تاریخ آخرین ویرایش : دوشنبه،19-4-1396
تعداد بازدید :4947

سوپر فریم r.c فناوری نوین برای مقابله با زلزله

ساختمان مسکونی از نظر اسکلت باید نه تنها مقاوم در برابر نیروهای زلزله ساخته شود بلکه باید دارای دوام لازم در مدت زمان پیش بینی شده برای بهره برداری از آن نیز باشد . اگر چه از نظر کارکرد اقتصادی می توان بخش هایی از ساختمان را از مصالح سبک بنا نمود اما اسکلتی که بتوند کارکرد درست داشته باشد معمولا وزن قابل ملاحظه ای از ساختمان را به خود اختصاص می دهد . با افزایش ارتفاع و به تبع آن نیروهای حاصل از زلزله مقاطع باربر ساختمان بسیار بزرگ شده و تکان های ناشی از نیروی زلزله در طبقات فوقانی شدید می شود (شتاب و تغییر مکان های بیشتر از حد مجاز ) برای اجتناب از این مسائل روشی تحت عنوان سوپر فریم r.c برای اسکلت ساختمان در کشور ژاپن ابداع شده و به عنوان جدیدترین فناوری به مورد اجرا گذاشته شده است . با توجه به امکان انطباق و اجرای این روش با پتانسیل های موجود در داخل کشور روش سوپر فریم به عنوان یک روش اقتصادی و فنی جهت اجرای ساختمان برج مسکونی پردیسان تبریز انتخاب شده است .

پیشگفتار

با توجه به قرار گرفتن کشور ما بر روی کمربند زلزله آلپ - هیمالیا سالانه تعداد قابل ملاحظه ای زلزله در آن رخ می دهد . بر اساس آمار موجود تقریبا همه ساله یک زلزله با بزرگی بیش از 6 ریشتر و در هر چند سال یک زلزله مخرب بزرگتر از 7 ریشتر در کشور رخ می دهد . این مساله نشن می دهد که توجه کردن به پایداری ساختمان در برابر زلزله یک ضرورت اصلی است . اگر چه در سالهای اخیر بلند مرتبه سازی در کشور رونق فراوانی یافته است . اما اغلب روش ساخت به صورت سنتی انجام پذیرفته و تنها با بزرگ کردن ابعاد یک ساختمان سنتی دو یا سه طبقه اقدام به ساخت بناهای بیست طبقه و یا بلندتر شده است واضح است که با تکیه بر روش های سنتی نمی توان ساختمان بلندی که در برابر زلزله های مخرب مقاوم باشد ساخت .

حتی اگر کلیه ضوابط آیین نامه زلزله از نظر طراح ومحاسبات رعایت شده باشد با اجرای سنتی و دخالت انسان در اجزای مقاوم کننده ساختمان همانند بتن ریزی ها و جوشکاری ها هرگز نمی توان به یک سازه مناسب دست پیدا کرد .

ساختمان حتی اگر در محدوده کوچکی اشکال اجرایی داشته باشد . در زمان وقوع زلزله از آن ناحیه آسیب دیده و خرابی به سایر نقاط سرایت خواهد نمود . فناوری های نو تلاش می کنند تا دخالت انسان را در حین ساختن به حداقل رسانده و با صنعتی کردن اجرا یک ساختمان همگن و مطمئن بنا نمایند .

یکی از روش های مناسب برای کشور ما روش سوپر فریم است . که در سال های اخیر به خصوص پس از وقوع زلزله مخرب کوبه در کشور ژاپن ابداع شده و هم اکنون ساختمان های بلند مسکونی زیادی را با ان روش به مورد اجرا می گذارند . در این روش ضمن کاهش مقاطع باربر با پیش ساخته نمودن ستون ها و همچنین کنترل حرکات ساختمان در حین زلزله و جذب انرژی به وسیله میراگرهای هیدرومکانیکی یک ساختمان مطمئن از نظر رفتار در برابر نیروها و بسیار مناسب برای سکونت ساخته می شود .

