- مقدمه
بارهاي غير مترقبه يا
غيرمعمول شامل بارهايي مي‌باشند كه در روشهاي متداول، سازه معمولاً براي آنها
طراحي نمي‌گردد. دو گروه عمدة اين بارها عبارتند از:
1- بارگذاري ناشي از انفجار
2- بارگذاري ناشي از ضربه و تصادم
انفجار ممكن است در داخل يا خارج ساختمان روي
دهد. اين انفجارها مي‌تواند ناشي از عواملي نظير موارد ذيل باشد:
1- انفجار بمب
2- انفجار و مشتعل شدن گاز
3- حمل و نقل مواد شيميايي منفجر شونده يا
گاز
4- ملموس ترين نمونه از بار ضربه‌اي، تصادم
وسائط نقليه با سازه مي باشد.
در اين مقاله ، عملكرد اجزاي ساختمان در
برابر بارگذاري ناشي از اين قبيل انفجارها و تصادم بررسي مي‌شود.
نتايج حاصل از تحقيقات انجام گرفته بر روي
نحوة بارگذاري انفجار و بررسي ميداني انجام شده بر روي حجم و ميزان خرابي‌هاي
بوجود آمده در حوادث روي داده نشان مي‌دهد كه بار ناشي از انفجار و تصادم از يك
طبيعت ديناميك برخوردار ميباشد، اما در هنگام طراحي اغلب آن را بصورت استاتيكي
فرض كرده و كنترل ها بر آن مبنا انجام مي‌گيرد.
طرحي سقف‌ها، ديواره ها و اتصالات مربوط به
نحوي كه مانع فروپاشي و انهدام ساختمان گردد از اهميت به سزائي برخوردار است. در
اين مقاله هدف ارائه روشهايي براي ايمن سازي ساختمانهاي مسكوني آجري در مقابل
انفجار و تصادم است. براي تحقق اين هدف مطالعات در چند مرحله انجام مي‌گيرد.
نخست سعي مي گردد، ساختمانهاي بنايي رايج در
كشور دسته‌بندي گردد و مشخصات فني آنها بويژه از ديدگاه انفجار و تصادم، مورد
بررسي واقع شود. سپس كوشش خواهد شد تا بر اساس روشهاي متداول و استاندارد براي
آناليز و طراحي ساختمانهاي آجري، عملكرد آنها در برابر انفجار و تصادم و نقاط ضعف
احتمالي در طراحي‌هاي معمول Kآنها در آنهامورد مطالعه قرار
گيرد.
در نهايت ، بر اساس مباحث بعمل آمده، توصيه‌هايي
براي بهبود رفتار و مقاوم‌سازي ساختمانهاي بنايي عرضه خواهد شد.
2- دسته‌بندي ساختمانهاي آجري
ساختمانهاي بنايي شامل كلية ساختمانهايي است
كه با مصالح فشاري نظير آجر، بلوك بتني، سنگ خشت و امثالهم و ملات بنا گرديده و
ديوارهاي ضخيم باربر در آنها مسئوليت انتقال وزن سازه و سربارهاي موجود را به
شالوده دارند. در ميان انواع ساختمانهاي بنايي، ساختمانهاي آجري بويژه در شهرها
از فراواني بيشتري نسبت به ساير انواع برخوردار مي‌باشند و لذا تكية اصلي بحث بر
روي اين قبيل ساختمانها ميباشد.
بطور كلي ساختمانهاي بنايي به چهار گروه
تقسيم مي‌گردند.
1- ساختمانهاي بنايي غيرمسلح
2- ساختمانهاي بنايي نيمه مسلح
3- ساختمانهاي بنايي مسلح
4- ساختمانهاي بنايي مركب
خصوصيات كلي اين چهار نوع ساختمان، به اختصار
بشرح زير ميباشد:
1- ساختمانهاي بنايي غير مسلح
اين قبيل ساختمانها قديمي‌ترين و متداولترين
نوع ساختمان را در كشور تشكيل مي‌دهند و در اكثر شهرها و روستاها بچشم مي‌خورند.
