ایمنی ساختمان در برابر زلزله

مقدمه

ضرورت طراحی لرزه ای

افزایش بهره برداری و استخراج از منابع طبیعی که ناشی از رشد چشمگیر کشورهای در حال توسعه می باشد، چالش های جدیدی را برای جوامع بشری به وجود آورده است. با توجه به صنعتی شدن ساخت و سازها، تحقیقات بی پایانی در خصوص ارائه راه حل های نوین با هدف حفاظت از منابع انرژی، کاهش Co2 ، محدودکردن تولید ضایعات و غیره بایستی صورت پذیرد، با این دید که راه حل ها از نظر توسعه پایدار  نیز قابل رقابت باشند. علاوه برالزامات مرتبط با توسعه پایدار، یکی از موضوعات اساسی ساختمانها به عنوان بخش مهمی از دارایی های جامعه، برآوردن نیازهای متداول عملکردی نظیر ملاحظات ایمنی بخصوص در برابر زلزله است.

در واقع زلزله هاي بزرگ و ويرانگر هر از چند گاهي بخشي از كره زمين را به لرزه درآورده و موجب تلفات و خسارات جاني و مالي فراوان مي گردند. تنها طي يک قرن اخير حدود 1000 زلزله مخرب در جهان روي داده و بيش از يک ميليون نفر را به کام مرگ کشانده است. آنچه که در اين ميان نگران کننده است اين است که حدود 20 درصد زمين لرزه هايي که طي اين مدت در دنيا رخ داده است به ايران مربوط مي شود و حدود 80 درصد تلفات ناشي از این زلزل هها مربوط به 6 کشور دنيا از جمله ايران است.

کشور ايران بر روی کمربند زلزله آلپ هيماليا واقع شده است. بررسي ها نشان مي دهد که بيش از 90 درصد از خاك ايران(همانطور که در نقشه با رنگ گرم نشان داده شده) زلزله خيز است  و اکثر شهرهای ايران را خطر وقوع زلزله های شديد تهديد می کند. آمارها نشان مي دهند که به طور متوسط در هر دهه، زلزله اي با قدرت بالاي 7 ريشتر در ايران رخ می دهد و در سه دهة اخير، افزون بر 130 هزار نفر از هموطنانمان بر اثر زلزله جان خود را از دست داده اند.

وقوع اين حوادث موجب شد که بازنگري هايي در رو شهای اجرایی ساخت و ساز صورت پذيرد و استفاده از مصالح و ساختارهای سبک و انعطاف پذير در اجزاي غيرسازه اي، به عنوان راهکاری موثر در ساخت بناهای ايمن در برابر زلزله، در دستور کار قرار گيرد، که از آن جمله می توان به بندهای استاندارد 2800 در این خصوص اشاره نمود. استفاده از اجزای غيرسازه اي سنگين و صلب باعث افزايش نيروهای وارده از زلزله گرديده و تاثير منفی بر رفتار لرزه ای سازه ها دارد؛ به طوری که اين آثار می توانند موجب نابودی کامل ساختمان ها شوند.

برای نشان دادن اهمیت اجزای غیرساز های در هنگام وقوع زلزله، کمتر موردی مانند تصاویر ساختمان های مسکن مهر سرپل ذهاب بعد از زلزله آبان ماه ۱۳۹۶ کرمانشاه که تاثیر بسیار زیادی بر اذهان عمومی به جای گذاشته است، می تواند نشان گویایی باشد. در عملکرد مهندسی ساختمان ها در مواجهه با زلزله، صرفا تحلیل و طراحی سازه مورد توجه قرار می گیرد. این در حالی است که اجزای غیرسازه ای (نظیر دیوارهای جداگر و میانقاب ها) نیز باید در مقابل زلزله مقاوم باشند. به علاوه، اثرات اجزای غیرسازه ای (به ویژه سختی پر کننده های میانقابی) بر رفتار لرزه ای سازه نیز باید در نظر گرفته شود.