ساختمان فلزی یا بتن آرمه

در کشور ژاپن ساختمان های مسکونی را با اسکلت بتن ارمه ترجیح می دهند که مس توان دلایل آنرا برای ساختمان های مسکونی به شرح زیر بیان نمود

  • ساختمان های بتن ارمه اغلب ارزان تر از ساختمان های فلزی ساخته می شوند .
  • ساختمان های بتن ارمه در مقابل سوانح آتش سوزی و انفجار دوام بیشتری دارند .
  • در ساختمان های بتن ارمه انتقال صوت بین طبقات )با توجه به اهمیت آن به خصوص در کاشانه های مسکونی ) کمتر است .
  • با توجه به هماهنگی مناسب بین اجزای جذب کننده نیروهای زلزله و اسکلت ( با قرار دادن دیوار برشی ) رفتار ساختمان مناسب تر خواهد بود .

توصیه های طراحی و ساخت

اغلب آیین نامه های زلزله برای ساختن بناهای مقاوم در برابر زلزله توصیه هایی را ارائه می نمایند . ابداع هر نوع فناوری باید این توصیه ها را در بر گیرد :

  • پلان ساختمان به شکل ساده و متقارن در دو امتداد عمود بر هم و بدون پیش آمدگی و پس رفتگی زیاد باشد . و از ایجاد تغییرات نا متقارن پلان در ارتفاع ساختمان نیز احتراز شود .
  • عناصری که بارهای قائم را تحمل می نمایند در طبقات مختلف بر روی هم قرار داده شوند . تا انتقال بار این عناصر به یکدیگر با واسطه عناصر افقی صورت نگیرد .
  • عناصری که نیروهای افقی ناشی از زلزله را تحمل می کنند موکدا طوری طراحی شوند که انتقال نیروها به سمت شالوده بطور مستقیم انجام شود و عنصری که با هم کار می کنند در یک صفحه قائم قرار داشته باشند .
  • برای کاهش نیروهای پیچشی ناشی اززلزله مرکز جرم هر طبقه بر مرکز سختی آن طبقه منطبق و یا فاصله آنها در هر یک از امتداد های ساختمان از 5 درصد بعد ساختمان در آن امتداد کمتر باشد .
  • از احداث طره های بزرگتر از 5/1 متر حتی المقدور احتراز شود . از ایجاد سوراخ های بزرگ و مجاور یکدیگر در دیافراگ های کف ها خودداری شود .
  • با بکار بردن مصالح با مقاومت زیاد و مصالح غیر سازه ای سبک وزن ساختمان به حداقل رسانده شود .
  • ساختمان و اجزای آن به نحوی طراحی گردد که دارای شکل پذیری مناسب باشند . ساختمان به نحوی طراحی گردد که عناصر قائم (ستون ها ) دیرتر از عناصر افقی (تیرها ) دچار خرابی شوند .
  • اعضای غیر سازه ای به خصوص دیوارهای داخلی و نما ها طوری اجرا شوند که حتی الامکان مزاحمتی برای حرکت اعضا ء سازه ای در جریان زلزله ایجاد نکنند . در غیر این صورت اثر اندر کنش این اعضا با سیستم های سازه ای باید در تحلیل سازه در نظر رفته شود .
  • اعضا و قطعات غیر سازه ای به خصوص قطعات نما و شیشه ها آن چنان طراحی و اجرا شوند که در هنگام وقوع زلزله از سازه ها جدا نشده و با فرو ریختن خود ایجاد خسارات احتمالی جانی و مالی نمایند .

روش ابداعی سوپرفریم نه تنها توصیه مذکور را در نظر می گیرد بلکه با ملحوظ نمودن انواع توصیه های ایمنی دیگر مانند آتش سوزی و انفجار و ... مسائل جدیدی را از دید اجرای بخش های تاسیساتی در نظر گرفته دارد تا علاوه بر دسترسی آسان به کلیه بخش های تاسیساتی هر گونه تعمیر و تعویض در آنها بدون ایجاد مزاحمت برای سایر همسایه ها ، عملی شده و همه دسترسی ها از داخل خود واحد ها صورت گیرد .

