پروژه مقاومسازی سازه بنایی به روش شاتکریت
نویسنده :احمد سپهری
0
فهرست مطالب مقدمه 1.......................... ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ -1طرح برتر 6.............. ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ -2تهیه طرح تفصیلی بر اساس طرح مقدماتی برتر 7.......................................... ................................ ................................ -1-2مدل سازی 7................................... ................................ ................................ ................................ ................................ -1-1-2بار مرده دیوار 7...................... ................................ ................................ ................................ ................................ -2-1-2بار مرده سقف 8..................... ................................ ................................ ................................ ................................ -3-1-2بار زنده سقف 8...................... ................................ ................................ ................................ ................................ -2-2تعیین اعضای اصلی و غیراصلی و تعیین سختی آنها 8......................... ................................ ................................ -1-2-2دیوار 8...................................... ................................ ................................ ................................ ................................ -1-1-2-2مشخصات دیوار 9........................................... ................................ ................................ ................................ -2-2-2سقف 10 ................................. ................................ ................................ ................................ ................................ -1-2-2-2مشخصات سقف 11 ...................................... ................................ ................................ ................................ -2-2-2-2بررسی صلبیت دیافراگم سقف 11 ............................................ ................................ ................................ -3-2پیکربندی 11 ................................. ................................ ................................ ................................ ................................ -1-3-2نامنظمی در پالن 11 ........................................... ................................ ................................ ................................ -1-1-3-2مقایسه مرکز جرم و سختی 11 ................. ................................ ................................ ................................ -2-1-3-2تقارن در ساختمان 11 ................................. ................................ ................................ ................................ -3-1-3-2پیش آمدگی 11 ............................................ ................................ ................................ ................................ -2-3-2نامنظمی در ارتفاع 11 ......................................... ................................ ................................ ................................ -1-2-3-2طبقه ضعیف 12 ............................................ ................................ ................................ ................................ -2-2-3-2بی نظمی در جرم 12 ................................... ................................ ................................ ................................ -4-2ارزیابی دیوارهای باربر 12 ....................................... ................................ ................................ ................................ -1-4-2کنترل نسبت h/tدیوار 12 .............................. ................................ ................................ ................................ -2-4-2کنترل ارتفاع دیوار 13 ...................................... ................................ ................................ ................................ -3-4-2کنترل تراکم دیوار 13 ....................................... ................................ ................................ ................................ -1-3-4-2کنترل مساحت و طول بازشو 13 .............. ................................ ................................ ................................ -2-3-4-2کنترل فاصله بازشوها 16 ............................ ................................ ................................ ................................ -3-3-4-2ابعاد بازشو 18 ................ ................................ ................................ ................................ ................................ -4-4-2کنترل مقاومت خارج از صفحه دیوار 18 ...................................... ................................ ................................ -5-2ارزیابی سیستم سازه ای 21 ....................................... ................................ ................................ ................................
أ
-1-5-2مسیر بار 21 ........................... ................................ ................................ ................................ ................................ -2-5-2کنترل مقاومت برشی دیوار 21 ....................... ................................ ................................ ................................ -1-2-5-2محاسبه برش پایه و توزیع بار جانبی در ارتفاع 21 ............... ................................ ................................ -2-2-5-2محاسبه توزیع بار جانبی بین دیوارها 22 ................................ ................................ ................................ -1 -2-2-5-2مقاومت برشی دیوار 23 ..................... ................................ ................................ ................................ -3-5-2بازرسی دال 26 ...................... ................................ ................................ ................................ ................................ -1-3-5-2وزن سقف 26 ................. ................................ ................................ ................................ ................................ -2-3-5-2یکنواختی و انسجام سقف 26 .................... ................................ ................................ ................................ -3-3-5-2بازشو در دال 26 ........................................... ................................ ................................ ................................ -4-3-5-2نسبت طول دهانه به عرض دال 27 .......................................... ................................ ................................ -4 -5-2بازرسی شالوده 27 ................ ................................ ................................ ................................ ................................ -3بهسازی اجزای غیر سازه ای 27 ......................................... ................................ ................................ ................................ -1-3ارزیابی اجزای غیر سازه ای 27 ................................... ................................ ................................ ................................ -1-1-3نمای ساختمان(حساس به تغییر شکل)32 .................................. ................................ ................................ : -2-1-3جانپناه و دودکش (حساس به شتاب) 33 ....................................... ................................ ................................ -3-1-3قفسه ها (حساس به شتاب)33 ....................... ................................ ................................ ................................ : -4-1-3تاسیسات و لوله کشی (حساس به شتاب)33 ............................... ................................ ................................ : -2-3بررسی تاثیرات متقابل اجزای سازه ای و غیر سازه ای 33 .................. ................................ ................................ -3-3راهکارهای بهسازی اجزای غیرسازه ای 34 .............. ................................ ................................ ................................
