آشنایی با نحوه مقاوم سازی ساختمان ‌های آجری نیمه اسکلت

در این مطلب از خانه معماری قصد داریم شما عزیزان را با نحوه مقاوم سازی ساختمان ‌های آجری نیمه اسکلت آشنا کنیم. با ما همراه باشید. قبل از هر چیز لازم است بدانید: ساختمان های آجری نیمه اسکلت زیر مجموعه ای از ساختمان‌های بنایی غیر مسلح هستند. ستون‌های فلزی مرکزی، این ساختمان ها را از دیگر ساختمان های بنایی غیرمسلح متمایز می کند. دیوارهای آجری که در جهت طولی متشکل از دو دیوار موازی طویل هستند، سیستم باربر جانبی در این گونه‌ی ساختمانی می باشد. این نوع ساختمان در جهت عرضی به دلیل جهت تیرریزی سقف‌های طاق ضربی به دیوارهای باربر نیازی ندارد. همچنین نمای ورودی در این نوع ساختمان، معمولاً با یک قاب در و پنجره فلزی به ارتفاع طبقه پوشانده می‌ شود. دیوار باربر دیگری در جهت عرضی و انتهای ساختمان وجود دارد که در برخی موارد تمامی عرض ساختمان را به واسطه وجود نورگیر در بر نمی‌گیرد.

مقاوم سازی ساختمان ‌های آجری نیمه اسکلت: چیدمان دیوارهای باربر 

در ساختمان های نیمه اسکلت دو نوع چیدمان کلی از دیوارهای باربر دیده می شود. دیوار یا دیوارهای باربری که در جهت عرضی ساختمان در انتهای آن قرار دارند و رفتار این نوع ساختمان تحت تاثیر پیچش قرار دارد. دیوار باربر قابل قبولی در جهت عرضی وجود ندارد. از این رو ساختمان در جهت عرضی بسیار آسیب پذیر می باشد. خوب است بدانید، دیوارهای آجری اصلی‌ترین اعضای یک ساختمان بنایی نیمه اسکلت محسوب و به دو دسته اصلی باربر و غیر باربر تقسیم می شوند که در ادامه به بررسی بیشتر آن ها می پردازیم:

مقاوم سازی ساختمان ‌های آجری: دیوار باربر چیست؟

دیوارهای باربر برای تحمل بارهای ثقلی ساخته می شوند و در هنگام طرح ریزی ساختمان، باربری جانبی آن ها مورد نظر نبوده است. ولی به دلیل نبود سیستم باربر جانبی دیگر در این ساختمان‌ها، دیوارهای باربر، تنها اعضای باربر جانبی این ساختمان‌ها به شمار می روند. مقاومت دیوارهای آجری بنایی به طور کلی به سه پارامتر اصلی: هندسه دیوار، خصوصیات مصالح بکار رفته و نحوه آجر چینی وابسته است. مقاومت دیوارهای باربر از مصالح به کار رفته در ساخت دیوار تاثیر زیادی می پذیرند. متاسفانه در ساختمان‌های موجود در کشور، مصالحی که در ساخت دیوار که شامل واحد‌های آجری و ملات است، به کار می رود، دارای استاندارد مناسبی نیست. ترکیب غیر اصولی مواد موجود در ملات در زمان اجرا، ملات‌های بکار رفته در دیوارهای ساختمان‌های بنایی در مقایسه با واحد‌های آجری از ایرادات بیشتری برخوردارند.

مقاوم سازی ساختمان ‌های آجری: دیوار غیر باربر چیست؟

دیوارهای غیر بابر به جداکننده‌هایی اطلاق می شود که منجر به تفکیک فضاهای ساختمان از یکدیگر می شوند. این ‌دیوارها طوری ساخته می‌شوند که عملکرد سازه‌ای ندارند و تنها فاکتوری که در محاسبات سازه ای لحاظ می شود، وزن این دیوارها است.

