دانلود ‫پروژه ساختمان های بنایی

کلیات وقوع زمین لرزه‌های متعدد در ایران و تحقیقات زمین شناسی انجام شده در مورد گسل‌های موجود همگی موید این مطلب است که ما در منطقه لرزه خیز زندگی می‌کنیم.

از طرف دیگر به دلیل کم توجهی جامعه مهندسی به ساخت و ساز ایمن ساختمان‌های زیادی بجا مانده است که در آن تمهیدات خاصی برای زلزله در نظر گرفته نشده است آمار و ارقام نشان می‌دهد که در کشور اکثر ساختمان از نوع ساختمان‌های بنایی می‌باشند و از آن مهمتر در زلزله‌های اخیر بیشترین آمار تلفات و خسارات از جانب همین نوع ساختمان‌ها می‌باشد و این مطالب ضرورت توجه به امر مقاوم سازی این ساختمان هارا از بیش مسجل می‌سازد.

با بررسی‌های تجربی انجام گرفته در حین اجرای طرح‌ها نقاط ضعف و قوت روش‌های مقاوم‌سازی مشخص شده و روش متفاوتی ارائه می‌شود و این روش بر خلاف روش‌های دیگر با در نظر گرفتن رفتار نامطلوب ساختمان‌های بنایی در بارهای لرزهای اتخاذ شده است و از ویژگی‌های آن سطح ایمنی بسیار بالا با ایجاد خط دوم دفاعی استفاده از خواص مطلوب قاب‌های مرکب در بارهای لرزه ای، سادگی طرح،اجرایی بودن طرح و امکان انجام تغییرات معماری و حتی احداث یک طبقه جدید را می‌توان نام برد.

در این پایان نامه قرار است که یک ساختمان بنایی که در زلزله تا حدود 30 تا 40 درصد آسیب دیده به روشی مقاوم سازی شود که قابل اجرا باشد و بعضی از قسمت‌های آن باید با نرم‌افزار ETABS مدل شود که مسئله اقتصادی نیر لحاظ باشد و نکته دیگر که در مراجع برآن اشاره نشده این است که اگر نیروی برشی طبقه از ظرفیت برشی آن بیشتر باشد چه باید کرد ؟

و در این حالت به چه صورتی مقاوم سازی شود که این حالت جبران شود.

البته لازم به ذکر است که در قسمت پی قرار است از یک روشی مقاوم سازی خاصی استفاده شود که بسیار جالب توجه می‌باشد.

اکنون این سوال مطرح می‌شود که ابعاد قاب مرکب چه تأثیری در نتایج دارند؟

از چه نرم افزاری کمک گرفته شده است؟

در هنگام اعمال قاب مرکب کدام قسمت‌ها نیاز به تقویت مجدد خواهند داشت؟

روند انجام پایان نامه با توجه به اینکه طیف گسترده‌ای از ساختمان‌های موجود در کشور از نوع ساختمان‌های بنایی می‌باشند و از طرف دیگر کشور ایران از لرزه خیزی بالایی برخوردار است، همین مساله باعث شده است که معایب ساختمان‌های بنایی به محاسن آن چیرگی یافته است.

تجربه زلزله‌های مختلف، بیشترین آمار تلفات را در میان این نوع ساختمان‌ها نشان می‌دهد.

انجام کارهای تحقیقاتی در این زمینه منجر به تدوین آیین نامه‌ها و دستورالعمل هایی در زمینه ساخت و یا مقاوم سازی این ساختمان شده است، اما این تحقیقات در مقایسه با حجم بالای آسیب‌پذیری بسیار ناچیز بوده و ضرورت انجام تحقیقات گسترده‌تری را طلب می‌کند.

در فصل اول این پایان نامه، ابتدا آماری از وضعیت ساختمان‌های کشور ارائه شده است که در آن درصد ساختمان‌های بنایی و اسکلت بتنی در برهه‌ای از زمان ارائه شده است.

این آمار حجم بالای این نوع ساختمان‌ها را در کشور نشان می‌دهد.

در ادامه گزارشاتی از برخی زلزله‌های گذشته مانند زلزله مهم رودبار و منجیل، بم، چنگوره، آوج و داهوییه و نواقص و آسیب‌های وارده به ساختمان‌های آنها بررسی شده است.

پس از آن وضعیت لرزه‌خیزی ایران بررسی شده است.

این بررسی نشان دهنده خطر لرزه خیزی بالای اکثر مناطق کشور می‌باشد.

فصل اول با مطلبی در مورد ضرورت مقاوم سازی ساختمان‌های بنایی به پایان رسیده است.

در فصل دوم، خواص لرزه‌ای ساختمان‌های بنایی، عناصرسازه ای در این ساختمان ها، انواع حالت‌های شکست این عناصر ارائه شده است.

در فصل سوم، به خواص سازه‌ای و دینامیکی قاب‌های مرکب پرداخته شده است.

در فصل چهارم، بررسی شیوه‌های مختلف ترمیم و تقویت ساختمان‌های بنایی ارائه شده است.

در فصل پنجم، با استفاده از تئوری قاب‌های مرکب، روش مسلح کردن ساختمان به عنوان روش برتر در مورد یک ساختمان به صورت گام به گام و به صورت کامل ارائه شده است.

چکیده ساختمان‌ های ساخته شده با مصالح بنایی درصد بالایی از ساختمان‌های موجود در کشور را به خود اختصاص داده‌اند.