سیستم های ساخت و ساز خشک سبک فولادی

يکی از ساختارهاي مناسب جهت اجرای اجزای غيرسازه ای مانند ديوارهاي داخلي و خارجي، نماها و سقف های کاذب، سيستم هاي ساخت و ساز خشک Drywall Systems مي باشد. ساختار کلی سيستم هاي ساخت و ساز خشک، شامل صفحات روکش دار گچی (و يا صفحات مسلح سيمانی) و مقاطع فولادی سبک می باشد که اين صفحات به عنوان پوشش و مقاطع فولادی به عنوان زيرسازی عمل می نمايند. در حال حاضر بيش از 90 درصد ساختمان سازي ها در کشورهای پيشرفتة جهان با استفاده از اين ساختارها انجام می شود و با توجه به پاسخ لرزه ای به دست آمده، سیستم های ساخت و ساز خشک سبک فولادی در مقایسه با سایر ساختارهای متداول مانند بتن مسلح یا فولاد، دارای رفتار الاستیک تحت زلزله طراح، با آسیب پذیری کم و بسیارکارآمد می باشد. خوشبختانه اين فناوري وارد کشور شده و تا کنون پروژه هاي بسيار مهمي در سطح کشور با موفقيت اجرا شده است.

ریسک لرزه ای

ریسک لرزه ای به عنوان احتمال زیان و آسیب ناشی از یک زلزله تعریف می شود و ترکیب پیچیده ای از شدت خطر، میزان آسیب پذیری و احتمال مواجهه (معرضیت) است که می توان آن را به صورت کمّی از طریق رابطه زیر بیان نمود.

ریسک لرزه ای = شدت خطر x میزان آسیب پذیری x احتمال مواجهه.

در این رابطه نماد ریاضی ضرب به معنای یک رابطه خطی نمی باشد و به این خاطر استفاده شده که عبارات مختلف با یکدیگر ترکیب می شوند. در واقع می توان گفت شدت خطر لرزه ای زیاد همیشه به معنای ریسک لرزه ای زیاد نیست و بالعکس. در حقیقت، در یک منطقه ی غیر متراکم، میزان مواجهه برابر است با صفر و نیز خطر لرزه ای زیاد نمی تواند هیچگونه ریسک لرز های را موجب شود . از سوی دیگر، یک منطقه ی متراکم دارای ساخت و ساز ضعیف )احتمال مواجهه و آسیب پذیری زیاد( می تواند ریسک لرزه ای زیادی حتی در مناطق دارای خطر لرزه ای کم، داشته باشد. بنابراین، خطر به خودی خود نمی تواند ریسک ایجاد کند. در حالیکه توسعه بدون برنامه ریزی صحیح توان انجام آن را دارد.

راهکارهای کاهش ریسک لرزه ای

آسیب پذیری لرزه ای یک سازه عبارت است از: میزان آسیب های وارده بر سازه تحت اثر زلزله ای با این شدت مشخص و توانایی گذر از این رخداد. پس از وقوع زلزله می توان با ارزیابی آسیب پذیری ساختمان، خسارات وارده و ارتباط آن با شدت زلزله را مشخص نمود. از سوی دیگر، ارزیابی آسیب پذیری پیش از وقوع زلزله اندکی پیچیده تر است و برای این منظور روش های مدل‌سازی و آماری توسعه داده شده اند. در روش های آماری، ساختمان ها براساس مصالح و روش ساخت وساز آنها با عملکرد ساختمان های مشابه در زلزله های گذشته مقایسه و دسته بندی می شوند. لذا این روش متکی بر وجود اطلاعاتی پیرامون خسارات وارده از زلزله های پیشین است، اگر چه همواره چنین اطلاعاتی موجود نیست. در روش های مدلسازی، مدل های تحلیلی را که ویژگی های اصلی ساختمان ها را داشته باشند شبیه سازی می نمایند. سپس آسیب وارده بر اساس زلزله های شبیه سازی شده برآورد و ارزیابی می شود.

