نشریه ۷۲۹ – راهنمای طراحی لرزه ای دیوارهای غیرسازه ای

اثرات زلزله به بخش‌های غیرسازه‌ای از طریق سازه اصلی منتقل می‌شود. دیوارهای غیرسازه‌ای ممکن است در زمان زلزله آسیب داخل صفحه ببینند و این آسیب ممکن است با فروریزش خارج از صفحه دیوارها همراه شود. بر همین اساس لازم است این دیوارها به روش های مختلفی مقاوم سازی و مهار شوند که از روش های مرسوم و کاربردی برای این کار می‌توان به استفاده از میلگرد بستر در طراحی دیوارها اشاره کرد. میلگردهای اجرایی در این روش دارای ویژگی‌هایی مانند گالوانیزه و مقاومت در برابر زنگ هستند و همچنین دارای پوشش اپوکسی می‌باشند. این میلگردها باعث ایجاد پیوستگی بیشتری با ملات می‌شوند و ویژگی‌های مطلوبی دارند.

عناصر تشکیل‌ دهنده المان های‌ بنایی‌

طبق نشریه ۷۲۹ المان‌های بنایی مورد استفاده در ساخت سازه را می توان به دو بخش واحدهای بنایی و ملات دسته بندی کرد که به صورت تیر، ستون، دیوار و غیره در طراحی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. واحدهای بنایی شامل بلوک، آجر، بتن، سفال و شیشه بوده که با توجه به شرایط و نیاز کاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ساخت ملات نیز از متریال مختلفی استفاده می شود که از جمله آنها می‌توان به سیمان، ماسه، آهک، سنگدانه ها و غیره اشاره کرد.

البته این المان های بنایی می تواند به صورت اجرای آرماتور و دوغاب نیز در طراحی ساختمان ظاهر شوند. دوغاب یک بتن روان به صورت ریزدانه است که از آن برای پر کردن حفره‌ها در عملیات ساخت استفاده می شود. آرماتورها نیز از دیگر المان های پرکاربرد در ساخت سازه بوده که به صورت افقی یا قائم در طراحی آن قرار می‌گیرند و به وسیله ملات یا دوغاب پوشانده می‌شوند.

برسی رفتار دیوارهای بنایی غیر مسلح در نشریه ۷۲۹

دیوارهای بنایی غیرمسلح در برابر نیروها و تنش های وارده، دارای رفتار خارج از صفحه و داخل صفحه هستند که در هنگام وقوع زلزله می توان هر دوی این رفتارها را در دیوارها مشاهده کرد. در ادامه به معرفی و بررسی بیشتر هر کدام از این رفتارها خواهیم پرداخت.

رفتار خارج از صفحه‌ دیوارهای بنایی غیر مسلح در نشریه ۷۲۹

همان طور که اشاره کردیم دیوارهای بنایی غیر مسلح ممکن است در برابر نیروهای وارده رفتار خارج از صفحه داشته باشند و این نیروها مقاومت خمشی خارج از صفحه دیوارها را تحت تأثیر قرار دهند. میزان بار محوری روی دیوار یکی از عواملی است که می تواند بر این مقاومت خمشی تأثیرگذار باشد. هر چه بار محوری بیشتر باشد ظرفیت خمشی خارج از صفحه دیوارها افزایش یافته و بارهای بالاتر از ظرفیت سازه می تواند کشش خمشی دیوارها را به فشار خمشی تبدیل کرده و باعث ایجاد آسیب به آنها شود.

