ساختمانها در مقابل زلزله چقدر بايد مقاوم باشند؟
هدف از مقاوم ساختن اكثر ساختمان ها در مقابل زلزله آن نيست كه ساختنا در شديدترين زلزله ها هيچ گونه صدمه اي نبيند. زيرا در صورت مزبور ساختمان به طور غير معقولي گران تمام خواهدشد. در ساختمان هاي مقاوم در مقابل زلزله هدف آن است. كه اول از تلفات و صدمات جاني جلوگيري به عمل آيد. سپس بين هزينه اضافي براي مقاوم كردن ساختمان در مقابل زلزله و هزينه احتمال تعمير خسارت ناشي از زلزله در طول عمر ساختمان موازنه برقرار گردد.
ساختمان های ارزان
بنابراين هدف اصلي در ساختمان ها ارزان قيمت مقاوم در مقابل زلزله بايد جلوگيري از فروريختن ساختمانها و تلفات ناشي از ان باشد. در زلزله هاي بزرگ بايد انتظار داشت كه ساختمان ترك بخورد. و نياز به تعمير داشته باشد. نكته ي ديگري را كه بايد در نظر داشت اين است كه براي جامعه بعضي از ساختمانها مهم تر از ساختمانهاي ديگر مي باشند. اگر يك خانه مسكوني در زلزله صومه ببيند. اثر آن فقط در روي يك خانواده مي باشد. اما اگر مدرسه اي در ساعات درسي فروبريزد تعداد زيادي دانش آموز تلف خواهند شد. همچنين اگر ساختمان مدرسه سقوط كند. ديگر پس از زلزله براي منزل دادن افراد بدون خانه به طور موقت قابل استفاده نخواهد بود.
شكل ساختمانها در تصوير افقي
ساختمان در تصوير افقي بايد حتي المقدور نسبت به خطوطي كه از مركز آن مي گذرد متقارن باشد. اگر تقارن وجود نداشته باد آثار پيچشي در سازه ايجا مي شود. كه مي توان خيلي مخرب باشد و حتماً بايد ارزيابي گردد اشكال گوه دار مانند L و T براي تصوير افقي به طور كلي مناسب نيستند.
براي مطالعه رفتار ساختمانها با تصوير افقي نامتقارن اشكال L و T را در نظر مي گيريم در اين نوع اشكال بسته به جهت نيروي زلزله نسبت به ساختمان بالهاي ساختمان ممكن است تحت حركات مختلف قرار گيرند.
بريا مثال اگر زلزله در جهت شمال جنوب اثر كند با شمالي جنوبي يك ساختمان L شكل يا T شكل نسبت به بال ديگر سخت تر….. خواهد بود زيرا محور بلند ….. موازي حركت زلزله است و در نتيجه به طور قابل ملاحظه اي حركت نخواهد كرد. از طرف ديگر بال شرقي غربي در جهت زلزله داراي طول كوتاه مي باشد و از اين رو اگر براي جذب نيروهاي زلزله ظرفيت كافي موجود نباشد.
خسارات بيشتري به ويژه در منطقه اتصال بالها به يكديگر به ساختمان وارد خواهد آمد.
انتخاب نوع مصالح ساختمان
مصالح سازه اي اغلب به علت در دسترس بودن ياملاحظات اقتصادي انتخاب مي شوند. اگر مقاومت فقط در مقابل زلزله مورد نظر باشد بهترين مصالح پايه داراي خواص زير باشند.
الف- خاصيت جذب انرژي ارتعاشي و تغيير شكل پلاستيك زياد.
ب- نسبت مقاومت به وزن بالا.
پ- همگن بودن.
ت- مقاومت يكسان ساختمان و زياد حداقل در دو جهت عمود بر هم.
ث- ايجاد اتصالات با مقاومت كامل …. باشد.
به طور كلي ساختمان هر چه قدر بزرگتر باشد خواص فوق اهميت بيشتري پيدا مي كنند رفتار غيرارتجاعي و خميري مختلفي دارند. خصوصيت رفتار غيرارتجاعي و خميري مصالح اصطلاحاً به شكل پذيري موسوم مي باشد. مصالح شكل پذير مانند فولاد قبل از شكست تغيير شكل خميري زيادي مي دهند.
