زمینلرزهها در طی زمانهای طولانی به عنوان مخربترین مخاطره طبیعی شناسایی شده اند. هیچ نیروی طبیعی دیگری قابلیت چنین خرابیهای بزرگ در مدت زمان کوتاه را ندارد. زمینلرزهها بدون هشدار قبلی به وقوع میپیوندند و تنها در عرض چند ثانیه، تلفات و آسیبهای فراوانی از خود بر جای میگذارند. اگرچه امکان جلوگیری از وقوع زمینلرزه وجود ندارد اما تکنولوژی جدید در علوم و مهندسی، ابزارهای جدیدی را برای کاهش اثرات مخرب آن تامین می کند. خطر عمده برای ایمنی و حیات انسانها، آسیب لرزهای و ریزش ساختمانها و دیگر بناهایی است که دارای ضعف در طراحی یا ساخت میباشند. درپی زمینلرزهها علاوه بر تلفات جانی، ثروت ملی نیز بههدر رفته و بار مالی زیادی بر اقتصاد کشورها بوجود می آید که این امر در مورد کشورهایی با اقتصاد زودشکن اثرات جدی و درازمدت بهجای میگذارند.
نوع رایج ساختمانها معمولی در مراکز شهری دیوار بنایی غیر مسلح[1] میباشد که فضای بین قابهای سازهای را پر می کنند. به همین دلیل این نوع دیوارها را میانقاب[2] مینامند[1].معمولاً واژه قاب میانپر[3] زمانی بکار میرود که ابتدا قاب ساخته شود و سپس درون آن میانقاب اجرا گردد[2]. با اینکه میانقابها به عنوان اجزای غیر سازهای در نظر گرفته میشوند اما تحت تحریکات لرزهای، بین دیوارهای میانقاب با قاب محصور کننده آن اندرکنش به وجود می آید و منجر به ایجاد مدهای شکست نامطلوب در قاب و میانقاب می شود. عموماً، میانقابها در زلزلههای متوسط عملکرد ضعیفی از خود نشان دادهاند. رفتار آنها معمولاً ترد بوده و دارای شکلپذیری کم و یا بدون شکل پذیری هستند و شکلهای مختلفی از آسیبها از قبیل ترکخوردگی نامرئی، خوردشدگی و نهایتاً تخریب کلی را متحمل میشوند. این رفتار، عامل خطرات زیادی در حین زمینلرزه میباشد و این ضعف در عملکرد لرزهای به عنوان چالشی بزرگ پیش روی طراحان قرار گرفته است. بهسازی لرزهای از طریق اضافه کردن قابهای سازهای و یا دیوار برشی غیر عملی بوده و بسیار پرهزینه میباشد و در برخی ساختمانها با محدودیتهای بخصوصی روبرو است. روشهای دیگر مقاومسازی از قبیل تزریق دوغاب، نصب فولاد تقویت کننده، پیش تنیدگی، جکت کردن و روشهای مختلف تقویت سطوح باعث افزایش قابل توجه جرم و سختی سازه شده و در نتیجه بارهای لرزهای بالاتر را به سازه تحمیل می کنند. این روشها مستلزم نیروی کار ماهر بوده و عملکرد طبیعی ساختمان را مختل می کند. این روشها تحت عنوان “روشهای کلاسیک” مقاومسازی قرار میگیرند. یکی از روشهای نوینی که در سالهای اخیر مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است، مقاومسازی ساختمانهای موجود با بهره گرفتن از کامپوزیتها میباشد. در این زمینه تحقیقات زیادی صورت پذیرفته و آئیننامههایی مقدماتی نیز برای استفاده از آنها تهیه شده است. کامپوزیتها ابتدا برای کاربردهای نظامی و صنایع هوافضا مورد استفاده قرار گرفتند، اما با کاهش قیمت، این مواد در بسیاری از صنایع به دلیل خصوصیاتی مانند وزن کم و مقاومت بسیار زیاد کششی، مقاومت در برابر شرایط جوی و غیره مورد توجه دستاندرکاران و صنعتسازان واقع شد. استفاده از پلیمرهای مسلح فیبری[4] به دلیل ضخامت کم، نسبت مقاومت به وزن بالا، سختی زیاد و کاربرد آسان یک روش مقاومسازی جایگزین معتبر میباشد.