از طرفی کشور ایران در بخشی از کره زمین قرار گرفته که از نظر لرزه‌خیزی بسیار ناآرام بوده و همواره در معرض زمین لرزه‌های مختلف قرار داشته است.

اغلب ساختمان‌های موجود قبل از تدوین آخرین معیارهای طراحی لرزه‌ای ساختمان‌سازی موجود در کشور ساخته شده‌اند و از سویی دیگر این ساختمان‌ها اکثراً دارای ضعف در مقاومت برشی داخل صفحه و کمانش خارج از صفحه خود می‌باشند.

با بررسی‌های تجربی انجام گرفته در حین اجرای طرح‌ها، نقاط ضعف و قوت روش‌های مقاوم سازی مشخص شده و در این پایان نامه سعی شده است روشی متفاوت ارائه شود.

این روش بر خلاف روش‌های دیگر با درنظر گرفتن رفتار نامطلوب ساختمان‌های بنایی در بارهای لرزه‌ای اتخاذ شده است و از ویژگی‌های سطح ایمنی بسیار بالا با ایجاد خط دوم دفاعی، استفاده از خواص مطلوب قاب‌های مرکب در بارهای لرزه ای، سادگی طرح، اجرایی بودن طرح و امکان انجام تغییرات معماری و حتی احداث یک طبقه جدید را می‌توان نام برد.

فصل اول 1-1 مقدمه با قرار گرفتن ایران در بخشی از کمربند آلپ هیمالیا که به عنوان آخرین و جوانترین نواحی کوهزایی جهان شناخته شده است، پدیده دگرشکلی به اشکال گوناگون در آن ظاهر می‌گردد.

باز شدن دریای سرخ و در نتیجه حرکت پهنه عربستان به سوی ایران و جابجایی بستر اقیانوس هند در نواحی عمان و حرکت به سمت شمال شمال شرق و حرکت دیگر صفحات لیتوسفری پیرامون ایران موجب فراهم آمدن شرایطی گردیده که هرچندگاه با آزاد شدن انرژی در راستای گسل‌های فعال شاهد زلزله‌های ویرانگر در میهن عزیزمان باشیم.

گرچه دلایل بروز زلزله و یا زمان و مکان به روشنی مشخص نیست، ولی در هرحال تا آنجا که مشخص شده است، تغییر شکل‌های ناشی از حرکت‌های قاره‌ها نسبت به یکدیگر باعث افزایش انرژی ذخیره شده در پوسته جامد زمین می‌گردد.

در این زمان پدیده لغزش زمین بوجود می‌آید.

چون انرژی آزاد شده بسیار زیاد و ناگهانی است و باعث ارتعاش زمین گردیده و ساختمان‌هایی که برای مقاومت در برابر این ارتعاش‌ها طرح نشده‌اند، دچار گسیختگی و انهدام می‌گردند.

در حال حاضر ساختمان ساخته شده با مصالح بنایی (بخصوص ساختمان‌های آجری)، درصد بالایی از ساختمان‌های موجود یا در حال احداث در کشور ما را تشکیل می‌دهند.

مهمترین عامل مقبولیت ساختمان‌های بنایی در ایران، به ویژه در شهرستان ها، در دسترس بودن مصالح، ساده بودن تکنولوژی تولید آجر و بلوک سیمانی، آشنایی سازندگان با نحوه ساخت و ساز و سرانجام ارزانتر بودن قیمت تمام شده این قبیل ساختمان‌ ها نسبت به ساختمان هایی با اسکلت فولادی و بتن مسلح می‌باشد.

با توجه به اینکه در ساخت بیشتر ساختمان‌های بنایی ضوابط و معیارهای مهندسی مربوط به مقاومت سازه در برابر زلزله مورد توجه قرار نمی گیرد و معمولاً توسط سازندگان محلی و بدون توجه به اثر تخریبی زلزله، طراحی و اجرا می‌شوند، رویدادهای هر زمین لرزه در هر نقطه از کشور فاجعه آمیز بوده و پیامدهای بسیار نگران کننده‌ای دربر خواهد داشت.

1-2 مرور کارهای گذشته نصب دستگاه‌های لرزه نگار در نقاط مختلف جهان از اواخر قرن نوزدهم آغاز شد و طی مدت کوتاهی از میان این همه اطلاعات شاید یک مطلب بیش از همه شایان توجه باشد و آن اینکه، زلزله‌ها به هر سبب که ایجاد شده باشند، تکرارپذیرند و تنها راه مقابله با زلزله، طراحی و اجرای ساختمان‌ها به گونه‌ای است که تاب ایستادگی در مقابل زلزله‌های مخرب را داشته باشد.

زلزله‌های مرگبار زیادی در ایران اتفاق افتاده است، اما مهمترین آنها که به عنوان نقطه عطفی در رویکرد جامعه مهندسی به شمار می‌رود، زلزله 1369 رودبار منجیل می‌باشد که تلفات بسیار زیادی به همراه داشته است.

بررسی عملکرد سازه‌های مختلف در این زلزله، گواه این مطلب است که اگر ساختمان‌های آجری را در یک کفه و سازه هایی نظیر پل، سد، ساختمان‌های فلزی و بتنی که تحت عنوان سازه‌های مهندسی عنوان می‌شوند را در کفه دیگر بگذاریم، آمار و تلفات جانی و تخریب کامل بنا، تمام به گروه اول اختصاص یافته و گروه دوم به طور نسبی آمار بسیار پایینی دارند.