اين ساختمانها در روستاها با استفاده از مصالح محلي مانند خشت خام يا سنگ‌هاي
رودخانه‌اي و با بكارگيري ملات گل ساخته شده و سقف آنها بصورت گنبدي از خشت خام يا
تيرهاي چوبي پوشيده از گل بنا شده است. اما در شهرها اكثراً از آجرهاي فشاري با
كيفيت متوسط، و در برخي موارد از بلوكهاي بتني همراه با ملات ماسه سيمان بنا مي‌گردند،
و پوشش سقف‌ها را تير آهن يا تيرچه بلوك، و در ساختمانهاي قديمي تر الوارهاي چوبي،
تشكيل مي دهند. در اين ساختمانها، يعني ساختمانهاي بنايي غير مسلح، آنچه بطور عمده مقاومت لازم را در
برابر بارهاي جانبي عمود بر صفحه ديوار تأمين مي‌نمايد، ديوارهاي برگشتي موجود
است. در تصاوير (1) و (2) نمونه هايي از اين ساختمانها مشاهده مي‌گردد كه پوشش سقف
اولي با استفاده از سيستم تيرآهن و طاق ضربي و ديگري با بكارگيري تيرچه‌هاي پيش
ساخته مسلح و بلوكهاي بتني، انجام شده است.
در احداث اين قبيل ساختمانها اكثراً نكات
اجرايي بسياري ناديده گرفته مي‌شود از جمله اين موارد مي‌توان به نكات زير اشاره
نمود:
1- عدم اجراي ديوارهاي برگشتي در انتهاي
ديوارهاي باربر و طول كوتاه آنها در صورت اجرا كه عملكرد مناسبي را از خود نشان
نخواهد داد.
2- اتصال نامناسب ديوارهاي باربر با ديوارهاي
عمود بر امتداد آنها به نحوي كه مانع عملكرد ديوارهاي مذكور بصورت پشت بند خواهد
شد. اين قبيل ديوارها يا بايد بصورت هشتگير و با قفل و بست كافي و بطور همزمان
احداث گردند و يا آنكه بوسيله ميل مهارهاي كافي به يكديگر دوخته شوند.
3- عدم اجراي زير سري مناسب براي قرار د ادن
سيستم سقف بر روي ديوارهاي باربر كه موجب انتقال و پخش نامناسب بارها از سقف به
ديوار و بروز تركهاي برشي در ديوار باربر و در زير نقاط اعمال بار مي گردد.
همچنين اين امر باعث عدم پيوستگي كافي مابين سقف و ديوار گرديده و سقف در برابر
بارهاي جانبي مي‌تواند از روي ديوار فرار نمايد. در ضمن همانطور كه در ادامه تشريح
خواهد شد، ديوارهاي باربر كناري بدليل عدم اتصال كافي به سقف، بصورت طره عمل نموده
و ارتفاع مؤثر آنها در عمل بيش از ارتفاع واقعي ديوار خواهد شد. تصوير(3) نمونة
مستندي از فرار ديوار باربر از زير سقف طاق ضربي و عملكرد طره‌اي ديوار در زلزلة
سال 1369 در شهر منجيل را نمايش مي دهد. قفل و بست ناچيز ديوار برگشتي نتوانسته
است مانع فرار ديوار گردد.
2- ساختمانهاي بنايي نيمه مسلح
اين دسته از ساختمانهاي بنايي مشابه گروه قبل
مي‌باشند با اين تفاوت كه جهت بهبود رفتار آنها در برابر بارهاي جانبي و تأمين
پيوستگي سقف از عناصري مانند كلاف فوقاني و تحتاني استفاده مي‌گردد. وجود اين
كلافها كه بايد بطور پيوسته دور تا دور ساختمان را فرا گيرد اتصال سقف و ديوارهاي
باربر را بهبود مي‌بخشد و با ايجاد تكيه‌گاه مناسب براي پانلهاي ديوار، ارتفاع
مؤثر ديوار را در حدود ارتفاع واقعي آن قرار مي‌دهد.