طبق نشریه ۷۲۹ نوع ملات و نحوه اختلاط آن از دیگر عوامل تأثیرگذار بر مقاومت خمشی خارج از صفحه دیوارهاست؛ چرا که نوع ملات و ساختار آن می‌تواند بر میزان چسبندگی ملات در کار با سایر واحدهای بنایی تأثیرگذار باشد که میزان این چسبندگی تأثیر بسیاری بر مقاومت خمشی دیوارها دارد. چیدمان واحدهای بنایی نیز می‌تواند بر مقاومت خمشی دیوارها تأثیر گذار باشد، و چینش به صورت پیوند ممتد به عنوان بهترین گزینه برای این کار شناخته می‌شود. ملات کله یا قائم که در بین دو واحد بنایی در هنگام چینش مورد استفاده قرار می گیرد از دیگر عوامل تأثیرگذار بر مقاومت خمشی خارج از صفحه دیوارهاست که اجرای درست این ملات باعث افزایش این مقاومت خمشی می‌شود.

خاصیت نگهداری دیوار که با عنوان (کیورینگ‌) نیز شناخته می‌شود، تأثیر بسزایی بر مقاومت خمشی خارج از صفحه آن دارد. این خاصیت در ارتباط با نحوه استفاده از ملات بستر و ملات کله در نگهداری دیوار است. شرایط مرزی دیوار از دیگر عوامل مؤثر بر مقاومت خمشی خارج از صفحه آن است که این شرایط مرزی می‌تواند خمش خارج از صفحه دیوار را به سمت تنش های کششی قائم یا افقی در راستای عمود بر ملات بستر یا راستای موازی با آن سوق دهد.

رفتار داخل صفحه‌ دیوارهای بنایی غیر مسلح در نشریه ۷۲۹

از نظر بسیاری از مهندسان و متخصصان سازه، دیوارهای بنایی غیرمسلح در برابر لرزه ها از خود رفتار داخل صفحه نامناسب نشان می‌دهند که عوامل مختلفی می‌تواند بر این رفتارهای داخل صفحه تأثیرگذار باشد. در این بخش قصد داریم به معرفی و بررسی عوامل مؤثر بر این رفتارها بپردازیم.  ملات کله یا قائم و نحوه اجرای آن علاوه بر رفتار خارج از صفحه دیوارها، بر رفتار داخل صفحه آنها نیز تأثیرگذار خواهد بود. استفاده از ملات کله در مابین واحدهای بنایی در چینش دیوارها باعث افزایش قابل توجه مقاومت داخل صفحه آنها می‌شود.

مورد دیگری که می‌تواند بر رفتار داخل صفحه دیوارها تأثیرگذار باشد نوع ملات و نحوه اختلاط آن بوده که هر چه این ملات از چسبندگی و کیفیت بالایی برخوردار باشد مقاومت داخل صفحه دیوارها نیز افزایش می یابد. طبق نشریه ۷۲۹ المان های محصورکننده مانند کلاف های قائم و افقی مورد استفاده در دیوارها از دیگر عوامل تأثیرگذار بر مقاومت داخل صفحه آنهاست. این المان ها تأثیر بسیاری بر بهبود رفتار داخل صفحه دیوارهای دارند و به شکل پذیری آنها کمک زیادی می‌کنند. طبق آزمایش‌ های انجام شده استفاده از این کلاف ها می‌تواند تا ۳۰ درصد مقاومت جانبی و شکل پذیری دیوارهای غیرمسلح را افزایش دهد. بر همین اساس در آیین نامه های اجرایی از جمله نشریه ۷۲۹ بر تأثیر مثبت این المان ها در افزایش شکل پذیری و مقاومت داخل صفحه دیوارها تأکید شده است.

میزان بار محوری روی دیوارهای غیرمسلح از دیگر عوامل تأثیرگذار بر رفتار داخل صفحه این دیوارها بوده که افزایش آن با کاهش شکل پذیری دیوارها همراه خواهد بود. از دیگر عوامل مؤثر بر رفتار داخل صفحه دیوارهای غیرمسلح می توان به نسبت ارتفاع به طول این دیوارها اشاره که بالا بودن این نسبت می تواند به بهبود شکل پذیری آنها کمک زیادی کند.