زمینلرزههای قدرتمند باعث اعمال نیروهای زیاد درونصفحهای و برونصفحهای به دیوارهای بنایی شده و امکان تخریب فاجعهبار در این سازهها را فراهم میآورند. با این حال اکثر اقدامات انجام گرفته در این زمینه روی رفتار خارج از صفحه دیوارهای مصالح بنایی تقویت
شده با پلیمرهای مسلح فیبری متمرکز شده است. ممکن است دیوار میانقاب یا بخشی از آن بدلیل نبود قید برونصفحهای کافی بین سطح مشترک بین قاب و میانقاب و یا شکست برشی یا خمشی دیوار میانقاب از قاب احاطه کننده آن به بیرون راندهشود. در میانقابهای بدون آسیبدیدگی، این نوع خرابی را میتوان به نیروهای اینرسی بخصوص برای میانقابهای طبقات بالاتر و نسبت لاغری بزرگ نسبت داد. پس از آنکه مصالح بنایی از قاب جداشوند امکان بروز شکست برونصفحهای محتمل است[1]. یکی از اهداف این تحقیق، بررسی اثر لایه های پلیمر مسلح فیبری در تغییر مدهای شکست، مقاومت، تغییر شکل و انرژی تلف شده توسط سازه در آرایشهای مختلف لایه ها میباشد. هدف دیگر بررسی میزان بهبود مقاومت برشی و فشاری میانقاب تقویت شده با پلیمر مسلح فیبری میباشد. تقویت با پلیمر مسلح فیبری، یکپارچگی سازهای دیوار میانقاب را حفظ کرده و از شکست ترد و خردشدگی آن جلوگیری می کند و با توجه به اینکه این نوع خردشدگی با وجود ایمن ماندن کل سازه، خطر بزرگی برای ساکنان است جلوگیری از آن حائز اهمیت فراوان میباشد.
1-2- خصوصیات قاب میانپر
به طور کلی، وجود میانقاب در داخل قاب، سختی و مقاومت آن را به مقدار قابل ملاحظهای افزایش میدهد. البته قاب باید کفایت لازم را برای تبدیل دیوار به میانقاب داشته باشد که شرایط آن در فیما 356[5] [4] و دستورالعمل بهسازی ساختمانها در برابر زلزله [5] ذکر شده است. قابی که در آن میانقاب ضعیف اجرا شده، در بارگذاری جانبی دچار لغزش از روی بستر میگردد، در حالیکه در قاب ضعیف دارای میانقاب قوی، معمولاً ترک قطری و شکست برشی ستون بارگذاری مشاهده میگردد. و زمانی که قاب و میانقاب هردو قوی هستند مقاومت نهایی با شکست کنج همراه میگردد.
1-2-1- اندرکنش بین قاب و میانقاب
بر اساس مشاهدات زلزلههای اخیر، اندرکنش بین میانقاب و ستونهای بتنی موجب گسیختگی ترد می شود. وجود میانقاب در داخل قاب بتنی حائز اهمیت فراوان بوده و اثر تعیین کننده در رفتار سازههای بتنی در حین زلزله دارد. در زلزلههای اخیر، خرابیهای قابل توجهی بهعلت پدیده اندرکنش بین قاب و میانقاب اتفاق افتاد.
