زلزله، به عنوان یک پدیده طبیعی و غیرقابل پیش‌بینی، یکی از خطرات جدی برای ساختمان‌ها و سازه‌ها محسوب می‌شود. در سال‌های اخیر، با افزایش جمعیت و تقاضای ساخت و ساز، توجه ویژه‌ای به طراحی سازه‌ها و به‌خصوص رفتار آن‌ها در برابر زلزله شده است. در ایران، به دلیل موقعیت جغرافیایی و وجود گسل‌های فعال، زلزله حادثه‌ای است که به دفعات در سطح کشور رخ داده و خسارات جانی و مالی بسیاری به بار آورده است.
به همین دلیل، توجه به سیستم‌های باربر جانبی و نحوه عملکرد آن‌ها در این شرایط بسیار مهم است. سیستم‌های باربر جانبی، به سازه‌ها کمک می‌کنند تا در برابر نیروهای جانبی مثل زلزله مقاوم‌تر شوند. با این وجود، در کنار این عناصر باربر، المان‌های غیرسازه‌ای نیز وجود دارند که در عملکرد کلی سازه نقش مهمی ایفا می‌کنند و نیاز به بررسی‌های بیشتری دارند. یکی از این المان‌ها، دیوارهای غیر باربر هستند که در بسیاری از ساختمان‌ها به‌خصوص ساختمان‌های بنایی به عنوان جداکننده و تزئینی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این مقاله از ایران سازه، به بررسی رفتار لرزه‌ای دیوارهای غیر باربر در ساختمان‌های بنایی محصور شده با کلاف می‌پردازد. هدف این تحقیق، تحلیل رفتار این دیوارها تحت بارهای جانبی و نتایج ناشی از انواع مختلف اتصالات و جزئیات اجرایی آن‌ها است.
بررسی تحولات در سیستم‌های باربر جانبی
در طول چند دهه اخیر، مطالعات زیادی برای توسعه و بهبود سیستم‌های باربر جانبی صورت گرفته است. این تحقیقات عمدتاً بر روی سازه‌های باربر و المان‌های سازه‌ای متمرکز بوده است و در این میان، توجه چندانی به رفتار لرزه‌ای المان‌های غیرسازه‌ای نظیر دیوارهای پرکننده و غیر باربر نشده است.
دیوارهای غیر باربر، به دیوارهایی گفته می‌شود که وظیفه تحمل بارهای عمودی یا جانبی را ندارند و عمدتاً برای تقسیم فضا و عایق‌بندی استفاده می‌شوند. این دیوارها می‌توانند به عنوان یک خطر در زمان زلزله عمل کنند، به‌ویژه در زمانی که نتوانند نیروهای جانبی را به‌خوبی تحمل کنند و در معرض آسیب قرار گیرند.
تجارب باستان‌شناسی و بررسی زلزله‌های گذشته نشان داده‌اند که گسیختگی دیوارهای غیر باربر می‌تواند منجر به بروز خطرات جانی و مالی زیادی شود. از این رو، ضروری است که رفتار لرزه‌ای این دیوارها به‌صورت دقیق مورد بررسی قرار گیرد.
بررسی عددی رفتار لرزه ای دیوار غیرسازه‌ای
هدف این تحقیق، بررسی عددی رفتار لرزه‌ای دیوارهای غیر باربر در ساختمان‌های بنایی محصور با کلاف و تاثیر جزئیات مختلف بر عملکرد آن‌هاست. برای این منظور، سه میانقاب با جزئیات مختلف در نظر گرفته شده‌اند و تحت بار جانبی یکسان قرار می‌گیرند. جزئیات بررسی شده به شرح زیر است:
اتصال دیوار به ستون توسط شاخک فولادی: این روش از شاخک‌های فولادی برای اتصال دیوار به ستون استفاده می‌کند؛ هدف از این کار افزایش مقاومت و استحکام دیوار در برابر بارهای جانبی است.
استفاده از وال‌پست: وال‌پست‌ها به‌عنوان تیرک‌های عمودی در دیوارها عمل می‌کنند و می‌توانند به پایداری دیوارها کمک کنند.
استفاده از میلگرد بستر با اتصالات U شکل: استفاده از میلگرد بستر به همراه اتصال u شکل یا قلاب میلگرد بستر به‌منظور افزایش استحکام دیوارها و بهبود عملکرد آن‌ها در برابر بارهای جانبی در نظر گرفته شده است.
