پایان نامه با واژگان کلیدی دینامیکی، آذربایجان شرقی، انعطاف پذیری

دانلود پایان نامه ارشد

7 ریشتر،طبس در سال 1357 با3/7 ریشتر، آذربایجان شرقی(هریس)درسال1391با3/6 ریشتر، بوشهر(کاکی)در سال1391 با 6 ریشتر و….
با نگاهی کلی به تاریخچه زلزله های کشور مشخص می شود که خانه های روستایی که در ناحیه مرکزی زلزله هایی با بزرگی بیش از 5/5 ریشتر قرار گرفته اند در معرض خطر ترک خوردن و فرو ریختن هستند. البته ساختمانهای آجری شهری که با ملات سیمان چیده شده اند مقاومت بیشتری دارند و ممکن است در برابر زلزله هایی با بزرگی 6 تا5/6 ریشتر نیز پایدار بمانند.
بدون شک بالا بردن کیفیت مصالح و نحوه ساخت و یکپارچگی سقف و سبک کردن آن، و نیز تعبیه عناصری مانند کلافهای افقی،که انعطاف پذیری ساختمان را افزایش می دهند می تواند سبب افزایش مقاومت ساختمان شود. اما هیچ یک از این تمهیدات به معنی تضمین پایداری قطعی سازه در مقابل زلزله های مخرب نیستند.

دسته بندی ساختمان های آجری
ساختمان های آجری به بناهایی گفته می شود[3] که با مصالح فشاری مثل آجر، بلوک بتنی، سنگ و خشت و ملات بنا شده اند. این ساختمان ها را می توان به چهار گروه غیر مسلح،نیمه مسلح،مسلح و مرکب تقسیم کرد.

ساختمان های آجری غیر مسلح
این نوع ساختمان متداولترین و قدیمی ترین نوع ساختمان را در کشورمان تشکیل می دهد و به دو گروه عمده شهری و روستایی قابل تفکیک است.در ساختمانهای روستایی دیوارها معمولا از خشت خام یا سنگهای رودخانه ای با ملات گل ساخته شده،سقف به صورت گنبدی از خشت خام در نواحی جنوب خراسان،و یا تیرهای چوبی با پوشش گل در نواحی شمالی کشور،بنا می شوند.گاهی برای استحکام بیشتر از شمعهای چوبی استفاده میشود که به طور افقی در دیوارها قرار می گیرند.در ساختمان های شهری دیوار ها از آجر فشاری با ملات ماسه سیمان بنا می شوند و سقفها تیرآهن یا تیرچه بلوک وگاهی نیز چوبی است.

ساختمان های آجری نیمه مسلح
تفاوت این نوع ساختمان ها با نوع قبلی در آن است که برای بهبود رفتار آنها در مقابل زلزله از عناصری استفاده می شودکه سبب افزایش نسبی مقاومت و یا نرمی می شوند همچون کلاف فوقانی و تحتانی در دیوارهای آجری و یا استفاده از قید پنجه.

ساختمان های آجری مسلح
ساختمان های نیمه مسلح هر چند دارای عناصری هستند که موجب افزایش مقاومت می شوند اما زمانی می توان سازه را کاملا مسلح دانست که دارای یک سیستم لرزه بر با دو ویژگی زیر باشد:
الف)کاملا ایستا
ب)قابل محاسبه
سیستم کاملا ایستا آن است که در کلیه حالتهای اصلی شکست دارای عناصر تسلیح باشد.
مثلا دیوارهای برشی دو حالت اصلی شکست دارند.خمش و برشی که عناصر تسلیح اولی میلگردهای قائم و دومی میلگردهای افقی است که نحوه محاسبه آن ها به شرحی که در منابع دیگر آمده است قابل اجرا می باشد.با کلافهای تحتانی و فوقانی نمی توان مانع شکست خمشی شد. متداولترین شکل تسلیح ساختمان های آجری عبارت است از تعبیه کلافی افقی در زیر و میلگردهای افقی و قائم در داخل دیوارهای برشی.

ساختمان های آجری مرکب
ساختمان های آجری که دارای اسکلت فلزی یا بتنی باشند مرکب نامیده می شوند.این نام معرف رفتار مرکب قاب و دیوار داخل آن(میانقاب) است.هنگامی که داخل قابی را با دیوار پرکنیم خواص مکانیکی آن « نظیر سختی،مقاومت،نرمی و شکل پذیری» به طور چشمگیری تغییر می کند به طوری که نمی توان با جمع ساده خواص قاب لخت و دیوار تنها به این خواص دست یافت.