ب
مقدمه زيربناي ساختمان 190مترمربع می باشد و در زمينی به مساحت 500متر مربع واقع شده است .پالن ساختمان اصلي تقريبا ً مستطيلي شكل و به ابعاد 16/2*11/7مي باشد .کمترين ارتفاع ساختمان از سطح زمين 2/80متر و بيشترين ارتفاع 3/30متر می باشد .کاربريهای موجود در اين ساختمان يک طبقه عبارتند از 5کالس 1 ،دفتر ،و 1آبدارخانه. سازه اصلي از نوع ديوارهای بنايی باربر با نماي سيمان سفيد ،سقف شيروانی از جنس ايرانيت و پي نواری ميباشد و سيستم مقاوم جانبي ساختمان ديوارهای باربر بنايی ميباشد .با توجه به آييننامه زلزله 2800ساختمان در پالن و ارتفاع منظم ميباشد. در شکل 2پالن جانمايی ساختمان ارائه شدهاست. اين ساختمان آموزشي 1طبقه بوده و داراي پالن تقريبا ً مستطيلي به ابعاد 11/7×16/2ميباشد .مساحت ساختمان برابر 190 مترمربع ميباشد .ساختمان مورد نظر دارای کالفهای افقی و قائم بتنی است و سيستم باربر ثقلی و جانبی ساختمان سيستم ديوارهای با مصالح بنايی در نظر گرفته شدهاست .در سيستم ديوارهای باربر ،ديوارهای باربرعمدتا ً بارهای قائم را تحمل نموده و مقاومت در برابر نيروهای جانبی نيز به وسيله همين ديوارهای باربر تامين میشود.
شکل – 1نمای خارجی
. شکل – 2پالن جانمایی موقعیت ساختمان
3
جدول :1مشخصات فنی و عمومی ساختمان بر اساس ارزیابی کیفی اولیه موقعيت مکانی
روستای الزرجان
نوع سازه
بنايي كالف دار
نوع ديوار
آجر فشاری
سال ساخت
1381
تعداد طبقات
يك طبقه
کاربری
آموزشي -اداري
تعداد دانش آموز
حدود 150نفر
تعداد كادر آموزش
7نفر
تعداد كالس
5
تعداد اتاقهاي اداري
2
اتاق کامپيوتر
ندارد
نمازخانه
ندارد
کتابخانه و سمعی بصری
ندارد
آزمايشگاه
ندارد
سيستم سقف
سقف سبک
سيستم باربر ثقلي
ديوار باربر بنايي
سيستم باربر جانبي
ديوار باربر بنايي
ابعاد پالن سازه
11/7×16/2متر
ارتفاع متوسط طبقه
4/0متر
زير بنا
190متر مربع
نامنظمي در پالن
ندارد
نوع پي
شناژ افقي زير ديوار
نوع خاک از لحاظ طبقهبندی 2800در رده نوع IIIقرار میگيرد .ضمنا با توجه به جنس واحدهای بنايی که آجر فشاری است و نتايج آزمايشهای انجام شده بر روی اين ديوارها ،مقاومت برشی برای اين ساختمان برابر 2/45کيلوگرم بر سانتيمتر مربع در نظر گرفته شده است..همانگونه که در جدول 2مشاهده میگردد آيتمهای مختلف به لحاظ آسيبپذيری يا عدم آسيبپذيری مورد ارزيابی قرار گرفته است.
