباره اصول مقاوم سازی ساختمان ها