پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
بررسی اثر میانقاب بر عملکرد قاب خمشی
به دلیل پیچیده بودن روش طراحی دیوارهای مصالح بنایی و فقدان یک مدل مناسب به طور معمول میانقاب‌ها را به عنوان اعضای غیر سازه‌ای در نظر گرفته از آنها در آنالیز و طراحی سازه چشم پوشی می‌شود. هر چند چشم پوشی کردن از اثر میانقاب‌ها از نقطه نظر مقاومت می‌تواند بهتر باشد چرا که این دیوارها با مقاومت اضافی که به قاب می‌دهند، در تحمل نیروی زلزله و در نتیجه پایداری کلی سازه تاثیر مثبتی دارند. ولی نادیده گرفتن میانقاب همیشه درست نیست. بدین شکل که میانقاب با افزایش سختی قاب میان پر باعث می‌شود که آن قاب سهم بیشتری از نیروی جانبی را جذب کند. علاوه بر سختی، مقاومت، زمان تناوب، نیروهای داخلی و سایر خصوصیات قاب‌های میانپر با قاب‌های خالی مشابه تفاوت دارد.
بعد از سیکل‌های اول بارگذاری و با شکست ترد دیوار این نیرو به قاب منتقل شده، می‌تواند باعث گسیختگی و از هم پاشیدگی قاب شود. چه بسا سازه‌هایی که از نظر طراحی اسکلت، شرایط قابل قبولی برای زلزله‌ای که رخ داده، نداشته‌اند ولی به علت اثرات مثبت افزایش سختی و مقاومت دیوارهای پرکننده و عدم ایجاد نامنظمی در ارتفاع پلان ساختمان، رفتار بسیار مناسبی از خود نشان داده است. به این ترتیب در زلزله‌های گذشته برخی از ساختمان‌ها که توسط مهندسان، طراحی و اجرا شده‌اند، به علت عدم توجه به اثرات منفی دیوارها، آسیب جدی دیده‌اند ولی برخی از سازه‌ها که توسط افراد غیر متخصص ساخته شده به علت اثرات مثبت دیوارها، کاملاً پایدار ماند‌‌ه‌اند.
دخالت دادن نقش میانقاب در مراحل مختلف تحلیل و طراحی قاب‌های ساختمانی بیش از پیش ضروری به نظر می‌رسد. تا بتوان با لحاظ کردن رفتار قاب‌های میانپر از مزایای وجود آن بهره جست و از اثرات نامطلوب آنها جلوگیری کرد.
قاب میانپر
قاب میانپر به سازه‌ای اطلاق می‌شود که در آن یک یا چند پانل توسط قاب محصور شده است. معمولاً واژه میانپر زمانی به کار می‌رود که ابتدا قاب ساخته شود و سپس درون آن میانقاب اجرا شود. واژه دیوار محصور زمانی به کار می‌رود که ابتدا دیوار اجرا و سپس قاب و به خصوص قاب بتنی دور آن ساخته شود. بیش از ۲۲۲ سال است که از میانقاب در سازه‌ها استفاده می‌شود. این المان‌ها در ساختمان‌های بلند برای تقسیم بندی بندی فضا و یا به عنوان پوشش محیط ساختمان به کار می‌روند. اشکال بزرگ این المان‌ها آن است که در زلزله به طور ناگهانی ترک می‌خورند یا به طور کامل می‌شکنند که در صورت ترک خوردگی مولفه زلزله که در جهت عمود بر دیوار عمل می‌نماید، می‌تواند باعث خروج دیوار از صفحه خود شود که همین امر باعث تلفات زیادی در زلزله‌های اخیر شده است.ود
در طراحی قاب میانپر نمی‌توان از اثر میانقاب‌ها صرف نظر کرد و به نحوی باید اثرات آنها در تحلیل و طراحی در نظر گرفته شود. وجود میانقاب سبب بهبود سطح عملکرد کلی قاب‌ها شده و میزان شاخص خرابی را کاهش می‌دهد.
با دقت در مودهای شکست سازه‌های دارای دیوار پرکننده آجری، می‌توان دریافت که دیوار پرکننده دارای اثرات شدید مثبت و منفی است. چه بسا سازه‌هایی که از نظر اسکلت، وضعیت خوبی دارند ولی به علت عدم توجه به دیوارهای پرکننده در فرایند طراحی، ساختمان‌ها آسیب جدی دیده‌اند.
مهمترین اثرات منفی دیوارهای آجری در سازه‌ها
- شکست طبقه نرم (نامنظمی در ارتفاع)
- پیچش (نامنظمی)
- ستون کوتاه (سازه‌های بتنی)
به علت سختی و مقاومت قابل ملاحظه‌ای دیوارهای پرکننده، وجود دیوارها ممکن است باعث نامنظمی شدید در سختی و مقاومت در نما و پلان شود. در صورت قرارگیری صحیح میانقاب‌ها در ساختمان، میانقاب‌ها می‌توانند نقش لرزه بری داشته باشند و از طرفی مقاومت جانبی ساختمان را افزایش می‌دهند. همچنین باعث صرفه جویی می‌شوند اما توزیع نامتقارن میانقاب در پلان می‌تواند مرکز سختی را از مرکز جرم طبقه دور نماید و موجب پیچش شود. وجود میانقاب در یک یا چند دهانه و خالی ماندن بقیه دهانه‌ها، سختی آن دهانه را چنان زیاد می‌کند که عمده نیروی زلزله جذب آن دهانه و بقیه دهانه‌ها بی‌اثر می‌شوند. یکی دیگر از حالت‌های نامناسب، دیوارهای کوتاه بوده که تا قسمتی از ارتفاع سازه ادامه یافته‌اند. در این صورت قسمتی از ستون که مجاور دیوار است تقریباً به طور یکپارچه با دیوار عمل نموده و ارتفاع ستون کاهش یافته و در نتیجه سختی ستون بسیار افزایش می‌یابد به تناسب این افزایش سختی، ستون متحمل نیروهای شدیدتر می‌شود. تجربه نشان داده که یکی از دلایل مهم خرابی سازه‌های دارای میانقاب پدیده ستون کوتاه است. اگر در سازه‌های دارای میانقاب، برخی از طبقات فاقد میانقاب بوده و یا نسبت به سایر طبقات مجاور میانقاب کمتری داشته باشد، سختی طبقات مزبور کمتر از سختی سایر طبقات بوده و در نتیجه ممکن است در سازه مکانیزم طبقه نرم بوجود آید.
به علت فراوانی استفاده از میانقاب‌ها در ساختمان‌های متداول، مطالعه اثر میانقاب بر رفتار سازه در هنگام زلزله یک موضوع کاربردی و مهم است. سیستم ترکیبی قاب و میانقاب را قاب مرکب می‌نامند. تجربه های مربوط به زلزله‌های گوناگون نشان می‌دهد که میانقاب‌ها تأثیر بسیار مهمی در رفتار سازه‌ها در برابر زلزله دارند . هر چند وجود میانقاب‌ها باعث افزایش سختی کل سازه می‌شوند، اما این اثر آنها همواره جنبه مثبت ندارد. در سال‌های اخیر تحقیقات وسیعی بر روی قاب‌های مرکب انجام شده و در آیین نامه بهسازی ایران صریحا به در نظر گرفتن میانقاب‌ها به صورت المان قطری معادل با مشخصات هندسی و مصالح تعریف شده اشاره شده است.