جدول : 2ارزیابی کلی آسیب پذیری ساختمان
4
آسيب پذير
منظمی در پالن
غير آسيب پذير
تقارن در پالن
فاصله بين مرکز جرم و مرکز
سختیدر پالن پيش آمدگی
توزيع جرم در طبقات
طبقه نرم
طبقه ضعيف
منظمی در ارتفاع
مقاومت برشی ساختمان نسبت h/t
مقاومت خارج از صفحه ديوارها
ارتفاع ديوار
طول آزاد ديوار اتصاالت
تراکم ديوار
کالف افقی به کالف افقی
کالف قائم به فونداسيون
مساحت بازشو
مجموع طول بازشوها
سقف
ابعاد بازشو
انسجام سقف
وجود بازشو در دال سقف
طول تکيه گاهی تيرهای سقف
شالوده
اجزای غيرسازه ای (اجزای معماری)
اجزای غيرسازه ای
موضوعيت ندارد
سقف کاذب
جانپناه
سايبان
دودکش
راه پله
تيغه
نازک کاری
تأسيسات سرمايش و گرمايش
مخازن مايعات و آبگرمکن
5
آسيب پذير
(تجهيزات مکانيکی و برقی)
غير آسيب پذير
موضوعيت ندارد
لوله ها تجهيزات برقی
سيم کشی و کابل کشی
اجزای روشنايی
قفسه ها کف کاذب
آسانسور
نقاله
به لحاظ منظمی در پالن مناسب تشخيص دادهشد. به لحاظ منظمی در ارتفاع منظم تشخيص دادهشد. به لحاظ کفايت ديوار نسبی مناسب تشخيص دادهشد. به لحاظ مقاومت برشی مالت مصرفی مناسب تشخيص داده شد. به لحاظ مقاومت برشی ديوارها نامناسب تشخيص دادهشد. به لحاظ مقاومت برشی طبقه مناسب تشخيص دادهشد. به لحاظ تراکم ديوار نامناسب تشخيص داده شد. به لحاط اتصاالت کالفهای موجود در ساختمان مناسب تشخيص داده شد. به لحاظ انسجام ناشی از سيستم کالفبندی مناسب تشخيص داده شد. به لحاظ ضوابط بازشو(مساحت بازشو ،طول بازشو ،ابعاد بازشو و )...آسيبپذير تشخيص داده شد. به لحاظ نسبت ارتفاع به ضخامت مناسب تشخيص داده شد. به لحاظ ارتفاع ديوار مناسب تشخيص داده شد. به لحاظ طول آزاد مهارنشده ديوار نيز آسيبپذير تشخيص داده شد. از لحاظ كفايت شرايط فونداسيون مناسب ارزيابي شد. از لحاظ کيفيت بتن مصرفی در فونداسيون مناسب تشخيص داده شد.
6
-1معرفی طرح برتر معموال ابتدا بايد سه گزينه مقاومسازی ارائه و با هم از جهات مختلف مقايسه گردد .روش تسليح ديوار با شاتکريت چه به لحاظ فنی و چه به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است و در مقايسه با دو روش ديگر برتری دارد چرا که در اين روش عالوه بر اصالح ضعفهای کلی ساختمان که قبالً اشاره شد ضعفهای موضعی را نيز برطرف مینمايد حال آنکه در دو روش استفاده از تسمههای فوالدی و استفاده از کامپوزيتهای FRPمیبايست پس از اصالح ضعفهای کلی ساختمان با روشهايی مانند اجرای کالف قائم و يا تسليح ديوار و غيره ضعفهای موضعی ساختمان را نيز برطرف نمود. مزيتهای روش تسليح ديوار با شاتکريت بر ساير روشها در بخش گزارش طرح مقدماتی ساختمان مورد نظر ارائه گرديد.
7
-2تهیه طرح تفصیلی بر اساس طرح مقدماتی برتر -1-2مدل سازی محاسبات و کنترل ضوابط فصل هفتم دستورالعمل بهسازی ساختمانهای موجود برای اين ساختمان در اين قسمت ارائه میگردد. هدف اصلی از اين ضوابط که روش ساده بهسازی ساختمانها ناميده شدهاست حفظ ايستايي ساختمان و کنترل تامين ايمنی جانی در برابر زلزله میباشد و در آن با مشخص کردن نواقص ساختمان به بهسازی آن پرداخته میشود.
-1-1-2بار مرده دیوار با توجه به جزئيات ديوارهای موجود درساختمان مقدار بار واحد سطح آن به صورت ذيل میباشد:
جدول : 3بار دیوارهای 30سانتی متری با یک طرف نازک کاری و یک طرف نمای سیمانی مصالح آجرفشاری با مالت ماسه سيمان اندود گچ مالت ماسه و سيمان
وزن مخصوص (کيلوگرم بر مترمربع) 1850 1300 2100
ضخامت (سانتي متر) 30 1/0 10/0
مقدار (کيلوگرم بر مترمربع) 0/30×1850=555 0/01×1300=13 0/10×2100=210 جمع 780 :
جدول : 4بار دیوارهای 30سانتی متری با دو طرف نازک کاری (گچ کاری)
مصالح آجرکاری با آجر فشاري ومالت ماسه سيمان مالت ماسه سيمان اندود گچ
وزن مخصوص (کيلوگرم بر مترمربع) 1850 2100 1300
ضخامت (سانتي متر)
مقدار (کيلوگرم بر مترمربع)
30 5/0 2/0
0/30×1850=555 0/05×2100=105 0/02×1300=26 جمع 690 :
با توجه به افزوده شدن اليه شاتکريت به تعدادی از ديوارهای موجود در اين ساختمان به وزن ديوارهای مورد نظر مقدار زير اضافه میشود.
