مقالات مهندسی عمران

[فلفل نمك]

تركيب اين سيستم با سيستمهاي سازه اي ديگر:

الف: تركيب در پلان:در بسياري از موارد ديده شده است كه طراحان در يك طبقه در يك يا چند دهانه از سيستم خارج از محور و در يك يا چند دهانه ديگر به موازات بادبندهاي نوع اول از بادبندهاي هم محور استفاده نموده اند. در اينجا بايد به اين نكته توجه داشت كه از آنجايي كه نوع رفتار اين سيستم با سيستم هم محور متفاوت مي باشد، اساساً استفاده از اين سيستم در تركيب با سيستم هم محور در يك جهت و يك پلان كاملاً مردود ميباشد و باعث ايجاد رفتارهاي غير متعارف در سازه در هنگام زلزله ميشود؛ به همين جهت به طراحان توصيه ميشود كه اگر تمايل به استفاده از اين نوع سيستم بادبندي دارند ، در پلان، تمامي دهانه هاي بادبندي را به صورت خارج از محور طراحي نمايند . البته اين مساله مانع استفاده از تركيب اين سيستم با سيستم قاب خمشي به صورت سيستم دوگانه و ضريب رفتار r=7.5 و يا استفاده از يك سيستم مقاوم متفاوت در جهت متعامد با جهتي كه از سيستم برون محور استفاده شده است ، نمي باشد.

ب: تركيب در ارتفاع:در اين زمينه نيز در موارد بسياري ديده شده است كه طراحان در يك دهانه بادبندي خاص در برخي طبقات (عموماً بنا به ملاحظات معماري) از سيستم خارج از محور استفاده كرده و باقي طبقات را به صورت بادبند هم محور طراحي نموده اند. در اينجا نيز بايد به اين نكته توجه داشت كه آيين نامه2 تركيب اين سيستم با سيستمهاي ديگر را در ارتفاع، به طور كامل ممنوع كرده است ، مگر در موارد زير:

1- براي بادبندهاي برون محور بالاتر از 5 طبقه ميتوان بادبند طبقه آخر را به صورت هم محور و بدون تيرچه ارتباطي طراحي نمود.

2- طبقه اول يك بادبند برون محور بيش از 5 طبقه مي تواند هم محور باشد به شرط آنكه بتوان نشان داد كه ظرفيت الاستسك آن 50 درصد بزرگتر از ظرفيت تسليم طبقه بالاتر از طبقه اول باشد.

[فلفل نمك]

بادبند هاي همگرا (cbf) و باد بند های واگرا (ebf) بادبند*های فولادی از جمله سیستم هایی هستند که در برابر نیروهای جانبی مقاومت می کنند با بادبندگذاری در تعدادی از قاب*های ساختمان درهرامتداد و با کمک عملکرد دیافراگم صلب کف سازه می*توان آن راستا را مهار شده در نظر گرفت . بادبند*گذاری به دو نوع همگرا و واگرا تقسیم می شود . در مهاربندی همگرا امتداد اعضا شامل تیر، ستون و مهاربند همگرا از یک نقطه عبور می کنند.

از مزایا و معایب بادبندهای همگرا می توان به موارد زیر اشاره کرد :

مزایا:

_ سختی بالا برای سازه

_ کنترل تغییر مکان جانبی سازه تا حد زیاد

معایب:

_ایجاد محدودیت از نظر معماری برای ایجاد بازشو

_با توجه به سختی زیاد این مهاربندها شکل*پذیری آنها کم می*شود و در نتیجه قابلیت جذب و دفع نیروی زلزله در آنها کاهش پیدا می*کند و ارتعاش در سازه بالا می*رود.

[فلفل نمك]

مهاربندهای واگرا را در انواع زیر می توان به کار برد :

بادبندهای واگرا باید حداقل در یک انتهای باد بند به تیر متصل باشند و حداقل یک انتهای بادبند به گره تقاطع تیر و ستون متصل نباشد.

دراین مهاربندها شکل پذیری نسبت به بادبندهای همگرا افزایش پیدا می*کند و عمل دفع انرژی ناشی از نیروی زلزله بهتر انجام می*شود .

شکل*پذیری در این مهاربند*ی*ها توسط جاری*شدن تیر بین 2 سر مهاربند و یا تیر بین مهاربند و ستون شکل می*گیرد ، که این قسمت از تیر، تیر واسط نام دارد

زمانی که طول تیر واسط زیاد باشد جاری شدن آن توسط لنگر خمشی شکل می*گیرد و زمانی که طول تیر واسط کم باشد جاری شدن آن توسط نیروهای برشی اتفاق می*افتد . وقتی که تیر واسط توسط نیروهای وارده از طرف مهاربند وارد رفتار غیر خطی شد آن*گاه شاهد تغییر شکل*های زیاد از این تیر هستیم که همین شکل پذیری غیرارتجاعی عامل دفع نیروهای زلزله خواهد شد . البته باید این تیر را در حدی تقویت کنیم که تیر اجازه تغییر شکل را داشته باشد ولی از مکانیسم شدن آن جلوگیری به عمل آید.