همین امر جامعه مهندسی را بر آن داشت که در کنار تدوین آیین نامه‌ها برای ساختمان‌های مهندسی، به بررسی رفتار ساختمان‌های بنایی نیز پرداخته و درصدد تدوین دستورالعمل‌های جامع برای طرح و اجرای این نوع سازه‌ها برآیند.

ماحصل این تلاش، تدوین فصل سوم آیین نامه 2800 به عنوان تنها مرجع معتبر داخلی در زمینه طرح و اجرای این نوع ساختمان‌ها می‌باشد.

1-3 لرزه خیزی ایران فلات ایران تقریباً در مرکز کمربند خشک و بزرگ اوراسیا قرار گرفته و بطور متوسط 800 تا 1000 متر از سطح دریا بلندتر است و از تمام جهات بوسیله رشته کوه‌های مرتفع احاطه شده است.

فلات ایران به سیستم بزرگ کوه‌های چین خورده اوراسیا وابسته است.

بدین ترتیب که دیواره کوهستانی البرز و رشته کوه‌های خراسان در شمال ایران، تحت تاثیر گروه‌های کوهستانی عظیم فلات ارمنستان و آذربایجان از طرف غرب و هندوکیش از شرق تا ارتفاع 5670 متر (دماوند) سر برافراشته است.

کوه‌های زاگرس در جنوب غربی و جنوب و نیز در امتداد آن، یعنی کوه‌های ساحلی جنوب شرق ایران (کوه‌های مکران) بخش داخلی ایران را احاطه نمونه است.

1-4 گزارش برخی از زلزله‌های چند دهه اخیر از آنجا که زلزله‌های واقعی بهترین میدان محک کارهای جامعه مهندسی و مسئولین ساخت و ساز کشور می‌باشد، و همینطور یک آزمایشگاه بزرگ برای محققان و از طرف دیگر مرجعی برای تحقیقات و تدوین آیین نامه‌های آتی می‌باشد.

به دنبال هر زمین لرزه گروه‌های مختلفی درصدد جمع آوری و ارائه گزارشات مختلفی از آن زمین لرزه می‌نمایند که در ادامه به ارائه مختصری از این گزارشات پرداخته شده است.

البته لازم به ذکر است که در انتخاب گزارشات سعی بر آن بوده است تا حد امکان به موضوع این پایان نامه نزدیک باشد.

با توجه به نوع کار انجام گرفته که به گمان نگارنده به عنوان مرجعی مناسب در این مقیاس به بررسی مقاوم سازی ساختمان‌های بنایی می‌پردازد، ارائه پیشینه تحقیقاتی مرتبط مشکل بوده، اما گزارشاتی که در ادامه آمده است، همگی به طور مستقیم و غیرمستقیم در شکل‌گیری ضوابطی که در فصل‌های بعد آمده است، موثر می‌باشند.

1-4-1 زلزله 31 خردادماه 1369 رودبار و منجیل در حدود 35 دقیقه صبح روز پنجشنبه 31 خردادماه 1369 زلزله شدیدی در استان گیلان و زنجان به وقوع پیوست که در آن شهرهای رودبار و منجیل و صدها پارچه از دهات و آبادی‌های پرجمعیت به کلی ویران شد.

بزرگی این زلزله بین 3/7 و 7/7 ریشتر می‌باشد و طبق آماری که از طرف مراجع رسمی اعلام شد، روی هم بیش از 35000 نفر از مردم کشورمان جان خود را در این حادثه از دست دادند و قریب یکصد هزار ساختمان و خانه مسکونی خراب و یا بلااستفاده گردید.

به باغات و اراضی کشاورزی و کانال‌های آبیاری صدمات فراوانی وارد شد.

از ویژگی‌های زلزله اخیر گیلان و زنجان، آن است که برخلاف زلزله‌های گذشته ایران که در مناطق کم جمعیت و یا در مناطق روستایی و فاقد ساختمان‌ها و تاسیسات مهم اتفاق می‌افتاد، این زلزله در منطقه‌ای روی داده است که علاوه بر آنکه از مناطق پرجمعیت محسوب می‌شود، چند شهر را نیز فرا گرفته است که دارای ساختمان‌های مهم و تاسیسات زیربنایی شامل سد سفیدرود، نیروگاه برق و کارخانجات سیمان لوشان و پل‌های بزرگ و سیلوی یکصد هزار تنی سراوان رشت قرار داشتند و همه این مسائل دلایلی برای توجه بیشتر جامعه مهندسی به امر ساخت و ساز بعد از این زلزله می‌باشد.

در شکل (1-1)، تصاویری از خسارات این زلزله مشاهده می‌شود.

شکل 1-1: تصاویری از زلزله رودبار و منجیل در سال 1369 1-4-2 زلزله 5 مردادماه 1382 بم زمین لرزه روزجمعه 5/10/1382 بم با بزرگی M=6/5 رخ داد وموجب کشته شدن بیش از 41000 نفر و مجروح شدن بیش از 30000 نفر گردید.

این زمین لرزه در امتداد گسل شناخته شده بم و با عمق کانونی حدود 8 کیلومتر بوقوع پیوست.

ساختمان‌های خشتی و گلی که خصوصیات معماری کویری را داشتند در بیش از 80 درصد موارد دچار تخریب و فرو ریزش کامل گردیدند.