حفاظت از زندگی انسان ها اولین هدف در کنترل ریسک لرزه ای است لذا کاهش تلفات و مجروحان در ساختمان در پی وقوع زلزله اهمیت بسزایی دارد. دلیل تلفات انسانی حین وقوع زلزله تنها به فروریختن سازه ها مربوط نمی شود، بلکه پدیده های ناشی از زلزله، همچون رانش زمین (زمین لغزش) ، روانگرایی، سونامی و آتش سوزی نیز در آن مؤثرند. این خطرها با میزان احتمال مواجهه در ریسک لرزه ای مرتبط هستند. تلفات ناشی از زلزله وابستگی زیادی به تعداد افراد حاضر در منطقه ی وقوع حادثه دارد، خسارات مالی نیز به کیفیت ساختمان ها، زیرساخت ها و سایر اموال موجود در این مناطق مربوط می شود. بدیهی است ریسک لرزه ای با متراکم تر شدن و افزایش شهرنشینی بدون برنامه ریزی در مناطق زلزله خیز، افزایش می یابد.

بطور قطع، زمین لرزه در برخی مناطق اجتنا بناپذیر و خارج از کنترل انسا ناند، بنابراین خطر لرزه ای را نمی‌توان کاهش داد و تنها بهبود دانش مرتبط با آن امکان پذیر است. از سوی دیگر، میزان آسیب پذیری و احتمال مواجهه را می توان کنترل نمود لذا بایستی این موضوع هدف اصلی برنامه های کاهش ریسک لرزه ای باشد. در حقیقت، راهکارهای نوین برای کاهش ریسک لرزه ای عمدتاً بر مشخصه های قابل اطمینان همچون نیاز و ظرفیت لرزه ای اعضا در شناسایی عملکرد و رفتار آنها تمرکز دارند. این روش شامل برآورد نیاز لرزه ای از طریق پهن هبندی خطر زلزله و اختصاص ضریب لرزه خیزی در منطقه مورد نظر می باشد. راهکارهای کاهش آسیب پذیری لرزه ای بر ترویج اقداماتی جهت کاستن از آسیب پذیری این اعضا، از طریق کاربرد روش های مناسب طراحی لرزه ای برای ساختمان های جدید، مقاوم سازی و ارتقای عملکرد ساختمان های موجود، تمرکز دارند.

بررسي آثار زيانبار لرزه اي ناشي از به کارگيري مصالح و ساختارهاي نامناسب در اجزاي غيرسازه‌اي

به طور کلی برای بررسی و مطالعه اثر خرابی غیرسازه ای بر روی رفتار لرزه ای سازه ها دو عامل اساسی جرم و سختی مد نظر قرار می گیرند.

آثار زيانبار ناشي از جرم زياد

- اثر کلی بر سازه:

اگر معادله پايه در محاسبات دینامیک  سازه ها را [m]{x}+[c]{x}+[k]{x}=-[m]{ag}قرار دهيم، در مي يابيم که آزاد شدن ناگهاني انرژي پوستة زمين در مرز بين گسل ها (زلزله) باعث حرکت يا شتاب زمين  ag  مي شود که خود به صورت يک نيروي اینرسی خارجي pt=-m.ag  به سازه اعمال مي گردد. اين نيروي خارجي سبب تحريک عکس العمل هايي در سازه به صورت نيروهاي اينرسي mẍ  و نيروهاي ميرايي   cẋ و نيروهاي سختي kx مي شود. اما نکتة قابل توجه اين است که جرم مهمترين نقش را در ايجاد نيروهاي زلزله در سازه ها ايفا مي کند. به عبارت ديگر، بدون وجود جرم، حرکات ديناميکي سازه بسیار ناچیز خواهد بود. هر قدر که جرم بيشتر باشد نيروي زلزلة بزرگتري به سازه وارد مي شود. مسلماً حذف جرم در ساختمان غيرممکن است، ولي مي توان با به کارگيري مصالح نوين مقدار آن را به حداقل رساند. بررسي ها نشان می دهد که ديوارهای ساخت و ساز خشک، 60-90% از ديوارهای بنايي متداول سبک تر هستند .