مقاوم سازی ساختمان ‌های آجری: دیوارها چه خصوصیات اجرایی دارند؟

ابتدا خوب است بدانید، ابعاد آجر: ۵/۵×۱۱×۲۲ سانتیمتر است. از این رو دیوارهای آجری به عرض ۲۲ سانتیمتر، ۳۵ سانتی متر، ۴۵ سانتی متر و یا ۵۵ سانتی متر ساخته می‌شوند. همانطور که گفته شد دیوارهای آجری در ساختمان های آجری نیمه اسکلت در دو دسته باربر و غیر باربر وجود دارند. دیوارهای باربر در بیشتر مواقع در طول پلان ساختمان قرار دارند و عرضی بین ۲۲ تا ۳۵ سانتیمتر دارند. هدف از اجرای دیوارهای غیر باربر : جدا کردن فضاهای ساختمان است و ضخامتی بین ۱۱ یا ۲۲ سانتی متر دارند. اگر طول دیوار بیش از 30 متر باشد، در هر ۵ یا ۶ متری از دیوار‌، ستونی به عرض ۳۰ سانتی‌متر از آجر که با دیوار درگیر است اجرا خواهد شد. به طور معمول نوع آجرها، فشاری تو پر و یا سوراخ دار می باشد.

ملات های متداول دارای چه خصوصیات اجرایی هستند؟

ملات های متداول در ایران، عبارتند از: ملات گل آهک، ماسه آهک، ماسه سیمان، ماسه- سیمان- آهک، ملات گچ و ملات گچ و خاک که در ادامه بیشتر مورد بررسی قرار خواهند گرفت:

ملات گچ و ملات گچ و خاک

برای ساختن طاق ضربی و دیوار‌های تیغه‌ای ۵ سانتی‌متری معمولاً از این نوع ملات استفاده می شود. در‌صد خاک و گچ در تولید این ملات به سرعت گیرایی گچ بستگی دارد. در حدود ۵۰ درصد گچ و ۵۰ در صد خاک رس برای تهیه آن مصرف می‌ شود‌. خاک رس را به این دلیل به گچ اضافه می کنند، چون: گچ و خاک ملاتی دیر‌گیر‌تر از ملات گچ خا‌لص است. علاوه بر این وجود خاک در گچ، آن را پلاستیک‌تر می‌ کند، به عبارتی ملات، ‌خاصیت شکل پذیری بیشتری پیدا می کند. ملات گچ و خاک و ملات گچ از جمله ملات ‌های زودگیر به شمار می روند.

ملات گل آهک و ماسه آهک

یکی از ارزان‌ترین و ضعیف‌ترین نوع ملات، گل آهک است و ماده چسبنده در آن، آهک شکفته می باشد. استانداری برای این ملات وجود ندارد و در گذشته در ایران مصرف زیادی داشت. ولی با ورود سیمان و ماسه به صنعت ساختمان سازی و شناخته شدن خواص آنها و با توجه به افزایش تولید سیمان، مصرف گل آهک کاهش یافت. به طور یکه امروزه مصرف آن در شهرها تقریباً منسوخ شده است‌. ماسه آهک یکی دیگر از انواع ملات های رایج در ایران است. ماسه مصرفی برای ماسه آهک، ماسه خاکی یعنی ماسه‌ای که در‌صد خاک آن بیشتر است، می باشد‌. ماسه خاکی یا ماسه کفی از بستر رودخانه‌ها به دست می‌آید‌. مقدار آهک در این نوع ملات در حدود ۳۰۰ الی ۴۰۰ کیلو گرم آهک در متر مکعب ماسه است‌. لازم به ذکر است ملات ماسه آهک، بیشتر برای آجر چینی مورد استفاده قرار می گیرد.

ملات ماسه سیمان‌ چیست؟

مرغوب‌ترین نوع ملات در ساختمان، ملات ماسه سیمان است که با ماسه شکسته ‌یا ماسه رودخانه‌ای کاملاً شسته، به دست می آید. مقدار سیمان مصرفی در آن ۳۰۰ الی ۶۰۰ کیلو گرم در متر مکعب می باشد. سطح مخصوص ماسه به علت ریزی دانه از سطح مخصوص شن و ماسه بیشتر است. سیمان نیز در این نوع ملات باید مانند فیلم نازکی دور تمام دانه‌ها قرار گیرد و آن‌ها را به یکدیگر بچسباند. در این ملات، مقدار سیمان مصرفی بیشتر از مقدار سیمان مصرفی در بتن است. همین موضوع باعث شده تا از آن بتوان در تمامی بخش های سا‌ختمان از قبیل: آجرکاری، کاشی کاری، سیمان کاری، فرش کف و همچنین سنگ کاری بهره گرفت.