[فلفل نمك]

برای کنترل شکل*پذیری تیر واسط بایستی موارد زیر زا عمل کنیم :

_در ابتدا و انتهای طول تیر واسط استفاده از سخت کننده الزامی است . (در تیر واسط سخت کننده*ها تا پایان تیر ادامه پیدا می*کنند.)

_زمانی که طول تیر واسط از یک متر کمتر باشد علاوه بر سخت کننده*های ابتدایی و انتهایی از یک جفت سخت کننده در وسط تیر واسط استفاده می گردد.

_توصیه میشود طول تیر واسط از 0.2 طول کل دهانه بیشتر نشود.

_زاویه بین عضو مهاربند و تیر واسط بین 30 الی 60 محدود شود.

_از بکار بردن تیرهای لانه زنبوری در تیرهای واسط جلوگیری شود.

_سعی گردد از مقاطع دوبل برای تیرهای واسط استفاده نگردد چرا که نیروی وارده از مهاربند مقدار زیادی دارد و بال تیر آهن*ها قدرت انتقال این نیرو را ندارد.

[فلفل نمك]

مقایسه دو بادبند 7 و 8 (هم*محور و بدون*محور):

از دیدگاه معماری استفاده از بادبندهای 7 نسبت به بادبندهای 8 امکان ایجاد باز شوهای بزرگتری را برای تعبیه پنجره*ها فراهم می*کند . اما از دیدکاه سازه*ای در بادبندهای 7 نسبت به بادبندهای 8 تغیر مکان*های قاب افزایش پیدا می*کند و مسیر انتقال نیرو بیشتر می شود . در بادبندگذاری 8 در اولین طبقه مشکل بازشو (در) را نخواهیم داشت ولی در بادبندگذاری 7 در اولین طبقه اولاً فضای بازشو محدود می*گردد . ثانیاًبرای اتصال بادبندها به فونداسیون باید از ورق فولادی استفاده کرد

[فلفل نمك]

استفاده از شیشه های مقاوم در برابر زلزله در ساختمانها
شكل جديد بناهاي امروزي كه متناسب با نيازهاي بشر امروز است، تنها به دليل طراحي متفاوت نيست، بلكه شكل اجرا و نوع مصالح به كار رفته در بناها نيز در متفاوت بودن بناهاي امروزي تاثير بسياري دارند. تا به امروز استفاده از شیشه آن هم در این سطح کلان مشاهده نشده است. شیشه*ها اکنون در همه جا، کنار ما هستند؛ معماری داخلی ساختمان*ها و مراکز تجاری و اداره*ها، معماری خارجی برج*ها و آسمان خراش*ها و بیش از همه در سقف*ها و نماهای ساختمانی. پس با این حساب چگونه قرار است زلزله*ای چند ریشتری را کنار این بلورهای شیشه*ای بگذرانیم؟ چگونه امنیت زیستی ما در کنار جداره*های شیشه*ای باید حفظ شود؟
معماری امروز با کمک دانش نوین در ساخت مصالح جدید پاسخ*های خوبی برای این پرسش*ها دارد.

[فلفل نمك]

راه حلهای معمارانه
شكنندگي شيشه سبب مي*شود تا اين عنصر مهم ساختماني در زمان وقوع زلزله و پس از آن، يكي از عوامل اصلي تلفات و افزايش آمار كشته شدگان و مجروحان باشد. در هنگام زلزله، تكه شكسته*هاي شيشه با لبه*هاي برنده خود مانند تيرهاي كشنده، جان هزاران انسان را چه در بيرون و چه در درون ساختمان*ها تهديد مي*كنند. پس از حادثه نيز، خرده شيشه*هاي پخش شده روي زمين، حركت بازماندگان، امدادگران و ماشين*هاي كمك*رساني را كند و متوقف مي*سازد كه اين خود سبب جراحت، افزايش وخامت حال مجروحان و رشد تلفات جاني مي*گردد. با توجه به مسائل فوق، مي*توان به خطر بالقوه*اي كه به*خصوص جوامع شهرنشيني را تهديد مي*كند، پي برد.
يكي از راه*حل*هاي اين مشكل، تعويض شيشه*هاي موجود با شيشه*هاي نشكن و رزيني (لامينيت) مي*باشد. اين شيشه*ها حتي در صورت شكست، داراي شيشه خرده*هاي كوچك و بدون لبه برنده مي*باشند، اما همچنان در صورت سقوط از ارتفاع زياد و يا در اثر انفجار، خطرناك و حتي كشنده مي*باشند. هزينه و زماني كه براي تعويض و نصب اين شيشه*ها، مشخصا در ساختمان*هاي موجود، صرف مي*شود نيز عاملي است كه نمي*توان از آن صرف*نظر كرد. به*علاوه بعضي از موارد استفاده از اين شيشه*ها به لحاظ صرفه اقتصادي محدوديت*هايي را در بر دارد، مثلا به*كارگيري اين شيشه*ها در نماي ساختماني كه اصلا مقرون به صرفه نيست.
عوامل فوق در مجموع سبب مي*شود تا لزوم ابداع و به*كارگيري روش*هايي براي تقويت شيشه*هاي موجود، بيش از پيش رخ بنماياند. فن*آوري امروزي، محصولات جديدي را در اختيار مي*گذارد تا همچنان زمان صفر، زمان طلايي و هنگام زمينه*سازي غلبه انسان بر زلزله باشد.