مدهای انهدام غالب در ساختمان‌های خشتی و گلی عبارت بودند از: - فروریزش بخشی از دیواره و سقف ساختمان - انهدام کلی ساختمان - انهدام وریزش دیوارها و سقوط سقف قوسی ساختمان‌های آجری نسبت به ساختمان‌های خشت وگلی رفتار مناسب‌تری را ازخود نشان می‌دهد.

مکانیزم‌های اصلی تخریب این ساختمان ها بصورت زیر بودند: -تخریب دهانه‌های آخر طاق‌ های ضربی - فروریزش کامل دیوارها وسقوط سقف - تخریب وفروریزش آجر های بخشی از طاق ضربی تخریب دیوارهای باربر پیرامونی منجر به ناپایداری سقف و ریزش آن شده است.

در تصاویر اتصال تیر سقف با ورق زیر سری بدون وجود کلاف افقی نشان داده شده است.

این اتصال به صورت اتکایی بوده است.

تیر‌های سقف به کمک یک میلگرد در فواصل تقریبی ۱۰۰ سانتی متر از بال بالایی به یکدیگر متصل شده اند اما این کار مانع از ریزش آجرهای بین تیرها نشده است (شکل 1-2).

تخریب دیوارهای باربر پیرامونی منجر به ناپایداری سقف و ریزش آن شده است.

شکل (1-2) تصاویری از زلزله بم در تصاویر زیر نمونه‌هایی از ساختمانهای بنایی دیده می‌شود که مواردی از کنترلهای استاندارد ۲۸۰۰ در مورد آنها بررسی شده است.

فرو افتادن تیر انتهایی سقف که به تیرهای کناری خود در سقف مهار نشده است.

حرکت خارج از صفحه دیوار باربر.

تیر برق مانع از افتادن دیوار شده است.

طبق دستورالعمل بهسازی ساختمانها در برابر زلزله برای ممانعت از حرکت خارج از صفحه دیوار لازم است از اتصال یا تسلیح مناسب استفاده شود شکل (1-2) تصاویری از زلزله بم ساختمان‌های بنایی سنتی در منطقه با سیستم سقف گنبدی آجری.در صورتیکه پایه های نگهدارنده سقف پایدار بمانند، سقف استقامت خود را حفظ می‌کند.

شکل (1-2) تصاویری از زلزله بم در تصویر ابعاد بازشو و فاصله آن از کنار دیوار نشان داده شده است.

طبق ضوابط فاصله بازشو از کنار دیوار باید بزرگتر از 3/2 ارتفاع بازشو باشد.

که در این مورد رعایت شده است.

فاصله ۳/2 ارتفاع بازشو از انتهای دیوار رعایت نشده است.

شکل (1-2) تصاویری از زلزله بم فاصله ۳/2 ارتفاع بازشو از انتهای دیوار رعایت شده است.

دیوارهای آجری که آجرهای آن از جهت کم عرض خود چیده شدهاند(۵ سانتی متری).

استفاده از نبشی‌های فلزی به عنوان نگهدارنده دیوار در این زلزله و زلزله آوج عملکرد خوبی در نگهداشتن دیوار داشته است.

ساختمان‌های بنایی جدید الحداث در حاشیه شرقی شهر بم.

ساختمان‌ها با کلاف بندی قائم و افقی بتنی ساخته شده اند.

علیرغم کیفیت نا مناسب اجرای کلافها (بتن ریزی ناقص، استفاده ار خرده آجر در بتن) رفتار سازهای مناسبی دیده میشود.

تنها مشکل موجود خرابی خرپشته ها در جهت شرقی – غربی (عمود بر گسل) است که میلگردهای المانهای قائم آنها در طبقه بام و خرپشته مهار نشده اند.

شکل (1-2) تصاویری از زلزله بم 1-4-3 اثرات زلزله اول تیرماه 1381 چنگوره ـ آوج بر ساختمان‌های بنایی و مختلط در روز اول تیرماه 1381 زمین لرزه‌ای به بزرگی 3/6 در مقیاس ریشتر، منطقه‌ای از استان قزوین، همدان و زنجان را به لرزه درآورد.

بر اثر این زلزله، بیش از 235 نفر کشته و بیش از 1466 نفر مجروح شدند.

بررسی‌های به عمل آمده نشان می‌دهد که ساختمان‌های سنتی در روستاها و شهرهای منطقه دارای سیستم سازه‌ای منسجم و یکپارچه نبوده و از مصالح بسیار ضعیف و توسط افراد غیرفنی و ناآشنا به اصول ساخت و ساز ساخته شده‌اند و از کیفیت بسیار نامطلوبی برخودارند.

به همین دلیل که با وجود زلزله نه چندان شدید، آسیب‌های نسبتاً زیادی به منطقه وارد شده است.

1-4-3-1 خسارات وارده به ساختمان‌ها در اثر زلزله چنگوره ـ آوج بر اثر این زلزله، به ساختمان‌های مسکونی و عمومی در شهر آوج و بیش از 80 روستا در استان‌های قزوین، همدان و زنجان خسارات فراوانی وارد شده است.

جدول 1-1 میزان خسارات وارده به روستاهای منطقه آسیب دیده را بنا به گزارش سازمان هلال احمر نشان می‌دهد.

نوع ساختمان‌های منطقه زلزله زده خشت و گلی و غیرمقاوم در برابر زلزله است.