برای انجام این بررسی، از نرم‌افزارهای مهندسی و المان محدود به‌منظور شبیه‌سازی و تحلیل رفتار دیوارها در شرایط مختلف استفاده می‌شود.
تحلیل نتایج
اتصال دیوار به ستون توسط شاخک فولادی
در تحلیل‌های اورژانسی و در شرایط بارهای جانبی، استفاده از شاخک‌های فولادی به‌عنوان اتصالات دیوار به ستون، نشان‌دهنده نتایج قابل‌توجهی نبوده است. در هر دو حالتی که شاخک‌های فولادی استفاده شد، دیوارها دچار گسیختگی و شکست شدند. این نشان می‌دهد که شاید این روش به تنهایی کافی نباشد و نیاز به ترکیب با دیگر روش‌ها و جزئیات اجرایی دارد.
استفاده از وال‌پست
استفاده از وال‌پست به‌عنوان یک روش دیگر برای تقویت دیوارها، بررسی شد. با این حال، نتایج نشان داد که استفاده از وال‌پست در این موارد کمکی به بهبود رفتار دیوار نکرد. به‌طور خاص، در مواجهه با بارهای جانبی، دیوارها همچنان با خطر گسیختگی مواجه بودند و نتوانستند از عملکرد مناسبی برخوردار شوند.
میلگرد بستر با اتصالات U شکل
نکته مهم این است که استفاده از میلگردهای بستر به همراه اتصالات U شکل، نتایج بسیار مطلوبی به دست آورد. در تحلیل‌های صورت‌گرفته، هیچ فروریزش یا گسیختگی در دیوارهای مجهز به میلگرد بستر و اتصالات مشاهده نشد. این نشان‌دهنده آن است که این نوع طراحی می‌تواند باعث بهبود عملکرد دیوارها در برابر نیروهای جانبی گردد.
تحلیل‌ها حاکی از آن است که وجود میلگرد بستر با اتصالات U شکل به‌طور ملموسی استحکام و پایداری دیوارها را افزایش داده و در شرایط بحرانی و تحت بارهای جانبی می‌تواند به محافظت از دیوارها کمک کند. قیمت میلگرد بستر در حال حاضر به دلیل نوسانات بازار دلار و طلا به دلیل برگزاری جلسات توافقات ایران و آمریکا، به ازای هر کیلوگرم متغیر است. بنابراین، انتخاب و استفاده هوشمندانه از این میلگردها نه تنها می‌تواند به ایمنی سازه کمک کند بلکه بهینه‌سازی هزینه‌ها را نیز فراهم می‌آورد.
جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
نتایج این تحقیق نشان‌دهنده اهمیت بررسی و تحلیل رفتار لرزه‌ای دیوارهای غیر باربر در ساختمان‌های بنایی هستند. با توجه به اینکه زلزله‌ها می‌توانند به‌صورت ناگهانی و با شدت بالا به وقوع بپیوندند، ضروری است که دیوارهای غیر باربر هم در طراحی‌های سازه‌ای مورد توجه قرار گیرند.
روش‌هایی مانند استفاده از میلگرد بستر و اتصالات U شکل نشان دادند که می‌توانند به‌طور چشمگیری عملکرد دیوارها را بهبود ببخشند، در حالی که شاخک‌های فولادی و وال‌پست به تنهایی نتوانستند در برابر بارها به شکل مؤثری عمل کنند.
در نهایت، این تحقیق می‌تواند راهگشای تحقیقات بیشتری درباره رفتار لرزه‌ای المان‌های غیرسازه‌ای باشد و پیشنهاد می‌کند که در طراحی دیوارهای غیر باربر، از روش‌های ترکیبی شامل میلگرد بستر و اتصالات مناسب استفاده شود. این اقدامات می‌توانند منجر به بهبود ایمنی و عملکرد سازه‌های ما در برابر زلزله و سایر بارهای جانبی شوند و به طراحی بهتری برای ساختمان‌های آینده کمک نمایند.
با توجه به اهمیت این موضوع، توصیه می‌شود که مطالعات آینده به بررسی جنبه‌های بیشتری از رفتار لرزه‌ای دیوارها و سایر المان‌های غیرسازه‌ای بپردازند. به‌خصوص، تحقیق در زمینه استفاده از انواع مختلف مواد نوین و رویکردهای طراحی نوآورانه می‌تواند به نتایج مثبتی منجر شود که در نهایت ایمنی بیشتری را برای سازه‌ها فراهم می‌آورد و به کاهش خسارات جانی و مالی ناشی از زلزله‌ها کمک کند.