به طور کلی، سبك سازي موجب می شود که ارتعاشات زلزله کمتر بر ساختمان اثر کند و نيروهای مخرب ناشی از زلزله کاهش يابند. بررسی موردی يک ساختمان هفت طبقه نشان م یدهد که استفاده از ديوارهای سبک به جای ديوارهای سنگين بنايي، موجب کاهش وزن ساختمان به ميزان 36 % و کاهش نيروی زلزله به ميزان 59 % شده است  به لحاظ اقتصادی، سبک سازی موجب می شود که مخارج تامين ايمنی سازه در برابر زلزله کاهش يابد. سبك كردن اجزای غيرساز هاي علاوه بر اي نکه نيروهاي جانبي ناشي از زلزله را کاهش مي‌دهند، نيروهاي قائم )بار مرده( وارده بر ساختمان را نيز کاهش داده و در نتيجه ابعاد پی و مقاطع مورد نياز براي تامين ايستايي سازه بسيار بهينه و اقتصادي می گردد. از سوی دیگر کاهش وزن سازه منجر به افزایش زمان تناوب خواهد شد که در غالب موارد به کاهش مقدار ضریب بازتاب و در نتیجه کاهش نیروی برش پایه زلزله وارده بر سازه می‌انجامد.

اثر موضعی بر اجزای غيرسازه ای:

به کارگيري ديوارهای سنگين، نه تنها جرم کلی ساختمان را افزايش مي دهد و باعث هدايت نيروهاي بيشتري از زلزله به سازه مي شود، بلکه سبب می شود که اين اجزا به خاطر وجود جرم های زياد و به دلیل اتصال به سازه به عنوان قطعه الحاقی، تحت اثر شتاب زلزله، در امتداد عمود بر صفحة خود دچار ناپايداري و انهدام خارج از صفحه شوند ؛ خصوصاً وقتي که اين اجزا با وجود وزن زياد، به سازه مهار نشده باشند. اجزای غيرسازه ای بايد خود در مقابل زلزله مقاوم باشند. آزمايشات نشان می دهد که ديوارهای سیستم های ساخت و ساز خشک به خوبی در برابر شتاب هايی به بزرگی بيش از g5 مقاومت دارند اين در حالي است که شتاب مبنای طرح بر اساس استاندارد 2800 در زلزله خيزترين مناطق ايران حداکثر g0.35 در نظر گرفته می شود. عوامل مهمی که باعث پايداری این ديوارها شده است، وزن بسيار کم و ساختار ترکيبی لايه های پوششی با سازه های فولادی سبک به کار رفته در آن ها می باشد.

اثر موضعی نيروهای ناشی از زلزله بر روی اجزای غيرسازه ای به خصوص ديوارها را بايد جدي گرفت. فروريزی ديوارها همواره خطری مرگبار برای انسا نها به حساب می آيد و آوارهای به جای مانده از تخريب زلزله، دسترسی و امداد رسانی را به آسيب ديدگان دشوار می سازد و مسلماً هر چه حجم و گستردگی آوار بيشتر باشد، شانس نجات و زنده ماندن مصدومين نيز کاهش می يابد. به علاوه، چنانچه ديوارهای بنايي نقش باربری را در ساختمان داشته باشند، فروريزی آ نها موجب نابودی کل بنا خواهد شد .

از نظر اقتصادی نيز از بين رفتن اجزای غیرسازه ای می تواند خسارت های فراوانی به ساختمان وارد سازد؛ به طوري که پس از وقوع زلزله ها، بعضاً در ساختمان ها مشاهده شده است كه خرابي اسکلت سازه ها گسترده نبوده ولي خرابي اجزای غيرسازه اي به حدي است كه كل ساختمان بايد جمع آوري گردد. در ايران قيمت اسكلت به طور ميانگين و تقريبی 25 % قيمت كل ساختمان است و هزينه های مربوط به اجزای غيرسازه اي حدود 75 % قيمت كل ساختمان را در بر می گيرد. بنابراين، در صورت خرابي یک ساختمان، علاوه بر اسكلت، هزينة سنگيني به اجزای غيرسازه اي تعلق مي گيرد و به لحاظ مسائل اقتصادي شايد صلاح باشد كه در صورت تخريب گستردة اين اجزا، اسکلت ساختمان نيز تخريب و از نو ساخته شود. به علاوه، موضوع استفاده از ساختارهاي مناسب جهت ديوارهاي تاسيساتي و حفاظت از تاسيسات ساختمان نيز اهميت زيادي دارد؛ زيرا علاوه بر هزينه های سنگين بازسازی تاسيسات ساختمان و ملاحظات اقتصادي، اهميت اين موضوع به ويژه براي ساختمان هايي مانند بيمارستا نها، که پس از وقوع زلزله ملزم به سرويس دهی بدون وقفه هستند، مشخص مي شود.