معمولاً این قبیل ساختمان‌ها با زلزله‌هائی با (MM) VI فرود می‌آیند، اگر این زلزله با ژرفای بیشتری اتفاق می‌افتاد گستره آسیب با شدتی حدود VI و کمتر بود و احتمالاً میزان تلفات کمتر از این می‌شد، ولی ژرفای اندک زلزله موجب گردید که شدت زلزله در گستره محدود به حدود VII برسد و موجب خرابی‌های عمده ای در این منطقه گردید.

در چنگوره ساختمان‌های آجری با روش متداول در شهرها نیز ساخته شده بود.

این قبیل ساختمان‌ها معمولاً در مقابل شدت‌های VII (و یا کمی بیشتر) گرچه خسارت زیادی می‌بینند، ولی تا حدودی از خرابی کامل مصون می‌مانند.

در دره چنگوره به تعداد زیادی از ساختمان‌های نوساز که به سبک شهری و به صورت ویلائی ساخته شده بود آسیب وارد شد.

در آب دره تقریباً تمام ساختمان‌های خشتی و گلی ویران شده است، ولی بعضی از ساختمان‌های آجری نسبتًا سالم مانده است، مانند مسجد آب دره که با سقف سبک ساخته شده است از جمله ساختمان‌هائی است که تا حدودی سالم مانده است.

جدول 1-1: خسارت وارده به روستاها در زلزله چنگوره ـ آوج جدول 1-2: تقسیم‌بندی ساختمان‌های شناسایی شده بر حسب سال ساخت 1-4-3-2 گونه‌های ساختمانی منطقه آوج ساختمان‌های منطقه آسیب دیده اعم از ساختمان‌های شهری و روستایی را می‌توان به گروه‌های زیر تقسیم نمود: ساختمان‌هایی با سازه‌های فولادی ساختمان‌های خشتی و گلی ساختمان‌های با شناژ افقی و عمودی ساختمان‌های بنایی که شامل بنایی کامل و مختلط می‌باشند.

1-4-3-3 ساختمانی بنایی آوج با سقف طاق ضربی ساختمان‌های بنایی در آوج از دیوارهای باربر آجر فشاری به ضخامت 22 الی 35 سانتیمتری می‌باشند.

در ساختمان‌های دارای سقف فلزی، تیرآهن‌های طاق ضربی بر روی دیوارهای بنایی تکیه دارند.

عدم اتصال طاق ضربی در محل تکیه گاه روی دیوارهای باربر و حرکت دینامیکی دیوارها در هنگام زلزله موجب خارج شدن تیرهای سقف از محل تکیه‌گاه و فرو ریختن بخشی از سقف شده است.

ساختمان‌های بنایی دارای بازشوهای بزرگ بوده و در برخی از دیوارهای داخلی به دلیل ایجاد درگاهی و یا کمدهای دیواری، ضخامت دیوار به 5 تا 10 سانتیمتر رسیده است.

1-4-3-4 بررسی آسیب‌های وارده به ساختمان‌های منطقه آوج در این زمین لرزه به ساختمان‌های خشتی و گلی آسیب‌های شدیدی وارد شد و بسیاری از آنها به کلی فرو ریخت.

در شهر آوج ساختمان‌های بنایی و نیمه اسکلت نیز دچار خسارت‌های شدیدی شدند، به طوری که دیوارهای جدا کننده داخلی اغلب دچار واژگونی شده و در بسیاری از ساختمان‌ها سقف‌های ضربی در بخش‌های انتهایی به علت عدم اتصال تیرها با یکدیگر و نیز عدم اتصال با دیوارها فرو ریختند.

در محل تقاطع دیوارها، ترک‌های عمیقی مشاهده می‌شود.

در برخی از ساختمان‌ها دیوارهای متقاطع به کلی از هم جدا شده‌اند و بخشی از آنها فرو ریخته است.

در روستای چنگوره آب دره و بسیاری از روستاهای منطقه، ساختمان‌های خشتی و گلی به کلی ویران شده و ساختمان‌های بنایی نیز دچار تخریب شده‌اند و بسیاری از دیوارها و سقف‌های آن فروریخته است.

در روستاها ساختمان تمام اسکلت نیز به چشم می‌خورد که به علت عدم مهاربند و استفاده از پروفیل‌های بسیار ضعیف در سازه اغلب فرو ریخته و یا دچار تغییر شکل‌های زیادی شده‌اند و لازم است تخریب یا بازسازی شوند.

در شکل (1-3)، تصاویری از ساختمان‌های منطقه و آسیب‌های وارد نشان داده شده است.

شکل (1-3) نمونه‌ای از ساختمان‌های منطقه آوج و آسیب‌های وارد به ساختمان‌های منطقه 1-4-3-5 بررسی علل خرابی ساختمان‌های مختلط و بنایی آوج عدم استفاده از سیستم سازه‌ای مقاوم در برابر بارهای وارده عدم طراحی و محاسبه سازه در برابر بارهای وارده استفاده از پروفیل‌های بسیار ضعیف برای تیرها و ستون‌ها عدم اتصال تیرهای طاق ضربی با یکدیگر عدم اتصال دیوارهای متقاطع با یکدیگر اجرای ناصحیح دیوارچینی استفاده از مصالح بسیار ضعیف استفاده از افراد غیرفنی در اجرای ساختمان 1-4-4 رفتار و عملکرد ساختمان‌ها در زلزله داهوییه (زرند) ساختمان‌های موجود در منطقه اکثراً از نوع خشت یا سنگ با ملات گل بوده و سقف آنها نیز از نوع قوسی و یا بعضاً تخت که هیچگونه پیوستگی و انسجامی بین سقف و دیوارها موجود نبود.

