دیوار های مثلثی در شیروانی ها
دیوارهای کناری در زیر شیروانی ها که دارای ارتفاع بیشتر از ۰/۵ متر می باشند باید به وسیله کلاف های قائم و افقی مهار شوند. کلاف های قائم در منطقه با خطر لرزه خیزی بالا و متوسط با فاصله حداکثر ۳ متر از یکدیگر باید اجرا شوند. در منطقه با خطر لرزه خیزی کم می توان این فاصله را بیشتر اختیار کرد، اما در هر صورت نباید بزرگتر از ۶ متر باشد. کلافهای افقی که کلافهای قائم را به هم متصل می کنند باید در قسمت بالای دیوار نیز ایجاد شوند و در صورتی که ارتفاع دیوار مثلثی کناری از ۲ متر تجاوز کند، باید کلافهای افقی اضافی حداکثر ۱ متر اجرا شوند. دیوارهای آجر سفالی را از نظر مسلح یا غیر مسلح بودن نیز می توان به صورت زیر تقسیم بندی کرد:
دیوار های آجری مسلح
گاهی در دیوارهای آجری از میلگردهای فولادی در جهت های افقی و قائم استفاده میشود. این میلگردها به مقدار زیادی مقاومت دیوار آجر سفالی را افزایش می دهند. به این گونه دیوارهای دیوارهای آجری مسلح اطلاق می شود. طراحی این گونه دیوارها به نحوی است که میلگرد نیروهای کششی را تحمل نمایند. بدین ترتیب، طراحی و عملکرد این دیوارها شباهت زیادی به سازه های بتن مسلح دارند. در گذشته، طراحی این دیوارها بر مبنای تنش مجاز صورت می گرفته است، ولی هم اکنون روش مقاومت نهایی نیز توسط آیین نامه ها (از جمله آیین نامه (FEMA , IBC) معرفی شده است.
دیوار های آجری غیرمسلح
در این گونه دیوارها رفتار سازهای تابع رفتار آجر است. به همین علت کیفیت مناسب واحدهای آجری (مقاومت و قابلیت جذب آب آجر سفال و مقاومت ملات) و همچنین اجرای صحیح آنها تأثیر زیادی در مقاومت دیوار دارند. طراحی این گونه المانها بسیار ساده است، اما در زلزله های مخرب، توانایی تحمل بارهای وارده را ندارند و غالبا تخریب می شوند.
گسیختگی انواع دیوار های آجری
با توجه به اینکه دیوارهای بار بر، حسب وظیفه ای که بر عهده دارند، یا صرفا بارهای جانبی و وزن خودشان را تحمل می کنند (دیوارهای مهاری) و یا اینکه علاوه بر این بارها، بارهای ناشی از بار مرده و زنده سقفها یا دیوارهای طبقات بالاتر را نیز بر عهده دارند، که هر یک از این دیوارها به نسبت بیشترین باری که متحمل می شوند و نیز مقدار، شدت وحدت بار جانبی ناشی از زلزله را می پذیرند، دچار نوعی شکست می شوند. توضیح بیشتر مربوط به انواع گسیختگی دیوارهای آجر سفالی در مرجع ۱۰ آمده است.
تاریخچه تحقیقات
از دیرباز، یا به سخن دیگر، آغاز ساختمان سازی با استفاده از مصالح بنایی بوده است، به نحوی که آثار تاریخی موجود در سراسر دنیا مؤید این مطلب است. تکامل و بهبود کیفیت در این ساختمان ها بیشتر براساس تجربه صورت گرفته، ولی امروزه ساخت آنها در کشورهای صنعتی و توسعه یافته، با استفاده از پیشرفتهای چشمگیر در فن آوری ساختمان و رشته های وابسته به آن رویکردی جدی دارد، و این در حالی است که در کشورهای در حال توسعه و منجمله ایران، ساخت و ساز این قبیل ساختمان ها دارای وضعیت نامطلوبی است. در این فصل، به گوشه ای از تحقیقات دهه اخیر در خصوص دیوارهای برشی با مصالح بنایی که در راستای این پژوهش صورت گرفته، اشاره می گردد.
در سال ۱۹۸۸، شینگ و همکارانش دیوارهای برشی بنآیی مسلح را با هدف دستیابی به روابط تجربی یا نیمه تجربی برای محاسبه مقاومت و شکل پذیری، مورد مطالعه قرار دادند. در این تحقیق، تعداد ۲۲ دیوار بنایی مسلح در مقیاس کامل و با ابعاد ۱۸۳۸۱۸۳ سانتیمتر (۶۶۶ فوت) مورد آزمایش قرار گرفت که در این میان، ۱۶ نمونه با بلوکهای سیمانی توخالی و ۶ نمونه دیگر، با آجر سفال های رسی توخالی ساخته شده بود. شکل ۲-۲، الگوی کلی از دیوارهای ساخته شده و نحوه قرارگیری فولادهای طولی و افقی را نمایش میدهد.
