منبع تحقیق درمورد مقاوم سازی، آسیب پذیری، دینامیکی

دانلود پایان نامه ارشد

زده اند و با مشاهده مقاومت های نسبتا زیاد، رابطه هایی را برای محاسبه دیوارهای برشی در مقابل نیروهای زلزله ارائه داده اند، عده ای هم به یافتن مدل های ریاضی برای مطالعه رفتار دینامیکی ساختمان های آجری در مقابل زلزله پرداختند، غافل از این که نتایج این بررسی ها هر چه باشد نمی تواند این واقعیت که ساختمان های آجری غیرمسلح آسیب پذیرترین سازه ها در مقابل زلزله اند، را تغییر دهد. پس معضل ناپایداری را باید در ماهیت نیروهای زلزله و نحوه پاسخ ساختمان های آجری به آن دانست.

2-7 ماهیت نیروهای زلزله [1]
با بررسی طیف پاسخ چند زلزل مخرب با شدت بیش از 7 ملاحظه می شود که شتاب هایی که در ابنیه ایجاد می شود در حدود شتاب ثقل و حتی بیش از آن است و برای ساختمان های آجری با تناوب حدود 1/0 ثانیه، مثلا در زلزله طبس، شتاب پاسخ در حدود g1/1 است. بنابراین نیروی زلزله برابر است با
(2-1) w1/1= جرم ساختمان* شتاب پاسخ= V
این نیرو از نیروهای آیین نامه (در حدود w1/0) به مراتب بیش تر است (w وزن ساختمان است). در واقع اغلب سازه هایی که بر پایه آیین نامه طراحی می شوند. مقاومتشان کمتر از مقاومتی است که زلزله طلب می کند و بنابراین ناگزیرند تاوان این کمبود مقاومت را با تغییرشکل مومسان بپردازند. شرط لازم برای چنین تخفیفی در نیروهای زلزله، توانایی سازه برای تغییر مومسان است، در حالی که ساختمان آجری غیرمسلح چنین قابلیتی ندارند و سازه به محض رسیدن به حد مقاومت خود سست شده، در مقابل رانش های بعدی مقاومت نشان نمی دهد. بنابراین چه بسا ساختمانی آجری که از ساختمانی فولادی با مشخصات مهندسی تقریبا مشابه قوی تر باشد اما ساختمان فلزی در مقابل زلزله بایستد و ساختمان آجری خراب شود. با توجه به این که در زلزله های مخرب غالبا مقاومت طلب بیش از مقاومت سازه است. بنابراین نیروی ایجاد شده در هر سازه برابر مقاومت سازی است و بدین ترتیب نیروی زلزله واقعیت خارجی خود را از دست داده، تابعی از خواص هر سازه می شود و ایستایی لرزه ای سازه صرفاً بستگی به قابلیت سازه برای جابجایی های متناوب مومسان دارد، هر چه مقاوت سازه کمتر باشد باید جابجایی بیشتری را پذیرا شود.

2-8 عملکرد ساختمان های آجری غیرمسلح در برابر زلزله [1]
با توجه به مباحث مطروحه ضعف اساسی ساختمان های آجری در مقابل زلزله کمبود مقاومت نیست بلکه کمبود نرمی (شکل پذیری) است. میزان خسارت سازه های نرم تا حدودی تابع بزرگی زلزله است و در مورد سازه های نرم در زلزله ای بسیار مخرب با شدت بیش از 7، در ناحیه مرکزی زلزله بیشترین آسیب مشاهده می شود و از مرکز که دور می شویم به تدریج از شدت آسیب کاسته می شود در حالی که در مورد ساختمان های آجری چنین نیست و از منطقه ای که ساختمان ها کاملاً فروریخته است، ناگهان به منطقه ای با ساختمان های نسبتا سرپا می رسیم. رفتار یک ساختمان آجری غیرمسلح را در مقابل زلزله می توان به صورت زیر خلاصه کرد.
الف) شدت زلزله از مقاومت سازه کمتر است و در این صورت سازه سختی اولیه خود را حفظ کرده، ضریب باتاب کم می باشد و نیروی زلزله برابر جرم ساختمان ضرب در شتاب زلزله است. این نیرو برای ایجاد ترک و در هم شکستن سازه کافی نیست و بنابراین ساختمان از زلزله آسیبی نمی بیند.
ب) شدت زلزله در لحظات واپسین آن از حد مقاومت سازه فراتر می رود و ترک ها و خردشدگی ها آغاز می شود، سختی کم شده، تناوب زیاد می شود و در نتیجه ضریب بازتاب افزایش می یابد و سبب بالارفتن نیروی زلزله می شود اما چون این تحولات در لحظه های واپسین اتفاق می افتد و زلزله ادامه نمی یابد، سازه پایدار می ماند و در پایان زلزله فقط مقداری ترک و خردشدگی ملاحظه خواهد شد.
ج) شدت زلزله در همان لحظه های آغازین از حد مقاومت سازه فراتر می رود و در نتیجه کاهش سختی و افزایش ضریب بازتاب سازه در معرض نیروهای بزرگتری قرار می گیرد به گونه ای که خیلی زود در هم می شکند و با خاک یکسان می شود.
مراحل سه گانه فوق از یک سو تابع بزرگی زلزله اند و معمولاً در زلزله های با بزرگی بیش از 6 حالت (ج) اتفاق می افتد و غالبا در نواحی مرکزی زلزله ساختمان های آجری غیرمسلح با خاک یکسان می شوند و از سوی دیگر با توجه به میرایی امواج زلزله، ساختمان های آجری بر حسب فاصله شان از مرکز زلزله، می توانند مطابق یکی از حالت های بالا عمل کنند.
به طور کلی با نگاهی به تاریخچه زلزله های کشور مشخص می شود که خانه های روستایی که در ناحیه مرکزی زلزله هایی با شدت متوسط قرار گرفته باشند در معرض خطر ترک خوردن و فروریختن هستند. البته ساختمان های آجری برای اغلب ساختمان های آجری غیرمسلح تحمل زلزله های نسبتاً شدید، امکان پذیر نیست و این قبیل ساختمان ها بر اثر این زلزله ها فرو می ریزند.

