پانل های سبک ديوار و سقف


چکيده برای ساختن اسکلت يک ساختمان کوتاه مرتبه، پانل های متشکل از دولايه شبکه آرماتوربندی که با ميلگردهای زيگزاگی شکل به هم وصل می شوند، مورد استفاده قرار می گيرند. با قرار دادن يک لايه فوم بين دو سطح شبکه سطح، در حين اجرا، عمليات پاشيدن بتن (شاتکريت) به راحتی از دو طرف بر روی سطوح انجام می شود. کاربرد چنين پانل های سبکی، می تواند وزن سازه را به حدود نصف کاهش دهد. بارگذاری جانبی يک طرف وارده به نمونه آزمايشی با مقياس 2/1 اندازه واقعی با استفاده از مصالح و روش ساخت مذکور نشان داده که بار نهايی می تواند چند برابر بيشتر از بار طراحی بوده و همه تغيير مکان های نسبی مورد نياز نيز به خوبی تامين شوند. نتايج آزمايش های دو بعدی بر روی پنل های ساخته شده با مصالح مشابه، نخست خلاصه شده و سپس در تئوری پيشنهادی مورد استفاده قرار گرفته است.

مقدمه

شبکه های سيمی دولايه که به روش خاصی ساخته شده و بين آن ها از يک لايه فوم استفاده گرديده، برای تقويت قاب های بتن مسلح آسيب ديده به کار رفته اند (شکل 1a) و يا در ساخت سازه های کوتاه مرتبه استفاده شده اند (تصوير 1 تا 5). مقاطع جانبی و قائم از پانل ها که با مصالح خاص ساخته می شوند در شکل 2b داده شده است. بعد از نصب لايه ها و قراردادن پانل در جای خود، دو طرف پانل های بتن پاشی می گردد (شکل 5).

تکنيک های متعددی برای اتصال قاب آسيب ديده به ديافراگم پانل ها به کار گرفته و آزمايش شده است. شکل 1b نتايج منحنی های هيسترزيس بارگذاری را نشان می دهد. برای آشنايی با جزئيات اين بررسی به مرجع شماره {2} رجوع شود. منحنی E در شکل 1bمتعلق به قاب بتن مسلح است که در معرض همان شرايط تغيير مکانی قبل از نصب ديافراگم ها قرارداده شده است. منحنی B به صورت تحليلی از تفاضل منحنی E از منحنی A (با همان ساختار وشکل پانل های استفاده شده در سازه سه بعدی مطالعه شده در اين مقاله) به دست می آيد. از منحنی B که به صورت مستقل در شکل 1cديده می شود به صورت تقريبی می توان رابطه بين تنش های برشی و تغيير شکل های برشی را به دست آورد، که به صورت جداگانه در شکل 1dآمده است. روشی که در اين قسمت به کار رفته توسط دو معادله در همان شکل خلاصه شده است. شيب نزولی منحنی مزبور در محاسبات تئوری به کار نرفته و در عوض از شيب صفر استفاده شده است. تاثير و بازدهی ديافراگم های اضافه شده بر روی مقاومت و سختی جانبی قاب آسيب ديده به راحتی با مقايسه شيب ها در ابتدا و در نقاط انتهايی که به هم می رسند ديده می شود. در شکل 1a، به سختی می توان ترک های ريزی بر روی سطح پانل در وضعيت بار نهايی، و نيز مقادير محدود خرابی و آسيب ديدگی در گوشه های ديافراگم مشاهده نمود.

نمونه آزمايش

يک نمونه سه بعدی با مقياس 2/1 با استفاده از سيستم پانل های شبکه آرماتورگذاری سبک در آزمايشگاه ساخته شد که بعد به کمک بتن پاشی در محل به صورت ديوارهای سازه ای در آمدند. طرح کلی، مقاطع و نيز جزئيات پانل های شاتکريت شده به طور شماتيک در شکل 2 داده شده است.

مهار نمودن نمونه به پی گسترده (که به نوبه خود به کمک پيچ های پر مقاومت پس کشيده شده به کف آزمايشگاه متصل شده است)، اتصالات پانل ها، جزئيات آرماتورگذاری اطراف بازشو در ديوارها و نيز مراحل مختلف ساخت نمونه مورد نظر در شکل های 1 تا 5 داده شده است. اين نمونه مدل کوچک شده يک سازه واقعی است که مورد بررسی قرار گرفته است. عايق حرارتی خيلی خوب، وزن کل کاهش يافته و سرعت بالای ساخت، از امتيازات اصلی اين روش ساخت می باشد.

قبل از آماده ساختن نمونه سه بعدی، آزمايش های مقدماتی مثل: آزمايش بارگذاری محوری بر روی پانل ها {1}، بارگذاری تناوبی در صفحه پانل ها {2} و بارگذاری خارج از صفحه پانل ها {3}، بر روی پانل های مشابه در آزمايشگاه انجام گرفت.با توجه به نتايج اوليه، رفتار شکل پذيرتر، ظرفيت جذب انرژی بيشتر، حاشيه ايمنی بالاتر و نيز وقوع خسارات موضعی قابل تعمير در عوض شکست های کلی انتظار می رود.

