مقدمه
برای احداث ساختمان ها و ابنیه در مدتی کوتاه ، استفاه از بتن پیش ساخته بسیار حائز اهمیت است تمامی ساختمان ها اعم از ساختمان های صنعتی ، پارکینگ ها ، ساختمان های تجاری ، مجتمع های مسکونی ، هتل ها ، مدارس، مراکز تفریحی، پل ها وانواع سازه های دیگر رامی توان با استفاده از بتن پیش ساخته احداث نمود . محاسنی که توسط طرفداران این روش ساخت مطرح می شود قسمتی به پیش ساختگی قسمتی به پیش تنیدگی و قسمتی نیز به بتنی بودن آن مربوط می شود .
روش های پیش ساخته فشرده نمودن جدول زمانی اجرای پروژه وکاهش مدت زمان ساخت را میسر می سازند . به عنوان مثال قطعایت از ساختمان را می توان همزمان با ساخت پی به صورت پیش ساخته آماده نمود . نصب قطعات پیش ساخته در مقایسه با بتن ریزی در جا به زمان کمتری نیاز دارد . سهولت تولیدات قطعات کنترل کیفیت بهتر واستاندارد کردن قطعات از مزایای این سیستم می باشد .
در مقایسه با بتنی مسلح معمولی به کمک بتن پوشیده می توان دهانه های بزرگ تری را با ارتفاع کمتر ترک خوردگی ، و خیز حساب شده تر و صرف مصالح کمتر اجرا نمود .
مقاومت بتن در برابر آتش سوزی ود وام آن از جمله مزایای اصلی آن نسبت به مصالح دیگری مانند فولاد و چوب می باشد .
تاریخچه
اولین تجربه ساختمان سازی پیش ساخته در ایران به حدود سی سال پیش باز می گردد . اولین کارخانجات قطعات پیش ساخته توسط بانک ساختمانی سابق با لیسانس کارخانه چیدونی و ایتالیا برای احداث خانه های سازمانی ارتش در اهواز تاسیس شد . همزمان با آن کارخانه دیگری با لیسانس کارخنه کالا در فرانسه در تهران شروع بکار نمود . در همان سال ها این کارخانه بدلایلی تعطیل شد . در حال حاضر کارخانجات متعددی در سراسر کشور ی در زمینه صنعت پیش ساخته فعالیت دارند .
تولیدات استاندارد قطعات پیش ساخته فعالیت دارند .
تولیدات استاندارد قطعات پیش ساخته
در اوایل پیشرفت صنعت بتن پیش ساخته انواع و اشکال مختلف محصولات مورد امتحان قرار می گیرند وقطعاتی که عملکرد بهتری داشتند استاندارد شدند . در مورد پل ها تیرهای I شکل و قوطی شکل مناسب ترین تولیدات بودند .
استاندارد شدن قطعات مورد مصرف در ساختمان ها کند تر صورت گرفت و این بدین علت بود که فاصله حمل برای قطعات پیش ساخته نسبتاً کوتاه بود و در نتیجه صاحبان کارخانه ها تولیدات خود را بعنوان یک صنعت محلی در نظر می گرفتند . به همین لحاظ انگیزه ای برای استاندارد کردن تولیدات خود نداشتند.
دال های تو خالی پیش ساخته (غیر پیش تنیده ) قبل از سال1950 ساخته می شدند . اولین ماشین های تولید انبوه دال های تو خالی پیش تنیده طی سال های 1940 در آلمان توسعه یافتندرشد تولید دال های تو خالی (احتمالاً بعلت نیاز به سرمایه گذاری زیاد)کند بود اما طی دهه 1960 تا 1970 کاربرد دال های تو خالی به شدت افزایش یافت و در حال حاضر به تنهایی بیشترین مصرف را در صنعت بتن پیش تنیده و پیش ساخته دارا می باشد .
بارشد تدریجی صنعت وتکنولوژی ساختمان سازی استفاده از دیوار های پی ساخته با ابعاد بزرگ اقتصادی گردید . این دیوار ها با شکل ها وطرح های متنوعی قابل تولید می باشند .
طراحی در برابر زلزله
زلزله از جمله نیروهای مخرب طبیعی است که غیر قابل پیش بینی می اشد انرژی آزاد شده حین زلزله موجب پیدایش نیروهایی می شود که غالباً از مقاومت سازه های طبیعی و یا ساختمان های ساخته دست بشر بیتر است خسارات جانی ،فرو ریختن ساختمان ها و وارد آمدن صدمات فراوان به ساختمان ها از جمله مسائلی هستند که در زلزله های بزرگ رخ می دهد.
در طراحی در مقابل زلزله بیشترین تاکید و توجه بر روی فولاد و بتن در ا متمرکز شده است . شکل پذیری قابلیت جذب انرژی و سهولت ساخت س ساختمان های یک پارچه ، خواصی می باشند که موجب شده اند این مواد برای تحقیقات و ساخت در مقابل زلزله در اولویت قرار گیرند.
پیش بینی سازه
برای طراحی سازه در برابر زلزله دو رش به کار برده می شود : 1- ساختمان های مرتفع و. ساختمان هایی که دارای اشکال پیچیده اتی هستند . این ساختمان ها در نظر گرفتن حرکت فرضی یا ثبت شده ای برای زمین بطور دینامیکی تحلیل می شوند. 2- روش دیگر که بیشتر به کار می رود این است که بارهای استاتیکی معادلی که توسط آئین نامه بیان شده بر سازه اعمال می شود.
