پایان نامه ساختمانهای بنایی

كليات
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 پايان نامه
با توجه به اينكه طيف گسترده‌اي از ساختمان‌هاي موجود در كشور از نوع ساختمان‌هاي بنايي مي‌باشند و از طرف ديگر كشور ايران از لرزه خيزي بالايي برخوردار است، همين مساله باعث شده است كه معايب ساختمان‌هاي بنايي به محاسن آن چيرگي يافته است. تجربه زلزله‌هاي مختلف، بيشترين آمار تلفات را در ميان اين نوع ساختمان‌ها نشان مي‌دهد.
انجام كارهاي تحقيقاتي در اين زمينه منجر به تدوين آيين نامه‌ها و دستورالعمل هايي در زمينه ساخت و يا مقاوم سازي اين ساختمان شده است، اما اين تحقيقات در مقايسه با حجم بالاي آسيب‌پذيري بسيار ناچيز بوده و ضرورت انجام تحقيقات گسترده‌تري را طلب مي‌كند.
در فصل اول اين پايان نامه، ابتدا آماري از وضعيت ساختمان‌هاي كشور ارائه شده است كه در آن درصد ساختمان‌هاي بنايي و اسكلت بتني در برهه‌اي از زمان ارائه شده است. اين آمار حجم بالاي اين نوع ساختمان‌ها را در كشور نشان مي‌دهد. در ادامه گزارشاتي از برخي زلزله‌هاي گذشته مانند زلزله مهم رودبار و منجيل، بم، چنگوره، آوج و داهوييه و نواقص و آسيب‌هاي وارده به ساختمان‌هاي آنها بررسي شده است. پس از آن وضعيت لرزه‌خيزي ايران بررسي شده است. اين بررسي نشان دهنده خطر لرزه خيزي بالاي اكثر مناطق كشور مي‌باشد. فصل اول با مطلبي در مورد ضرورت مقاوم سازي ساختمان‌هاي بنايي به پايان رسيده است.
در فصل دوم، خواص لرزه‌اي ساختمان‌هاي بنايي، عناصرسازه ای در اين ساختمان ها، انواع حالت‌هاي شكست اين عناصر ارائه شده است.
در فصل سوم، به خواص سازه‌اي و ديناميكي قاب‌هاي مركب پرداخته شده است.
در فصل چهارم، بررسي شيوه‌هاي مختلف ترميم و تقويت ساختمان‌هاي بنايي ارائه شده است.
در فصل پنجم، با استفاده از تئوري قاب‌هاي مركب، روش مسلح كردن ساختمان به عنوان روش برتر در مورد يك ساختمان به صورت گام به گام و به صورت كامل ارائه شده است.
چكيده
ساختمان‌هاي ساخته شده با مصالح بنايي درصد بالايي از ساختمان‌هاي موجود در كشور را به خود اختصاص داده‌اند. از طرفي كشور ايران در بخشي از كره زمين قرار گرفته كه از نظر لرزه‌خيزي بسيار ناآرام بوده و همواره در معرض زمين لرزه‌هاي مختلف قرار داشته است. اغلب ساختمان‌هاي موجود قبل از تدوين آخرين معيارهاي طراحي لرزه‌اي ساختمان‌سازي موجود در كشور ساخته شده‌اند و از سويي ديگر اين ساختمان‌ها اكثراً داراي ضعف در مقاومت برشي داخل صفحه و كمانش خارج از صفحه خود مي‌باشند.
با بررسي‌هاي تجربي انجام گرفته در حين اجراي طرح‌ها، نقاط ضعف و قوت روش‌هاي مقاوم سازي مشخص شده و در اين پايان نامه سعي شده است روشی متفاوت ارائه شود. اين روش بر خلاف روش‌هاي ديگر با درنظر گرفتن رفتار نامطلوب ساختمان‌هاي بنايي در بارهاي لرزه‌اي اتخاذ شده است و از ويژگي‌هاي سطح ايمني بسيار بالا با ايجاد خط دوم دفاعي، استفاده از خواص مطلوب قاب‌هاي مركب در بارهاي لرزه اي، سادگي طرح، اجرايي بودن طرح و امكان انجام تغييرات معماري و حتي احداث يك طبقه جديد را مي‌توان نام برد.
فصل اول
1-1 مقدمه
با قرار گرفتن ايران در بخشي از كمربند آلپ هيماليا كه به عنوان آخرين و جوانترين نواحي كوهزايي جهان شناخته شده است، پديده دگرشكلي به اشكال گوناگون در آن ظاهر مي‌گردد. باز شدن درياي سرخ و در نتيجه حركت پهنه عربستان به سوي ايران و جابجايي بستر اقيانوس هند در نواحي عمان و حركت به سمت شمال ـ شمال شرق و حركت ديگر صفحات ليتوسفري پيرامون ايران موجب فراهم آمدن شرايطي گرديده كه هرچندگاه با آزاد شدن انرژی در راستاي گسل‌هاي فعال شاهد زلزله‌هاي ويرانگر در ميهن عزيزمان باشيم.