فصل دوم

خواص سازه ای ودینامیکی ساختمانهای آجری

خواص سازه ای و دینامیکی ساختمانهای آجری
مقدمه
پیچیدگی رفتار سازه های آجری مانع از آن بوده است که روشهای جامعی برای تحلیل خواص مکانیکی سازه ای آنها بوجود آید،در حالی که برای تحلیل سازه های فولادی در نیمه قرن نوزدهم و بتنی در نیمه اول قرن بیستم نظریه ها و روشهای مبسوطی پدید آمده بود.
در ساختمانهای بنایی،مصالح بنایی که ممکن است آجر یا بلوک باشند به همراه ملات بین آنها عناصر اصلی باربر ثقلی و جانبی ساختمان می باشند[4] از طرفی به دلیل پیچیدگی رفتار این نوع سازه ها نمی توان روش جامعی برای تحلیل خواص مکانیکی و سازه ای آنها 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 است که غالبا جز با روش آزمایش های در مقیاس واقعی نمی توان از وضعیت خرابی ها و تنش های ایجاد شده در اجزای سازه ای اطلاعاتی بدست آورد.

توزیع نیروی زلزله در ساختمانهای بنایی
نیروهای لختی که در نتیجه شتاب پی (ناشی از حرکت زمین به هنگام زلزله) در ساختمان پدید می آیند 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 آنها که عمود بر این جهت اند 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 شود.سقف ها نیروهای حاصل از زلزله و دیوارهای عرضی را به دیوارهای برشی منتقل می کنند.شکل (2-1)

شکل ‏21: توزیع نیروی زلزله
اصلی ترین عنصر لرزه بر هر ساختمان آجری دیوارهای برشی است که سرانجام باید بار افقی حاصل از کلیه اجزای دیگر ساختمان را به زمین منتقل کند.علاوه بر این سقف نیز باید از یکپارچگی لازم برای انتقال نیروهایی که از بخشهای دیگر دریافت می کند،به دیوارهای برشی برخوردار باشد.به عنوان مثال سقفهای تیرچه بلوک و طاق ضربی از صلابت برشی نسبتا خوبی برخوردارند،در حالی که سقفهای سبک شیروانی چنین نیستند ونمی توانند بار دیوارهای عرضی را به دیوارهای برشی منتقل کنند. همچنین دیوارهای عرضی باید بتوانند بار خود را به سقف و پی و دیوارهای متعامد انتقال دهند.[5]

حالت های شکست
شکست دیوارهای برشی و عرضی اصلی ترین حالت های شکست را تشکیل می دهند چون در ساختمان های آجری سقف بر دیوارها تکیه دارد با سقوط دیوار احتمال درهم فروریختن کل ساختمان وجود دارد و لذا ناپایداری دیوارها را می توان به منزله ناپایداری کلی دانست.دیوارهای برشی تقریبا تمامی بار جانبی حاصل از زلزله را بر دوش دارند، پس سقوطشان به منزله انهدام قطعی ساختمان است، اما شکست دیوارهای عرضی معمولا با خسارات کمتری همراه است و بنابراین به هنگام تسلیح و تقویت ساختمان آجری، تاکید اصلی روی دیوارهای برشی است.

شکست دیوارهای برشی
هرگاه دیوارهای برشی تحت نیروی جانبی قرار گیرند دو حالت شکست خواهند داشت، خمشی و برشی. پایه های پهن معمولا به حالت برشی و پایه های باریک به حالت خمشی می شکنند.
هنگام زلزله دیوار تحت تأثیر نیروی زلزله به طور متناوب برروی پنجه و پاشنه خم می شود و چنانچه نیروی زلزله بر نیروی مقاوم چیره شود جابجائی از حد می گذرد و دیوارها شروع به واژگون شدن می کنند. اما چون زلزله طبیعتی آنی دارد این واژگونی چند لحظه بیشتر به طول نمی انجامد و خیلی زود جهت نیروها عوض می شود و دیوارها در جهت مقابل به حرکت در می آید و در هر بار چند میلیمتر تا چند سانتیمتر از محل پی جدا شده پس از لحظه ای و به دنبال ضربه ای محکم، در جهت دیگر خم می شود.این حرکتهای خمشی را تلو گویند.
حرکت تلو[6] بسیار خطرناک است و آثار زیان بخش زیر را به دنبال دارد:
1-ضربه های حاصل از تلو موجب خرد شدن پنجه و پاشنه دیوار شده، از عرض مؤثر پایه می کاهد و دیوار را بیش از پیش در برابرضربه های بعدی بی دفاع می سازد.
2-حرکت تلو با ضربه های شدیدی همراه است که نیروهای افقی بزرگی را ایجاد می کند.
3-حرکت تلو موجب سست شدن ساختمان و در نتیجه کاهش دوره تناوب می شودکه به نوبه خویش سبب افزایش شتاب پاسخ و یا نیروهای زلزله می شود،بنابراین از یک سو مقاومت ساختمان کم می شود و از سوی دیگر نیروی زلزله شدیدتر می گردد و بیش از پیش ساختمان را در معرض انهدام قرار می دهد. شکست خمشی با تلو خوردن دیوار همراه است و پنجه و پاشنه آن را در معرض خرد شدن قرار می دهد.
شکست برشی با ترکهای اریب همراه است و به سبب دو طرفه بودن نیروی زلزله، این ترکها بصورت ضربدری ظاهر می شوند.