این نوع ساختمان‌ها، بارها و بارها در روستاهای کشورمان و حتی در بعضی از شهرها در مقابل زلزله‌های متوسط باعث تخریب و کشته شدن تعداد بسیار زیادی از هموطنانمان شده است.

هنوز هم متاسفانه در اکثر روستاهای کشور و در بافت قدیم بسیاری از شهرهای بزرگ نیز این نوع ساختمان‌ها نه به عنوان تامین کننده امنیت جان ساکنین، بلکه به عنوان قاتلی تهدید کننده جان ساکنین آن می‌باشد.

زلزله فوق نشان داد که در کنار تخریب کامل این ساختمان‌ها، ساختمان‌های دیگری نیز که حداقل اصول فنی در آنها رعایت شده بود وجود داشت که حتی ترکی را نیز تجربه نکردند.

بر اساس گزارشات منتشر شده تاکنون موجب خسارات 7000 واحد مسکونی و 700 میلیارد ریال خسارات مالی گردیده است.

شکل (1 -4) جابجایی قائم در مسیر اسلام آباد – حتکن شکل (1-5) شکل (1-5-1): ترک عمود بر مسیر جاده اسلام آباد - حتکن.

ترکهای مذکور در فاصله ۱۳ الی ۱۴ کیلومتری ریگ آباد در سه موقعیت شکل (1-5-3) سنگ ریزش مشاهده شده در کیلومتر ۱۶ جاده ریگ آباد- حتکن شکل (1-5-4) آب شستگی مشاهده شده شکل (1-5-5) اختلاف نشست مشاهده شده در سطح جاده در طرفین یک پل آبگذر در مسیر جاده اسلام آباد-حتکن شکل (1-5-6) مشاهده اختلاف در سطح خرابی ساختمانهای روستای داهوئیه به دلیل تاثیر احتمالی ساختگاه به هنگام زلزله شکل (1-6) شکل (1-6-1) نمایی از خسارات در ساختمان‌های روستای خانوک شکل (1-6-2) نمایی از خسارات در ساختمان‌های روستای خانوک شکل (1-6-3) نمایی از ترک در سقف گهوارهای یکی از ساختمانهای روستای خانوک شکل (1-6-4) تخریب در یکی از ساختمان‌های سنگی- گلی روستای خانوک شکل (1-6-7) نمایی از ریزش موضعی در یکی از ساختمانهای آجری بدون شناژ قائم شهرک ذوب‌آهن روستای اسلام آباد شکل (1-6-8) نمایی از عملکرد خوب ساختمان آجری با شناژ افقی و قائم در روستای حتکن (ساختمان پست حتکن) شکل (1-6-10) نمایی عمومی از تخریب ساختمان‌های خشتی-گلی و سنگی-گلی در روستای حتکن شکل (1-6-12) نمایی عمومی از ویران شدن ساختمانهای خشتی-گلی و سنگی-گلی در روستای داهوئیه شکل (1-6-13) نمایی عمومی از ویران شدن ساختمان‌های خشتی - گلی و سنگی - گلی در روستای داهوئیه بعضی از ساختمان‌های آجری پابرجا هستند شکل (1-6-14) نمایی از خسارت در ساختمان نیمه اسکلتی امامزاده سلطان سید ابراهیم در روستای داهوئیه شکل (1-6-15) نمایی از خسارت در ساختمان آجری با شناژ قائم و بدون شناژ افقی زیر سقف در روستای داهوئیه 1-5 عملکرد ساختمان‌های آجری در زلزله‌های گذشته در دهه‌های اخیر در ایران چندین زلزله بزرگ و مخرب روی داده است که موجب تلفات سنگین شده اند، آخرین آنها، زلزله منجیل 1369 با بزرگی 3/7 ریشتر، سبب مرگ ده‌ها هزار تن شد.

علاوه بر زلزله‌های بزرگ، حتی زلزله‌های متوسط نیز گاهی در ایران فاجعه آفریدند.

در جدول 1-2، تعدادی از زلزله‌های ثبت شده همراه با تعداد تلفات آمده است.

به طور کلی با نگاهی به تاریخچه زلزله‌های کشور مشخص می‌شود که خانه‌های روستایی که در ناحیه مرکزی زلزله هایی با بزرگی بیش از 5/5 ریشتر قرار گرفته باشند، در معرض خطر ترک خوردن و فرو ریختن هستند.

البته ساختمان‌های آجری شهری که با ملات سیمان چیده شده باشند، مقاومت بیشتری دارند و ممکن است در برابر زلزله هایی با بزرگی 5/6-6 ریشتر پایدار بماند، اما برای اغلب ساختمان‌های آجری غیرمسلح زلزله هایی با بزرگی 7 یا بیشتر امکان پذیر نیست و این قبیل ساختمان‌ها بر اثر زلزله فرو می‌ریزند.

جدول 1-3: آمار تلفات از زلزله‌های ثبت شده ایران 1-6 مقاومت سازی ساختمان‌های بنایی علیرغم تعداد وسعت ساختمان‌های بنایی در کشور و علم به این مساله که بیشترین خسارات در زلزله‌های متوسط و نسبتاً شدید مربوط به این ساختمان‌ها می‌باشد، اما متاسفانه در کشور کارهای تحقیقاتی زیادی در این زمینه انجام نشده است و از طرف مسئولین امر نیز تاکنون به طور جدی پیگیر این بحث یعنی مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی نبوده اند، به طوری که پروژه مقاوم‌سازی در شهر منجیل را می‌توان به عنوان اولین کاری یاد کرد که در این مقیاس چه از طرف دولت و چه از طرف مردم مورد استقبال قرار گرفت.

