پر کردن دهانه قاب بتن مسلح با دیوار از جنس مصالح بنایی غیر مسلح

دیوار با مصالح بنایی جزء اعضا غیر سازه ای بوده که در بیشتر موارد، بدون اینکه در طراحی سازه در نظر گرفته شده باشد، بعد از اجرای ساختمان بین دهانه های قاب را پر کرده است.

یکی از علل آسیب دیدگی سازه ها در زلزله های گذشته همین دیوارها می باشد.

در این جا با این فرض که ستون های بتن مسلح دو طرف دهانه قاب، تاب تحمل نیروهای کششی و فشاری و همچنین نیروی برشی ناشی از عملکر دیوار پر کننده بنایی را داشته باشد، به بررسی مقاومت جانبی یک چنین سیستمی می پردازیم.

نتایج آزمایشاتی که بر روی قاب بتن مسلح هفت طبقه قبل و بعد از پر کردن دهانه ها با دیوار بنایی و تحت بار متناوب توسط سه نفر از محققین هندی انجام شده است به شرح زیر می باشد:

• 1 - قدرت باربری قاب پر شده با مصالح بنایی حدود دو برابر همان قاب بدون دیوار است.
• 2 - سختی قاب پر شده تحت بار سرویس حدود 7/2 برابر قاب بتن مسلح بدون دیوار می باشد.
• 3 - سختی اولیه قاب پر شده حدود 2 برابر سختی قاب بدون دیوار است.
• 4 - شکل پذیری قاب بتن مسلح بدون دیوار، حدود 3.29 برابر، نسبت به قاب بتن مسلح پر شده، بهتر است.
• 5 - جمع اتلاف انرژی قاب پر شده حدود 1.5 برابر قاب بدون دیوار می باشد.
• 6 - خسارت وارد به قاب های پر شده در نهایت قابل توجه است. ممکن است در حرکت های متناوب قطعات آجر، خرد شده و پرتاب شود که ایجاد خطر برای ساکنین محل می نماید. به همین منظور باید پیش بینی های لازم به عمل آید.

آزمایشی که روی اتصالات دیوارهای با مصالح بنایی که دو طرف آن با تور سیمی و شات کریت بتنی پوشانده شده و توسط محققین دیگری انجام شده است، نشان می دهد که برای ساختمان های نسبتا کوتاه، مقاومت اتصال مزبور با مقاومت اتصال دیوار بتنی که با میلگرد اتصال به قاب اتصال یافته برابر است.

با توجه به تحقیقات فوق و نتایج آزمایشات مربوطه به نظر می رسد اگر قاب بتن آرمه سازه دارای مقاومت کافی باشد، چنانچه دهانه قاب با دیوار مصالح بنایی پر شود می توان از آن به عنوان یک عامل تقویت سازه استفاده کرد.

برای جلوگیری از خطر پرت شدن قطعات آجر بهتر است دو طرف دیوار با ملات ماسه سیمان و تور سیمی شات کریت شود.

لازم به ذکر است که بر طبق آزمایشات انجام شده پوشش دیوار بنایی با تور سیمی و شات کریت باعث افزایش قابل توجهی در مقاومت آن در برابر بارهای جانبی خواهد بود.

استفاده از پانل های پیش ساخته در نمای ساختمان ها به منظور مقابله با بارهای جانبی:
پانل های پیش ساخته با اتصالات معمولی در نمای ساختمان ها یکی از نقاط ضعف آن ها در برابر زلزله می باشد.

بر این اساس برای ساختمان های با قاب خمش پذیر، اجرای صحیح اتصالات پانل ها حدود 68 درصد به سختی جانبی قاب اضافه کرده و همچنین مود تغییر شکل سیستم از تغییر شکل برشی به تغییر شکل برشی - خمشی تبدیل می گردد.

لازم به ذکر است که در این تحلیل به سختی کل سازه، با منظور کردن اثرات پانل ها، 36 درصد افزوده می گردد.

بنابراین با توجه به نتایج این تحقیق، پانل های پیش ساخته نما که قبلا به عنوان اعضا غیر سازه ای محسوب می شدند در صورت اجرای صحیح اتصالات می توانند به عنوان یک عضو تقویت کننده سازه در برابر بار جانبی تلقی گردند.

در این راستا در تقویت عملی بعضی از ساختمان ها نحوه اتصالات این پانل ها را اصلاح و از آن به عنوان یک المان مقاوم در برابر زلزله استفاده نموده اند.

لذا می توان یکی از تکنیک های تقویت ساختمان ها را اصلاح و اتصالات پانل های پیش ساخته در نمای آن ها دانسته و از آن بهره گرفت.