گرچه دلايل بروز زلزله و يا زمان و مكان به روشني مشخص نيست، ولي در هرحال تا آنجا كه مشخص شده است، تغيير شكل‌هاي ناشي از حركت‌هاي قاره‌ها نسبت به يكديگر باعث افزايش انرژي ذخيره شده در پوسته جامد زمين مي‌گردد.
در اين زمان پديده لغزش زمين بوجود مي‌آيد. چون انرژي آزاد شده بسيار زياد و ناگهاني است و باعث ارتعاش زمين گرديده و ساختمان‌هايي كه براي مقاومت در برابر اين ارتعاش‌ها طرح نشده‌اند، دچار گسيختگي و انهدام مي‌گردند.
در حال حاضر ساختمان ساخته شده با مصالح بنايي (بخصوص ساختمان‌هاي آجري)، درصد بالايي از ساختمان‌هاي موجود يا در حال احداث در كشور ما را تشكيل مي‌دهند. مهمترين عامل مقبوليت ساختمان‌هاي بنايي در ايران، به ويژه در شهرستان ها، در دسترس بودن مصالح، ساده بودن تكنولوژي توليد آجر و بلوك سيماني، آشنايي سازندگان با نحوه ساخت و ساز و سرانجام ارزانتر بودن قيمت تمام شده اين قبيل ساختمان‌ها نسبت به ساختمان هايي با اسكلت فولادي و بتن مسلح مي‌باشد.
با توجه به اينكه در ساخت بيشتر ساختمان‌هاي بنايي ضوابط و معيارهاي مهندسي مربوط به مقاومت سازه در برابر زلزله مورد توجه قرار نمي گيرد و معمولاً توسط سازندگان محلي و بدون توجه به اثر تخريبي زلزله، طراحي و اجرا مي‌شوند، رويدادهاي هر زمين لرزه در هر نقطه از كشور فاجعه آميز بوده و پيامدهاي بسيار نگران كننده‌اي دربر خواهد داشت.
1-2 مرور كارهاي گذشته
نصب دستگاه‌هاي لرزه نگار در نقاط مختلف جهان از اواخر قرن نوزدهم آغاز شد و طي مدت كوتاهي از ميان اين همه اطلاعات شايد يك مطلب بيش از همه شايان توجه باشد و آن اينكه، زلزله‌ها به هر سبب كه ايجاد شده باشند، تكرارپذيرند و تنها راه مقابله با زلزله، طراحي و اجراي ساختمان‌ها به گونه‌اي است كه تاب ايستادگي در مقابل زلزله‌هاي مخرب را داشته باشد.
زلزله‌هاي مرگبار زيادي در ايران اتفاق افتاده است، اما مهمترين آنها كه به عنوان نقطه عطفي در رويكرد جامعه مهندسي به شمار مي‌رود، زلزله 1369 رودبار ـ منجيل مي‌باشد كه تلفات بسيار زيادي به همراه داشته است. بررسي عملكرد سازه‌هاي مختلف در اين زلزله، گواه اين مطلب است كه اگر ساختمان‌هاي آجري را در يك كفه و سازه هايي نظير پل، سد، ساختمان‌هاي فلزي و بتني كه تحت عنوان سازه‌هاي مهندسي عنوان مي‌شوند را در كفه ديگر بگذاريم، آمار و تلفات جاني و تخريب كامل بنا، تمام به گروه اول اختصاص يافته و گروه دوم به طور نسبي آمار بسيار پاييني دارند. همين امر جامعه مهندسي را بر آن داشت كه در كنار تدوين آيين نامه‌ها براي ساختمان‌هاي مهندسي، به بررسي رفتار ساختمان‌هاي بنايي نيز پرداخته و درصدد تدوين دستورالعمل‌هاي جامع براي طرح و اجراي اين نوع سازه‌ها برآيند. ماحصل اين تلاش، تدوين فصل سوم آيين نامه 2800 به عنوان تنها مرجع معتبر داخلي در زمينه طرح و اجراي اين نوع ساختمان‌ها مي‌باشد.
1-3 لرزه خيزي ايران
فلات ايران تقريباً در مركز كمربند خشك و بزرگ اوراسيا قرار گرفته و بطور متوسط 800 تا 1000 متر از سطح دريا بلندتر است و از تمام جهات بوسيله رشته كوه‌هاي مرتفع احاطه شده است. فلات ايران به سيستم بزرگ كوه‌هاي چين خورده اوراسيا وابسته است. بدين ترتيب كه ديواره كوهستاني البرز و رشته كوه‌هاي خراسان در شمال ايران، تحت تاثير گروه‌هاي كوهستاني عظيم فلات ارمنستان و آذربايجان از طرف غرب و هندوكيش از شرق تا ارتفاع 5670 متر (دماوند) سر برافراشته است. كوه‌هاي زاگرس در جنوب غربي و جنوب و نيز در امتداد آن، يعني كوه‌هاي ساحلي جنوب شرق ايران (كوه‌هاي مكران) بخش داخلي ايران را احاطه نمونه است.
