■ سبک سازی با بلوک یونولیتی سقفی و دیوار های 3D و ... بخش عمران

چکیده برای ساختن اسکلت یک ساختمان کوتاه مرتبه، پانل های متشکل از دولایه شبکه آرماتوربندی که با میلگردهای زیگزاگی شکل به هم وصل می شوند، مورد استفاده قرار می گیرند. با قرار دادن یک لایه فوم بین دو سطح شبکه سطح، در حین اجرا، عملیات پاشیدن بتن (شاتکریت) به راحتی از دو طرف بر روی سطوح انجام می شود. کاربرد چنین پانل های سبکی، می تواند وزن سازه را به حدود نصف کاهش دهد. بارگذاری جانبی یک طرف وارده به نمونه آزمایشی با مقیاس 2/1 اندازه واقعی با استفاده از مصالح و روش ساخت مذکور نشان داده که بار نهایی می تواند چند برابر بیشتر از بار طراحی بوده و همه تغییر مکان های نسبی مورد نیاز نیز به خوبی تامین شوند. نتایج آزمایش های دو بعدی بر روی پنل های ساخته شده با مصالح مشابه، نخست خلاصه شده و سپس در تئوری پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفته است.
مقدمه
شبکه های سیمی دولایه که به روش خاصی ساخته شده و بین آن ها از یک لایه فوم استفاده گردیده، برای تقویت قاب های بتن مسلح آسیب دیده به کار رفته اند (شکل 1a) و یا در ساخت سازه های کوتاه مرتبه استفاده شده اند (تصویر 1 تا 5). مقاطع جانبی و قائم از پانل ها که با مصالح خاص ساخته می شوند در شکل 2b داده شده است. بعد از نصب لایه ها و قراردادن پانل در جای خود، دو طرف پانل های بتن پاشی می گردد (شکل 5).
تکنیک های متعددی برای اتصال قاب آسیب دیده به دیافراگم پانل ها به کار گرفته و آزمایش شده است. شکل 1b نتایج منحنی های هیسترزیس بارگذاری را نشان می دهد. برای آشنایی با جزئیات این بررسی به مرجع شماره {2} رجوع شود. منحنی E در شکل 1bمتعلق به قاب بتن مسلح است که در معرض همان شرایط تغییر مکانی قبل از نصب دیافراگم ها قرارداده شده است. منحنی B به صورت تحلیلی از تفاضل منحنی E از منحنی A (با همان ساختار وشکل پانل های استفاده شده در سازه سه بعدی مطالعه شده در این مقاله) به دست می آید. از منحنی B که به صورت مستقل در شکل 1cدیده می شود به صورت تقریبی می توان رابطه بین تنش های برشی و تغییر شکل های برشی را به دست آورد، که به صورت جداگانه در شکل 1dآمده است. روشی که در این قسمت به کار رفته توسط دو معادله در همان شکل خلاصه شده است. شیب نزولی منحنی مزبور در محاسبات تئوری به کار نرفته و در عوض از شیب صفر استفاده شده است. تاثیر و بازدهی دیافراگم های اضافه شده بر روی مقاومت و سختی جانبی قاب آسیب دیده به راحتی با مقایسه شیب ها در ابتدا و در نقاط انتهایی که به هم می رسند دیده می شود. در شکل 1a، به سختی می توان ترک های ریزی بر روی سطح پانل در وضعیت بار نهایی، و نیز مقادیر محدود خرابی و آسیب دیدگی در گوشه های دیافراگم مشاهده نمود.
نمونه آزمایش
یک نمونه سه بعدی با مقیاس 2/1 با استفاده از سیستم پانل های شبکه آرماتورگذاری سبک در آزمایشگاه ساخته شد که بعد به کمک بتن پاشی در محل به صورت دیوارهای سازه ای در آمدند. طرح کلی، مقاطع و نیز جزئیات پانل های شاتکریت شده به طور شماتیک در شکل 2 داده شده است.
مهار نمودن نمونه به پی گسترده (که به نوبه خود به کمک پیچ های پر مقاومت پس کشیده شده به کف آزمایشگاه متصل شده است)، اتصالات پانل ها، جزئیات آرماتورگذاری اطراف بازشو در دیوارها و نیز مراحل مختلف ساخت نمونه مورد نظر در شکل های 1 تا 5 داده شده است. این نمونه مدل کوچک شده یک سازه واقعی است که مورد بررسی قرار گرفته است. عایق حرارتی خیلی خوب، وزن کل کاهش یافته و سرعت بالای ساخت، از امتیازات اصلی این روش ساخت می باشد.
