مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی ارزیابی کمی آسیب پذیری لرزه ای دیوارهای آجری غیر مهندسی متدوال در ایران

ساختمانهای آجری غیر مهندسی در زلزله های گذشته، آسیب های شدیدی را متحمل شده اند. با توجه به تعداد زیاد این ساختمانها در ایران و در سایر نقاط جهان، ارزیابی آسیب پذیری و بهسازی لرزه ای این ساختمانها ضروری بوده وبرای انجام بهسازی بهینه به روشهای ارزیابی آسیب پذیری تحلیلی نیاز می باشد. روشهای ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمانها ودیوارهای آجری شامل روشهای ساده آئین نامه ای، روشهای پیچیده اجزاء محدود و اجزاء مجزا و روشهای کاربردی مانند قاب معادل می باشند. گرچه روشهای آئین نامه ای وکاربردی، اغلب از دقت پائین تری نسبت به روشهای اجزاء محدود و اجزاء مجزا برخوردارند، اما به دلیل تعداد زیاد و تنوع دیوارها و ساختمانهای آجری، همواره روشهای کاربردی مورد توجه محققین بوده است. از طرفی با توجه به نحوه متداول چیدن دیوارها در ایران و خالی بودن بندهای قائم از ملات، استفاده از روشهای آئین نامه ای و روشهای کاربردی مانند قاب معادل، نیاز به کالیبره شدن دارند. بنابر این با توجه به عدم وجود نتایج آزمایشگاهی در مورد رفتار لرزه ای این دیوارها و تعداد زیاد آنها در کشور، هدف از این تحقیق، مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی دیوارهای آجری غیر مهندسی متداول در ایران با استفاده از آزمایش و روشهای تحلیلی کاربردی می باشد. لذا در این تحقیق، ابتدا ضوابط دستورالعملهای لرزه ای fema178 fema306,ucbc97, وasce3103 و همچنین سه دستورالعمل بهسازی ساختمانهای مصالح بنایی موجود در کشورمورد بررسی قرار گرفته و ضمن اشاره به تفاوت های آنها و برخی مغایرت هایی که دستورالعملهای موجود در کشور با یکدیگر و با دستورالعملهای معتبر دارند، روشی تقریبی برای برآورد ظرفیت جانبی دیوارهای آجری غیر مهندسی بر مبنای اعمال اصلاحاتی به ضوابط برخی از این دستورالعملها پیشنهاد شده که در تحلیل مقدماتی نمونه های آزمایشگاهی از آن استفاده شده است. در ادامه و پس از طراحی و ساخت چیدمان(set-up) آزمایش و بدست آوردن مقاومت های آزمایشگاهی فشاری، برشی، کششی و کشش قطری(برشی) واحدهای آجرکاری، جهت دستیابی به اهداف مورد نظر این تحقیق، شش دیوار آجری غیر مهندسی متداول در ایران با مقیاس 1:1که یک نمونه، بدون بازشو، چهارنمونه با بازشو و نمونه ششم بصورت شکافدار(slit wall) بوده است مورد آزمایش سیکلی قرار گرفته و نتایج آن به همراه مودهای شکست ومنحنی های هیسترزیس بدست آمده از آزمایش ارائه گردیده است. لازم به ذکراست که طراحی نمونه های آزمایشگاهی وجانمایی بازشوهادرآنها به گونه ای بوده است که بیشترین استفاده از نتایج بدست آمده در کالیبره کردن روش تحلیلی و دستیابی به اهداف مد نظر در این تحقیق را به دنبال داشته باشد. سپس با استفاده از روش مدلسازی قاب معادل (که در این تحقیق برای دیوارهای آجری متداول در ایران کالیبره شده است)، تحلیل استاتیکی غیر خطی و متوسط گیری از مقادیر اصلاح شده پیشنهادی سه دستورالعمل fema178 fema306,ucbc97, و با مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی، روشی تحلیلی برای ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای دیوارهای آجری غیر مهندسی متداول در ایران پیشنهاد گردیده که انطباق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی داشته است. گام های روش پیشنهادی عبارتند از: 1- مدلسازی دیواربصورت قاب معادل با استفاده از ارتفاع موثر پیشنهادی. 2- در نظرگرفتن مفاصل خمیری خمشی در دوانتها و مفاصل خمیری برشی در وسط کلیه اعضاء قائم و افقی. 3- تعیین ظرفیت مفاصل خمیری ودر نظر گرفتن رفتار الاستوپلاستیک مفاصل خمشی و برشی براساس نتایج آزمایشگاهی. 4- تحلیل استاتیکی غیر خطی دیوار مدلسازی شده به روش فوق و تعیین ظرفیت جانبی، تغییر مکان نهایی و مودهای شکست دیوار. 5- تعیین ظرفیت متوسط دیوار با استفاده از دستورالعملهای,ucbc97,fema178 fema306 و اعمال اصلاحات پیشنهادی در این تحقیق. 6- مقدار متوسط ظرفیت های جانبی بدست آمده ازبندهای 4و5، به شرطی که بزرگتر از ظرفیت بدست آمده از بند4 باشد به عنوان ظرفیت جانبی دیوار و تغییر مکان نهایی و مودهای شکست بدست آمده ازبند4، به عنوان تغییر مکان نهایی و مودهای شکست دیواردرنظرگرفته می شود. با استفاده از روش ارزیابی آسیب پذیری پیشنهادی، ظرفیت جانبی دیوارهای آزمایش شده با خطای متوسط14 درصد، تغییر مکان نهایی با خطای متوسط 28 درصد و مودهای شکست این دیوارها بصورت نسبتا دقیق ارزیابی گردیده است. همچنین پوش پاسخ سایکلیک آزمایشگاهی با منحنی های نیرو- تغییرمکان بدست آمده ازروش پیشنهادی، انطباق مناسبی داشته است که دقت روش تحلیلی پیشنهادی را تایید می نماید. همچنین در این تحقیق، ضوابط بازشوها در استاندارد 2800 ایران و سایر دستورالعمل های لرزه ای موجوددرکشوربا استفاده از نتایج آزمایشگاهی و به صورت اجمالی، مورد نقد و بررسی قرار گرفته و ضرایب رفتار مقایسه ای برای دیوارهای آزمایش شده ارائه گردیده که حاکی از آن است که با ارائه راهکارهای بهسازی مناسب و حذف مودهای ترد و مودهای با شکل پذیری کم، می توان ضریب رفتار و عملکرد لرزه ای دیوارها و ساختمانهای آجری را ارتقاء داد. شایان ذکر است که شناسایی و حذف مودهای رفتاری ترد با استفاده از روش ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای پیشنهادی، قابل انجام می باشد.