چنانچه در نمای ساختمان های جدید استفاده از این پانل ها مورد نظر باشد، می توان در طراحی سازه اثرات این پانل ها را روی مقاومت جانبی سازه به حساب آورد.

تقویت ساختمان های بتن مسلح با استفاده از بادبند فلزی و پانل فلزی:
تقویت سازه های بتن مسلح با بادبند فلزی، در سال های اخیر مورد توجه خاص قرار گرفته و کارهای مطالعاتی، تحقیقاتی و آزمایشگاهی گسترده ای نیز در این زمینه انجام گرفته است.

در ژاپن ساختمان های زیادی با این روش تقویت شده است.

روش های مختلفی که تاکنون جهت اجرای بادبند فلزی در ساختمان بتن مسلح پیشنهاد شده است به شرح زیر می باشد:

• 1 - استفاده از یک قاب فلزی مخصوص، جهت نصب بادبند یا پانل فلزی، که این قاب به قاب بتنی مسلح فیکس می شود.
• 2 - مانند حالت اول ولی قاب فلزی مخصوص وجود نداشته باشد.
• 3 - بادبند مستقیما به وسیله بلت و جوش به قاب بتن مسلح اتصال می یابد که این روش را روش اتصال مستقیم می خوانند.
• 4 - برای اتصال بادبند یا پانل فلزی به قاب بتن مسلح، از ملات یا بتن و میلگرد اتصال که در بدنه قاب نصب شده، استفاده می شود. این روش را روش اتصال غیر مستقیم می نامند.

روش های 1 و 4 به عنوان روش های مناسب برای اتصالات بادبند توصیه می شود.

مزایا و معایب تقویت ساختمان با بادبند و پانل فلزی:

الف - مزایا:
این نوع تقویت دارای خواص شکل پذیری بوده و در اثر تقویت وزن ساختمان اضافه نمی شود. امکان نصب پنجره و هواکش و غیره در دهانه های بادبندی شده وجود دارد.

امکان عمل بهتر، کنترل بهتر و دقت کافی در ساخت را دارد.

ب- معایب:
این نوع تقویت نیاز به اتخاذ تدابیر لازم برای جلوگیری از آتش سوزی و زنگ زدگی دارد. در تغییر شکل های بزرگ بادبندها کمانه می کنند.

جهت نصب بادبند یا پانل فلزی باید در ابتدا، دیوارهای غیر سازه ای تخریب و میلگردهای اتصال در بدنه تیر و ستون قاب بتنی نصب گردد.

آن گاه بادبند یا پانل فلزی که قبلا با قاب فلزی مخصوص به صورت پیش ساخته موجود می باشد در محل قرار گرفته و پس از بستن میلگردهای اسپیرال، درز بین قاب فلزی و قاب بتنی با ملات ماسه سیمان یا ملات اپوکسی پر می شود.

عملکرد ساختمان تقویت شده با سیستم بادبند در برابر زلزله:
چنانچه مکانیزم تسلیم یا مقاومت سازه در برابر زلزله فقط به سیستم بادبندی بستگی داشته باشد، چون مقاومت سازه بعد از تقویت به سه مقاومت مجزا یعنی مقاومت قاب بتن مسلح موجود، مقاومت سیستم بادبند و مقاومت اتصالات بادبند و قاب بستگی داشته، بدیهی است رفتار سازه بستگی به هر کدام از سه مقاومت فوق خواهد داشت.

مکانیزم دیگر مقاومت، بلند شدن فوندانسیون بوده که ممکن است بعد از تقویت این مکانیزم مجاز فرض شده باشد زیرا بلند شدن فوندانسیون بدون اینکه آسیبی به قاب و بادبند وارد شود باعث اتلاف انرژی به میزان قابل توجهی می شود.

به منظور تصمیم گیری در مورد انتخاب مکانیزم مقاومت یا خرابی برای طراحی، چهار حالت جدول فوق به انضمام مکانیزم بلند شدن فوندانسیون بررسی شده و برای هر مکانیزم برش طبقه بر طبق استاندارهای موجود برآورد می شود مینیمم این مقادیر به عنوان بار جانبی برای طراحی بادبندها مورد استفاده قرار می گیرد.

طراحی تقویت با سیستم بادبند:
قاب بیرونی ساختمان ها به علت دسترسی بهتر و امکان انجام کار آسان تر، مناسب ترین محل برای تعبیه بادبند فلزی است.

البته باید در و پنجره و سایر بازشوها که معمولا در بدنه بیرونی ساختمان قرار دارند نیز در طراحی مد نظر باشند.

اتصال قاب مخصوص بادبند به قاب بتن مسلح از اهمیت ویژه و خاصی برخوردار است که باید پیش بینی های لازم در این مورد در هنگام طراحی شود.