در تصوير (4) نمونه اي از اين قبيل ساختمانها
ملاحظه مي‌گردد. چنانچه مشاهده مي‌شود در اين ساختمان از كلاف افقي تراز سقف
بعنوان زير سري استفاده شده است و تيرآهن‌هاي سقف طاق ضربي بر روي آن قرار گرفته
است. در اين روش اجرايي اگر چه بدليل عدم مهار تيرآهن‌هاي سقف به تكيه‌گاه‌هاي
جانبي پيوستگي مناسبي در دال سقف ايجاد نمي‌گردد، اما بخاطر وجود كلاف يكپارچة
محيطي، ساختمان در برابر بارهاي جانبي استحكام بيشتري نسبت به ساختمانهاي گروه قبل
خواهد داشت. ] لازم به ذكر است اين ساختمان پس از زلزلة
سال 69 منجيل، سالم برجا مانده است[
3- ساختمانهاي بنايي مسلح
در صورتي كه علاوه بر تعبية كلافهاي افقي در
تراز پي و سقف ساختمان بنايي، با بكارگيري كلافهاي قائم در ديوارهاي باربر، كلافهاي مذكور را به يكديگر
مرتبط نموده و يا به كمك ميلگردهاي افقي و قائم ديوارهاي برشي تسليح گردند، ساختمان
بنايي مسلح مي‌گردد و بخاطر وجود اين كلاف بندي، سازه قادر به عملكرد خمشي و برشي
خواهد بود. بكارگيري شبكه هاي ميلگرددرديوارهاي قائم گرچه مناسب‌ترين رفتار را
دربرابربارهاي جانبي درون صفحه اي و عمود
بر آن بوجود مي‌آورد، اما بدليل صعوبت اجرا و هزينه‌هاي نسبتاً بالا، كمتر مورد
توجه واقع شده‌اند. بهر حال، آنچه بعنوان يك حداقل در ساخت ساختمانهاي بنايي الزام
شده است، بكارگيري كلافهاي افقي و قائم متصل به يكديگر است.
لازم به ذكر است كه اين قبيل ساختمانها را
نبايد با ساختمانهاي اسكلت فلزي و بتني كه در آنها اسكلت باربر مسئوليت انتقال
بارها را بر عهده دارد، و ديوارها بصورت ميانقابهاي پركننده بكار مي روند.
اشتباه گرفت.
عملكرد اين ساختمانها، بعلت نحوة متفاوت ساخت
آنها، با يكديگر فرق اساسي دارد؛ بطوري كه در ساختمانهاي با اسكلت باربر پس از
احداث اسكلت، قابهاي خارجي به وسيله مصالح بنايي پر مي‌گردد. اما در ساختمانهاي
بنايي مسلح، اجراي كلافهاي قائم و يا ستونها غالباً بطور همزمان با اجراي ديوارهاي
باربر انجام مي‌گيرد و پس از اتمام احداث ديوارهاي خارجي كلاف افقي فوقاني، در
تراز سقف بر روي ديوارها قرار گرفته و به كلافهاي قائم متصل مي‌شود. مثالي از اين
نحوه اجرا در تصوير (7) مشاهده مي‌گردد.
اجراي مناسب اين نوع از ساختمانهاي بنايي مي
تواند مانع بروز معايبي كه براي ساختمانهاي بنايي غيرمسلح بر شمرده شده، گردد و بر
آن اساس يكپارچگي و استحكام كافي براي سازه بنايي فراهم مي‌آيد.
ايجاد تكيه‌گاه مناسب براي پانلهاي ديوار و
سقف، توزيع و انتقال بارهاي ثقلي و جانبي توسط سقف و ديوارهاي پيوسته، و افزايش
پايداري كلي سازه در برابر بارهاي مختلف، مزيت‌هاي اجراي صحيح ساختمانهاي بنايي
مسلح ميباشد.
4- ساختمانهاي بنايي مركب
تركيب يكي از سه سيستم فوق با اسكلت بندي
معمولاً فلزي و بندرت بتني كه اكثراً براي افزايش فضاي مفيد ساختمان انجام مي
گيرد، ساختمانهاي بنايي مركب را تشكيل مي دهد. هزينة اجرايي اين قبيل ساختمانها كه
داراي ديوارهاي خارجي باربر مي‌باشند به مراتب از سازه‌هاي اسكلت فلزي يا بتني
كمتر ميباشد. در فضاي داخلي ساختمانهاي بنايي مركب، براي اجتناب از ديوارهاي
حائل حجيم باربر، از ستونهاي فلزي يا بتني استفاده مي‌گردد و در نتيجه بارهاي ثقلي
توسط هر دو سيستم ديوار باربر و اسكلت بندي به شالوده منتقل مي‌شود. اما تحمل
بارهاي جانبي بدليل اتصالات مفصلي تيرها به ستونها، تنها بر ديوارها باربر جانبي
محلول مي‌گردد تا با عملكرد برشي خود مانع بروز خرابي در سازه گردند. اجراي اين
قبيل ساختمانها كه حجم وسيعي از ساختمانهاي بنايي موجود در شهرها را در برگرفته و
غالباً بصورت يك يا دو طبقه و در سازه قديمي‌تر حتي تا چهار طبقه نيز احداث گرديده‌اند،
نيازمند رعايت اصول فني مربوط به هر دو سيستم ديوار و اسكلت باربر بوده و تمهيدات
كافي جهت ايجاد پيوستگي لازم در اتصالات و يكپارچگي سازه بايد در نظر گرفته شود.
