ارائه مدل جدید رفتاری برای واحدهای آجرکاری معمول ساختمان های بنایی تاریخی ایران
چکیده
سازه های مصالح بنایی در ایران از گذشته تا امروز بخش وسیعی از سازه های ما را شامل می شوند. بناهای بی شماری در گذشته اعم از آتشکده، مسجد، ساختمانهای مسکونی و ... از این مصالح ساخته شده اند و امروزه نیز علی رغم استفاده فراوان از مصالح ساختمانی جدید نظیر بتن مسلح و فولاد، هنوز در برخی از نقاط، مصالح بنایی به عنوان عمده ترین مصالح برای ساختمان ها رواج دارند. رفتار این مصالح، به علت طبیعت ناپیوسته آنها با رفتار محیط های پیوسته متفاوت است و طبیعت بلوکی آن, حاکم بر تغییر شکل ها و مکانیزم های گسیختگی آن است. روشن است که برای کاهش آسیب های اجتماعی و اقتصادی ناشی از وقوع زلزله، مهم ترین مسئله کاهش میزان آسیب پذیری است. با توجه به اینکه بخش عمده خسارات ناشی از زلزله مربوط به تخریب بناهاست، کاهش میزان آسیب پذیری بناها، چه از لحاظ مقاوم سازی یا نوسازی بناهای موجود و چه از نظر ساخت بناهای جدید به صورت اصولی و مطابق با استاندارد های موجود، از اهمیت بالایی برخوردار است. از آنجا که سازه های آجری بیشترین پتانسیل خرابی در زلزله را داشته اند و نیز دارای مکانیزم های متعدد شکست می باشند، همچنین با توجه به وجود عدم قطعیت های فراوان در پارامترهای موجود در این سازه ها، باید مطالعه آسیب پذیری آن ها، با آگاهی مناسب از این پارامتر ها و درنظرگرفتن تمام مودهای محتمل برای شکست سازه باشد. در این راستا، جهت بدست آوردن سطح عملکرد و میزان خسارات وارد بر اجزاء سازه ای مصالح بنایی، وجود منحنی ظرفیت این سازه ها ضروری است. کاربرد تعریف این منحنی های شکست برای سازه، در تکنیک های عددی مورد استفاده در رایانه و تعریف موقعیت شکست در مدل سازی رفتار واقعی آجرکاری ها اهمیت آن ها را آشکارتر می کند. ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای این قبیل سازه ها مانند سایر انواع سازه ها به شبیه سازی عددی و معتبر پاسخ لرزه ای آنها بستگی دارد. در یک مدل سازی عددی مناسب برای تحلیل این قبیل سیستم ها، باید دونوع رفتار مکانیکی: ناپیوستگی ها و بلوک ها در نظر گرفته شود. از میان روش های عددی موجود، روش اجزاء مجزا به دلیل قابلیت های خاص خود در مدل سازی این مصالح (که تغییر شکل ها و مودهای گسیختگی آن ها به شدت به نقش درزه ها بستگی دارد)، مناسب ترین روش است. در روش اجزاء مجزا امکان لغزش، جابجایی و چرخش های بزرگ بین بلوک ها، بازشدگی ترک ها و حتی جدا شدگی کامل بلوک ها، همچنین امکان تشخیص تماس-های جدید بین بلوک ها در حین فرآیند حل وجود دارد. بنابراین در این تحقیق از این روش برای مدل سازی اجزاء سازه مصالح بنایی استفاده شده است. مصالح بنایی به خاطر وجود لایه های ملات بین آنها رفتار اورتوتروپیک از خود نشان می دهند؛ بنا بر این شکست آنها نمی تواند به سادگی فقط با مشخص کردن تنش های اصلی در هر نقطه مشخص شود و به متغیر سومی نیاز است. درتحقیق حاضر سعی شده است که نمودار های شکست برای چیدمان های آجرکاری معمول در ایران بدست آید. این چیدمان ها شامل چیدمان های رومی ، ضربی ، خفته – راسته و حصیری هستند. مدلسازی بر اساس روش میکروی ساده شده و با روش مدلسازی اجزاء مجزا در نرم افزار 3dec انجام شده است. بدین منظور پانل هایی با ابعاد 1 * 1 متر مربع تحت تنش های دو محوری فشاری – فشاری و تک محوری فشاری و کششی قرار گرفته اند. متغیر سوم درنظرگرفته شده در بارگذاری ها, برای چیدمان رومی و ضربی، زاویه درزه های خوابیده با تنش افقی است و برای چیدمان های خفته – راسته و حصیری برش است که به صورت مساوی در چهار طرف پانل اعمال می شود. این پانل ها تا نقطه شکست تحت بارگذاری افزایشی قرار دارند. بنابراین در چیدمان رومی و ضربی پانل در زوایای مختلف تحت بارگذاری قرار می گیرد و برای هر زاویه یک نمودار شکست حاصل می شود که مجموع این نمودارها سطح شکست پانل را تشکیل می دهند. در مورد دو چیدمان دیگر؛ برای پانل با یک برش ثابت یک نمودار شکست حاصل می شود و مجموع این نمودارها با مقادیر برش متفاوت سطح شکست را ایجاد می کنند. در پایان نیز نمودارهای شکست و نتایج بررسی آنها, حاصل تلاش انجام شده در این تحقیق است.
