خواص سازه ای و دینامیکی ساختمان های بنایی

در ساختمان های بنایی، مصالح بنایی که ممکن است آجر یا بلوک باشند به همراه ملات بین آن ها، عناصر اصلی باربر ثقلی و جانبی ساختمان هستند. از طرفی به دلیل پیچیدگی رفتار این نوع سازه های نمی توان روش جامعی برای تحلیل خواص مکانیکی و سازه ای آن ها ارائه داد. رفتار ناهمسانگرد، ناهمگن و غیر خطی و وجود ترک های فراوان از یک سو و صفحه ای بودن اجزای سازه های بنایی از سوی دیگر پیچیدگی خاصی را ایجاد کرده که غالباً جز با روش آزمایش های در مقیاس واقعی نمی توان از وضعیت خرابی ها و تنش های ایجاد شده در اجزای سازه ای اطلاعاتی به دست آورد.

توزیع نیروی زلزله در ساختمان های بنایی

نیروهای لختی که در نتیجه شتاب پی (ناشی از حرکت زمین به هنگام زلزله) در ساختمان پدید می آید باید به پی و از آنجا به زمین منتقل شوند. دیوارهای ساختمان بنایی به دو دسته برشی و عرضی تقسیم می شوند. دیوارهایی که موازی جهت حرکت پی هستند برشی و آن ها که عمود بر این جهت هستند عرضی نامیده می شوند.

بخشی از نیروهای دیوارهای عرضی به سقف و بخشی به زمین و بقیه به دیوارهای برشی که در دو طرف دیوار عرضی قرار گرفته اند وارد می شوند. سقف ها نیروهای حاصل از زلزله و دیوارهای عرضی را به دیوار های برشی منتقل می کنند.اصیل ترین عنصر لرزه بر هر ساختمان آجری دیوارهای برشی است که سرانجام باید بار افقی حاصل از تمامی اجزای دیگر را به زمین منتقل کند.

علاوه بر این سقف نیز باید از یکپارچگی لازم برای انتقال نیروهای خود و نیز نیروهایی که از بخش های دیگر دریافت می کند، به دیوارهای برشی برخوردار باشد. به عنوان مثال سقف های تیرچه بلوک طاق ضربی که ضوابط آیین نامه 2800 را رعایت کرده باشند از صلابت برشی خوبی برخوردار هستند.

در حالی که سقف های سبک شیروانی چنین نیستند و نمی توانند بار دیوارهای عرضی (دیوارهای عمود بر جهت زلزله) را به دیوارهای برشی (دیوارهایی در جهت زلزله) انتقال دهند و از طرف دیگر دیوارهای عرضی باید بتوانند بار خود را به سقف و پی و دیوارهای متعامد انتقال دهند.

حالت های شکست

شکست دیوارهای برشی و عرضی اصیل ترین حالت های شکست را تشکیل می دهد. چون در ساختمان های آجری سقف بر دیوارها تکیه دارد با سقوط دیوار، احتمال در هم ریختن کل ساختمان وجود دارد و لذا ناپایداری دیوارهای را می توان به منزله ناپایداری دانست. دیوارهای برشی تقریباً تمامی بار جانبی حاصل از زلزله را بر دوش دارند. سقوطشان به منزله انهدام قطعی ساختمان است. اما شکست دیوارهای عرضی معمولاً با خسارات کمتری همراه است و بنابراین به هنگام تسلیح و تقویت ساختمان آجری تأکید اصلی روی دیوارهای برشی است.