تشديد اثر P-Δ :

وجود اجزای غيرسازه اي سنگين در ابنيه، که معمولا از مصالح بنايي سنتی ساخته می‌شوند، موجب افزايش نيروهای ثقلی و در نتيجه افزايش اثر P-Δ می شود. اثر P-Δ ، اثر ثانوي بر روی برش ها و لنگرهای اجزای قاب است، که به واسطة عملکرد بارهای قائم بر روی سازة تغيير شکل يافته به وجود می آيد. اين عامل طبق توصیه استاندارد 2800 ایران بايد به طور جدي مد نظر قرار گيرد.

آثار زيانبار ناشي از سختی جانبی اولیه ميانقاب های بنايي متداول

اثرات مثبت سبک سازی، به عنوان يکی از راهکارهای مؤثر در افزايش ايمنی ساختمان ها در برابر زلزله، خوشبختانه در کشور به خوبی شناخته شده است. اما متأسفانه آنچه که معمولا در تحليل و طراحی سازه ها مد نظر قرار نمي گيرد، اثرات اجزای غير سازه اي، به ويژه سختی پرکننده های ميانقابي، بر رفتار کلی سازه است. به طور معمول در تحليل و طراحی ساختمان ها، اثرات متقابل ديوارهای ميانقابي و اسکلت ساختمان در نظر گرفته نمی شود؛ اما در عمل اين اجزا وجود دارند و اثرات قابل توجهی بر رفتار لرزه ای سازه ها دارند (در اين صورت مدل سازه در هنگام تحليل، با رفتار واقعی سازه مغايرت خواهد داشت). اين اجزا در ناحيه ارتجاعی، سختی جانبی سازه را به مقدار قابل توجهی افزايش مي دهند. بنابراين به علت وجود همين سختی غير ماندگار و کاذب اوليه، بارهای بزرگ پيش بينی نشده ای در هنگام وقوع زلزله به سازه وارد می شود که اجزای سازه برای مقابله با آ نها طراحی نشده و مقاومت کافی در برابر آن ها را ندارند و به همين علت، ساختمان ممکن است فرو ریزد. از سوی ديگر، از آنجا که خود ميانقاب ها جهت مقابله با اين نيروها طراحی نشده اند، مقاومت کافی در برابر بارها و ضربات متوالی را نداشته و تخريب مي شوند.

لذا جهت حل اين معضل، بايد ديوارهای ميانقابی در مدل سازه به عنوان اجزای سازه ای در نظر گرفته شوند و محاسبه گردند و اثرات متقابل ميان آ نها و سازه ملحوظ گردد؛ يا بايد با تمهيداتی، ديوارهای ميانقابي را از اسکلت سازه مجزا نمود و يا از ساختارهايي استفاده شود که دارای انعطاف کافی در برابر حرکات زلزله باشند، تا از مشارکت اين اجزا در باربری جانبی سازه جلوگيری شود. رعايت توصيه های استاندارد 2800 ایران، به ويژه در اجرای ساختمان های مهم و بلند مرتبه، اهميت فراوانی دارد. ذيلاً به بررسی برخی آثار ناشی از صلبيت پرکننده های ميانقابی در رفتار لرزه ای ساختمان ها می پردازيم:

- تشديد پاسخ ديناميکی سازه:

استفاده از ديوارهای ميانقابي صلب، باعث افزايش سختی جانبی سازه )در ناحيه ارتجاعی( و کوتاه شدن دوره تناوب طبيعی آن می شود که در اين صورت، اثر زلزله ورودی به سيستم تغيير نموده و پاسخ ديناميکی سازه در غالب موارد با کاهش زمان تناوب، ضریب بازتاب Bدر بخش سوم طیف افزایش یافته و در نتیجه با افزایش مقدار ضریب زلزله Cبرش زلزله Vنیز افزایش خواهد یافت.