قبل از آماده ساختن نمونه سه بعدی، آزمایش های مقدماتی مثل: آزمایش بارگذاری محوری بر روی پانل ها {1}، بارگذاری تناوبی در صفحه پانل ها {2} و بارگذاری خارج از صفحه پانل ها {3}، بر روی پانل های مشابه در آزمایشگاه انجام گرفت.با توجه به نتایج اولیه، رفتار شکل پذیرتر، ظرفیت جذب انرژی بیشتر، حاشیه ایمنی بالاتر و نیز وقوع خسارات موضعی قابل تعمیر در عوض شکست های کلی انتظار می رود.
مدل مورد نظر برای نیروی برشی پایه 26KNکه متناسب با %25 وزن کل سازه است و ضوابط آیین نامه جدید زلزله ترکیه سال 1998 {4} را تامین می کند، طراحی شده است. از میلگرد به قطر 3mm برای شبکه بندی استفاده گردید که بدون تغییر شکل های اولیه و در دوراستای افقی و عمودی در فواصل 10cm از یکدیگر جوش شدند. مقاومت حد جاری شدن این میلگردها حدود 500MPa می باشد. آزمایش های نمونه استوانه ای شکل نشان می دهد که متوسط مقاومت فشاری بتن شاتکریتی حدود 14MPaمی باشد. آزمایش نمونه استوانه ای به اندازه کافی برای بررسی کیفیت بتن شاتکریتی مناسب تشخیص داده شد {5}.
برپایی دستگاه آزمایش
دو جک هیدرولیکی دو جهته با ظرفیت 300KN در وضعیت افقی بین نمونه آزمایش و دیوار بتن آرمه تکیه گاهی قرارداده شد. بار جانبی کل به دو قسمت مساوی در ابتدا تقسیم شده و سپس هر یک از نیروها به دو بخش تقسیم می گردد. به گونه ای که نیروی وارده به هر دیوار متناسب با سختی جانبی آن می باشد (عکس شماره6). سپس هر کدام از این بارها جانبی به کمک بازوهای صلیب بارگذاری در بالای نمونه ها و توسط اتصالات برشی که در داخل نمونه جاسازی شده در طول دیوارهای برشی انتقال می یابند. بدین ترتیب نیروهای متمرکز وارده به صورت بار گسترده یکنواخت به هر دیوار اعمال می گردد. نیروهای وارد بر دیوارها، در هر لحظه توسط نیروسنج ها اندازه گیری شده و لذا نیروی وارده به دیوار وسطی به راحتی از تفاضل نیروهای گرفته شده به وسیله دیوارها، از کل نیروهای وارده به نمونه ناشی از بار اعمال شده محاسبه می گردد.
با استفاده از مجموعه دستگاه آزمایش، سعی شده تا پخش نیروهای جانبی مساوی با نیروهای اینرسی واقعی قابل انتظار در یک زلزله باشد. این فرض از آنجایی که سازه به طور نسبی صلب بوده و تا رسیدن به بار طراحی رفتاری الاستیک انتظار می رود، حداقل تا آن حد معتبر می باشد. فرض شده است که دیوارهای عمودی، بارهای برشی چندانی تحمل نمی کنند.
تغییر مکان های در صفحه و خارج صفحه هر دو انتهای نمونه و نیز لغزش نسبی احتمال روی کف آزمایشگاه به صورت خودکار ثبت می گردد و منحنی های تغییر مکانی به دست می آیند (شکل3). متوسط مقادیر ثبط شده توسط تغییر مکانسنج ها و کل بار جانبی برای رسم شکل 3 به کار رفته اند. لغزش نمونه تغییر مکان های خارج از صفحه، مقادیر ناچیزی مشاهده شدند. اگر چه بارهای جانبی اعمال شده در طول آزمایش به حدود 10 برابر تراز بار طراحی رسید، به خاطر محدودیت های دستگاه بارگذاری دستیابی به ظرفیت نهایی بار سازه ای ممکن نشد. شایان ذکر است که حتی در تراز بار حداکثر، تنها ترک های جزیی و مویی مشاهده گردید و اثری از شکست و گسیختگی موضعی دیده نشد.
نتیجه گیری
نمونه ای با 1/2 مقیاس واقعی که از اعضای پانل ساندویچی با اتصالات مناسب تشکیل شده و در محل بتن پاشی گردید، تحت بارگذاری جانبی یکطرفه در آزمایشگاه قرار گرفت. با وجودی که بارهای جانبی به حدود 10 برابر تراز بارهای طراحی افزایش یافت، ولی فقط ترک های جزیی باریکی بر روی سطوح مشاهده گردید وهیچ گونه شکست موضعی خاصی دیده نشد. موضوع جالب اینکه هیچ گونه جدایی و ناپیوستگی بین دولایه دیوارها به وجود نیامد. نتایج این تحقیق مشان می دهد که در صورت رعایت ضوابط خاص اعضای پانل ساندویچی با اتصالات مناسب و شاتکریت با شرایط و ضخامت صحیح به جای ساختمان های بنائی از روش مذکور می توان در ساختمان های کوتاه مرتبه بهره جست.