دستورالعمل های اتصال دیوارها به سازه اصلی در نشریه ۷۲۹

دیوارهای غیرسازه‌ای باید به روش‌های ایمن به بخش اصلی سازه متصل شوند، معمولاً از طریق کف و سقف یا تیرهای سازه. در ادامه به نحوه اتصال دیوارها به این بخش ها و دستورالعمل های اجرایی در آنها خواهیم پرداخت.

دستورالعمل های اتصال دیوار به‌ کف سازه در نشریه ۷۲۹ ‌

طبق دستور العمل آمده در نشریه ۷۲۹ قبل از اجرای دیوار بر روی کف سازه و اطمینان از اتصال مؤثر و ایمن آن، لازم است سطح مورد نظر از هر گونه آلودگی پاک شود.

برای حفظ رطوبت اولیه ملات و افزایش قابلیت چسبندگی آن در زمان استفاده، سطح کف باید مقداری مرطوب شود. این کار باعث جلوگیری از جذب رطوبت ملات توسط سطح می‌شود. اگر سطح مورد نظر بسیار صاف و صیقلی بود لازم است با استفاده از چکش و قلم در آن ناهمواری ایجاد شود تا اصطکاک لازم جهت اتصال ملات به کف فراهم شود.

در مورد نحوه اتصال دیوارهای‌ غیر سازه ای به‌ کف‌ لازم است این اتصال به‌ صورت مفصلی‌ انجام شود. لایه اول ملات مورد استفاده در ساخت دیوار بسته به شرایط کف می تواند از ۶ الی ۲۵ میلیمتر در طول دیوار تغییر کند تا رج اول به صورت تراز و یکدست آماده شود. همچنین با کمک اتصالات مکانیکی با شرایط خاص می توان اتصال دیوار به سطح کف را به صورت گیردار صورت داد.

دستورالعمل های اتصال دیوار به‌ سقف یا تیر سازه در نشریه ۷۲۹

پس از اطمینان از اتصال مؤثر و ایمن دیوارها به کف سازه، نوبت به اتصال آنها به سقف سازه یا تیرها می‌رسد. این کار باید به صورت مفصلی طبق نشریه ۷۲۹ انجام گیرد. با این نوع اتصال ظرفیت شکل پذیری دیوار در حالت عمود بر صفحه افزایش یافته و از ایجاد مفصل پلاستیک در بالای دیوار جلوگیری می شود. دیوارهای غیرسازه‌ای باید از تغییر مکان سقف در زلزله جلوگیری کنند. هیچ بار محوری بر روی دیوار غیرسازه‌ای نباید تحمیل شود.

به عبارت دیگر طبق نشریه ۷۲۹ لبه بالایی دیوار غیر سازه ای را نباید به صورت مستقیم به سقف وصل کرد و می بایست از یک لایه جداکننده در بین آنها استفاده نمود. این لایه علاوه بر نرم بودن می بایست از مشخصات مناسبی در ارتباط با انتقال صوت و حرارت برخوردار باشد که معمولاً برای این کار از موادی با عنوان پشم شیشه یا پشم سنگ استفاده می شود. استفاده از پشم سنگ در این نوع جداکننده ها در مقایسه با پشم شیشه متداول تر و مناسب تر است. نبشی و ناودانی مورد استفاده در اتصال دیوار به سقف باید گالوانیزه باشند و بتوانند برش سهم لبه فوقانی دیوار را تحمل کنند.

معرفی میلگرد های بستر در نشریه ۷۲۹

از آن جایی که تمرکز نشریه ۷۲۹ بر مقاوم سازی دیوارهای غیر سازه ای با استفاده از میلگرد بستر است در این بخش قصد داریم به معرفی بیشتر میلگرد بستر، انواع، ویژگی ها و مشخصات آنها بپردازیم. میلگرد بستر یک المان فولادی بوده که جهت مقاوم سازی در بند بستر دیوار مورد استفاده قرار می گیرد. میلگردهای بستر با توجه به نیاز کاری به دو صورت میلگردهای ساده و آجدار در دسترس هستند. جهت اجرای این میلگردها لازم است یک جفت از آنها به صورت موازی در بستر دیوار قرار گیرند و سپس این میلگردها با یک مفتول میانی به هم وصل می‌شوند.

