گروه مهندسین ایران معماری با مدیریت آرشیتکت آرتورامید آذری
در این بخش تحت عنوان مقالات در معماری بر آن شده ایم تا مجموعه ایی از مقالات ،گفتارها و نظریات موجود در جامعه معماری ایران و جهان را ارائه دهیم، تا سرآغازی نوین در عرصه بحث مبانی و مفاهیم نظری معماری باشد.
سیستم دیوار برشی فولادی برای تقویت سازه های بتنی
(براساس پروژه ای تحقیقاتی در تایوان)
سال ۱۹۹۵، زلزله در Hugoken-Nanbu4 تایوان،که زلزله مهیبی بود، باعث کشته و مجروح شدن انسانهای زیادی شد. ساختمان های بسیاری، آسیب جدی دیدند و ساختمان هایی که قبل از سال ۱۹۸۱ و مخصوصأ قبل از ۱۹۷۱ساخته شده بودند، خسارت شدیدی را متحمل گردیدند و حتی برخی از آنها فرو ریختند.
این امر نشانگر این است که آیین نامه و مقررات قدیمی برای طراحی ساختمان، به نحو مناسبی نیروهای زلزله و شکل پذیری سازه ای را در نظر نگرفته است.
در سال ۱۹۹۹ زلزله در chi -chi تایوان نیز باعث زیان فراوان و تخریب بسیاری از سازه ها شد. و دوباره ساختمان هایی که قبل از سال ۱۹۸۳ طراحی و ساخته شده بودند، تخریب شدند و بعد از زمین لرزه ۱۹۹۹ تمام مقررات و آیین نامه های زلزله مورد باز بینی قرار گرفته و همه مقررات قبلی لغو شدند. ضرایب لرزه ای منطقه ای در هر ناحیه تایوان تولید و ایجاد گردید. برای مثال شتاب زمین لرزه در منطقه Taichung از ۰٫۲۳g به ۰٫۳۳g افزایش یافت.
در نتیجه تقریبا همه ساختمانها در Taichung مطابق با مقررات طراحی جدید، احتیاج به مقاوم سازی پیدا کردند. و پروژه هایی با هدف افزایش و بهبود بخشیدن مقاومت لرزه ای ساختمان های بتن مسلح تعریف شد.
مشخصات لرزه ای پانلهای برشی فولادی با نقطه تسلیم پایین (LYP)
استفاده از دیوار برشی فولادی باعث بهبود مقاومت لرزه ای سیستم در طراحی ساختمان های جدید و مقاوم کردن ساختمان های ساخته شده می شود. صفحات فولادی نازک تمایل به کمانش دارند و از این رو ظرفیت جذب انرژی در این رو صفحات محدود است.
اخیرا روشهای جدید و تکنولوژی های بدست آمده در زمینه فلزات، صفحات فولادی جدید را در دسترس ما گذاشته است. این نوع فولاد دارای تنش تسلیم کمتر، و افزایش طول بالا می باشد و توانایی تغییر شکل دادن و جذب انرژی بیشتری را قبل از شکستن از خود نشان می دهد. یکی دیگر از ویژگی های آن پایین بودن نقطه تسلیم است که این باعث افزایش ناحیه پلاستیک آن می شود و باعث جذب بیشتر تنش می شود.
پانلهای برشی فولادی ساخته شده از LYP توانایی جذب و اتلاف انرژی زیادی را دارند، و می توانند در ساختمان های جدید مورد استفاده قرار گیرند. این نوع پانلها همانند دیوار برشی فولادی، نسبت به نیروهای زلزله طراحی و ساخته می شوند. چون این پانلها دارای ویژگی جذب و اتلاف انرژی بالایی هستند، می توان از آنها بعنوان میراگر برای میرا کردن انرژی لرزه ای استفاده کرد. این نوع میراگر فلزی در هنگام جذب انرژی استحکام کافی را دارد و همچنین نسبت به میراگرهای که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، نیاز به نگهداری و تعمیر ندارد.
نقطه تسلیم و نقطه نهایی صفحات LYP هردو تحت تاثیر میزان کرنش وارده است.
تفاوت روی مقاومت نهایی پانل فولادی برشی LYP با با افزایش بارگذاری یکنواخت ، تأثیر نسبت بارگذاری بر روی مجموع ظرفیت استهلاک انرژی قابل صرف نظر کردن است. مطالعات نشان می دهد پانل فولادی برشی نسبت به دامنه تغییر مکان در شرایط بارگذاری یا تغییر در دامنه حرکت بی تفاوت است.
مقدار انرژی تلف شده پانلهای برشی در هر شرایط بارگذاری لرزه ای ثابت می ماند. مشخصات نمودار بار – جابه جایی پانل برشی شدیدا تحت تأثیر کمانش برشی صفحات نازک فولادی است. معمولا مقاومت نهایی به تدریج بعد از اینکه کمانش برشی اتفاق افتاد، کاهش می یابد. و نیز ظرفیت تغییر شکل نهایی پانل برشی متأثر از نسبت عرض به ضخامت پانل است.
بنابراین مجموع انرژی تلف شده بستگی به بارگذاری و افزایش جابه جایی ندارد. چون که پریود لرزشی طبیعت تصادفی دارد مطالعات نشان می دهد انرژی به نسبت تاریخچه بارگذاری بی تفاوت است، و این یکی از مزایای پانل برشی همانند میراگرهای لرزه ای است. در پانلهای برشی استهلاک انرژی موثر تحت چرخه بار گذاری تصادفی ثابت می ماند. در نتیجه پانل فولادی می تواند برای تقویت ساختمان های موجود موثر باشد.
کمانش قاب مهاربندی شده (بادبند)
تجربیات قبلی نشان می دهد که ساختمان هایی که مطابق مقررات امروزی طراحی وساخته نشده اند، نمی توانند در مقابل نیروی زلزله مقاومت کرده و متحمل خسارتهایی می شوند. در تایوان این ساختمانها اکثرا سازه های بتن آرمه هستند و نیاز به ترمیم برای بهبود مقاومت لرزه ای دارند. ثابت شده است که قابهای ممان گیر (BIB) و پانلهای برشی فولادی دارای مقاومت و شکل پذیری بالا و حلقه های هیستریسس ثابت وپایداری اند. قاب مهار شده با بادبند شامل المانهای باربر و المانهای مهاربندی برای بارهای جانبی است.
بارهای محوری توسط المانهای حمال (تیر)، مهار می شوند، که تکیه گاههای جانبی المان، کار جلوگیری از کمانش عضو را به عهده دارند. دیوار برشی فولادی ساخته شده از LYP مانند یک المان باربر برشی، زمانی که به خوبی طراحی شود، می تواند رفتار خوبی در برابر نیروهای لرزه ای داشته باشد.
نتایج آزمایشات نشان می دهد که ممانعت از کمانش بادبند و دیوار برشی فولادی درتقویت قابها موثر است. سختی و مقاومت و شکل پذیری قاب ها بعد از تقویت کردن آنها بصورت جزئیات اتصال بین قاب بتنی و قاب فولادی بادبند عامل موثراست و ساخت آسانی دارد. بادبند ها باعث بهبود مقاومت و شکل پذیری سازه می شوند. بهرحال جزئیات تقویت کننده های قابها برای دیوار برشی فولادی نیاز به مطالعات زیادی دارد .