اثر طبقة نرم:

اگر پرکننده های ميانقابی صلب در ارتفاع توزيع غيريکنواختی داشته باشند، اين امر می تواند باعث تمرکز ناخواسته و پيش بينی نشده جا به جایی ها در يک تراز )طبقه( خاص شود و با اعمال نيرو و ضربه های متوالی موجب ناپايداری و انهدام کلی سازه شود. درساختمان هاي چند طبقه كه بر روی پيلوت ساخته مي شوند مشاهده شده است که در طبقات فوقاني، ديوارهای ميانقابي مانند بادبندهاي قوی عمل نموده و بخش فوقاني سازه را سخت مي نمايند؛ در حال يکه در طبقه زيرين )پيلوت( ديوارهای کمتری به کار رفته و آن سختی وجود ندارد. در نتيجه در هنگام وقوع زلزله، تغ ییر مکان های قابل توجهی در آن طبقه ایجاد می شود و سازه به دلیل نیروهای قابل توجه ایجاد شده در این طبقه دچار ناپایداری و انهدام موضعی یا کلی خواهد شد .

- اثر ستون کوتاه:

سختی ديوارهای ميانقابي، موجب تغيير توزيع نيروهای برشی در طبقه شده، که در اين صورت به برخی از ستو نها نيرويی بيشتر از نيروی طراحی اوليه وارد می گردد. در عين حال، ديوارهای احاطه کننده ستون، اگر در تمام ارتفاع، ستون را در برنگرفته باشند، طول مؤثر آن را کوتاه نموده و رفتار خمشی ستون به رفتار برشی ميل می کند. ضمن آن که سختی جانبی ستون به شدت افزایش می یابد و برش بیشتری جذب می کند که غالبا قادر به تحمل این برش اضافه نیست. در اين حالت ممکن است در ستونها شکست ترد برشی رخ دهد که خود می تواند باعث ناپايداری و ويرانی کامل سازه شود. به اين پديده اصطلاحا اثر ستون کوتاه گفته می شود.

- اثر پيچش:

اگر پرکننده های ميانقابی صلب در پلان توزيع نامتقارنی داشته باشند، اين امر باعث ايجاد پيچش ناخواسته و پيش بينی نشده در سازه شده، که اين عامل خود موجب تغيير توزيع نيروها در اجزای باربر جانبی می گردد. عدم بررسی اين موضوع می تواند باعث ناپايداری و انهدام کلی سازه شود.

- شکست انفجاری ديوارها:

اگر ديوارهای پر کننده به طور صلب به قاب سازه ای متصل شده باشند، ديوار به تبعيت از تغيير شکل قاب، تغيير شکل میي‌ابد. اگر ديوار تحمل تغيير شکل بيش از حد را نداشته باشد، به صورت انفجاری در خارج از صفحه خود گسيخته می گردد. دليل اين امر، سختی بالای مصالح بنايي سنتی می‌باشد که باعث جذب بيش از حد نيرو های زلزله به ديوار می شود.

اگر در ديوارهای ميانقابی از مصالح و ساختارهای انعطاف پذير استفاده شود، اثرات فوق الذکر در طراحی قابل صرف نظر کردن خواهند بود. در عمل، پر کننده های ميانقابی از مصالح سخت مانند بلوکهای بتنی، سفالی و آجر ساخته می شوند که اثرات فوق در آن ها قابل ملاحظه است؛ در صورتي که ديوارهای خشک کاملاً انعطاف پذير بوده و با استفاده از جزئيات خاص و با اجرای اتصالات کشويی لغزان، می توان آن ها را کلاً از قاب های سازه منفک نمود. در اين حالت، از اثرات متقابل بين ديوار و سازه به طور کامل جلوگيری می شود.