مدل مورد نظر برای نيروی برشی پايه 26KNکه متناسب با %25 وزن کل سازه است و ضوابط آيين نامه جديد زلزله ترکيه سال 1998 {4} را تامين می کند، طراحی شده است. از ميلگرد به قطر 3mm برای شبکه بندی استفاده گرديد که بدون تغيير شکل های اوليه و در دوراستای افقی و عمودی در فواصل 10cm از يکديگر جوش شدند. مقاومت حد جاری شدن اين ميلگردها حدود 500MPa می باشد. آزمايش های نمونه استوانه ای شکل نشان می دهد که متوسط مقاومت فشاری بتن شاتکريتی حدود 14MPaمی باشد. آزمايش نمونه استوانه ای به اندازه کافی برای بررسی کيفيت بتن شاتکريتی مناسب تشخيص داده شد {5}.

برپايی دستگاه آزمايش

دو جک هيدروليکی دو جهته با ظرفيت 300KN در وضعيت افقی بين نمونه آزمايش و ديوار بتن آرمه تکيه گاهی قرارداده شد. بار جانبی کل به دو قسمت مساوی در ابتدا تقسيم شده و سپس هر يک از نيروها به دو بخش تقسيم می گردد. به گونه ای که نيروی وارده به هر ديوار متناسب با سختی جانبی آن می باشد (عکس شماره6). سپس هر کدام از اين بارها جانبی به کمک بازوهای صليب بارگذاری در بالای نمونه ها و توسط اتصالات برشی که در داخل نمونه جاسازی شده در طول ديوارهای برشی انتقال می يابند. بدين ترتيب نيروهای متمرکز وارده به صورت بار گسترده يکنواخت به هر ديوار اعمال می گردد. نيروهای وارد بر ديوارها، در هر لحظه توسط نيروسنج ها اندازه گيری شده و لذا نيروی وارده به ديوار وسطی به راحتی از تفاضل نيروهای گرفته شده به وسيله ديوارها، از کل نيروهای وارده به نمونه ناشی از بار اعمال شده محاسبه می گردد.

با استفاده از مجموعه دستگاه آزمايش، سعی شده تا پخش نيروهای جانبی مساوی با نيروهای اينرسی واقعی قابل انتظار در يک زلزله باشد. اين فرض از آنجايی که سازه به طور نسبی صلب بوده و تا رسيدن به بار طراحی رفتاری الاستيک انتظار می رود، حداقل تا آن حد معتبر می باشد. فرض شده است که ديوارهای عمودی، بارهای برشی چندانی تحمل نمی کنند.

تغيير مکان های در صفحه و خارج صفحه هر دو انتهای نمونه و نيز لغزش نسبی احتمال روی کف آزمايشگاه به صورت خودکار ثبت می گردد و منحنی های تغيير مکانی به دست می آيند (شکل3). متوسط مقادير ثبط شده توسط تغيير مکانسنج ها و کل بار جانبی برای رسم شکل 3 به کار رفته اند. لغزش نمونه تغيير مکان های خارج از صفحه، مقادير ناچيزی مشاهده شدند. اگر چه بارهای جانبی اعمال شده در طول آزمايش به حدود 10 برابر تراز بار طراحی رسيد، به خاطر محدوديت های دستگاه بارگذاری دستيابی به ظرفيت نهايی بار سازه ای ممکن نشد. شايان ذکر است که حتی در تراز بار حداکثر، تنها ترک های جزيی و مويی مشاهده گرديد و اثری از شکست و گسيختگی موضعی ديده نشد.

نتيجه گيری

نمونه ای با 1/2 مقياس واقعی که از اعضای پانل ساندويچی با اتصالات مناسب تشکيل شده و در محل بتن پاشی گرديد، تحت بارگذاری جانبی يکطرفه در آزمايشگاه قرار گرفت. با وجودی که بارهای جانبی به حدود 10 برابر تراز بارهای طراحی افزايش يافت، ولی فقط ترک های جزيی باريکی بر روی سطوح مشاهده گرديد وهيچ گونه شکست موضعی خاصی ديده نشد. موضوع جالب اينکه هيچ گونه جدايی و ناپيوستگی بين دولايه ديوارها به وجود نيامد. نتايج اين تحقيق مشان می دهد که در صورت رعايت ضوابط خاص اعضای پانل ساندويچی با اتصالات مناسب و شاتکريت با شرايط و ضخامت صحيح به جای ساختمان های بنائی از روش مذکور می توان در ساختمان های کوتاه مرتبه بهره جست.

/ 0 نظر / 10 بازدید