تصاوير (5) تا (7) نمونه‌اي از اين ساختمانها را نمايش مي‌دهند كه به ترتيب
ساختمان بنايي غير مسلح، نيمه مسلح و مسلح با اسكلت فلزي داخلي ساختمان تشكيل شده‌اند،
كه حالت اخير، مستحكمترين سازه بنايي مركب را ايجاد مي‌نمايد.
وجود سيستم باربر مقاوم و مناسب در ساختمان
تا حدودي زيادي از فروپاشي و تخريب كامل ساختمان جلوگيري مي نمايد. بدين ترتيب
ساختمانهاي بنايي غير مسلح و نيمه مسلح، در مقايسه با ساير انواع ساختمانها،
كمترين مقاومت را در برابر بارهاي غير مترقبه و به خصوص انفجار و تصادم از خود
نشان خواهند داد. اگر در اين ساختمانها ديوارهاي برگشتي اجرا نشده و يا به خوبي به
ديوارهاي باربر متصل نگردند، ديوارها باربر خارجي كه تنها شامل پوشش سقف ساختمان
ميباشد، بصورت دال يك طرفه‌اي در راستاي ضعيف ديوار، يعني عمود بر درزهاي افقي
ديوار، عمل نموده و در صورتي كه بارگذاري ناشي از انفجار بر مقاومت ديوار غلبه
نمايد، ديوار و در پي آن سقف سازه فرو مي‌ريزد. همچنين عدم اتصال مناسب سيستم سقف
سازه به ديوارهاي باربر اطراف، به خصوص در ساختمانهاي بنايي غيرمسلح كه فاقد كلاف
افقي مي‌باشند، امكان حركت نسبي سقف از روي ديوارها و فروريزي آن را افزايش مي‌دهد.عدم
پيوستگي سقف وديوارها موجب عملكردطره‌اي ديوار گرديده و برامكان حركت نسبي سقف و
ديوار مي‌افزايد. اين مسئله در تصوير (8) بطور شماتيك نمايش داده شده است.
سازه هاي بنايي مسلح بشرط اجراي صحيح و مناسب
جزئيات اجراي مربوط و حصول پيوستگي‌هاي مورد نياز در اتصالات، كاملترين نوع سازه
بنايي را تشكيل مي دهند. نحوه صحيح اجراي جزئيات مذكر در اكثر مراجع معتبر اجرايي
مانند دستورالعملهاي منتشره از سوي سازمان برنامه و بودجه، ذكر شده اند. در اين
دسته از سازه‌هاي بنايي وجود كلافهاي افقي و قائم عملكرد سازه را در برابر نيروهاي
جانبي درون صفحه‌اي و عمود بر صفحه به ميزان قابل توجهي بهبود مي بخشند.
كلافهاي افقي پيوستگي مورد نياز را در سيستم
سقف فراهم نموده و از فروريزي آن تا حد زيادي ممانعت مي نمايد؛ و اتصال مناسب
كلافهاي افقي و قائم به ديوار، عملكرد ديوار را به سمت دال تختي با تكيه گاه‌هاي
ساده در چهار طرف متمايل مي‌كند.
چنانكه ذكر شد ، محصور شدن ديوارهاي باربر در
كلافهاي پيرامون آن، نه تنها بر توانايي مقاومت ديوار در بربر بارهاي غيرمترقبه‌اي
مي‌افزايد بلكه در افزايش توان خمشي و برشي ديوار در مقابله با بارهاي درون صفحه
اي به ويژه نيروهاي ناشي از زلزله، مؤثر ميباشد.
ساختمانهاي بنايي مركب، كه آخرين گروه از
طبقه‌بندي انجام گرفته را تشكيل مي‌دهند. شرايط بسيار متغيري دارند؛ و بر حسب آنكه
از تركيب كداميك از سه گروه پيشين سازه‌هاي بنايي، با اسكلت فلزي يا بتني ايجاد
شده باشند، در برابر بارهاي غير مترقبه عملكرد خاصي از خود نشان مي‌دهند. اين نوع
از ساختمانها بدليل اتصال نسبتاً مقاوم تيرهاي سقف با ستونهاي داخلي كمتر دچار
ريزش سقف در فضاهاي مياني مي‌گردند.