نحوه اجرای آنها نیز می‌تواند به دو صورت نردبانی و خرپایی صورت گیرد. در روش نردبانی مفتول های مورد استفاده در اتصال میلگردها عمود بر آنها بوده و حالت نردبانی شکل به مجموعه می دهد، در حالی که در روش خرپایی این مفتول ها به شکل ۷ و ۸ در اتصال آنها قرار می‌گیرند حالت خرپایی شکل دارند. از نظر سختی میلگردهای بستر خرپایی از سختی بیشتری در مقایسه با میلگردهای بستر نردبانی برخوردار هستند. این میلگردها پس از اجرا به صورت کامل با ملات پوشش داده می‌شوند تا یک پیوستگی کامل در بین آنها و واحد های بنایی ایجاد شود.

مزایا و موارد استفاده از میلگرد بستر مطابق

استفاده از میلگردهای بستر در مقاوم سازی دیوارها از مزایای بسیاری برخوردار بوده که در این بخش و طبق نشریه ۷۲۹ به معرفی آنها می پردازیم. استفاده از میلگرد بستر باعث کنترل فواصل ترک‌ها می‌شود. این ترک‌ها به دلیل علل متنوعی مانند جمع شدگی و تغییر شکل ناشی از حرارت در سازه ایجاد می‌شوند. میلگردها تأثیر بسزایی بر رفتار خارج از صفحه دیوارها و داخل صفحه آنها دارند. در دیوارهای غیرسازه‌ای، اجرای این میلگردها باعث بهبود شکل پذیری و افزایش مقاومت خمشی خارج از صفحه آنها می‌شود. همچنین میلگردهای بستر مقاومت برشی داخل صفحه این دیوارها را نیز افزایش می دهند. از طرف دیگر استفاده از این میلگردها باعث حفظ انسجام و یکپارچگی دیوارها در برابر زلزله و فروریزش های خارج از صفحه آنها می شود.

از دیگر مزایا و موارد استفاده میلگردهای بستر می توان به ایجاد اتصال مکانیکی در نمای آجری و سنگی بناها اشاره کرد. در اجرای این میلگردها در طراحی دیوارها دیگر نیازی به واحدهای بنایی با اشکال و ابعاد ویژه نیست. همچنین این میلگردها نیازی به تزریق دوغاب ندارند و جهت اجرای آنها نیازی به تغییر در روند ساخت دیوار نیست. با استفاده از میلگردهای بستر می‌توان دیوارهای دولایه را به هم وصل نمود و بسته به شرایط کاری می توان آنها را اجرا کرد. میلگردهای بستر ساختار شبکه ای دارند و به دلیل کم بودن قطر مفتول از طول وصله و مهار کمی برخوردار هستند. از دیگر کاربردهای این میلگردها می توان به استفاده از آنها در اتصال دیوارهای متقاطع اشاره کرد.

مشخصات فنی میلگردهای بستر در نشریه ۷۲۹

در این بخش از نشریه ۷۲۹ قصد داریم به مشخصات فنی میلگردهای بستر و دستورالعمل های لازم در اجرای آنها بپردازیم. بر اساس ضوابط این آیین نامه مفتول های مورد استفاده در اتصال میلگردها باید از حداقل قطر ۴ میلیمتری برخوردار باشند. همچنین حداکثر قطر مفتول های مورد استفاده نیز باید برابر با نصف ضخامت ملات باشد. از طرف دیگر طبق این ضابطه ملات مورد استفاده باید از حداکثر ضخامت ۱۶ میلیمتری برخوردار باشد.