آثار زيانبار ناشي از رو شهای نادرست اجرايي (اتصالات نامناسب اجزای غير سازه ای)

يکی از مسائلی که می تواند در هنگام وقوع زلزله بسيار خطر آفرين باشد، عدم رعايت اصول اجرايي صحيح مربوط به اتصال ديوارها به سازه و همچنين عدم ايجاد اتصال مناسب در قطعات نما، سقف های کاذب و سقف های تزئيني معلق می باشد. هما نگونه که قبلا اشاره شد، ديوارهای سنگين تحت اثر شتاب زلزله ممکن است دچار ناپايداری خارج از صفحه شوند. اين پديده به خصوص در محل هایی که اتصال مناسب ميان ديوار و سازه صورت نگرفته باشد، تشديد می گردد. در ديوارهای به دليل سبکی وزن از يک سو و ايجاد اتصالات مناسب ميان ديوار و سازه از سوی ديگر، اين پديده رخ نم یدهد و خطر فروريزی ديوارها بر ساکنين و ايجاد آوار بر طرف می گردد.

يکی ديگر از خطرات جدی در هنگام وقوع زلزله، جدا شدن و فروريزی قطعات نما است. در روش های متداول معمولا از قطعات سنگ نما و آجر پلاک استفاده می شود که به صورت دوغابی بر بدنة ديوارهای خارجی اجرا می شوند. عدم وجود اتصال مناسب ميان اين قطعات و بدنة ديوارهای خارجی موجب می شود که در هنگام وقوع زلزله، جابه جايي و لرزش ها در مصالح مستهلک نگشته و نما فرو بريزد و. حتی در صورت استفاده از اندودهای کم ضخامت در نما )مانند نماهای سيمانی(، ممکن است کل بدنة ديوار خارجی ساختمان دچار گسيختگی انفجاری يا ناپايداری خارج از صفحه گردد، که در اين صورت نيز خطر فروريزی نما وجود خواهد داشت.

در انتها لازم است به معضل ساخت سقف های کاذب و سقف های تزئينی معلق با استفاده از رابيتس و گچ کاری سنتی اشاره نماييم. اين ساختار از يک سو سنگين بوده و از سوی ديگر معمولا در اجرای اتصالات و مهارهای شبکة نگهدارندة معلق توجه کافی صورت نم یگيرد. در نتيجه در هنگام وقوع زلزله، شبکه نگهدارنده در محل اتصالات از بدنه اصلی ساختمان جدا شده و کل ساختار فرو می ريزد يا تکان های ناشی از زلزله به دلیل صلبیت و وزن زیاد موجب می شود که سقف کاذب به ديوارهای مجاور خود ضربه وارد نمايد و آن ها را تخريب کند.

- مطالعه عملکرد لرزه ای ديوارهای غير باربر

ديوارهای جداکننده و میانقابی به لحاظ لرزه ای بايد دارای سه خصوصیت باشند:

■ باید سبک باشند.

■ باید دارای پايداری جانبی در برابر نيروهای عمود بر صفحه خود باشند.

■ باید منعطف باشند، به طوری که برای حرکات جانبی سازه مزاحمت ايجاد ننمايد.

در اين بررسی، نتايج آزمايشات لرزه ای انجام شده در مرکز تحقیقات و آزمایشات آرسنال وین بر روی ديوارهای غیرباربر  مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص می گردد که این ديوارها دارای مزاياي زير می باشند:

■ وزن بسيار کم در مقايسه با ديوارهای بنايي

■ پايداری موضعی و استحکام در برابر نيروهای زلزله

■ رفتار ميانقابی ايده آل با توجه به انعطاف پذيری و جزئيات اجرايي مناسب جهت مجزاسازی ديوار از سازه

■ عدم شکست انفجاری و عدم ايجاد آوار

مطابق با نمودار مشخص می شود که ديوارهای ساخت و ساز خشک ، 60% – 90% از ديوارهای معمولی سبک تر هستند. ديوارهاي بنايي غيرباربری که در ساختمان ها استفاده مي شود، حداقل بين 65 - 220 كيلوگرم بر متر مربع وزن دارند؛ در صورتيكه مي توانيم همان بهره را از ديوارهاي خشک بگيريم که فقط 25 كيلوگرم بر متر مربع وزن دارند و این اختلاف در وزن واحد سطح ديوار، رقم بسيار بزرگ و قابل توجهي است.