اگرچه این پروژه خالی از اشکال و نقصان نبوده است، اما محک جدی برای امر مقاوم‌سازی می‌باشد.

در این پروژه انواع ساختمان‌ها مورد مقاوم سازی قرار گرفته است، اما از آنجا که بیش از 90 درصد ساختمان‌های آسیب دیده از نوع بنایی با قدمت نسبتاً زیاد بودند، یک منبع مناسب برای این پایان نامه محسوب می‌شود.

یکی از موانع موجود، کمبود منابع مناسب و کارهای تحقیقاتی در زمینه مقاوم سازی ساختمان‌های بنایی می‌باشد.

در واقع در داخل کشور علیرغم درصد بالای این ساختمان و خطرپذیری بالای آنها، کارهای زیادی انجام نشده است و آنچه در این پایان نامه آمده است، مجموعه‌ای از منابع موجود به صورت دسته بندی شده، همراه با گزارش مصور و نقشه‌های اجرایی که در این پروژه عملی انجام شده است، می‌باشد.

در پایان با استفاده از نتایج تحقیقات تئوری و آزمایشگاهی در مورد قاب‌های مرکب، سعی شده است اولاً یک سیستم مطمئن باربری برای ساختمان تعبیه گردید و از طرف دیگر در روشی نو از عملکرد مناسب این قاب‌ها در باربری جانبی ساختمان استفاده شود.

فصل دوم: رفتار و طرح لرزه‌ای ساختمان‌های مصالح بنایی 2-1 مقدمه در زلزله سانفرانسیسکو (1906)، خلیج هاکی (1913) و کانتو (1923) سازه‌های مصالح بنایی زیادی خسارت دیدند و نامرغوبی ساختمان‌های بنایی متداول، به عنوان یک سازه مقاوم در برابر زلزله آشکار گشت.

از آن پس کشورهایی نظر ژاپن که آیین‌نامه آن حداکثر ارتفاع یک سازه مصالح بنایی غیرمسلح را به 9 متر و تعداد طبقات سازه‌های مصالح بنایی مسلح را به سه طبقه محدود می‌کند.

دلایل عملکرد رفتار نامناسب سازه‌های مصالح بنایی در مقابل زلزله چنین است: ترد بودن خودبخود مصالح و تنزیل مقاومت بر اثر تکرار بار شدید.

وزن سنگین سختی زیاد، که منجر به پاسخ زیاد، در مقابل امواج زلزله با پریود طبیعی کوتاه می‌شود.

وابستگی زیاد مقاومت به کیفیت ساخت.

سازه‌های مصالح بنایی که در طراحی و ساخت آنها این عوامل ملحوظ شده است، در زلزله آلاسکا (1964) و سان فرناندود (1971) متحمل خسارت جزئی شدند و تحقیقات در مورد سازه‌های بنایی مقاوم در برابر زلزله شروع شد.

رابطه بار ـ تغییر شکل برای یک عضو مصالح بنایی با گسیختگی تقریباً از نوع الاستوپلاستیک است، اما شکل‌پذیری یک عضو مصالح بنایی که در اثر برش شکسته می‌شود، بسیار کوچک است.

بنابراین رفتار کل سیستم ترد است.

با توجه به این رفتار، آیین‌نامه ساختمانی یکنواخت (UBC) سازه‌های مصالح بنایی را جزء «سیستم‌های جعبه» دسته‌بندی می‌کند.

بنابراین در طراحی آنها برای بارهای زلزله ضریب پاسخی برابر 33/1 توصیه می‌شود که دو برابر ضریب پاسخ قاب‌های با اتصالات صلب است.

به دلیل رفتار ترد، سازه‌های مصالح بنایی غیرمسلح نباید برای ساختمان‌های بزرگ در مناطق مستعد زلزله‌های شدید بکار روند.

در ایالات متحده برای پهنه‌بندی لرزه‌خیزی II و یا بیشتر تنها سازه‌های مصالح بنایی مسلح مجاز شمرده شده‌اند.

2-2 رفتار مواد مقاومت فشاری اجزای مصالح بنایی عبارتند از: برای آجرهای رسی توپر 20-140Mpa برای آجرهای ساختمانی ماسه آهکی 7-100Mpa برای بلوک‌های بتنی توخالی بر اساس مقاطع ناخالص 3.5-48Mpa از طرف دیگر مقاومت ملات پایین‌تر است.

مقاومت ملات آهکی 0.1-1Mpa ملات سیمانی یا سیمان و آهک 15-30Mpa مقاومت فشاری یک نمونه آزمایشگاهی که از لایه‌چینی این مصالح تشکیل شده است، بین مقاومت مصالح ساختمانی و مقاومت ملات قرار دارد.

2-3 نیروی زلزله هنگام وقوع زلزله و حرکت شتابدار زمین زیر ساختمان، در بخش‌های مختلف ساختمان مانند سقف‌ها و دیوارها، نیروهایی موسوم به نیروهای ماند یا اینرسی ایجاد می‌شود.