اجرای اصلی سازه سوپر فریم

با تشریح اسکلت یک ساختمان اجرا شد ه به روش سوپر فریم می توان به نحوه کارکرد آن پی برد بخش های باربر ساختمان از شش جزء تشکیل شده است . این اجزای را می توان به صورت زیر تشریح نمود :

1- سوپر وال

سوپر وال یا دیوار برشی مرکزی هسته اصلی باربر نیروهای قائم و به خصوص نیروهای زلزله می باشد که با مقطع I شکل اجرا می شود . این دیوار برشی که در هسته ساختمان قرار می گیرد . این بخش پایین بر روی فونداسیون قرار گرفته و در بخش بالای خود به سوپربیم منتهی می شود . دیوار برشی به صورت بتن در جا اجرا می گردد که بتن آن در بخش های پایین بتن با مقاومت بالاست با در نظر گرتن شکل پذیری ساختمان بین سوپر وال از 60 نیتن بر میلی متر مربع در بالای فونداسیون به مرور به مقدار 36 نیوتن بر میلی متر مربع در بخش بالایی آن کاهش می یابد . آزایش یلگرد آن بر اساس انجام آزمایشهایی بر روی قطعات مدل طراحی شده است . از نظر اجرایی سوپروال همیشه دو طبقه جلوتر از اجرای کف ها پیش می رود تا وقفه ای در کار ایجاد نشود . شبکه میلگردهای این بخش به دلیل سنگینی زیاد در سطح زمین ساخته شده و به وسیله جرثقیل برخی در محل خود نصب می شود . جرثقیل برجی باید در محل خود نصب شود . جرثقیل برجی باید حداقل قادر به جا به جایی 10 تن بار باشد .

2- ستون های اتصالی

در طرح سوپرفریم در هریک از نماهای ساختمان دو ستون اتصالی و جمعا به تعداد هشت عدد اجرا می گردد . این ستون ها که بزرگ ترین مقطع (ستون ) را در ساختمان دارند (مقطع 1/1 * 1/1 متر ) به دلیل قرار گرفتن در نمای ساختمان فضای داخلی را اشغال نمی کنند . و طبقه اصلی این ستون ها انتقال نیروی زلزله از بالای ساختمان بر روی پی می باشد . این ستون ها به صورت پیش ساخته در سطح کارگاه ساخته می شوند . با توجه به اهمیت آنها در محافظت ساختمان از تصادم اشیای خارجی در حین بهره برداری و با عنایت به کارکرد آنها کنترل کاملا دقیقی بر روی قطعات پیش ساخته انجام می شود و اگر بتن ستونی مناسب نبوده باشد آن ستون از رده خارج می شود . مقاومت بتن در این ستون ها نیز به صورت هماهنگ با سوپر وال از 60 تا 36 نیوتن بر میلی متر مربع متغیر است .

3- لوازم جذب انرژی (میراگرها )

یک ساختمان بلند باید در مقابل تکان های شدید ناشی از زمین لرزه رفتار کاملا پیش بینی شده ای را داشته باشد . قرار دادن لوازم جذب انرژی اگر چه از حدود 30 سال پیش در دنیا رواج پیدا کرده است ، اما گذاشتن نوع خاصی از آنها در بالای ساختمان تنها در تکنیک سوپرفریم استفاده می شود . لوازم جذب انرژی که همانند یک کمک فنر بسیار بزرگ عمل می کنند . رفتار ساختمان را کنترل کرده و سطح تنش ها را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می دهند . در ساختمان سوپرفریم با ارتفاع 33 طبقه تعداد 32 عدد از آنها که چهار عدد بر روی هر ستون اتصالی قرار می گیرد نصب خواهد شد . بنابراین در هنگام وقوع زلزله نیروی حاصل از زلزله بر دیافراگ های هر طبقه اثر کرده و نیروها به سوپروال منتقل می شود .

سوپروال با جذب نیروها تغییر مکان را به بالاترین نقطه ساختمان منتقل می کند . تغییر مکان ها به چهار عدد سوپربیم که در بالای سوپروال قرار می گیرند منتقل شده و از طریق آنها به لوازم جذب انرژی انتقال می یابند . این لوازم هم به صورت فشاری و هم کششی عمل کرده و نیروهای زلزله را پس از کاهش دادن بر روی ستون ها اتصالی منتقل می کنند و همان طور که ذکر شد ، نیروها سپس از طریق ستونهای اتصالی به صورت قائم بر روی پی منتقل می شوند .