نتایج آزمایشات نشان داد که برای تعیین مقاومت خمشی دیوارهای برشی ضخیم می توان از تئوری خمش ساده استفاده کرد. همچنین مشخص گردید که با افزایش مقدار تنش قائم، شکل پذیری خمشی دیوار به شدت کاهش می یابد. در این مطالعه روابطی برای محاسبه مقاومت خمشی، مقاومت برشی و شکل پذیری دیوارهای بنایی پیشنهاد شد که بهترین آنها رابطه مربوط به محاسبه مقاومت برشی است.
این رابطه که به صورت نیمه تجربی می باشد، مقاومت برشی دیوارهای برشی بنایی را نزدیک به نتایج آزمایشگاهی پیش بینی می کند (شکل ۲-۳). بر مبنای این رابطه مقاومت برشی نرمال دیوارهای بنایی مسلح (V) از دو قسمت تشکیل می گردد. قسمت اول، مربوط به مقاومت برشی مصالح بنایی (Vm) و قسمت دوم، مربوط به مقاومت فولادهای طولی پس از ایجاد ترکهای قطری (Vs) است.
در این روابط م نسبت فولاد قائم دیوار، به مقدار تنش محوری فشاری بر حسب Kips، ۱ طول دیوار بنایی بر حسب d ‘ in فاصله آخرین فولاد قائم از نزدیکترین لبه دیوار بر حسب s in فاصله قائم فولادهای افقی بر حسب An in سطح مقطع یک میلگرد افقی بر حسب in fy تنش تسلیم فولادهای افقی بر حسب Kips و fn مقاومت فشاری مصالح بنایی بر حسب Kips است. در سال ۱۹۹۰، لاربی و هریس، مطالعه بسیار جامعی بر روی دیوارهای برشی بنایی ساخته شده با بلوک انجام دادند.
در این پژوهش تعداد ۹ عدد دیوار در مقیاس ۱:۳ و با ابعاد ۶۱۸۶۱ سانتی متر (۲۸۲ فوت) را مورد آزمایش قرار دادند. این دیوارها، مقیاس شده دیوارهای با ابعاد ۱۸۳۷۱۸۳ سانتیمتر (۶×۶ فوت) بودند که در سال ۱۹۸۸ توسط (Shing et-al) در دانشگاه کلرادو مورد مطالعه قرار گرفته بود. هدف آنها مقایسه نتایج مدل مقیاس شده با نتایج آزمایش در مقیاس کامل بوده است.
در این پژوهش، دیوارهای بنایی در سه نوع SW۱ ، sw2 وsw3 و با ویژگیهای متفاوت ساخته شده و تحت بار ثقلی و جانبی آزمایش گردید جدول ۲-۱). بار ثقلی وارده به گونه ای در نظر گرفته شد که تنش فشاری معادل با Mpa ۱۸۶۲ (psi ۲۷۰) در تراز شالوده ایجاد گردد. در بارگذاری جانبی، ۷ دیوار از ۹ دیوار آزمایش شده تحت بار جانبی یکطرفه افزایشی و دو دیوار باقی مانده تحت بار جانبی رفت و برگشتی آزمایش شدند.
بارگذاری جانبی در هر دو حالت فوق، به شیوه کنترل تغییر مکان(Displacement Control) صورت پذیرفت. در شکل ۲- ۴ الگوی اعمال بار رفت و برگشتی نشان داده شده است. همان طور که در شکل دیده می شود حداکثر مقدار هر دوره (چرحه) سه مرتبه تکرار شده است. به موازات کار آزمایشگاهی، مدل سازی کامپیوتری دیوارهای آجر سفالی نیز انجام پذیرفت و نهایتا نتایج حاصل از آزمایش با نتایج به دست آمده از تحلیل کامپیوتری، روابط تئوری پریستلی، آیین نامه ۸۶-۳۱۸ ACI و آیین نامه ۱۹۸۸ UBC مقایسه شده است.
در جدول ۲-۲ مقاومت برشی حاصل از آزمایش، با مقادیر به دست آمده از دو آیین نامه اشاره شده و همچنین مقاومت خمشی مدل کامپیوتری با مقادیر حاصل از روابط پریستلی مقایسه گردید.
