علت طراحی لرزه ای دیوار چیست؟
طراحی لرزه ای دیوار به عنوان حائل و یا غیر آن در موارد مختلفی کاربرد دارد. سازه های حائلی مانند: دیوارهای ساحلی، دیوارهای نگهبان، اسکله ها، دیوارهای کناری پل ها و… . این سازه ها و چگونگی ساخت و راه اندازی آن ها به حدی مهم است که اگر کوچکترین خطایی در ساختشان وجود داشته باشد، به جای اینکه باعث کاهش خسارات وارد آمده از طریق زلزله شود، هزینه ها و آسیب های جدی به محیط افراد خود وارد می سازد.
به همین دلیل در این مطلب تصمیم گرفتیم تا بیشتر به چگونگی ساخت و مراحل نصبشان به منظور داشتن ایمنی بیشتر بپردازیم.
از طراحی لرزه ای دیوار حائل در چه مواردی استفاده می شود؟
این دیوارها نقش مهمی در نقشه راه ها و مسیرهای حمل و نقل جاده ای ایفا می کنند. بنابراین نقش ایمنی و مراقبت از جاده های کشور در برابر زلزله را دارند. به همین دلیل نقش قابل توجهی در هزینه تمام شده این گونه پروژه ها دارد. برای این کار به شکل دقیق تری باید محاسبات را انجام داد تا در کنار موضوع ایمنی در هزینه کلی هم مدیریت داشته باشیم.
یکی از روش های تخمین فشار و نیروهای جانبی خاک در برابر زلزله، روش مونونوبه – اوکابه می باشد. این روش قدیمی با داشتن یک سری محاسبات ریاضی بر روی فشارات منفعل و فعال که در حالت زلزله به دیوار وارد می شود، می تواند فرضیاتی ارائه کند که در عین ساده تر کردن موضوع، باعث به هم ریختگی محاسبات و در نتیجه خسارات بسیار زیادی هم شود!
چه عواملی باعث شکست طراحی لرزه ای دیوار حائل می شود؟
هدف کلی از طراحی دیوار حائل این است که تعادل بین نیروهای مختلف بدون تنش های برشی بیش از حد ظرفیت خاک پشت و زیر دیوار برقرار شود. اما گاهی مشاهده می کنیم که در هنگام وقوع زلزله به دلیل اینکه نیروهای داخلی زمین و مقاومت خاک آن ها دچار تغییراتی می شوند، اصطلاحاً باعث برهمزدگی تعادل استاتیک شده و دیوارها دچار جابجایی می شوند!
اگر این فشارات و تغییرات بیش از حد مجاز باشد، شاهد کج شدگی دیوار، فرو ریختن و یا گسیختگی آن ها خواهیم بود.
انواع آسیب ها به دیوار در هنگام وقوع زلزله
همانطور که می دانید، در سال های اخیر شاهد زلزله های شدید و نسبتاً پر خطری در سطح کشور بوده ایم که اهمیت توجه به ساخت دیوارهای مستحکم تر و خانه هایی ضد زلزله را بیشتر کرد. شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر درباره ارتباط زلزله با میلگرد بستر به محتوای مربوطه مراجعه نمایید.
اما مهم ترین آسیب هایی که به دیوارها در تکان های زلزله وارد می شود، به ۳ دسته کلی تقسیم شده اند:
- در نوع اول تنها دیوارها هستند که دچار آسیب می شوند. به این خسارت ها شکست درون صفحه ای دیوار گفته می شود که بیشتر در مورد دیوارهای مجزا و میان قاب ها وجود دارد.
- در این نوع از آسیب های دیواری، علاوه بر خود دیوار ممکن است خساراتی هم به سایر سازه ها و حتی انسان وارد کند. به این خسارت ها شکست برون صفحه ای دیوار گفته می شود و مثل مدل اول نوع مجزا و میان قاب ها را در برمیگیرد.