از طرف ديگر مصالح شكننده همچون آجر تحت بارگذاري زياد تقريباً هيچ رفتار غيرارتجاعي و خميري نشان نداده و در مجاورت ارتجاعي به طور ناگهاني مي شكنند شيشه وبتن ساده نيز رفتاري مشابه آجر دارند خاصيت جذب انرژي و تغيير شكل پلاستيك زياد قبل از شكست يكي از خواص مهم مصالح براي بقاء ساختمان تحت بارگذاري ارتعاشي زلزله مي باشد.
نقاطي كه بايد تقويت شوند
اولين قدم براي ايمني ساختمان جلوگيري از گسترش بالاي ديوارها به طرف خارج در حين وقوع زمين لرزه مي باشد نحوه انجام اين عمل بستگي به مصالح مصرفي براي ديوار دارد اگر مصالح ديوار آجر يا بلوك سيماني باشد بهترين روش استفاده از تير كلاف بتن مسلح مي باشد.
تحقيقات انجام شده در هندوستان نشان داده است كه بعد از تير كلاف بتن مسلح مهمترين راه تقويت ساختمان شامل تقويت كردن قائم ديوارها با استفاده از فولاد در محل برخورد آن ها مي باشد غولادهاي تقويتي ديوارها بايد از طرفي به پي و از طرف ديگر به فولادهاي تقويتي تيركلاف متصل باشند به اين ترتيب قابي تشكيل مي شود كه ساختمان را تا حدود زيادي تقويت مي كنند.
لازم به تذكر است كه ارتفاع ديوارها بايد حتي الامكان كوتاه انتخاب شود بازشوهاي ساختمان از قبيل دربها و پنجره ها بايد طوري طرح شوند كه فاصله آنها از يكديگر و همچنين از گوشه ها و محل تلاقي ديوارها حتي الامكان زياد باشد براي تقويت بيشتر ساختمانها بهتر است.
در طرفين تمام درها و پنجره ها فولادي هاي تقويتي قائم و در داخل ديوارها در بالا و پايين بازشوها فولادهاي تقويتي افقي قرار داده شود.
فاصله ساختمان هاي مجاور
ساختمان هاي مجاور به خصوص ساختمان هايبا ارتفاع مختلف بايد از يكديگر فاصله داشته باشند براي مثال اگر يكي ساختمان يك طبقه بدون هيچ فاصله اي در مجاورت يك ساختمان دو طبقه ساخته شود آنها در موقع وقوع زلزله به صورت هاي مختلف مرتعشي شده و ممكن است به يكديگر ضربه بزنند .
نيروي ناشي از زلزله از طريق خاك و زمين زير ساختمان به پي و سپس به ساختمان منتقل مي شود. اهميت تاثير خاك زير ساختمان در روي رفتار ساختمان در زلزله هاي مختلف نشان داده شده است. در بسياري از مواقع صدمه ديدن ساختمانها در اثر شكست و در هم ريختن خاك زير ساختمان ها بوده است. نه در اثر عدم مقاومت كافي خود ساختمان مسائل اصلي مربوط به خاك و طرح پي ها به اختصار در اين فصل مورد بحث قرار مي گيرد.
ديوارهاي خشت و گلي
استفاده از خشتهاي گلي خام كه در زير آفتاب خشك مي شوند براي ساختن ساختمانها در بسياري از نقاط خشك ايران رايج است زيرا مصالح اين گونه ساختمانها در محل موجود است و در ماههايي كه كار كشاورزي وجود ندارد.
كشاورزان خودشان مي توانند آنها را بسازند ديوارهايي كه با خشت گلي ساخته مي شوند ضخيم و سنگين هستند و در نتيجه عايق خوبي در مقابل سرما و گرما مي باشند ولي از لحاظ سازه اي خيلي ضعيف مي باشند. واحتمال فروريختن آنها در زلزله هاي متوسط و برزرگ بسيار زياد است.