ملات ماسه سیمان آهک چیست؟

ماسه سیمان آهک که با عناوینی از قبیل: ملات باتارد و ملات حرامزاده نیز شناخته و معرفی می شود، جزء ملات‌های ارزان و محکم در ساختمان است. ماسه رودخانه‌ای با چند در‌صد خاک می تواند ماسه این نوع ملات باشد. در حدود ۱۰۰ الی ۱۵۰ کیلو گرم سیمان، ۱۵۰ الی ۲۰۰ کیلوگرم آهک در متر مکعب ماسه برای ساخت این ملات لازم است. کار دیوار سازی و آجر کاری را معمولاً با این نوع ملات انجام می دهند. به طور کلی ملات‌های آهکی را نمی‌توان برای مکان‌هایی که با قیر در تماس است، مورد استفاده کرد. چرا که آهک منجر به فاسد شدن قیر می گردد.

توجه داشته باشید، دیوارهایی که با ملات‌های سیمانی ساخته می شوند را باید تا چند روز، حداقل ۳ الی ۴ بار آبیاری یا آب پاشی کرد. این کار برای جلوگیری از خشک شدن آب ملات است. اگر دیوار آبیاری نشود، فعل و انفعالات شیمیایی سیمان که برای سخت شدن ملات لازم است، متوقف می شود و ملات به صورت جسمی جدا از هم در می‌آید. در این حالت، به آن ملات سوخته گفته می شود. ملات‌ها و به خصوص ملات‌های سیمانی باید در حرارت‌های بیش از صفر درجه استفاده شوند. چون در شرایط زیر صفر، آب موجود در ملات یخ بسته و فعل و انفعالات شیمیایی در سیمان صورت نمی گیرد. در نتیجه ملات سخت نمی ‌شود و بعد از ذوب شدن یخ، فاسد شده و سیمان ملات سخت نمی شود.

روش‌های تقویت سقف طاق ضربی و مشخصات آن 

استفاده از تیر آهن و طاق ضربی آجری، یکی از روش های متداول پوشش سقف‌ها در کشور ایران است. اجرای این گونه سقف‌ها در ساختمان‌های با مصالح بنایی بدین ترتیب است که: بعد از رسیدن دیوارها به ارتفاع طبقه، تیر آهن‌های سقف را بدون هیچ اتصالی بر روی دیوار قرار داده و دیوار را ادامه می ‌دهند. در این حالت به علت کم بودن عرض دیوار برای تامین نشیمن تیرها معمولاً به اجبار تیرها را روی تمام عرض دیوار، بین اتصال به وجود آمده‌ قرار می دهند و سر تیرها چند سانتی‌متر از عرض دیوار بیرون می ‌زند. در این حالت، سقف و دیوار مورد پذیرش آیین نامه نیست و در نتیجه باید تقویت گردد. اگر در مورد اجرای اتصال سقف و تکیه گاه، آیین نامه ۲۸۰۰ رعایت شده باشد و میان دیافراگم و دیوار اتصال کافی وجود داشته باشد، نیازی به مقاوم‌سازی نیست.

توجه داشته باشید، پروفیل تیرهای سقف با محاسبه و با توجه به دهانه اطاق مشخص و تعیین می‌ شوند و فواصل تیر آهن‌های طاق ضربی بین ۸۰ تا ۱۱۰ سانتی‌متر می باشند و بعد از تیرریزی و تراز کردن آن ها‌، کار پوشش سقف شروع خواهد شد. پوشش آجری شامل: آجر و ملات گچ و خاک است که به روش ضربی ساخته شده ‌‌و ضخامت آن نیم آجر می باشد. معمولاً از آجر فشاری ‌برای ساختن طاق‌ها استفاده می‌شود. این آجرها وزن زیادی دارند و همین باعث می شود تا عملکرد سقف بسیار تضعیف گردد.

