بخش چهارم : بررسی جداره های شفاف ( شیشه ها ) در بناها و مباحث پیرامونی آنها
ژوئن 10, 2020
بررسی مهندسی و سازه ای سیستم های کرتین وال
ژوئن 13, 2020
بارهای وارد بر ساختمانها به دو دسته کلی بارهای ژئو فیزیکی ناشی از طبیعت و بارهای مصنوعی که به وسیله انسان به وجود میآیند تقسیم میشوند. نیرویهای ناشی از وزن خود ساختمان که متاثر از جاذبه زمین است را بار مرده مینامند و در ساختمان ثابت است.
درکل از نقطه نظر سازهای انتخاب یک سیستم سازهای مناسب به سه عامل بستگی دارد:
اول: بارهایی که باید توسط سازه حمل شوند.
دوم: خواص مصالح ساختمانی
سوم: عمل سازهای که توسط آن نیروی به وجود آمده به وسیله اجزاء ساختمانی به زمین منتقل میشوند. لازم به ذکراست اغلب برای پیشبینی شدت بارگذاری ازمقادیرتجربی آئین نامهها استفاده میشود وپیش بینی دقیق شرایط بارگذاری واقعی دراثر تحقیق و آزمایشهای تجربی بهدست میآید.
در ساخت ساختمانهای اولیه بدلیل وزن زیادشان در برابر نیروهای باد آسیب پذیرنبودند لیکن در برابر زلزله بشدت آسیبپذیر بودند چرا که دیوارهای باربر ازمصالح بنایی با عرض و قطر طویل ساخته شده و لنگرهای واژگونی غلبهناپذیر بودند اما از زمانی که ساختمانهای بلند با دیوارهای شیشهای ( کرتین وال ) و با فضای باز داخلی و سازههای فولادی سبک ساخته شدند به دلیل وزن کمشان این واکنش معکوس گردید.
امروزه درساختمانها برای کاهش وزن مرده ساختمان وایجاد فضاهای بزرگتروانعطافپذیری دربرابر زلزله ازتیرهای با دهانههای طویل، جداکنندههای داخلی غیر فعال متحرک و دیوارههای پیرامونی بدون توان حمل بار استفاده میکنند که این موارد ازصلبیت کلی سازه و وزن آن میکاهد به گونهای که اکنون سختی جانبی یک ساختمان ممکن است تعیین کننده مقاومت آن باشد.
علل وقوع زلزله:
پوسته زمین مرکب از صفحههایی است که میل به لغزش دارند، این صفحات که بهصورت لایه به لایه روی هم قرار دارند پس از لغزش، زلزله را تولید میکنند (نظریه حرکت زمین یا تکنونیک صفحهای، یکی از قویترین نظریهها در خصوص زلزله است).
زلزله به طور معمول در ناحیهای که صفحه سنگی در داخل زمین فرو میرود و یا در نقاطی که صفحهها روی هم میلغزند، رخ میدهد. بدین ترتیب تکانهایی در اثر آزاد شدن ناگهانی انرژی اندوخته شده در پوسته زمین ایجاد میشود. از اواخر قرن نوزدهم، ثبت موجهای حاصل از زلزله در ژاپن و سایر نقاط دنیا آغاز گردید. نحوه انتشار این موجها به گونهای بود که از یک مرکز واحد منتشر شدهاند که به آن کانون زیر مرکز میگویند. focus)) فاصله نقطه احساس زلزله از کانون و از مرکز زلزله به ترتیب فاصله کانونی و فاصله مرکزی نامیده میشود و فاصله بین کانون و مرکز زلزله عمق نامیده میشود. اگر عمق زلزله از ۷۰km کمتر باشد زلزله سطحی رخ میدهد و اگر این عمق بیش از ۳۰۰km باشد زلزله در عمق رخ داده است.
زلزلههای سطحی دارای محدوده اثر کمتر و البته قدرت تخریب بالاتری دارند و زلزلههای عمقی بر عکس زلزلههای سطحی میباشند.
انواع امواج زلزله:
امواج اولیه: شبیه به امواج موج بوده و باعث انبساط و انقباض صخرهها میشوند.
امواج برشی: در مایعات قابل انتشار نمیباشد. از امواج مخرب بوده و حرکتهای افقی و عمودی در پایه ساختمان ایجاد میکند.
امواج سطحی: که به امواج لا و (love ) معروف هستند.
امواج ریلی: سطح زمین را هم در جهت قائم و هم درجهت افقی، در امتداد انتشار امواج مرتعش میکند.
امواج S: مانند امواج لاو و با تغییر مکان قائم هستند.
از آنجا که فونداسیونهای ساختمانها، نقطه تماس بین ساختمان و زمین است، حرکت زلزله روی ساختمان بهصورت لرزاندن فونداسیون به جلو و عقب اثر میکند. جرم ساختمان دربرابر این حرکت مقاومت نموده و درسراسر سازه نیروهای اینرسی ایجاد میکند. البته از نیروهای قائم غالبا صرف نظر میشود و نیروهای افقی در نظر گرفته میشود.
البته لازم به ذکر است که ساختمانهای بلندمانند پاندولهای بلند، پریود ارتعاشی طویلتری دارندودر نتیجه نسبت به ساختمانهای کوتاه و سخت تحت تاثیرنیروهای اینرسی کوچکترهستند. (مطالب مطرحشده را به صورت مبسوط میتوان درآیین نامهANSI ایالات متحده بررسی نمود).