[فلفل نمك]

مقاوم*سازی شیشه*ای
ورق*هاي لکسان، نوعي ورق ترمو پلاستيكي هستند كه انواعي از آنها مطلقاً نشكن هستند و با شفافيت شيشه مانند و سبكي وزن خود، مي*توانند گزينه بسيار مناسب براي جايگزيني شيشه باشند. استفاده از اين ورق*ها در موارد صنعتي به*عنوان نورگير*هاي نشكن و پوشش*هاي شفاف ضد زلزله، در جهان رايج است. تنوع رنگ، طرح و خصوصيات اين ورق*ها، استفاده آنها را در عرصه وسيعي از سازه*ها امكان پذير ساخته است، اما همچنان صرفه اقتصادي به*عنوان يك عامل بازدارنده، محدوديت*هايي را براي استفاده از اين ورق*ها به*وجود مي*آورد. بهترين راه*حل، استفاده از عايق شيشه (Window film) است.
عايق شيشه، پوشش نازك پليمري با ضخامت متوسط حدود يك*دهم ميليمتر است كه از چند لايه تشكيل شده و هر كدام از اين لايه*ها براي ايجاد خاصيتي ويژه و يا تقويت ضعف*هاي شيشه طراحي شده*اند. اين عايق*ها بر روي سطح شيشه مي*چسبند، به*گونه*اي كه كاملا قابل شست*وشو هستند.
وجود اين عايق*ها، سبب مي*شود چنانچه در اثر زلزله، شيشه*ها شكسته شوند، خرده*هاي آن به اطراف پرتاب نشوند و در جاي خود بمانند كه در اين صورت بسياري از تلفات خونين ساكنين و ترددكنندگان در حين و پس از وقوع زلزله، كــــاهش مي*يابد.
براساس تحقيقات انجام شده در دانشكده*هاي مهندسي زلزله و آزمايشگاه*هاي زلزله شناسي، وجود اين عايق*ها سبب جلوگيري از پرتاب تكه*هاي شيشه و يا كاسته شدن از دامنه ...و سرعت پرتاب اين خرده شيشه*ها به اطراف مي*گردد. اگر به اين ويژگي، تنوع رنگ و طرح، ممانعت از سرايت و گسترش آتش، جلوگيري از ورود اشعه مضر ماوراي بنفش و صرفه*جويي در مصرف سوخت در اثر ممانعت از اتلاف انرژي گرمايشي و سرمايشي در زمستان و تابستان اضافه شود، عايق*هاي شيشه به*عنوان يك محصول استثنايي تقويت*كننده شيشه در ابعاد چند گانه، شناخته مي*شوند.

[فلفل نمك]

