دانلود پایان نامه

در طي دهه 1950، سيستم ”قاب خمشي شکل‌پذير“ از سيستم ”قاب خمشي“ که در آن زمان تنها سيستم مقاوم در ساختمان‌هاي چندين طبقه‌ بتني و فولادي بود، منشا گرفت و به دليل رفتار مناسب اين سيستم در برابر زلزله، کاربرد آن تا اواخر دهه 1970 ادامه يافت. در طي اين مدت سيستم‌هاي جديدتر و کارآمدتري نظير ديوارهاي برشي و يا خرپاها براي تحمل فشار جانبي باد در ساختمان‌هاي بلند رايج شدند و تقريباً روش ساخت به صورت قاب تنها در اين ساختمان‌ها، کنار گذاشته شد.
تحقيقات تجربي و تئوري انجام شده در سراسر جهان طي دهه‌هاي 60 و 70 و 80 ميلادي منجر به جمع‌آوري اطلاعات مفصلي در رابطه با واکنش سيستم‌هاي ساختماني داراي ديوار برشي در هنگام زلزله شد که اين مطالعات بر اهيمت قاب خمشي شکل‌پذير در کاهش بار زلزله تأکيد داشتند. با توجه به اينکه سازه‌هاي داراي صلبيت بيشتر (يعني شکل‌پذيري کمتر) در هنگام زلزله، تحت نيروهاي به مراتب قوي‌تري قرار مي‌گيرند و از آنجا که وجود ديوار برشي در ساختمان‌ها باعث افزايش صلبيت آنها مي‌شود، کاربرد ديوارهاي برشي، نامناسب تشخيص داده شد و بيشتر ساختمان‌ها به روش قاب خمشي ساخته شدند. براي نمونه در برخي از کشورها خصوصاً کشورهاي توسعه نيافته بدون رعايت حداقل ضوابط شکل‌پذيري، قاب‌هاي ساختماني از انواع شکننده و فاقد قابليت تحمل زلزله‌هاي قوي بدون وارد آمدن آسيب شديد به ساختمان، اجرا شدند و همانگونه که در زمين لرزه‌هاي چهار دهه اخير مشاهده شد، بسياري از ساکنين خود را در ”تله‌هاي مرگ“ گرفتار کردند. آنچه در زير مي‌آيد، بيان خلاصه‌اي از رفتار سازه‌هاي ديوار برشي است که در حوادث زمين لرزه‌هاي 30 سال اخير قرار داشته‌اند.
غلامرضا قدرتي اميري، ابوالفضل غلامرضاتبار، سيد علي رضويان امرئي، در مقاله ای تحت عنوان ارزيابي رفتار عملكردي قاب هاي بتن مسلح به بهسازي لرزه اي قاب هاي بتن مسلح با استفاده از مهاربندهاي فولادي پرداخته است. در اين مقاله چند نمونه قاب خمشي بتن مسلح موجود با شكل پذيري متوسط كه براي بارهاي لرزه اي برآورد شده بر اساس «استاندارد 2800- ويرايش دوم» طراحي گرديده اند مدل سازي شدند. قاب هاي بتن مسلح به كمك مهاربندهاي فولادي هم محور 7- معكوس بهسازي لرزه اي شدند. قاب هاي مقاوم سازي شده با انجام تحليل هاي استاتيكي غيرخطي منطبق بر دستورالعمل بهسازي لرزه اي مورد ارزيابي لرزه اي قرار گرفته و نحوه تشكيل مفاصل پلاستيك و سطوح عملكرد تامين شده توسط اعضاء ارزيابي شده است ] 13.[
رضا حقیقت در سال 1390 در تحقیقی به بررسی تاثیر جانمایی دیوار برشی بتن آرمه در طرح قاب های بتنی پرداخته است] 15.[
مهدی مسافری در سال 1388 در پایان نامه ای به بررسی ارزیابی رفتار، پاسخ و عملکرد ساختمان های دارای دیوار برشی با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی پرداخته است. که در آن رفتار سازه ها را در محدوده ی وسیعی از شدت های زلزله مورد بررسی قرار داده است] 16.[
کاپلان و یلماز در مقاله ای تحت عنوان “بهسازی لرزه ای ساختمان های بتن مسلح” به بررسی افزودن دیوار برشی در بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان های بتنی پرداخته و همچنین راهکارهای اجرایی اتصال اعضای قدیم و جدید را نیز مورد بررسی قرار داده است] 25.[
در دهه‌هاي اخير روش‌هاي شکل‌پذير ساختن سيستم‌هاي سازه‌اي که گاهي قابليت افزايش مقاومت در برابر زلزله را نداشته اند مورد توجه قرار گرفت که ضمن ايجاد احساس امنيت کاذب، هيچگونه بازدهي کافي نداشتند. در ابتداي پيدايش علم مهندسي زلزله، بسياري از متخصصين مفهوم شکلي‌پذيري( (ductilityرا با انعطاف‌پذيري (flexibility) اشتباه کردند و در نتيجه سازه‌هاي انعطاف‌پذير زيادي در مناطق زلزله‌خيز جهان ساخته شد. با اينکه تعدادي از آنها شکل‌پذير بودند اما هنگام وقوع زلزله، در اثر پيچش زياد بين طبقات، خسارات غير قابل جبراني به اين ساختمان‌ها وارد شد. در ساختمان‌سازي امروزي که تنها 20 درصد کل مخارج مربوط به هزينه در سيستم سازه‌اي و مابقي صرف مخارج کارهاي معماري و تأسيسات برقي و مکانيکي مي‌شود. انتخاب يک سيستم سازه‌اي مناسب که امنيت جاني و مالي افراد را در برداشته باشد از اهميت ويژه‌اي برخوردار بوده و يکي از راه‌هاي رسيدن به چنين امنيتي استفاده از ديوارهاي برشي در سازه‌هاي بتني مي‌باشد.