2-9 مقاومت جانبی دیوار برشی غیرمسلح
دیوار برشی ساخته شده از مصالح آجری و مانند آن (بلوک بتنی، سنگ، خشت) از مقاومت برشی قابل ملاحظه ای برخوردار است. اما متاسفانه رفتاری به شدت ترد وشکننده دارد و به محض رسیدن به مقاومت نهایی، تحلیل می رود و فرو می ریزد و به همین دلیل برای مناطق شدیدا لرزه خیز سیستم مناسبی نیست. این نوع دیوار دارای دو حالت شکست اصلی است شکست خمشی و شکست برشی. دیواری که نسبت بعدی (ارتفاع به طول) کوچکی دارد به قدر کافی پهن بوده و امکان شکست خمشی در آن کم است، به عکس در دیوار باریک بیشتر حالت شکست خمشی غالب است. با توجه به تردی و شکنندگی دیوار غیرمسلح، و عملکرد بسیار ضعیف در زلزله های مخرب گذشته، بکارگیری آن به تنهایی به عنوان عنصر لرزه بر اصلا توصیه نمی شود.
یکی از ویژگی های دیوارهای آجری غیرمسلح آن است که تحت شتاب پی، مادام که به حد آستانه نرسیده اند آثار تخریبی چندانی در آن ها ظاهر نمی شود اما به محض عبور از حد آستانه، دیوار شروع به یک حرکت چرخشی حول محور عمود بر دیوار تلو می کند و این حرکت به نوبه خود موجب پیدایش تنش های خرد کننده ای در پنجه دیوار می شود که نهایتا به خرابی دیوار می انجامد. [1] پریستلی [3] برای مقابله با این حالت استفاده از صفحات فولادی در پنجه دیوار، موسوم به قید پنجه را پیشنهاد کرده است. نمونه ای از تبعات این رفتار در زلزله واقعی این است که در خارج از یک شعاع آستانه از مرکز زلزله، ساختمان های آجری غیرمسلح بدون هیچ خرابی عمده ای پایدار می مانند اما به محض ورود به داخل این محدوده شاهد خرابی بی حد این نوع ساختمان می باشیم. [1]
هندری [26] مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه اندازه گیری و محاسبه مقاومت جانبی دیوارهای آجری داشته است. این مرور نشان می دهد که اکثر محققان برای برآورد مقاومت برشی دیوار از رابطه کولن (کولمب) استفاده نموده اند.
(2-2) H=A.τ_f مقاومت برشی دیوار آجری
(2-3) τ_f=τ_0+μσ_n تنش برش شکست

A سطح مقطع دیوار، تنش چسبندگی ملات، µ ضریب اصطکاک و σ_n تنش قائم در دیوار ناشی از وزن دیوار و سربار است. مقادیر σ_n و µ برای برخی از انواع متداول ملات بر اساس تحقیقات آزمایشگاهی سین ها و هندری[27] ، چینوا[28] ، پی بر[2] و شنایدر[29] در جدول 2-2 ارائه شده است.
مقاومت خمشی دیوارهای غیرمسلح بر اساس لنگر نیروهای وزنی و سربار و با اغماض مقاومت کششی ملات عمود بر سطح بندهای افقی، با توجه به شکل 2-9 چنین برآورد می گردد:

شکل (2-9) دیاگرام آزاد دیوار مقاومت خمشی دیوار

(2-4) H=(L(w_1+w_2))/2h
بدین ترتیب می توان مقاومت دیوار برشی را محاسبه نمود و با نیروی ارتجاعی زلزله مقایسه نمود. در صورتی که نیروهای ارتجاعی زلزله از مجموع مقاومت دیوارهای برشی بیشتر شود ساختمان در معرض خطر تخریب قرار خواهد داشت و باید تقویت گردد.

