ارائه مدلي براي جانمايي و تعيين مشخصات هندسي ديوارهاي غيرسازه اي در مراحل پاياني طراحي پايه معماري جهت ارتقاي رفتار لرزه اي ساختمان (مطالعه مسكن ميان مرتبه متداول در شهر تهران)

دكتري

تجارب زلزله هاي گذشته نشان مي دهد برخي از ساختمان هاي طراحي و اجرا شده توسط مهندسان به دليل عدم توجه به آثار منفي ديوارها آسيب ديده‌اند، در حالي كه برخي از ساختمان هاي فاقد سيستم لرزه بر به علت آثار مثبت ديوارها كاملاً پايدار باقي مانده اند. معمولاً مهندسين سازه، ديوارهاي پركننده را به عنوان عناصر غيرسازه اي به شمار آورده و سازه را بر پايه قاب بدون ديوار تحليل و طراحي مي كنند، از طرف ديگر معماران، مشخصات ديوارهاي پركننده را بدون توجه به عملكرد لرزه اي آن ها تعيين مي كنند، به اين ترتيب يكي از مهمترين عناصر غيرسازه اي كه پتانسيل تخريب كل ساختمان را دارد مورد بي توجهي جامعه مهندسين قرار گرفته است. در رابطه با عملكرد لرزه اي ديوارها و آثار آن ها بر سازه ساختمان، تحقيقات متعددي توسط محققين علوم سازه و زلزله با ديدگاه جزءنگر انجام گرديده است، در حالي كه در عمل معماران مسؤوليت طراحي فرم و هندسه ديوارها را در مرحله طراحي پايه و جزييات و مصالح ديوارها را در مرحله طراحي تفصيلي به عهده دارند. بر اين اساس هدف اصلي از اين پژوهش جلوگيري از آثار نامطلوب ديوارها بر رفتار لرزه اي سازه و حداكثر استفاده از پتانسيل ديوارها و افزايش ظرفيت سازه از طريق كنترل و اصلاح طرح معماري مي‌باشد. در اين تحقيق از راهبرد تجربي و استدلال منطقي استفاده شده است، در مرحله نخست به بررسي خسارات زلزله هاي گذشته، نتايج آزمايش ها و مدلسازي ها، استانداردهاي لرزه اي و اصول مهندسي زلزله پرداخته شده و بر اين اساس اقدامات موثر در مراحل مختلف طراحي جهت جلوگيري از آثار نامطلوب ديوارها در زلزله در قالب چك ليست هايي براي كاربردهاي مهندسي ارائه گرديده است. در مرحله نمونه گيري، نقشه معماري 364 ساختمان مسكوني متداول در شهر تهران مطالعه و طبقه بندي و بر اين اساس 21 نمونه در چهار گروه اصلي انتخاب گرديده است. سپس بر اساس مطالعات آماري 625 ساختمان در حال ساخت در سطح شهر تهران، مصالح و سيستم رايج سازه و ديوارها تعيين و بر اين اساس سازه كليه نمونه ها بر اساس مفروضات يكسان طراحي گرديده است تا تعدادي از متغيرها در تمام نمونه ها ثابت باشد. در اين رساله جمعاً 2718 مدل با استفاده از نرم افزارهاي تحليل و طراحي سازه مطالعه گرديده است. 246 مدل به صورت قاب دو بعدي جهت مطالعه روش هاي تعيين سختي طبقات و 75 مدل به صورت قاب دو بعدي جهت مطالعه رفتار ستون كوتاه تحليل شده است. در بخش اصلي تحليل ها در گروه هاي يك تا سه، كليه نمونه ها در سه حالت قاب خالي نماينده وضعيت طراحي، قاب پرشده نماينده وضعيت ساخت و قاب پرشده اصلاحي كه الگوريتم اصلاح طرح معماري بر روي آن اعمال گرديده مطالعه شده است. در اين سه گروه 120 ساختمان سه بعدي با انواع چيدمان ديوارها از لحاظ پيچش، طبقه نرم و ستون كوتاه بررسي گرديده و آثار مثبت نمونه اصلاح شده منتخب در مقايسه با قاب خالي شامل افزايش سختي و مقاومت و كاهش تغييرمكان محاسبه گرديده است. در انتهاي اين بخش با شناسايي موثرترين عوامل در ايجاد پيچش، ديوارهاي پيراموني يا نزديك به پيرامون ساختمان و مشخصات مربوط به اين ديوارها از جمله سطح بازشو، فاصله ديوار از لبه ساختمان، نسبت ظاهري ديوار و مصالح ديوار و نماي آن يك روش تقريبي با كاركرد 98% تدوين گرديده است. در گروه چهار، 2277 ساختمان سه بعدي با چيدمان متفاوت ديوارها در ارتفاع صرفاً از نظر طبقه نرم مورد مطالعه قرار گرفته و در انتها با شناسايي عوامل موثر بر ايجاد طبقه نرم شامل درصد قاب هاي پرشده طبقه فوقاني، درصد قاب هاي پرشده طبقه تحتاني و نسبت طول ديوارهاي طبقه مورد بررسي به طبقه فوقاني يك روش تقريبي با كاركرد 97% تدوين گرديده است. نتايج مطالعات و تحليل هاي انجام شده در اين پژوهش در قالب 9 الگوريتم جهت ارزيابي و كاهش آثار نامطلوب ديوارها در مراحل پاياني طراحي پايه معماري تدوين گرديده است. 5 الگوريتم مربوط به مدل دقيق است و در صورت وجود مدل نرم افزاري سازه قابل استفاده مي باشد و 4 الگوريتم مربوط به مدل تقريبي است كه براي استفاده از آن نيازي به مشخصات سازه نبوده و تنها مشخصات هندسي طرح معماري كفايت مي كند. با استفاده از اين دو مدل با اعمال اصلاحات جزيي در مشخصات ديوارها مي توان ضمن حفظ ويژگي هاي طرح معماري، از آثار پيچشي ناشي از توزيع نامنظم ديوارها در پلان، آثار طبقه نرم ناشي از توزيع نامنظم ديوارها در ارتفاع و ستون كوتاه ناشي از ديوارهاي كوتاه جلوگيري و بدون استفاده از مصالح اضافي، پتانسيل مضاعفي جهت مقاومت ساختمان در برابر زلزله فراهم نمود. با توجه به اينكه اين مدل براي مراحل پاياني طراحي پايه معماري طراحي گرديده، هيچ گونه خللي در خلاقيت و ايده پردازي معماران ايجاد نخواهد كرد. نتايج آزمون مدل تقريبي بر روي گروه هاي مختلف معماران نشان مي دهد، اين مدل براي كليه گروه ها از كارايي بالايي برخوردار است و استفاده از اين مدل ارتباطي با سطح تحصيلات، گرايش و سابقه كار معماري ندارد.

189679

دانشگاه علم و صنعت ايران

معماري

دكتر فاطمه مهدي زاده سراج - دكتر محمدرضا تابش پور