پارامترهای موثر در شکست دیوارهای بنایی

برای بررسی پارامترهای موثر در شکست دیوارهای بنایی در این نوشته به دستورالعمل بهسازی سازه­ های موجود، نشریۀ 360 مراجعه شده است. بر اساس این نشریه، دیوارهای بنایی در 5 مود شکست دچار خرابی می شوند. 2 مود از این شکست ها مربوط به تغییر شکل و 3 مود دیگر مربوط به نیرو است.

مودهای شکست مربوط به تغییر شکل، شامل شکست برش لغزشی و حرکت گهواره ای است. مودهای شکست نیرویی شامل شکست قطری، شکست فشاری پنجۀ دیوار و شکست فشاری پایۀ دیوار است.

در ادامه به بررسی پارامترهای موثر در شکست دیوارهای بنایی در هر مورد شکست و راهکار کاهش احتمال شکست در هر مورد پرداخته شده است.

1- شکست برش لغزشی:

این نوع خرابی سبب اندکی خردشدگی در دیوار و مصالح آن می­شود و ظرفیت جابجایی آن را محدود نمی­کند. بنابراین استهلاك انرژي بوجود آمده در اثر نیروي زلزله به وسیله تئوري اصطکاك کولمب در دیوار ادامه خواهد یافت. این مود خرابی جزء خرابی هاي نسبتاً شکل پذیر است.

پارامترهای موثر در شکست دیوارهای بنایی بر اساس مود شکست برش لغزشی: مقاومت برشی ملات و همچنین سطح مقطع دیوار در برش.

راهکار افزایش مقاومت بر اساس مود شکست برش لغزشی: افزایش مقاومت ملات و افزایش ضخامت دیوار

2- شکست حرکت گهواره­ای:

در هنگام زلزله و اعمال بارهاي رفت و برگشتی ، دیوار متناوباً  بر روي پنجه و پاشنه خود خم شده و شروع به واژگون شدن می­کند. اما چون نیروي زلزله طبیعتی آنی دارد این واژگونی چند لحظه بیشتر بطول نمی‌انجامد و خیلی زود جهت نیروها عوض می­شود و در جهت مقابل به حرکت در می­آید. این حرکتهاي خمشی را حرکت گهواره­اي گویند. این مود خرابی جزء خرابی­هاي نسبتاً شکل پذیر است. در ASCE41 آورده شده است که اگر نیروی فشاری دیوار از حدی فراتر رود، این مود تبدیل به مود کنترل شونده توسط نیرو خواهد شد. این مود به خصوص در دیوارهای اطراف بازشو غالب می­باشد.

پارامترهای موثر در شکست دیوارهای بنایی بر اساس مود شکست حرکت گهواره­ای: نیروی فشاری پایۀ دیوار، ارتفاع موثر و طول دیوار

راهکار افزایش مقاومت بر اساس مود شکست حرکت گهواره­ای: افزایش نیروی فشاری پایۀ دیوار با دخیل کردن دیوار در باربری قائم،  افزایش طول دیوار و کاهش ارتفاع موثر دیوار

3- شکست قطری:

بارجانبی در صفحه دیوار، تنش فشاري بالایی را در امتداد قطري آن بوجود می آورد. عمود بر تنش و کرنش فشاري، کرنش کششی وجود دارد. هنگامی که کرنش کششی از کرنش ترك خوردگی مصالح دیوار بیشتر شود ترك خوردگی قطري اتفاق می افتد. این نوع شکست در مرکز دیوار رایج بوده و موازي قطر فشاري امتداد می یابد تا در راستاي قطري به گوشه­هاي دیوار می رسد.

پارامترهای موثر در شکست دیوارهای بنایی بر اساس مود شکست قطری: تنش فشاری پایۀ دیوار، ارتفاع موثر و طول دیوار، سطح مقطع دیوار، مقاومت کششی ملات

راهکار افزایش مقاومت بر اساس مود شکست قطری: افزایش نیروی فشاری پایۀ دیوار با دخیل کردن دیوار در باربری قائم،  افزایش طول دیوار و کاهش ارتفاع موثر دیوار، افزایش ضخامت دیوار، استفاده از ملات با مقاومت بیشتر

4- شکست فشاری پنجه دیوار:

این گونه خرابی در اثر تنش هاي فشاري بالا در کنجهاي فشاري دیوار ناشی از حرکت رفت و برگشتی دیوار هنگام زلزله رخ می دهد. ضربه­هاي حاصل از این حرکت موجب خرد شدن پنجه و پاشنه دیوار شده از طول موثر دیوار می­کاهد و دیوار در برابر ضربه­هاي بعدي ضعیف­تر می­گردد. هنگامی که جابجایی داخل طبقه افزایش می یابد خردشدگی گوشه امتداد یافته تا اینکه مصالح دیوار در گوشه­هاي آن، به بیرون پرت می شوند.

پارامترهای موثر در شکست دیوارهای بنایی بر اساس مود شکست فشاری پنجه دیوار: تنش فشاری پایۀ دیوار، ارتفاع موثر و طول دیوار، مقاومت کششی ملات

راهکار افزایش مقاومت بر اساس مود شکست فشاری پنجه دیوار: کاهش نیروی فشاری پایۀ دیوار(اثر کمی دارد)،  افزایش طول دیوار و کاهش ارتفاع موثر دیوار، استفاده از ملات با مقاومت بیشتر (اثر کمی دارد).

5- شکست فشاری پایه دیوار:

این مود از شکست به دلیل مقاومت فشاری بالای آجرها و مصالح بنایی، معمولا بسیار نادر می­باشد. در واقع مقاومت نیروی فشاری دیوار به حدی است که در ساختمان­های متعارف این مود از خرابی بسیار کم اتفاق می­افتد.

پارامترهای موثر در شکست دیوارهای بنایی بر اساس مود شکست فشاری پایه دیوار: مقاومت فشاری آجر و ملات (واحد بنایی)، سطح مقطع دیوار

راهکار افزایش مقاومت بر اساس مود شکست فشاری پایه دیوار: استفاده از مصالح با مقاومت بالا، افزایش صخامت دیوار

به صورت کلی، به دلیل آنکه مود شکست پنجم معمولا حکفرما نمی­باشد، افزایش سهم باربری دیوارها در باربری قائم می­تواند به مقاومت دیوارها کمک شایانی بکند. همچنین به عنوان راهکار کلی، کاهش نیروی برشی هر دیوار با استفاده از افزایش دیوارهای باربر و یا افزایش ضخامت دیوارهای دیگری که از مقاومت کافی برخوردارند می­ تواند کمک قابل توجهی به جوابگو بودن دیوارهای ضعیف بکند.

توسط لینک دانلود ذیل علاقمندان می توانند آیین نامه ASCE/SEI 41-17 را که مربوط به مقاومسازی و بهسازی سازه های موجود است را دانلود نمایند.

دانلود