2-10 تقویت لرزه ای ساختمان های بنایی
تقویت یک ساختمان بنایی به دو صورت امکان پذیر است.
1.افزایش مقاومت برشی به کمک افزایش مقدار دیوارهای برشی و افزایش مقاومت جانبی آن ها
2. افزایش نرمی (شکل پذیری) ساختمان به کمک تسلیح عناصر لرزه بر و سایر و اقدامات مشابه
باید دانست که معمولاً استراتژی اول پرهزینه، غیرعملی و غیرضروری است و در عوض استراتژی دوم به خاطر استفاده از ظرفیت نرمی سازه و کاهش نیروی طلب مناسب تر و عملی تر می باشد. [30]
برای تقویت ساختمان های بنایی در برابر زلزله روش های مختلفی وجود دارد. در این قسمت مقدماتی از روش تسلیح و کلاف بندی آمده است، اما از آنجا که روش تسلیح برای بهسازی غیرعملی است فقط به آن اشاره شده و روش کلاف بندی را که در این پایان نامه از آن استفاده شده است به طور مفصل تر مورد بررسی قرار می دهیم، از مزایای روش کلاف بندی می توان به افزایش شکل پذیری ساختمان، افزایش انسجام سازه و از همه مهمتر ایجاد خط دوم دفاعی اشاره کرد.

2-10-1 روش تسلیح دیواری های آجری
برای مقابله با حالت های شکست خمشی و برشی در دیوار می توان از میلگردهای قائم و افقی استفاده کرد. ادر این صورت از ترکیب فولاد و دیوارهای سازه ای عضوی پدید می آید که خواصش مشابه سازه های مرکب مانند بتن مسلح است. میلگردهای افقی در داخل درزهای افقی قرار می گیرند و از این رو، عملا قطر آن نمی تواند از 10 تا 12 میلیمتر بیشتر باشد.
میلگرد قائم باید به داخل کلاف افقی زیرین دیوار قلاب شود تا بتواند لنگر خمشی ناشی از نیروی زلزله را به داخل پی هدایت نموده و از وقوع شکست خمشی جلوگیری نماید. شکل 2-10 برخی روش های اجرایی و در شکل 2-11 نحوه عملکرد دیوارهای آجری مسلح را نشان می دهد.

شکل 2-10 برخی روش های اجرایی دیوارهای آجری مسطح

شکل 2-11 نحوه عملکرد دیوارهای آجری مسطح

2-10-2 روش کلاف بندی دیوار آجری [1]
وجود دیوار آجری در داخل قاب فولادی یا بتنی عملا از جابجایی قاب در صفحه خود جلوگیری کرده و در نتیجه بخشی از نیروی جانبی واردبر به قاب به میانقاب منتقل می گردد. مشاهدات تجربیات گذشته و تحقیقات گسترده نظری و آزمایشگاهی نشان داده است که مقاومت و سخت این قاب ها به مراتب بیش از قاب لخت (بدون میانقاب) است. گزارش های جامعی از تحقیقات انجام گرفته از سال های 1948 تا 1990 در این زمینه صورت گرفته [31] موید این مطلب است که اندر کشش قاب و میانقاب تأثیر غیرقابل اغماضی بر رفتار سازه دارد. به طور کلی می توان گفت که اندرکنش قاب با میانقاب موجب افزایش سختی و مقاومت از یک سو و افزایش نرمی (شکل پذیری) میانقاب از سوی دیگر می شود و در نتیجه خواص لرزه ای را به طور چشمگیری بهبود می بخشد. بر اساس این رفتار اندرکنشی این قاب ها را مرکب می خوانیم.
بنابر مطالب گفته شده در مورد تعداد زیاد ساختمان های بنایی و وسعت خرابی های آن ها در زلزله های گذشته و همچنین رفتار خاص ساختمان های بنایی درباره های لرزه ای ضرورت امر تقویت این ساختمان ها بیش از پیش مسجل می شود. یکی از روش هایی که برای تقویت ساختمان های غیرمسلح پیشنهاد شده است، ایجاد خط دوم دفاعی است تا هنگامی که ساختمان در معرض زلزله قرار گرفته و آغاز به فروریختن کرد بتواند بر این خط دفاع تکیه کند و کاملا فرو نریزد و بدین وسیله جان ساکنان محفوظ بماند.

فصل سوم
« معرفي آيين نامه ها »

3-1 مقدمه
از آنجا که مطالعات آسیب پذیری و بهسازی لرزه ای در ایران کار جدیدی می باشد و آیین نامه های قوی و مختص این کار در کشورمان وجود ندارد،بنابراین از مشکلاتی که وقت بسیار زیادی را در این پروژه به خود اختصاص داده است جمع آوری مراجع فنی کتابخانه ای و اینترنتی و آیین نامه های مهم و مفید در این زمینه می باشد. در این بخش خلاصه ای از مهم ترین دستورالعمل ها و ضوابط فنی مورد استفاده در این پروژه و قابل استفاده در پروژه های مقاوم سازی مشابه ارائه می گردد.

3-2 معرفی آیین نامه ها
آیین نامه های مهم و مفید که

پایان نامه
Previous Entries منبع تحقیق درمورد آسیب پذیری، روش های ارزیابی، آسیب پذیری لرزه ای Next Entries منبع تحقیق درمورد ایمن سازی، زمین لرزه، جمع آوری اطلاعات