نکته

به طور معمول، اجرای چندین دهانه در زمان زدن طاق ضربی به صورت همزمان صورت می گیرد. چرا که هر طاق به آهن‌های دو طرف خود نیرو وارد کرده و آن را به خارج متمایل می کند و خود در اثر گشاد شدن جا فرو می ریزد. از این رو برای خنثی کردن فشارهای جانبی طاق ها بر روی یکدیگر، اجرای چند دهانه با هم شروع می شود. در این روش، آخرین تیرآهن به تیرآهن ماقبل آخر توسط میلگرد جوش داده می شود تا آخرین تیرآهن کنار نرود. به این میله گردها اصطلاحاً میله مهار گفته می شود. پس از اتمام پوشش سقف، توصیه می شود روی آن را دوغاب گچ با غلظت لازم ریخته شود. به گونه ای که درزهای بین آجرها را پر شود و پوسته‌ای بر روی سطح طاق ضربی تشکیل گردد.

سطح طاق ضربی را تا تراز مورد نظر با مواد پر کننده سبک پر و نسبت به کف سازی آن طبقه نقشه اقدام می کنند. این کار برای پوشش نهایی صورت می گیرد. اجرای این قسمت در فصل بارندگی توصیه نمی شود. اگر در فصل بارندگی پوشش نهایی انجام شود، چنانچه بعد از اجرا طاق ضربی و قبل از اجرای پوشش‌های دیگر روی آن، اگر باران ببارد، آب باران به واسطه نبود منافذ لازم روی سقف، باقی مانده و گچ را فاسد کرده و خسارات زیادی وارد می کند.

نکته

نواقص متداولی در سقف‌های طاق ضربی وجود دارد که عبارتند از: عدم انسجام و یکنواختی و همچنین ‌زیاد بودن وزن دال و وجود بازشو در دال، بالا بودن نسبت طول دهانه به عرض دال. کافی نبودن طول تکیه گاهی تیرهای سقف و همچنین عدم اتصال مناسب تیرها و دیوار. توجه داشته باشید، مجموع سطوح بازشو باید کمتر از ۵۰ درصد سطح کل دیافراگم باشد. همچنین طول بازشو در مجاورت دیوار باربر باید از یک چهارم طول دیوار کمتر باشد. ‌ در صورتی که نسبت خیز با ارتفاع سقف قوسی از نصف قطر قاعده آن در دهانه‌های خارجی ساختمان کمتر باشد و اگر برای مهار سقف از کلاف چوبی، فلزی و یا بتنی استفاده نشده باشد، دیوار خارجی حامل وزن سقف، به جهت نیروی رانش آسیب پذیر خواهد بود.

چگونه می توان داخل صفحه سقف طاق ضربی را تقویت کرد؟

این کار با تبدیل کردن سقف طاق ضربی به دال دو طرفه امکان پذیر خواهد بود. انتقال نیروهای درون صفحه در دال دو طرفه‌، به واسطه شبکه تیرآهن در هر دو جهت صورت می گیرد که منجر به افزایش قابلیت انتقال نیروهای درون صفحه در دال به میزان زیادی می شود. در عین حال سختی داخل و خارج از صفحه دال دو طرفه با استفاده از شبکه فولاد به مراتب بیشتر از سختی درون صفحه دال یک طرفه می باشد. جابجایی دال با افزایش سختی خارج از صفحه، کاهش پیدا کرده و یکی دیگر از ضعف‌های دال طاق ضربی که جابجایی‌های خمشی زیاد است با استفاده از دال دو طرفه مرتفع خواهد شد.

تنش های تولید شده و همچنین سهم باربری طاق های آجری در دال دو طرفه به دلیل انتقال نیرو در دو جهت، به مراتب کمتر از دال یک طرفه است. همین موضوع باعث می شود تا سهم باربری عنصر ضعیف‌تر و ترد، یعنی طاق آجری، کم شده و به سهم عنصر قوی‌تر و شکل پذیرتر یعنی شبکه فولاد افزوده گردد.طاق های آجری با استفاده از دال دو طرفه‌، بیشتر حالت میان قاب یا پر کننده را خواهند داشت و بارهای اصلی توسط شبکه فولاد انتقال می یابند. دال‌های طاق ضربی غیر مهندسی یا سنتی و مهار شده موجود، با حداقل تغییرات به راحتی قابلیت تبدیل شدن به دال دو طرفه مهندسی را خواهند داشت.