با توجه به اینکه نیروی وارده به ساخمان طبق قانون دوم نیوتن متناسب با شتاب حرکت زمین و وزن ساختمان است، با افزایش شدت زمین لرزه و وزن ساختمان، نیروی وارده بر آن نیز بیشتر می‌شود.

در این حالت، اجزای باربر ساختمان که قبل از وقوع زمین لرزه فقط بارهای قائم را تحمل می‌نمودند، در اثر نیروهای جانبی از حرکات زمین، باید نیروی برشی و لنگر خمشی را نیز تحمل نمایند.

بدیهی است که تحت این شرایط، وضعیت تنش در اجزای ساختمان در لحظه متغیر بوده و از حالت تنش فشاری خالص به ترکیبی از تنش‌های فشاری تبدیل می‌شود، چنانچه در حین وقوع زلزله مقدار تنش‌های کششی ناشی از بارهای جانبی در قسمتی از دیوار از میزان مقاومت کششی مصالح بیشتر شود، در این قسمت ترک ایجاد شده و در نتیجه سطح موثر برای جذب نیروی برشی کمتر شده و تنش برشی افزایش خواهد یافت.

افزایش تنش برشی نیز به تدریج موجب گسترش ترک خوردگی و در نهایت واژگونی و تخریب دیوار می‌شود.

بنابراین ملاحظه می‌شود که برای مقاومت در برابر زمین لرزه نه تنها ساختمان باید بتواند بار قائم را تحمل کند، بلکه باید در برابر نیروهای کششی و برشی نیز به اندازه کافی مقاومت کند.

ساختمان‌های مصالح بنایی دارای دو ویژگی سختی بالا و وزن زیاد هستند و کم و بیش به دلیل کوتاه بودن پریود سازه، پاسخ زلزله در آنها زیاد است.

شتاب‌هایی که در حین زمین لرزه بر ساختمان‌های بنایی وارد می‌شوند گاهی تا حد حدود شتاب ثقل نیز می‌رسند و نیروهای زیادی در اعضاء ایجاد می‌کنند.

این نیروها به مراتب از نیروهای طراحی ساختمان‌های مصالح بنایی بیشتر هستند.

فرض بر این است که مازاد این نیروها به وسیله شکل‌پذیری اعضاء تلف می‌شود.

شکل‌پذیری باتغییر شکل خمیری می‌تواند نیروهای بزرگتری را بدون فروریختگی تحمل نماید و این چیزی است که در رفتار سازه‌ها در برابر نیروی زلزله موردنظر است.

ساختمان‌های مصالح بنایی به ویژه نوع غیرمسلح چنین قابلیتی را ندارند و به محض رسیدن به مقاومت نهایی دچار فروریختگی جزئی یا کلی می‌گردند.

2-4 گسیختگی دیوارهای مصالح بنایی نیروهای اینرسی در جهت شتاب اعمالی به ساختمان وارد می‌گردند و از آنجایی که غالباً شتاب افقی زلزله در رفتار ساختمان‌ها تعیین کننده می‌باشد.

از این رو، ساختمان موردنظر تحت نیروهای افقی زلزله مورد بررسی قرار می‌گیرد.

در علم مهندسی زلزله، معمولاً به نظر سادگی انجام محاسبات مربوطه فرض می‌گردد تمام وزن ساختمان در تراز سقف‌ها متمرکز شده و نیروی زلزله به صورت یک نیروی متمرکز در هر تراز اعمال می‌گردد.

در ساختمان‌های مصالح بنایی، این نیروها از طریق دیوارهای برشی آجری به طبقات پایین‌تر و در نهایت به پی ساختمان منتقل می‌گردد.

دیوارهای آجری که در مسیر انتقال بار از سقف به پی قرار دارند.

به دلیل رفتار تردشان ممکن است بسته به ابعاد هندسی دیوار، شرایط مرزی و همچنین خصوصیات مکانیکی مصالح مصرفی در آنها دچار شکست‌های موضعی یا کلی بشوند.

به عنوان مثال، اگر مطابق شکل 2-1، یک دیوار برشی آجری غیرمسلح تحت بار قائم گسترده و یک بار جانبی متمرکز در تراز سقف درنظر گرفته شود، بسته به شرایط تنش‌های داخلی ممکن است مودهای گسیختگی موضعی ذیل در آن اتفاق بیافتد: گسیختگی کششی پاشنه دیوار (حالت A) که در اثر افزایش تنش‌های کششی عمود بر درز افقی آجرها و گسترش ترک‌های افقی و لغزش در بین درزها اتفاق می‌افتد.

این حالت گسیختگی معمولاً در مواقعی که بارهای قائم در مقایسه با بارهای جانبی کم هستند، رخ می‌دهد.

شکل 2-1: انواع گسیختگی در دیوارهای مصالح بنایی گسیختگی خمشی پنجه دیوار (حالت B) که به دنبال گسترش ترک‌های کششی در پای دیوار و تحمل برش فزاینده توسط مصالح بنایی تحت فشار ایجاد می‌شود.

در این حالت، گسیختگی نهایی به صورت واژگونی دیوار و یا خرد شدگی کنج فشاری آن اتفاق می‌افتد.

این نوع گسیختگی معمولاً در مورد دیوارهای با نسبت هندسی بالا یعنی نسبت ارتفاع به طول بالا رخ می‌دهد.

این پدیده موجب افزایش تغییر مکان‌ها (حرکت گهواره‌ای) می‌گردد که با افزایش بارهای قائم از مقدار آن کاسته می‌شود.