- در سطح سوم شاهد آسیب های به کلیات ساختمان نیز هستیم! در این مدل ممکن است دیوار شکسته و از نوع درون صفحه ای باشد و به سازه آسیب بزند. حتی ممکن است دیوار آسیب ندیده ولی به دلیل چیدمان نامناسب، استفاده از مصالح بی کیفیت و یا نوع اتصالات آسیب های جدی به سازه وارد کند
داشتن ستون کوتاه در ساختمان، علت دیگر فرو ریختن در هنگام زلزله
این پدیده زمانی رخ می دهد که طول ستون نسبت به عرض آن کم بوده و در برابر لرزه ها نمی تواند از خود مقاومت نشان دهد. در چنین شرایطی شکست برشی اتفاق می افتد که ترک های قطری در ستون را شاهد هستیم. اگر نسبت ارتفاع و طول ستون به عرضش خیلی بیشتر باشد، ترک های خمشی اتفاق می افتد.
البته دیوارهای حائل در موارد غیر مسکونی بیشتر کاربرد دارند و بنابراین خسارات جانی کمتری نسبت به فضاهای مسکونی دارند. اما اگر طراحی لرزه ای دیوار حائل برای تکیه گاه ساختمان ها به کار برده شوند، بحث ایمنی مطرح است.
مقاوم سازی طراحی لرزه ای دیوار برشی فولادی
دیوار برشی فولادی در ۲ نوع تقویت شده و تقویت نشده وجود دارند. در حالت اول هدف این است که جلوی کمانش قبل از تسلیم برشی گرفته شود و در مدل تقویت نشده هدف کمانه کردن ورق است. به طور کلی هدف از طراحی لرزه ای چنین سازه هایی این است که در برابر زلزله های با شدت کم هیچ گونه خسارتی به بنا وارد نشده و در محدوده خطی و افقی باقی بماند.
اما در برابر لرزه های شدید علاوه بر اینکه تمرکز اصلی بر روی حفظ پایداری کل بناست، باعث کاهش خسارات و هزینه های سازه ای و غیر سازه ای شود.
در برابر زلزله های شدید نیاز به تحلیل غیر الاستیک داریم
لرزه های متوسط و تا حدی شدید باعث می شود سازه را به یک محدوده غیر الاستیک وارد کند! بنابراین نیاز داریم تا تحلیلی غیر الاستیک برای طراحی سازه داشته باشیم. اما از آنجایی که این تحلیل ها وقت گیر هستند و تحلیل های الاستیک آسان تر می باشد، این تحلیل ها به شکل الاستیک و با نیروی کمتر زلزله انجام می شوند.
در حالت کلی مصالحی که در ساختمان سازی به کار برده می شوند، باید طوری طراحی شوند که توانایی تحمل فشارات و نیروهای جانبی مثل زلزله و باد را داشته باشند. این انتخاب ها بسیار مهم هستند و از هزینه های اقتصادی و معماری گرفته تا ملاحظات سازه ای را شامل می شود.
دیوار برشی فولادی چه مزایایی دارد؟
- جذب انرژی بیشتر در مقایسه با سایر سیستم های مهاربندی
- سبک بودن وزن سازه
- شکل پذیری بالای سیستم
- نصب آسان و صرفه جویی در زمان
- ظرفیت بیشتر این دیوارها در برابر زلزله، انفجار و طوفان
- صرفه جویی در میزان مصرفی فولاد
- همگن بودن و راحتی در اتصال دیوار برشی فولادی با قاب فولادی
- بیشتر شدن فضای مفید در طبقات
کلام آخر
در این محتوا سعی کردیم با اشاره به طراحی لرزه ای دیوار و آشنایی با دیوار برشی نسبت به مقاوم سازی دیوارهای حائل و غیر حائل اطلاعات بیشتری در اختیار شما عزیزان قرار دهیم. استفاده از میلگرد بستر در دیوارهای بتنی به منظور افزایش استحکام دیوارها از دیگر روش های مقاوم سازی هستند که در مقالات قبلی به طور مفصل به آن ها اشاره کردیم.