شکست دیوارهای عرضی
دیوارهایی که بر جهت زلزله عمودند ، به سبب نیروهای لختی افقی که براثر شتاب حاصل از زلزله، از جرم خود دیوار پدید می آیند، مانند دال تختی که بر چهار تکیه گاه قرار گرفته باشد (زمین- سقف- دو دیوار برشی عمود بر دیوار) تحت خمش قرار گرفته، خطوط مشابه خطوط تسلیم در آنها پدید می آید. در صورتی که فاصله دیوارهای عمودی زیاد باشد، خمش عمدتا بین سقف و زمین واقع شده، ترکهای خمشی در امتداد افقی ظاهر می شوند. شکل(2-2)

شکل ‏22: خمش در دیوار عرضی

عملکرد ساختمان های آجری غیر مسلح در مقابل زلزله
باتوجه 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 ودر مورد سازه های نرم در زلزله های بسیار مخرب با شدت بیش از 7،در ناحیه مرکزی زلزله بیشترین آسیب مشاهده می شود واز مرکز دور می شویم به تدریج از شدت آسیب کاسته می شود در حالی که در مورد ساختمانهای آجری چنین نیست واز منطقه ای که ساختمان ها کاملا فرو ریخته است ناگهان به منطقه ای با ساختمان های نسبتا سرپا می رسیم.رفتار یک ساختمان آجری غیر مسلح را در مقابل زلزله می توان بصورت زیر خلاصه کرد:
1-شدت زلزله از مقاومت سازه کمتر است ودر این صورت سازه سختی اولیه خود را حفظ کرده،ضریب بازتاب کم می باشد ونیروی زلزله برابر جرم ساختمان ضرب در شتاب زلزله است.این نیرو برای ایجاد شکست ودر هم شکستن سازه کافی نیست وبنابراین ساختمان از زلزله آسیبی نمی بیند.
2-شدت زلزله در لحظات واپسین آن[7] از حد مقاومت سازه فراتر می رود وترکها وخردشدگی ها آغاز می شود،سختی کم شده،و تناوب زیاد می شود ودر نتیجه ضریب بازتاب افزایش می یابد وسبب بالا رفتن نیروی زلزله می شود.اما چون این تحولات در لحظات واپسسین اتفاق می افتد وزلزله ادامه نمی یابد،سازه پایدار می ماند ودر پایان زلزله فقط مقداری ترک و خرد شدگی ملاحظه خواهد شد.
3-شدت زلزله در همان لحظه های آغازین از حد مقاومت سازه فراتر می رود ودر نتیجه کاهش سختی وافزایش ضریببازتاب ،سازه در معرض نیروهای بزرگ تری قرار می گیرد به گونه ای که خیلی زود در هم می شکند وبا خاک یکسان می شود.
مراحل سه گانه فوق از یک سو تابع بزرگی زلزله اند ومعمولا در زلزله های با بزرگی بیش از6 حالت(3)اتفاق می افتد و غالبا در نواحی مرکزی زلزله ساختمان های آجری غیر مسلح 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 وفرو ریختن هستند.البته ساختمان های آجری شهری که با ملات سیمان چیده شده باشند مقاومت بیشتری دارند و ممکن است مقاومت بیشتری از خود نشان دهند،اما برای اغلب ساختمان های آجری غیر مسلح تحمل زلزله های نسبتا شدید،امکان پذیر نیست واین قبیل سساختمان ها بر اثر این زلزله ها فرو می ریزند.

روش های تسلیح و تقویت
روش های جلوگیری از شکست خمشی و برشی[8] عبارتند از:
1-مهار شکست خمشی به کمک میلگردهای قائم(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 واز وقوع شکست خمشی جلوگیری نماید).
2-مهار شکست برشی به کمک میلگردهای افقی(میلگردهای افقی در داخل درزهای افقی قرار می گیرند واز این رو،عملا قطر آن نمی تواند از 10تا 12میلیمتر بیشتر باشد)
3-مهار شکست برشی به کمک کمرکش(کمرکش کلاف افقی است که در میانه ارتفاع دیوار تعبیه می شود)
4-استفاده از قید پنجه برای جلوگیری از خرد شدن پنجه در دیوار

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با واژگان کلیدی مقاوم سازی، زمین لرزه، قیمت تمام شده Next Entries پایان نامه با واژگان کلیدی ایالات متحده، مقاوم سازی، پهنه بندی