جزئيات شکل‌پذيري ديوارهاي برشي که بعد از مطالعات اخير، در برخي آئين‌نامه‌ها ذکر شده‌اند هنوز در زلزله‌هاي واقعي مورد آزمايش قرار نگرفته‌اند. بدون شک استفاده از اين جزئيات، باعث شکل‌پذيرتر شدن ديوارها مي‌شود ولي ميزان دقيق بهره‌وري از شکل‌پذيري بايد در زلزله‌هاي واقعي و يا مطالعات پيچيده پاسخ‌هاي ديناميکي ديوار در اثر زلزله مشخص شود. طراحي ديوار به صورت شکل‌پذير هنگامي صحيح است که مقاومت آن از طريق خمش صورت بگيرد نه از طريق برش و همچنين ظرفيت برشي ديوار در هر مقطع از برش آن مقطع که بر مبناي مقاومت خمشي ديوار به دست مي‌آيد، بيشتر باشد. علاوه بر اين نه تنها ظرفيت برشي نهائي بلکه رفتار عضو بين حالت شروع ترک‌خوردگي و حالت گسيختگي برشي نيز مشخص باشد.
2-5-13-ضوابط استفاده از دیوار برشی در ساختمان بتنی موجود
2-5-13-1-اضافه کردن دیوارهای برشی و میانقاب
یکی از روش های معمول و رایج در بهسازی ساختمان ها در برابر زلزله، استفاده از دیوارها شامل دیوارهای برشی بتنی، دیوارهای پر کننده با مصالح بنایی، پانل های پیش ساخته بتنی، دیوارهای برشی فلزی، دیوارهای برشی مرکب و میانقاب های بنایی و مسلح می باشد. استفاده از انواع دیوارها در افزایش ظرفیت لرزه ای ساختمان و کاهش تغییر مکان جانبی موثر است. با استفاده از این روش مقاومت ساختمان و همچنین شکل پذیری آن افزایش می یابد. در این روش نیز همانند سایر روش ها، اتصال بین قاب اولیه و دیوار جدید اهمیت زیادی دارد.
از نکات مهم در این روش، نحوه قرار گیری دیوارهای جدید و جانمایی آنها در سازه قدیمی می باشد. همانطور که در قبل نیز اشاره شد به دلیل پیدایش پیچش باید حتی المقدور دیوارها چه در ارتفاع و چه در پلان به صورت منظم و متقارن قرار گیرند.
نکته مهم دیگری که باید به آن توجه داشت این است که به دلیل وزن نسبتاً زیادی که دیوارها می توانند به سازه اولیه اعمال نمایند، باید از آنها تنها در قاب هایی که ظرفیت برشی ضعیفی دارند استفاده شود. و از استفاده بیش از اندازه آنها جلوگیری شود. همچنین در اجرای دیوار برشی جدید در قاب ها باید به تقویت فونداسیون نیز توجه شود] 11.[
2-5-13-2- دیوار برشی بتنی
استفاده از دیوار برشی در سالهای اخیر، در ساختمان های نوساز و همچنین بهسازی ساختمان های موجود ، مورد توجه قرار گرفته است این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه بوده و همچنین با ارضای ضوابط طراحی این دیوارها دارای مکانیسم شکست شکل پذیر با اتلاف انرژی بالا می باشند.
با توجه به مقاومت بالای این دیوارها، استفاده از آنها در ساختمان های بلند مرتبه بسیار اقتصادی بوده ولی در مورد ساختمان های با ارتفاع کم و متوسط، مسائل جانبی از قبیل تقویت اجزای سازهای مجاور به آن، تاثیر زیادی بر جنبه های اجرایی و اقتصادی آن می گذارند نمونه ای از جزئیات اجرایی دیوار برشی جدید در شکل های (2-8)و(2-9) نشان داده شده است] 11.[
شکل 2-8: تقویت موضعی فونداسیون در دهانه ای که دیوار برشی اضافه گردیده است] 11[
شکل2-9: جزئیات اجرایی دیوار برشی جدید جهت بهسازی] 11[
شکل 2-10: بهسازی پی برای دیوارهای برشی جدید] 11[
شکل 2-11: بهسازی پی برای دیوارهای برشی جدید] 9[
از نکات مهمی که در مورد اجرای دیوارهای برشی باید مد نظر قرار گیرد، افزایش وزن سازه، تقارن در سیستم باربر جانبی جدید و همچنین تقویت فونداسیون به خاطر افزایش نیروهای واژگونی می باشد] 11.[