مقاوم سازی ساختمان ‌های آجری: تقویت دال برای برش درون صفحه 

این کار به وسیله میلگردهای ضربدری امکان پذیر خواهد بود. در مبحث 8 مقررات ملی ساختمان ایران، استفاده از تیرهای عرضی و میلگردهای ضربدری امری اجباری است. در نتیجه اگر برای بالا بردن انسجام سقف طاق عرضی از تیرهای عرضی استفاده شود، ظرفیت برشی داخل صفحه سقف به نحو چشمگیری افزایش می یابد. در این حالت استفاده از میلگردهای ضربدری لازم است. حال این که استفاده از تیرهای عرضی منجر به تخریب وسیع سقف و هزینه بالا خواهد شد. در نتیجه استفاده از این روش جهت مقاوم سازی به عنوان یک راه حل عمومی به نظر نمی‌رسد. در دستورالعمل تحلیل آسیب پذیری و بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های بنایی غیر مسلح موجود، استفاده از میلگردهای قطری و افقی و بدون استفاده از تیرهای عرضی برای مقاوم سازی سقف‌های طاق ضربی کافی فرض شده است.

استفاده از میلگردهای ضربدری در زیر سقف و میلگردهای افقی در روی آن،‌‌ اشکالات زیادی را به همراه دارد: برای نصب هر نوع میلگرد بر روی سقف باید اقدام به کندن کف‌سازی طبقه و‌ تاسیسات گذرنده از زیر آن نمود که اقتصادی نیست. علاوه بر این اگر میلگردهای افقی روی تیرهای سقف نصب شوند، اثری در برابر نیروی رانشی طاق‌های آجری نخواهند داشت. از این رو اقتصادی‌ترین و بهینه ترین شکل طرز اتصال آرماتورها برای مقاوم سازی نصب همزمان آرماتورهای ضربدری و افقی در زیر تیرهای سقف خواهد بود.

اضافه کردن میلگردهای ضربدری به سقف طاق ضربی  

ابتدا باید در محل‌های عبور میلگردهای افقی یا ضربدری‌، نازک کاری زیر سقف و همچنین کف سازی در محل نصب آرماتورهای ضربدری باید تا رسیدن به تیر آهن‌های سقف برداشته شود. در صورت جوش شدن آرماتورهای افقی و ضربدری به بال فوقانی تیرهای سقف، نیازی به برداشتن اندود سقف نخواهد بود. آرماتورهای افقی در تمامی نقاط تماسشان با بال تیرها به آنها جوش می شوند. نیروهای ثقلی وارده به طاق آجری بصورت نیرویی محوری در می‌آید که مولفه افقی آن به بخش پایینی تیرهای سقف وارد می گردد. این نیروهای افقی تمایل دارند که پای تیرها را از هم باز کرده و موجب فروریزش طاق آجری شوند. با توجه به این نیروهای رانشی باید آرماتورهای افقی به بال‌های تحتانی تیرهای سقف جوش داده شوند تا از عملکرد برشی از رانش تیرها در اثر نیروهای ثقلی نیز جلوگیری به عمل آید.

خوب است بدانید، آرماتورهای قطری به بال تیرهای سقف و با استفاده از جوش‌هایی به بعد ۳ میلیمتر متصل می‌ گردند. در صورتی که آرماتورهای قطری در محل تقاطع آنها از روی هم رد شوند، آرماتورهای قطری در تمامی نقاط تماسشان با بال تیرها به آنها جوش داده می شوند. در غیر این صورت باید یکی از آرماتورها در محل تقاطع قطع گردد. در این صورت باید آرماتورهای قطری را به گونه ای قرار داد که محل تقاطع آنها بر روی یکی از تیرهای سقف بیفتد تا بتوان دو سر آرماتور قطع شده به آن جوش داده شود. این امر در مورد ساختمان‌های در حال ساخت با توجه به در دسترس بودن تیرها و ضخامت کم نازک کاری سقف، به راحتی امکان پذیر می باشد. میلگردها نیز قادر به پوشاندن تمام قطر دال مورد نظر بدون انقطاع هستند و قابل اجرا بر روی قطر پانل‌های کوچکتر طاق‌های آجری می باشند.