اسمیت و کول [6] یک روش طراحی برای قاب میانپر بر اساس معیار قاب مهاربندی شده قطری بیان کردند. آنها روشی پیشنهاد کردند که در آن سه مود گسیختگی محتمل برای دیوار میانقاب در نظر گرفته می شد: برش در طول دیوار، خردشدگی قطری دیوار میانقاب و خرد شدگی گوشه در دیوار میانقاب. پاولی و پریستلی [7] نظریهای در باره رفتار لرزهای قاب میانپر ارائه دادند و روشی برای طراحی آن پیشنهاد کردند. بر اساس این نظریه، اگرچه میانقاب ممکن است ظرفیت باربری جانبی کلی سازه را افزایش دهد اما باعث تغییر پاسخ سازهای شده و نیرو را به قسمت های دیگر و نامطلوب سازه و بصورت نامتقارن جذب می کند. این بدان معنی است که میانقاب مصالح بنایی ممکن است رفتار لرزهای سازه را تحت تاثیر قرار دهد. بل و دیویدسون [8] گزارشی در مورد ارزیابی ساختمانهای بتن مسلح با میانقاب مصالح بنایی ارائه کردند. آنها در ارزیابی خود برای مدلسازی دیوار مصالح بنایی یک دستک معادل بکار بردند. نتایج آنها نشان داد میانقابها در صورتی که با ترتیب منظمی در ساختمان قرار گرفته باشند تاثیر سودمند قابل توجهی روی رفتار ساختمانهای بتنی مسلح دارند که این امر با آییننامه های راهبردی نیوزیلند که عقیده بر تاثیر زیانآور میانقابها روی ساختمانها بدلیل اثر اندرکنشی آنها داشت مغایر بود. محیالدین-کرمانی و همکاران [9] بطور ویژهای روی مشاهدات انجام شده روی ساختمانهای بتنی با میانقاب مصالح بنایی در زلزله سیچوان[6] تمرکز کردند و آسیبها و مودهای گسیختگی را با علل وقوع آن شناسایی کردند. این مودهای شکست همانند زلزله های قبلی ناشی از اندرکنش بین قاب و میانقاب میباشد. باران و سویل [10] روی رفتار قابهای میانپر تحت بارهای لرزهای مطالعاتی انجام دادند. آنها میانقاب آجری توخالی را به عنوان اعضای سازهای در قرایند طراحی در نظر گرفتند. آنها تاکید کردند از آنجاییکه رفتار سازه غیرخطی بوده و بطور عمده به شرایط اندرکنش بین قاب و میانقاب وابسته است، مطالعات تحلیلی باید با نتایج آزمایشگاهی مورد بازبینی قرار گرفنه و تایید گردد.
به طور کلی میتوان گفت که اندرکنش قاب با میانقاب موجب افزایش مقاوت و سختی از یکسو، و افزایش نرمی (شکلپذیری) میانقاب از سوی دیگر می شود و در نتیجه خواص لرزهای را به طور چشمگیری بهبود میبخشد. براساس این رفتار اندرکنشی، این قابها را مرکب میخوانیم [11].
1-2-2- خواص مصالح میانقاب
یکی از مسائل مهم در بررسی رفتار میانقاب و مدلسازی عددی آنها شناخت خواص مصالح آنهاست. در آزمایشهای متعددی نشان داده شده است که افزایش مقاومت مصالح میانقاب همواره باعث افزایش مقاومت قاب میانپر می شود [12].
معمولا خواص مصالح میانقاب را با نمونه آجرکاری[7] که شامل تعدادی آجر و ملات است بهدست میآورند. حالت استاندارد شامل سه آجر و دو ملات میباشد [13] که در شکل 1.1 الف نشان داده شده است، ولی در برخی تحقیقات استوانههای بزرگتر شامل تعداد آجر بیشتر بهکار رفته است. در شکل (1-1) ب رفتار تنش-کرنش آجر، ملات و نمونه آجرکاری آمده و برای آن یک آجر تنها، نمونه آجرکاری شامل 3 آجر و دو لایه ملات و نمونه استوانهای استاندارد تحت آزمایش محوری قرار گرفتهاند. همانگونه که در این شکل دیده می شود، آجر بیشترین و ملات کمترین سختی را دارد و سختی و مقاومت نمونه آجرکاری بین کمیات مشابه مربوط به ملات و آجر است [14].
فرم در حال بارگذاری ...