روش تحلیل دینامیکی
تحلیل دینامیکی یک سازه می تواند بسیار پیچیده باشد و بحث و دقیق در این مورد خارج از حد این مقاله است حتی موارد اختلافی نیز بین مهندسین در مورد متغییر های دنیامیکی وجود دارد که طبیعت غیر قابل پیش بینی حرکات زلزله، پاسخ مصالح پی ظرفیت میرایی و رفتار بعد از الاستیک سازه و غیره از این جمله اند.
معهذا تمامی روش های مدرن تحلیل زلزله دست کم بر روی تقریب های ی از نیروهای دینامیکی بنا شده اند. به همین لحاظ دور نمای مختصری از رش های تحلیل دینامیکی در فهم تکنیک های طراحی گوناگون منجمله با روش بار معادل استاتیکی مفید خواهد بود.
روش های دینامیکی مختلف پاسخ سازه ای یک سیستم را با حل معادلات حرکت برای شتاب معینی که به پایه سازه اعمال می شود تعیین می کنند شتاب طراحی مکن است منحنی شتاب ثبت شده از یک زلزه واقعی ویا حرکت شبیه سازی شده بدست آمده از مطالعات زمین شناسی محل باشد سه روش اصلی برای تحلیل دینامیکی متداول است که عبارتند از :
1- انتگرال گام به گام مستقیم از معادله حرکت
2- تحلیل مد طبیعی
3- روش طیف بازتابی
فلسفه طراحی
آئین نامههای مهم ساختمانی معیارهای ذیل را به عنوان اساسی عملکرد سازه درنظر می گیرند .
1) سازه در برابرزلزله های ضعیف بدون صدمه دیدن ،مقاومت کندو طبیعتاً در چنین شوک های کوچک و کثیر الوقوعی در محدوده تنش های الاستیک بر پابماند.
2) سازه در برابر زلزله های متوسط بدونخ خسارت سازه ای عمده و انکی خسارت غیر سازه ای مقاومت نماید .
3) سازه در برابر زلزله های فاجعه آمیز فرو ریختن باقی بماند.
یکی از مشخصات فیزیکی سازه ، شناخت تقریبی نیروهای زلزله وارد به آن می باشد ، که ازتحلیل دینامیکی استاتیکی معادل که در آئین نامه های هم ساختمانی مطرح شده اند بر این فرض استوارند که بازتاب سازه ای غیر ارتجاعی در یک زلزله بزرگ رخ میدهد . در یک زلزله شدید سازه هایی که با بار های استاتیکی و با رفتار الاستیک طرح شده اند ، بیش از حد تنیده می شوند برای جذب تغییر شکل های پلاستیک بدون به خطر افتادن س پایداری سازه با شکل پذیری آن کافی باشد . با استفاده از تحلیل دینامیکی مهندس مختار است که رفتار سازه را الاستیک و یا پلاستیک فرض نماید . برای رفتار ارتجاعی نیروهای طراحی به بیشترین مقداری که انتظار می رود تخمین زده می شوند.
اگر از کاهش مقاومت سازه ممانعت شده و تغییرشکل های آن کنترل شده باشد خسارت ناچیزی حاصل می شود . اگر عکس العمل سازه غیر ارتجاعی باشد نیرهای طراحی کوچکتری بکار برده شوند که نتیجه آن اعضای کوچکتر و زن کمتر وسازه اقتصادی تر خواهد بود .
سیستم های مقاوم در برابر بار های جانبی
حرکت های تصادفی پی یک ساختمان در طی زلزله موج تولید نیروهایی در درون ساختمان می شود. سیستم های مقاوم در برابر با رهای جانبی این نیروها را پخش کرده و به زمین منتقل می کنند . این سیستم ها باید قادرباشند در حد قابل قبول خسارات را کاسته و عمدتاً ضامنحفظ سلامت ساکنین شده باشند .اعضای این سیستم ها علاوه بر این که قسمتی از مقاوم در برابر بارهای جانبی را تشکیل می دهند به عنوان حمال بارها قائم و داکننده فضا نیز عمل می نمایند .
اکثر اعضای پیش ساخته بتنی مخصوصاً وقتی پیش تنیده باشند تولیدات کارخانه ای هستند ریشه اقتصادی بودن آن ها در کاربرد تولیدات کارخانه ای هستند . ریشه اقتصادی بودن آنها در کاربرد تکراری شکل های مشابه و جزئیات ساخت می باشد . دریک پروژه بزرگ که قطعات تکراری دآن به کار می روند ممکن است استفاده از قطعات و جزئیات خاص اقتصادی باشد ولی این مطلب در مورد بیشتر ساختمان هاصدق نمی کند. بدین دلیل طراحان ساختمان های بتنی پیش ساخته پیش تنیده باید از انضباطی که فرآیند ساخت ایجاب می نماید پیروی کنند.
این بخش روی سیستم های مقاوم در برابر بار های جانبی و کاربرد اعضای پیش ساخته بتنی و جزئیات استاندارد آنها را با روش های قابل قبول قطعات متمرکز شده است.
سیستم های اساسی مقاوم در برابر بارهای جانبی وقسمتهای تشکیل دهنده آن ها که در این بخش مورد بررسی قرار گرفته اند عبارتند از :
1) دیوار های برشی پیش ساخته
2) قاب های پیش ساخته ممان گیر شکل پذیر