مفتول‌های مورد استفاده در اجرای میلگرد بستر در طراحی ضخامت ملات ۱۶ میلیمتری دارند. قطر این مفتول‌ها باید بین ۴ تا ۸ میلیمتر باشد. حال چنانچه بنا بر شرایط لازم شد از ملاتی با ضخامت پایین استفاده شود (حداقل ۱۰ میلیمتر) می توان از مفتول هایی با قطر ۴ الی 4.5 میلیمتر نیز استفاده کرد. کار با بلوک‌های ACC با بند بستر نازک و ضخامت زیر ۳ میلیمتر بهتر است که از مفتول‌های مقطع کتابی یا مستطیلی استفاده شود. بلوک‌های ACC با بند بستر نازک و ضخامت کمتر از ۳ میلیمتر بهتر است با مفتول‌های مقطع کتابی یا مستطیلی کار شوند.

طبق نشریه ۷۲۹ در طراحی فولاد این مفتول ها باید حداقل تنش تسلیم و حداقل تنش نهایی را به ترتیب روی مقادیر ۴۵۰ مگاپاسکال و ۵۵۰ مگاپاسکال تنظیم کرد. اما نسبت این دو تنش یعنی نسبت حداقل تنش نهایی بر حداقل تنش تسلیم نباید از 1/2 کمتر نشود. اگر تنش تسلیم کمتر از ۴۵۰ مگاپاسکال و نسبت بالا (1/2) باشد، می‌توان از فولاد مورد نظر استفاده کرد. میلگردهای اجرایی در این روش دارای ویژگی‌هایی مانند گالوانیزه و مقاومت در برابر زنگ هستند و همچنین دارای پوشش اپوکسی می‌باشند. این میلگردها باعث ایجاد پیوستگی بیشتری با ملات می‌شوند و ویژگی‌های مطلوبی دارند.

وال مش جایگزین نوین میلگرد بستر

استفاده از روش‌های متعدد در مقاوم‌سازی و مهار دیوارهای غیرسازه رواج دارد. دو روش رایج در این زمینه وال پست و وال مش هستند. روش وال مش به دلیل مزایا و ویژگی‌های بسیاری که دارد، از آن به عنوان یک جایگزین مناسب و نسل نوین وال پست یاد می‌شود. این روش جدیدتر از وال پست است و به علت مزایا و قابلیت‌های بیشتر خود مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. البته وال مش یک نام تجاری بوده و این روش در اصل با عنوان روش مسلح کردن با مش الیاف (FRCM) شناخته می شود.

این روش برای مهار و مقاوم‌سازی دیوارهای غیرسازه‌ای از ترکیب مش الیاف و پلاستر استفاده می‌کند. فرآیند اجرایی این روش آسان است و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه می‌باشد. در روش وال پست، نصب میلگرد بستر به تطابق با دستورالعمل‌های اجرایی در نشریه ۷۲۹ ضرور است. بنابراین، در ساختمان‌هایی که از میلگرد بستر در اجرای آنها استفاده نشده باشد، مقاوم‌سازی با این روش ممکن نخواهد بود. در شرایطی که نصب میلگرد بستر امکان‌پذیر نیست، می‌توان از روش وال مش برای مقاوم‌سازی استفاده کرد.

حذف میلگرد بستر در مهار دیوار با استفاده از وال مش باعث کاهش وزن بار مرده ساختمان می‌شود. این کاهش وزن بار مرده به افزایش ایمنی ساختمان در مقابل زلزله کمک می‌کند. حذف میلگرد بستر در روش وال مش منجر به کاهش هزینه‌های ساخت، افزایش سرعت اجرای پروژه و عدم نیاز به نیروهای متخصص در اجرا می‌شود. دیوارهای تقویت شده با وال مش، انسجام و یکپارچگی بیشتری در برابر لرزش دارند. این دیوارها ترک‌خوردگی و ریزش کمتری نشان می‌دهند.