kg m2
W = 0.06 × 2500 = 150
-2-1-2بار مرده سقف باتوجه به جزئيات اجرائی سقف که بهصورت سقف سبک میباشد ميزان بار مرده سقف مطابق جداول زير می باشد.
جدول : 5بار مرده بام سقف سبک
سقف سبک مصالح
وزن مخصوص
8
kg m2
ضخامتcm
مقدار
kg m2
ورق موجدار فلزی
7700
خرپا با اعضاي فلزی قطري تير آهن نمره 18 قوطي فوالدي در باال و پايين خرپا
77
1
اعضای وسطی خرپا به فاصله 2/4متری -----
20/0 ÷ 2/4 =8/5 16/2 ÷ 2/4=6/75
Box 50×50×5
70
سقف كاذب با اندود سيماني
75
مجموع بار مرده
240/0
-3-1-2بار زنده سقف بار زنده بام بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (حداقل بارهای وارده بر ساختمان) که بار برف خواهد بود برای منطقه با برف زياد 150کيلوگرم بر مترمربع ميباشد؛ كه همين مقدار براي بار زنده سقف ملحوظ شدهاست.
-2-2تعیین اعضای اصلی و غیراصلی و تعیین سختی آنها با توجه به اينکه در اين ساختمانها توزيع نيرو بر اساس سختی المانهای مقاوم در برابر زلزله که در اين ساختمان ديوارهای باربر هستند ،صورت میپذيرد مشخصات و ميزان سختی ديوارها میبايست بطور جداگانه محاسبه گردد که در ذيل به آن پرداخته میشود.
-1-2-2دیوار مطابق با بند 2-2-1-6-7نشريه 360ديوارهايی را میتوان به عنوان ديوار اصلی و باربرجانبی در نظر گرفت که 2 3
حداقل ضخامت آنها 20سانتی متر باشد .همچنين ،فاصله افقی بين دو بازشو از ارتفاع کوچکترين بازشو و يا از
1 6
مجموع
طول دو بازشو کمتر باشد ،ديوار محصور بين دو بازشو جزئی از بازشو محسوب شده و در باربری جانبی مشارکت نخواهد داشت .ديوارهای ساختمان ،مطابق شکل 6تعيين و شماره گذاری شدهاند .بازشوها با رنگ قرمز نمايش داده شدهاند.
شکل :4پالن شماره گذاری دیوارهای سازه ای و تیغه ها و بازشوها
9
-1-1-2-2مشخصات دیوار در جداول زير مشخصات ديوارها آورده شدهاست.
جدول :6مشخصات دیوارهای ساختمان مساحت دیوار ()m2 2.43
وزن واحد سطح دیوار
ارتفاع بازشو
780
0
2.7
2.4
4.32
780
1.5
2.7
0
2.7
780
0
2.7
0.3
2.4
4.32
780
1.5
2.7
0.3
1.6
0
2.7
780
0
2.7
0.3
1
x
2.4
4.32
780
1.5
2.7
0.3
1.6
x
6
0
2.7
780
0
2.7
0.3
1
x
7
2.4
4.32
780
1.5
2.7
0.3
1.6
x
8
مساحت بازشو 0
ابعاد دیوار()m ارتفاع
عرض
طول
جهت دیوار ()x,y
شماره دیوار
0.3
0.9
x
1
0.3
1.6
x
2
1
x
3
x
4 5
0
2.835
780
0
2.7
0.3
1.05
x
9
2.4
4.32
780
1.5
2.7
0.3
1.6
x
10
0
2.7
780
0
2.7
0.3
1
x
11
2.4
4.32
780
1.5
2.7
0.3
1.6
x
12
0
2.43
780
0
2.7
0.3
0.9
x
13
0
11.61
690
0
2.7
0.3
4.3
x
14
2.5
2.7
690
2.5
2.7
0.3
1
x
15
0
1.35
690
0
2.7
0.3
0.5
x
16
2.5
2.7
690
2.5
2.7
0.3
1
x
17
0
10.125
690
0
2.7
0.3
3.75
x
18
10
شماره محور
A
B
11