تحلیل لرزه ای دیوارهای آجری با روش اجزاء محدود

دیوار های آجری در ساختمان سازی در کاربری های متفاوتی به کار گرفته می شوند که به عنوان مثال می توان از دیوار های حمال و دیوار های جداکننده نام برد. این دیوار ها در چیدمان ها و ابعاد متفاوتی ساخته می شوند و مصالح به کار رفته درآنها شامل آجر و ملات نیز هر کدام تفاوت های بسیاری با سایر آجر وملات ها دارند. آجر ها از رس، ماسه، خاکستر آتشفشانی و خاک هایی با منشاء نا مشخص، ساخته می شوند که مشخصا غیر همسانگرد و غیر همگن هستند. ملات ها نیز از ترکیب انواع ماسه با موادی از قبیل آهک و سیمان پرتلند ساخته می شوند که ناهمسانگردی و غیرهمگن بودن از ویژگی های بارز آنها نیز هست. در هنگام اتصال آجر وملات به یکدیگر و ساخت دیوار، یک ناهمسانگردی و غیرهمگنی دیگر نیز به وجود می آید که ناشی از اتصال دو نوع ماده ی متفاوت است. همه ی این شرایط تحلیل این دیوار ها را دشوار می کند. یک عامل کم بودن تحقیقات در این زمینه این است که این دیوار ها دارای مقاومت برشی نیستند و در نتیجه نقش سازه ای ندارند و تاثیری در سختی ساختمان در هنگام زلزله نخواهند داشت. هرچند این اسنتتاج تا حدودی درست است و این دیوار ها در مقایسه با دیوار های برشی از جهت سختی برشی در اهمیت دوم قرار می گیرند، اما در زلزله ها اغلب مشاهده شده که با وجود طراحی مهندسی سازه، و وجود دیوار های برشی، بادبند ها، تیر و ستون ها و سایر اجزای سازه ای، نقش دیوار های آجری در تخریب قسمت های داخلی ساختمان غیر قابل اغماض است. گرچه دیوار های آجری در سختی کل ساختمان محاسبه نمی شوند و ساختمان هم عموما فرو نمی ریزد ولی در قسمت های داخلی ساختمان خسارت هایی را به بار می آورد که گاهی بیشتر از خسارت های کلی ساختمان است و بیشتر تلفات جانی می باشد. از سویی در مناطقی که ساختمان به طور کلی از آجر ساخته شده و اتفاقا منطبق بر آیین نامه هم هست، خطر ریزش ساختمان وجود دارد زیرا که معمولا آیین نامه رکورد زلزله را به طور کلی در نظر می گیرد و بیشتر مواردی مثل حداکثر شتاب زمین، زمان رکورد و بزرگی مد نظر است و اغلب از طریق روش های معادل ساز تقریبی مثل بار افزون استفاده می شود که در ماده ی ناهمسانگرد و ناهمگنی مثل دیوار آجری روش دقیقی نیست. یک مشکل دیگر این است که نرم افزار های سازه ای عموما با پیش فرض فولاد و بتن که سازه ای هستند تولید شده اند که استفاده از آن ها برای شبیه سازی دیوار آجری چندان منطقی به نظر نمی رسد. می توان گفت در مورد پاسخ دیوار آجری به زلزله ی واقعی تنها حدس هایی وجود دارد و متاسفانه به دلیل مشکلات ذکر شده تحقیقاتی که در خارج از کشور صورت گرفته است نیز مستقیما قابل استفاده ی ما نمی باشد. با توجه به دلایل ذکر شده تحقیق حاضر به مطالعه ی دیوار آجری با قاب فولادی در دو حالت درب دار و پنجره دار می پردازد. در اینجا از ترکیب چند خروجی داده ی انجام شده در خارج از کشور به اضافه ی استفاده از مدل خاص دراکر پراگر برای مواد ترد و نیمه ترد و هم چنین شبیه سازی رایانه ای و نیز مطالعه ی سه مولفه ای زلزله ی بم پاره ای نتایج برای پاسخ دیوار آجری به رکورد واقعی زلزله به دست آمد. به نظر رسید کاربری نرم افزار های معمول مهندسی عمران در شبیه سازی هندسه ی سه بعدی وخواص مواد دارای ضعف هایی است ولذا در این مطالعه برنامه ی اجزاء محدود(abaqus,2011) abaqus به عنوان نرم افزار شبیه ساز مورد استفاده قرار می گیرد، خطوط کلی فصل های آتی به شکل زیر است. فصل دوم حاوی مطالبی در معرفی انواع دیوار ها، شامل دیوار های برشی بتونی، دیوار های برشی فولادی، دیوار های آجری مسلح وغیر مسلح است. فصل سوم به طور کلی به مدل سازی می پردازد، این مدل سازی شامل معرفی نرم افزار ، راستی آزمایی نرم افزار، مدل سازی مواد و هم چنین مدل سازی هندسه ی قطعات مورد استفاده خواهد بود. فصل چهارم بخش انجام تعدادی تحلیل دینامیکی بر روی دیوار با درب و دیوار با پنجره است. در این بخش از رکورد های واقعی زلزله ی بم استفاده خواهد شد. فصل پنجم شامل نتیجه گیری و پیشنهاد ادامه ی تحقیقات است.