1-4 گزارش برخي از زلزله‌هاي چند دهه اخير
از آنجا كه زلزله‌هاي واقعي بهترين ميدان محك كارهاي جامعه مهندسي و مسئولين ساخت و ساز كشور مي‌باشد، و همينطور يك آزمايشگاه بزرگ براي محققان و از طرف ديگر مرجعي براي تحقيقات و تدوين آيين نامه‌هاي آتي مي‌باشد. به دنبال هر زمين لرزه
گروه‌هاي مختلفي درصدد جمع آوري و ارائه گزارشات مختلفي از آن زمين لرزه مي‌نمايند كه در ادامه به ارائه مختصري از اين گزارشات پرداخته شده است. البته لازم به ذكر است كه در انتخاب گزارشات سعي بر آن بوده است تا حد امكان به موضوع اين پايان نامه نزديك باشد.
با توجه به نوع كار انجام گرفته در اين پايان نامه، كه به گمان نگارنده به عنوان مرجعي مناسب در اين مقياس به بررسي مقاوم سازي ساختمان‌هاي بنايي مي‌پردازد، ارائه پيشينه تحقيقاتي مرتبط مشكل بوده، اما گزارشاتي كه در ادامه آمده است، همگي به طور مستقيم و غيرمستقيم در شكل‌گيري ضوابطي كه در فصل‌هاي بعد آمده است، موثر مي‌باشند.
1-4-1 زلزله 31 خردادماه 1369 رودبار و منجيل
در حدود 35 دقيقه صبح روز پنجشنبه 31 خردادماه 1369 زلزله شديدي در استان گيلان و زنجان به وقوع پيوست كه در آن شهرهاي رودبار و منجيل و صدها پارچه از دهات و آبادي‌هاي پرجمعيت به كلي ويران شد. بزرگي اين زلزله بين 3/7 و 7/7 ريشتر مي‌باشد و طبق آماري كه از طرف مراجع رسمي اعلام شد، روي هم بيش از 35000 نفر از مردم كشورمان جان خود را در اين حادثه از دست دادند و قريب يكصد هزار ساختمان و خانه مسكوني خراب و يا بلااستفاده گرديد. به باغات و اراضي كشاورزي و كانال‌هاي آبياري صدمات فراواني وارد شد.
از ويژگي‌هاي زلزله اخير گيلان و زنجان، آن است كه برخلاف زلزله‌هاي گذشته ايران كه در مناطق كم جمعيت و يا در مناطق روستايي و فاقد ساختمان‌ها و تاسيسات مهم اتفاق مي‌افتاد، اين زلزله در منطقه‌اي روي داده است كه علاوه بر آنكه از مناطق پرجمعيت محسوب مي‌شود، چند شهر را نيز فرا گرفته است كه داراي ساختمان‌هاي مهم و تاسيسات زيربنايي شامل سد سفيدرود، نيروگاه برق و كارخانجات سيمان لوشان و پل‌هاي بزرگ و سيلوي يكصد هزار تني سراوان رشت قرار داشتند و همه اين مسائل دلايلي براي توجه بيشتر جامعه مهندسي به امر ساخت و ساز بعد از اين زلزله مي‌باشد. در شكل (1-1)، تصاويري از خسارات اين زلزله مشاهده مي‌شود.

شكل 1-1: تصاويري از زلزله رودبار و منجيل 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 كيلومتر 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 طاق‌های ضربی
– فروریزش کامل دیوارها وسقوط سقف
– تخریب وفروریزش آجرهای بخشی از طاق ضربی
تخريب ديوارهاي باربر پيراموني منجر به ناپايداري سقف و ريزش آن شده است. در تصاوير اتصال تير سقف با ورق زير سري بدون وجود کلاف افقي نشان داده شده است. اين اتصال به صورت اتکايي بوده است. تير‌هاي سقف به کمک يک ميلگرد در فواصل تقريبي ۱۰۰ سانتي متر از بال بالايي به يکديگر متصل شده اند اما اين کار مانع از ريزش آجرهاي بين تيرها نشده است (شكل 1-2).

شکل (1-2) تصاویری از زلزله بم
در تصاوير زير نمونه‌هايي از ساختمانهاي بنايي ديده مي‌شود که مواردي از کنترلهاي استاندارد ۲۸۰۰ در مورد آنها بررسي شده است.

فرو افتادن تير انتهايي سقف که به تيرهاي کناري خود در سقف مهار نشده است.

فایل : 120 صفحه

فرمت : Word