افزایش ارتفاع بنا موجب افزایش زمان تناوب T میشود و افزایش پریود سازه موجب کاهش ضریبC شده ودرنتیجه درساختمانهای بلند از نیروهای جانبی ناشی از زلزله کاسته میشود.
همانگونه که مطرح گردید با توجه به اینکه امروزه دیوارهای پیرامونی که جهت سبکسازی دربناها کاربرد بیشتری پیدا کردهاند وازطرفی می بایست بار وزن خود و نیروهای جانبی ناشی از باد و زلزله را تحمل نمایند می بایست از ویژگیهای طراحی زیر پیروی نمایند.
هرسازهای باید در برابر عمل واژگونی ایجاد شده به وسیله باد یا زلزله (هر کدام که تاثیر بیشتری دارد) مقاومت نماید. این بارگذاری بر اساس پوشش برشهای حداکثر میباشد.
تمام قسمتهای سازه باید به گونهای طراحی شونددرموقع مقاومت در برابر نیروهای افقی بهصورت یکپارچه و واحد عمل نماید و ازآنجا که ارتعاشات زلزله باعث تغییر جهت سریع تنشها در اعضاء سازه مینماید سازه باید قادر به تحمل آثار ناشی از خستگی باشد.
در اثر انقباض، خزش و آثار حرارتی در حجم مصالح تغییرات ایجاد میشود. زمانی که از واکنش طبیعی و آزاد اعضاء سازه جلوگیری بعمل آید در آنها نیرو و تنش ایجاد میشود. لذا طراحی این اعضاء برای این تنشها نیز میبایست لحاظ گردد.
رفتار پر خطر سازه
رفتار صحیح سازه
تقریبا پس از جنگ جهانی دوم طراحیهای جدید برای زیبایی ساختمان توسعهیافته و جهت کاهش وزن و مخارج ساختمان، نماهای اکسپوز (کرتین وال) رونق بیشتری پیدا کرد. ساختمانهای بلند صلبیت کمتری دارند و در اثر حرکات و بارهای ایجادشده در نتیجه تغییرات درجه حرارت بهشدت آسیبپذیر هستند. اختلاف درجه حرارت نیزدراین نوع سازهها درداخل بنا وخارج بنا موجب حرکت قائم درقسمت خارجی ساختمان میشود. البته عکس العمل سازه در مقابل حرکت ناشی از درجه حرارت متناسب با تعداد طبقات ساختمان میباشد.
درسازههای قاب صلب براثرهرتغییر مکان قائم درپروفیلهای عمودی درمحل اتصال سازه به نمای اصلی ساختمان صدمه وارد میگردد.
این حرکت تفاضلی جمع شونده است و همواره مقدار آن در دهانه خارجی بالاترین طبقه حداکثر است. در هنگام رخ دادن این حرکت به سازههای پنجرهای و دیوارهای خارجی و دیوارهای جداکننده داخلی نسبت به عمل بارو جدایی مصالح آسیبپذیر نشان دادهاند.
همانگونه که مطرح گردید سازههای کرتین وال درصورتیکه مطابق ضوابط واستانداردهای لازم اجرا شوند در برابر حرکات جانبی (افقی) وحرکات عمودی ازمقاومت لازم برخوردارهستند وبه صورت مستقل به سازه اصلی متصل شده ونیروهای ناشی اززلزله وباد و… را تحمل مینمایند.
یعنی دراجرای سازههای کرتین وال امکان حرکات افقی وعمودی به همراه مفاصل پیچ ومهرهای میبایست تامین گردد وتا رفتارسازه را مطابق پیشبینیها و محاسبات تجربه نماییم.
نمونه سازه کرتین وال به روش Stick در پروژهای با سازه اسکلت فلزی بهصورت اکسپوز در تمامی جهات – ایران- تهران (محاسبات – طراحی و اجرا توسط شرکت آلوکد)
اسکلت فلزی سازه اصلی
پوسته دوم شامل کرتین وال – فایبر سمنت و ورق کامپوزیت
جزئیات اجرایی جزئیات اجرایی جزئیات اجرایی
البته امروزه ملاحظات ناشی از انفجار و آتشسوزی نیز از اهمیت ویژه برخوردارشدهاند. به ساختمانها، امروزه از جهت آسیبپذیری به دلیل اهمیت بالایی که برای تعداد سکنه، ارزش اقتصادی و غیره دارند باید توجه بیشتری شود. احتمال انفجار ناشی از گاز و یا مواد منفجره همواره وجود دارد. در اثر انفجار فشار بسیار زیادی درمنطقه منفجر شده ایجاد میشودو بارهای بزرگی به عناصر ساختمان وارد می گرددکه منجر به ترکیدن و به خارج پرتاب شدن نماهای شیشهای، پنجرهها و دیوارها میشود.
این فشار داخلی باید بهصورت موضعی کنترل شود و نباید باعث فروریختگی کل سازه گردد.
آتشسوزی به دو دلیل از ملاحظات مهم محسوب میگردد.
اول: اکثر واحدها قابل دسترسی آتش نشانان در حین آتشسوزی نمیباشد.
دوم: تخلیه اضطراری کامل در مدت زمان کوتاه ممکن نیست.
در یک آتشسوزی، گرمای آتش در مقایسه با دود و گازهای سمی حاصله که باعث