3- روشهاي مقاوم سازي ساختمانهاي آجري در
برابر بارهاي غيرمترقبه
3-1- روشهاي طراحي
همواره ممكن نيست تا آناليز يك سازة معمولي
را براي تحمل بارهاي غيرمترقبه‌اي ماند تصادم وسائط نقليه و يا انفجار بمب و
امثالهم انجام دادن، زيرا مكان و حجم بارگذاري ناشي از بروز چنين حوادثي معمولاً
غير قابل پيش‌بيني است، از طرفي در بسياري از موارد طراحي اعضايي كه توان تحمل
چنان نيروهايي را داشته باشند پرهزينه و غيراقتصادي خواهد بود. با وجود اين،
ناديده گرفتن خطر بارهاي غير مترقبه در طراحي ساختمانها نيز مي‌تواند به عواقب
غيرقابل قبولي بيانجامد.
البته مي‌توان بحراني‌ترين فضاها را كه
بيشترين ميزان وقوع حوادث را بخود اختصاص مي دهند، تعيين نمود و مقاوم سازي سازه
را حداقل براي آن فضاها انجام داد.
در واقع پس از حادثة انفجار در طبقة هجدهم
ساختمان پانلي Ronan Point در سال 1968، در
لندن، و فرار يكي از پانلهاي خارجي طبقة مذكور، فروپاشي پنج طبقه بالاي آن كه موجب
بروز خرابي پيش رونده تا طبقة همكف ساختمان گرديد، توجه محققان بر طراحي
ساختمانهاي مقاوم در برابر چنين بارهاي غيرمترقبه‌اي معطوف گرديد.
روشهاي مختلف جهت كاهش اثرات مخرب بارهاي
غيرمترقبه بصورت زير دسته‌بندي مي‌گردند:
1- طراحي براي جلوگيري از وقوع يا محدود ساختن خطر بارهاي غير مترقبه
2- طراحي در برابر بارهاي غير مترقبه به روش
غير مستقيم
3- طراحي دربرابربارهاي غيرمترقبه به روش
مستقيم يك طراح بسته به ماهيت طرح سازه، اهميت آن واحتمال بروزحوادث غيرمترقبه
وهمچنين اطلاعات و آگاهي‌هاي موجود، مي تواند يكي از اين روشهاي طراحي را كه
درذيل تشريح خواهند شد، انتخاب نموده و بكار بندد.
3-2- طراحي براي جلوگيري از وقوع يا محدود
ساختن خطر بارهاي غيرمترقبه
مقصود از اين قسم طراحي آن است كه احتمال
بروز خرابي در سازه با حذف يا دور نمودن علل و منابع وقوع حادثه به حداقل برسد.
بدين معني كه مثلاً با ممانعت از ذخيره مواد قابل انفجار در ساختمان از وقوع
انفجارهاي مخرب پيشگيري شود و يا با اتخاذ روشهاي حفاظتي خاص، مانند ايجاد حصار و
مانع در مجاورت نقاط حساس ساختمان، از تصادم وسائط نقليه با آن جلوگيري بعمل آيد،
3-3- طراحي در بربر بارهاي غيرمترقبه
به روش غيرمستقيم
در روش طراحي غير مستقيم طراح سعي مي‌نمايد
با ايجاد حداقل استحكام لازم، پيوستگي و شكل پذيري قابل قبولي براي سازه در مقابل
نيروهاي غيرمترقبه فراهم آورد. در واقع درا ين روش، طراحي بطور مستقيم بر پاية
بارگذاري انفجاري و تصادمي و حوادث مترتب بر آن انجام نمي‌گيرد و صرفاً تدابيري
عملي براي حفظ ايمني و يكپارچي ساختمان اعمال مي گردد. در اين راستا، اقدامات زير
جهت سيستم ديوارها، سقف و اتصالات قابل اعمال است...
:: برچسب‌ها:
رایگان ,
دانلود ,
پژوهش ,
معماری ,
ساختمان سازی ,
مقاله ساختمان سازی ,
ورد ,
word ,
مقاله ,
:: بازدید از این مطلب : 165
|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