اين ديوارها بدون تقويت يا مسلح شدن نبايد به كار روند ديوارهاي خشتي و گلي را مي توان با استفاده. از ديوارهاي حائل ذوزنقه اي مطابق در مقابل زلزله تقويت نمود اين ديوارهاي حائل بايد در همان زماني كه ديوارهاي اصلي ساخته مي شوند. ساخته وبه آنها متصل گردند.
اگر ديوارهاي حائل بعد اضافه شوند احتمالاً در موقع خشك كردن منقبض شده و از ديوارهاي اصلي فاصله مي گيرند در هر يك از گوشه هاي ساختمان دو ديوار حائل بايد ساخته شود اين ديوارهاي حائل بايد. در جايي كه يك ديوار عرضي با يك ديوار طولي برخورد مي كند و يا يك قوس سقف سنگيني را تحمل مي كند نيز ساخته مي شوند. ساختمانهاي خشتي گنبدي شكل را نيز مي توان به وسيله ديوارهاي حائل تقوين نمود.
سطوح عايق در مقابل آب
به جز در مناطق گرم و خشك در هر ديوار لازم است يك سطح در مقابل آب ايجاد شود تا از نفوذ رطوبت به داخل ساختمان جلوگيري كند در مناطق زلزله خيز از مصالحي به عنوان عايق بايد استفاده نمود. كه كاملاً با ديوار بالا و پايينش چسبندگي داشته باشد اگر از چنين مصالحي استفاده شود.
يك رگه ضعبف در دوار ايجاد مي شود و ديوار در حين زلزله ممكن است. در سطح رگه مزبور بلغزند آسانترين روش ايجاد يك سطح عايق در مقابل آب استفاده از يك لايه ملاط ماسه ، سيمان به ضخامت cm 2 و به نسبت ۳ – ۱ مي باشد ديوار زير اين لايه را قبل از ريختن ملاط بايد مرطوب نمود.
قبل از ساختن ديوار ايد در روي لايه ي مزبور آن را نيز بايد مرطوب كرد. هرگاه از مصالح ديگر به عنوان عايق استفاده شود يا اگر نسبت به اتصال ملاط ماسه سيمان با مخلوط با ديوار ترديد وجود دارد. بهترين راه حل استفاده. از ميله هاي اتصال به طول cm 40 و قطرmm 12 مي باشد.
دهانه بازشو ارتفاع تيرنعل درگاهي قطر ميله گردها طول تكيه گاهها در ديوار هر انتهاي تير.
كمتر از cm 40
4/0 تا ۲۵/۱ متر
۲۵/۱ تا ۸/۱ متر Cm 15
Cm 15
Cm 23
Mm 12
Mm 20 Cm 15
Cm 23
Cm 30
فوايد و مشكلات
ساختن عناصر ساختماني بتي در كارحانه و سواركردن آنها درمحل ساختمان داراي فوايد زير مي باشد:
۱٫ در كارخانه مي توان بتن با كيفيت بهتري به دست آورد چون در كارخانه بتن ديوارها رامي توان به صورت افقي ريخت بتن را بهترمي توان متراكم نمود.
۲٫ ضخامت ديوارها را مي توان حداقل انتخاب كرد چون در كارخانه بتن با كيفيت بهتري به دست مي آيد. دقت در اجرا بيشتر است ضخامت ديوارها و ابعاد قطعات پيش ساخته را مي توان به حداقل كاهش داد. در نتيجه ساختمان سبك تر شده و نيروي ناشي از زلزله نيز كوچكتر خواهد بود.
۳٫ مخارج مربوط به قالب بندي به مقدار زيادي كاهش مي يابند.
۴٫ كنترل و بازرسي در كارخانه به وراتب ساده تر و دقيق تر مي باشد.
۵٫ عمليات ساختماني را در فصل زمستان نيز مي توان انجام داد چون بتن در داخل كارخانه عمل آورده مي شود درجه حرارت محل كار را به سهولت مي توان كنترل نمود.
۶٫ تبخير آب بتن بهتر صورت مي گيرد چون ديوارهاي پيش ساخته در موقع عمل آوردن مستقلاَ خشك و منقبض مي شوند. انقباض بعد از اجراي ساختمان محدود به محل اتصالات ديوارهاي خواهد بود.