ديوارهای غیرباربر خشک به خوبی می توانند در مقابل نيروهای زلزله در امتداد عمود بر صفحة خود مقاومت کنند. آزمايشات نشان می دهد که این دیوارها به خوبی در برابر شتاب هايی به بزرگی بيش از g5  مقاومت دارند. اين در حالي است که شتاب مبنای طرح در زلزله خيزترين مناطق ايران حداکثر g 0.35 در نظر گرفته می شود. جدول 3 لنگرهای خمشی و جابه جايی های به وجود آمده در ديوارهای تک لایه و دو لایه بر اثر شتاب جانبی عمود بر صفحه g 0.5 را نشان می دهد.

ديوارهای غیر باربر خشک دارای رفتار ميانقابی ايده آل بوده و کاملاً انعطاف پذير می باشند. با قرار دادن فاصلة آزاد ميان ديوار و سازه به اندازة تغيير مکان نسبی حداکثر طبقه و با اجرای اتصالات کشويی لغزان، می توان ديوارهای را کلاً از قاب های سازه جدا نمود .در اين حالت، از اثرات متقابل بين ديوار و سازه به طور کامل جلوگيری می شود. همچنين، ديوار دچار شکست انفجاری نشده و آوار برجای نمی گذارد.

مطالعه عملکرد لرزه ای سقف های کاذب

سقف های کاذب ساخت و ساز خشک سبک بوده و دارای اتصالات و مهارهای استاندارد و مستحکم می باشند. آزمايشات انجام شده در مرکز تحقیقات و آزمایشات آرسنال وین نشان می دهد که سقف های کاذب به خوبی در برابر شتاب هايی به بزرگی g0.5  از خود مقاومت و پايداری نشان می دهند.

در آزمايشات مذکور، رفتار لرزه ای سقف های معلق در حالت های مختلف مورد بررسی قرار گرفت تا ارتباط ميان سختی سيستم تعليق و ابعاد سقف، با پاسخ ديناميکی ساختار مشخص شود.

سختی سيستم تعليق به تعداد، چيدمان و سختی آويزها بستگی دارد  نتايج آزمايشات نشان می دهد که سيستم های تعليق صلب (سخت)، عملکرد لرزه ای بهتری نسبت به سيستم های تعليق انعطا ف پذير (نرم) دارند. پديدة تشديد (رزونانس) موجب می شود که لنگرهای خمشی و تغيير شکل ها در سيستم های تعليق انعطا ف پذير به مراتب بيشتر از سيستم های تعليق صلب باشد؛ به طوری که در سيستم های تعليق انعطاف پذير، لنگرهای خمشی حاصل از نيروهای ديناميکی، از ظرفيت خمشی پروفيل های به کار رفته در ساختار اندکی تجاوز می نمايد. بنابراين، بايد در مناطق زلزله خيز از سيستم های تعليق صلب استفاده شود.

نتيجة ديگر اينکه ابعاد و شکل سقف، تأثير چندانی بر روی تغيير شکل ها ندارد.

در اجرای سقف های کاذب مورد آزمایش نکات زير رعايت شده است:

■ برای پايين نگه داشتن وزن سقف، ترجيحاً از يک لايه صفحه گچی استفاده شده است. البته رعايت اين امر در همة موارد امکان پذير نيست؛ چرا که در برخی موارد برای تأمين مقاومت در برابر حريق، استفاده از يک لايه کافی نبوده است.

■ آويزها تا حد امکان نزديک به نقاط تقاطع پروفيل ها نصب شده است.

■ ارتفاع آويز تا حد امکان کم بوده است.

■ اتصالات به آويزها و سازه ها پیچ شده اند.

■ اتصال جانبی سقف به نحوی اجرا شده که امکان حرکت در جهت افقی وجود داشته باشد، اما در جهت عمودی ثابت باشد.

■ فاصله اولين سازه تا جدارة کناری خود حدود 10 ميليمتر بوده است.

■ کلية عوامل موجود در فضای بالای سقف، که جزئی از سقف کاذب محسوب نمی گردند )مانند تأسيسات(، بايد آويز جداگانه داشته و وزن آ نها بر اجزای سازه سقف کاذب تحميل نشده است.