با نگاهي به نكات فوق و همچنين مختصات شرايط ابر شهري مانند تهران و ديگر شهرهاي بزرگ، استفاده از چنين محصولاتي به*عنوان تقويت*كننده شيشه، اجتناب*ناپذير مي*نمايد.
پوششهای مدرن
زمينه تكنولوژي توليد پوشش*هاي پليمري براي نصب بر شيشه تقريبا از سال 1970 مهيا شد. اين تكنولوژي تاكنون محصولات زيادي را به بازارهاي جهاني ارائه نموده و ارزشمندترين اين محصولات براي ايمن*سازي، پوشش*هاي مدرن مخصوص پيشگيري از خطرات موج انفجار مي*باشد. هم*اينك پوشش*هايي با ضخامت*هاي گوناگون موجود مي*باشد. ضخامت پوشش*ها در دستگاه آحاد متريك براساس ميكرون بيان مي*شود كه هر 1000*ميكرون يك ميلي*متر مي*باشد. اين ضخامت در دستگاه آحاد انگليسي با واحد ميلي اينچ بيان مي*شود، هر ميلي اينچ 25*ميكرون است. دو دسته مهم پوشش*هاي مدرن به شرح زير مي*باشد:
1 - پوششهاي امنيتي: پوششي كه ضخامت آن 175*ميكرون يا بيشتر است.
حداكثر ضخامت پوشش*ها نيز 375*ميكرون است. اين ضخامت و حالت پلاستيك مواد بكار رفته در اين پوشش*ها باعث مي*شود كه شيشه در صورت شكسته شدن بر اثر موج انفجار رفتار از خود نشان دهد. يعني در اين حالت اگر از يك سيستم مهار جانبي مناسب نيز استفاده شده باشد. شيشه، به كمك پوشش امنيتي - كه اكثرا از داخل ساختمان نصب مي*شود - فقط به صورت ارتجاعي كمي از قاب خارج مي*شود اما دوباره به جاي خود باز مي*گردد و اجازه پرتاب شدن به شيشه*ها را نمي*دهد.
2 - پوششهای ایمن: پوشش*هايي كه معمولا در حدود 100*ميكرون يا 4*ميلي*اينچ ضخامت دارند و باعث مي*شوند پنجره*ها داراي ميزان مشخصي از مزيت و مقاومت در برابر خردشدگي گردند.
تکنولوژی با دقت*های میکرونی خواص فيزيكي مكانيكي اين پوشش*ها دقيقا اندازه*گيري مي*شود. به عنوان مثال استحكام كششي پوشش*ها به طور متوسط gr/cm2 ا1800 مي*باشد. استحكام چسبندگي اين پوشش*ها به شيشه قوي و در حدود gr/cm2ا 900 است. اگر در زاويه 180 درجه پوشش*ها از روي شيشه كشيده شود اتصال پوشش و شيشه مانند اتصال بين لايه*هاي خود پوشش استحكام دارد. خاصيت مكانيكي ديگر و مهم پوشش*ها، افزايش طول هنگام شكست است يعني پوشش قبل از شكست تا افزايش طول حدود 5/2*برابر طول اوليه خود در برابر شكست مقاومت مي*كند. تمام اين خواص تحت استانداردهاي ASTM در آزمايشگاه*هاي معتبر جهاني اندازه*گيري شده است. بستر اصلي پوشش*ها، پلي استر از نوع پلي*اتيلن ترفتالات (PET) است. پوشش*هاي ضدموج انفجار حداقل از 6*لايه تشكيل شده*اند كه در موارد خاص ممكن است تعداد و خواص لايه*ها تغيير كند.

[فلفل نمك]

لایه*های یک مقاوم*کننده وضعيت لايه*ها به شرح زير است:
- سطح ضدخش (S/R): لايه سطحي محصول است و در مقابل مواد و لوازم پاك*كننده رايج ضدخش مي*باشد. اين سطح به وسيله مونومرهاي ويژه*اي با تابش اشعه UV پخت و پليمريزه مي*شوند در نتيجه از استحكام سطحي بالايي برخوردار مي*باشد.
- پوشش شفاف: از جنس پلي استر تقويت شده با خواص فيزيكي مكانيكي بالا مي*باشند. معمولا ضخامت اين لايه 50 تا 175*ميكرون است.
- چسب بين لايهها: براي چسباندن لايه*هاي مختلف كه در هر دو لايه نفوذ كرده. و هيچ*گونه اختلالي در شفافيت به*وجود نمي*آورد. بعد از اين چسب براساس ضخامت نهايي مطلوب به طور متناوب از لايه شفاف و سپس چسب استفاده مي*شود.
- لايه چسب اتصال به شيشه: اين چسب*ها علاوه*بر تامين استحكام بالاي پيوند ميان پوشش و شيشه حاوي جاذب اشعه فرابنفش (UV absorbers) مي*باشند وجود اين مواد باعث مي*شود از ورود اشعه فرابنفش نور خورشيد تا 99*درصد جلوگيري به عمل آيد و در نتيجه از تخريب اجزاي پوشش جلوگيري شده و تجهيزات و لوازم داخل ساختمان نيز از صدمات اشعه فرابنفش در امان باشد. چسب اين لايه با ايجاد پيوندهاي مكانيكي با شيشه و همچنين نفوذ در آن باعث مي*شود در زمان انفجار حتي اگر شيشه بشكند پرتاب نشود. قدرت چسبندگي بالا از جدا شدن قطعات شيشه از يكديگر جلوگيري مي*كند. در ضمن هيچكدام از چسب*ها كوچكترين اختلالي در شفافيت به*وجود نمي*آورند.
- لايه آستر: داراي سطح سيليكوني است كه به علت خاصيت نچسب بودن به آستر كمك مي*كند كه قبل از شروع فرآيند نصب،*جداسازي به راحتي صورت گيرد.