کارشناسی مفهوم علمی ۲۴ اسفند ۱۳۹۶ زمان خواندن: ۵ دقیقه

آشنایی با نقص سازه ای ساختمان و آنالیز آن ها

در این پست می‌خوانید:

نقص سازه ای ساختمان را می توان به عنوان انحرافات و تناقض ها در سازه ها و اعضای سازه ای تعریف کرد. این نقص ها ممکن است رفتار سازه را نسبت به حالت مفروض تغییر دهند. نقص سازه ای ساختمان معمولاً هنگام تحلیل در نظر گرفته می شود و تأثیرات آنها بررسی می گردد. این امر وقتی اهمیت بیشتری می یابد که این نقص ها بحرانی باشند. برای آشنایی بیشتر با نقص سازه ای ساختمان و آنالیز آن ها، با ما همراه باشید.

انواع نقص سازه ای ساختمان

در ادامه انواع نقص ساختمان را بر می شماریم :

نقص هندسی

این نقص ها به دلیل تغییرات در ابعاد اعضا یا صاف نبودن یا عمود نبودن یک عضو سازه ای به وجود می آیند. مثلاً وقتی عمق یک تیر به جای 400 میلی متر، 395 میلی متر باشد، می گوییم این تیر دارای نقص هندسی است. تغییرات در سطح مقطع اعضا معمولاً در ضریب اطمینان نسبی مصالح در نظر گرفته می شود و نیازی به تحلیل مجدد آن ها نیست.

همچنین وقتی یک ساختمان دو طبقه که قرار است کاملاً صاف و عمودی طراحی و ساخته شود، سه درجه انحراف داشته باشد، باز هم می گوییم این ساختمان دارای نقص هندسی است. این نوع نقص هنگام تحلیل سازه های دارای حساسیت در نظر گرفته می شوند. در شکل 1 نمونه ای از نقص سازه ای ساختمان نشان داده شده است.

شکل 1 . نقص سازه ای ساختمان

نقص مصالح

این نوع نقص همیشه ناشی از وجود تناقض مصالح نسبت به آنچه فرض شده، است، مثلاً اگر بتنی با گرید 30 موردنظر مهندس طراح باشد و گرید 28.5 به دست آید، این یک نقص در مصالح محسوب می شود. اگر مدول الاستیسیته فولاد 200 کیلو نیوتن بر میلی متر مربع در نظر گرفته شده باشد و هنگام ساخت 195 باشد، این هم یک نقص در مصالح به حساب می آید. دیگر تفاوت در نقص مصالح تنش های پسماند است که در اعضای فولادی در طول جوشکاری یا ساخت اتفاق می افتد. نقص مصالح معمولاً با در نظر گرفتن ضریب اطمینان مصالح در طراحی محاسبه می شود.

نقص در طراحی ساختمان

طراحی سازه ای نامناسب بدان معنا است که بتن در معرض تنش های خمشی و برش است که بیشتر از مقاومت طراحی آن است و به پوست پوست شدن و ترک خوردن بتن منجر می شود. هر گونه تغییر ناگهانی در سطح مقطع هر عضو می تواند موجب افزایش تمرکز تنش در این عضو شود و در نهایت منجر به ترک خوردگی بتن خواهد شد. خیز یکی از بخش های اصلی در طراحی ساختاری است. اگر مشکلی در طراحی آن وجود داشته باشد، می تواند به سمت ترک خوردن بتن منجر شود. زهکشی ناکافی و انبساط اتصالات در طول طراحی نیز سبب خراب شدن و افتادن بتن می شود.

نقص در ساخت و ساز

نقص در ساخت و ساز ساختمان می تواند از مخلوط نادرست، قرارگرفتن و عمل آوری بتن باشد. حذف شمع بندی و قابل بندی یکی دیگر از دلایل ایجاد ترک در بتن است. اگر آب اضافی در بتن افزوده شود تا کارایی بتن افزایش یابد، نسبت آب به سیمان افزایش می یابد و منجر به کاهش مقاومت می گردد. هماهنگی نامناسب قالب باعث فرسایش بتن می شود.

نقص سازه ای ساختمان

نقص سازه ای ساختمان معمولاً در سازه ها به دلیل مشکلاتی مانند خروج از محوریت اتصالات، تغییرات در شرایط مرزی، تغییرات در سختی و چرخش اتصالات ایجاد می شود.

نقص های ساختاری در ساختمان ها می تواند به صورت زیر دسته بندی شود :

1 . ترک در فونواسیون (زیر سازه)

2 . ترک های کف ها و دال ها (روبنا)

3 . ترک در دیوارها

نقص سازه ای ساختمان می تواند به دلیل عوامل زیر باشد :

1 . آنالیز نامناسب خاک

2 . انتخاب سایت نامناسب

3 . استفاده از مواد معیوب

از اکثر مشکلات نقص سازه ای ساختمان می توان با طراحی و برنامه ریزی مناسب جلوگیری کرد. در کل می توان نتیجه گرفت که نقص های طراحی و ساخت و ساز حداقل ممکن است سبب ایجاد ترک جزئی یا پوست پوست شدن و تخریب بتن شود و حتی ممکن است منجر به شکست عمده سازه ای گردد. بنابراین توجه بسیاری در هنگام طراحی، دیتیل بندی و ساخت سازه های بتنی مورد نیاز است.

کاربرد و تحلیل نقص سازه ای ساختمان

در قاب ها معمولاً تمام انواع نقص ها به عنوان نقص هندسی معادل با افزایش مقدار دامنه در نظر گرفته می شود، در حالی که در سازه های ورقی، نقص های هندسی و تنش های پسماند برای به دست آوردن ضریب های کمانش استفاده می شود.

نقص های زیر باید در نظر گرفته شوند :

الف) نقص های کلی برای قاب ها و سیستم های مهاربندی

ب) نقص های موضعی برای اعضای منفرد

نقص های کلی برای قاب ها و سیستم های مهاربندی، عمودی نبودن قاب ها یا صاف نبودن سازه های مهار شده توسط مهاربندها را شامل می شود، در حالی که نقص های موضعی صاف نبودن یا مسطح نبودن یک عضو و تنش های پسماند آن عضو را نشان می دهد. باید به خاطر داشته باشیم که دیگر نقص ها توسط ضرایب جزئی در طراحی حالت حدی پوشش داده می شوند.

تحلیل نقص کلی برای قاب ها

در قاب ها، شکل فرضی نقص های کلی را می توان از مود کمانش در نظر گرفته شده الاستیک سازه در صفحه به دست آورد. برای سازه های حساس به کمانش در مود نوسان (مثلاً ساختمان های بلند)، اثر نقص ها به شکل نقص معادل در قالب یک نقص در نوسان اولیه در نظر گرفته می شود. اثرات نقص نوسان اولیه را می توان با سیستم هایی از نیروهای افقی معادل جایگزین کرد. این نقص نوسان اولیه در تمام جهت های افقی مربوطه اعمال می شود، اما در صورت هم زمانی کافی است تنها در یک جهت در نظر گرفته شود. برای ساختمان های چند طبقه، نیروهای معادل مورد استفاده قرار می گیرند و باید در هر طبقه و تراز پشت بام اعمال شوند. در شکل 2 نمونه ای از نقص سازه ای ساختمان نشان داده شده است.