4- سوپربیم

در بالاترین بخش اسکلت ساختمان چهار عدد تیر با مقطع بزرگ (00/1 * 00/4 متر ) بر بالای سوپروال قرار می گیرند که تغییر مکان های آن را به لوازم جذب انرژی منتقل می نمایند . این تیرها کارکرد بسیار حساسی را در هنگام وقوع زلزله و یا برخورد یک شی خارجی به ساختمان از خود نشان می دهند .

5- ستون های ساده

ساختمان با سوپرفریم فری پلان نیز نامیده می شود و این بدان معناست که به دلیل مسطح بودن کف ها و عدم وجود ستون های میانی زیاد ( تنها یک ستون میانی در یک کاشانه 235 متر مربع وجود دارد ) می توان هر نوع پلان دلخواه را در هر طبقه پیاده نمود . در حقیقت نه تنها تکنیک سوپرفریم از منظر سازه ای آخرین دستاورد به شمار می رود بلکه این تکنیک از نظر معماری نیز به آخرین دستاوردها متکی است یعنی ( ما باید خودمان را با سلیقه استفاده کنندگان تطبیق دهیم ) .

6- دیافراگم ها

کلیه کف سازی ها به صورت دال دیافراگمی اجرا شده و تنها یک تیر میانی از تقاطع دال ها در دو تراز مختلف و با اختلاف 30 سانتی متر شکل می گیرد . این کف ها به صورت کملا مشص نیروهای زلزله طبقات را به هسته مرکزی (سوپروال ) منتقل می نمایند . این نوع کف ها ارجحیت زیادی دارد ، بطوریکه عدم وجود تیرهای با ارتفاع زیاد ارتفاع در پلان را زیاد می کند و در نتیجه سقف ها مزاحمتی برای اجرای تاسیسات ایجاد نکرده و ساختمان را برای شرایط free plan مهیا می سازد .

در طراحی سقف ها که به صورت دال اجرا می شوند دو سطح با اختلاف 30 سانتی متر در نظر گرفته شده است بخش های داخلی که سرویس ها و آشپزخانه و غیره بر روی آن قرار می گیرد 30 سانتی متر پایین تر از کف اتاق ها و سایر قسمت ها اجرا می گردند . از این بخش کلیه خطوط لوله آب و فاضلاب و گز واحدها عبور داده می شود که با اجرای کف کاذب در موقع اضطراری می توان از داخل هر واحد به لوله ها دستیابی پیدا کرد .

کلیه خطوط برق تلفن و تهویه مطبوع در زیر سقف ها به آن متصل می شوند و یک سقف کاذب کم وزن روی آنها را می پوشاند .

سایر موارد فنی

به طور کلی نه تنها ستون ها بلکه دیوارهای نما به همراه اجرای نماسازی آنها به صورت پیش ساخته اجرا می شوند . ستون ها که بطور عمده برای حمل نیروهای قائم عمل می کنند در کنار کارگاه به صورت خوابیده اجرا می شوند تا در زمان مقرر به وسیله جرثقیل در جای خود نصب گردند . دیوار برشی با استفاده از قالب لغزنده اجرا می شود . معمولا با تغذیه مناسب به صورت قائم و با قرار دادن یک آسانسور ساده می توان در کنار کارگاه میلگردها را با ارتفاع 12 متر آماده نموده و سپس به وسیله جرثقیل برجی آنرا به بخش های لازم منتقل نمود .

کیه ارتباطات قائم ساختمان از نظر مسیر خطوط اصلی راه پله ها و آسانسورها در جوار دیوار برشی ساخته می شوند .
معمولا می توان در زمان اجرای طبقه هشتم طبقه همکف را از نظر تاسیسات و نازک کاری به اتمام رساند . اجرای جدا کننده به صورت دیوارهای گچی پوسته ای پیش ساخته (درای وال ) نصب می شوند . بر روی کف ها یک لایه سه لایی به ضخامت حدود 20 میلی متر نصب شده و کف پوشها بر روی آن اجرا می گردند .

قالب بندی سقف ها به دلیل یکنواخت بودن آنها به صورت قالب های سبک فلزی بوده که سریعا قابل باز و بسته کردن هستند .

دکتر علی کمک پناه - عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس

موضوعات مرتبط : فناوری    


نظرات:

برای ارسال نظر جدید ابتدا باید وارد سایت شوید