کاربرد کلاف در ساختمان و انواع ساختمان های بنایی

در این پست ابتدا به بررسی اهمیت و کاربرد کلاف در ساختمان می پردازیم سپس در ادامه انواع ساختمان های بنایی و مزایا و معایب سازه های بنایی را برمی شماریم، با ما همراه باشید.

مقدمه

معمولاً شناژ های افقی را روی كرسی چینی در طبقه‌ی همكف اجرا می ‌نمایند ولی گاهی اوقات نیز در طبقات‌، زیر هر سقف روی تمامی دیوار ها شناژ اجرا می ‌شود و این شناژ های افقی كه در پایین و بالای دیوار ساخته می ‌شوند به وسیله شناژ های عمودی در چند نقطه به یكدیگر متصل می ‌شوند. اجرای شناژ افقی و عمودی در ناحیه‌ های زلزله ‌خیز مانند ایران الزامی بوده زیرا این شناژ ‌ها به نسبت قابل ملاحظه ‌ای از شدت خرابی ‌ها‌ی وارده می ‌كاهند.

استفاده از پی ‌های منفرد در فونداسیون‌ها بسیار رایج است. در بیشتر ساختمان ‌های کوتاه ‌یا ساختمان ‌های صنعتی (سوله‌ ها و خرپاها) از پی منفرد استفاده می ‌شود. در برخی موارد نیز پی‌ های نواری ‌یا گسترده یک ساختمان به صورت جدا از هم طراحی می ‌شوند. در هر حالت در صورت جدا بودن پی‌ های یک ساختمان امکان حرکت نسبی پی‌ ها نسبت به یکدیگر وجود دارد که این امر در زلزله رفتار نامناسبی در سازه ایجاد خواهد کرد. به عبارتی در صورت جدا بودن پی‌ها از هم امکان حرکت نسبی آن ها در زمان زلزله در جهات مختلف وجود داشته و سازه در قسمت اتصال به زمین به صورت پیوسته عمل نخواهد کرد. یکی از رایج ‌ترین روش ‌ها در محدود کردن حرکت نسبی پی‌ ها  استفاده از کلاف ‌های رابط ‌یا همان شناژ ها است. پی‌ های مجزا از هم باید با شناژ هایی در دو جهت (که ترجیحاً نسبت به هم عمود هستند) مهار شوند به نحوی که شناژ مانع حرکت دو پی نسبت به هم شود. از این رو  بررسی کلاف در ساختمان بنایی از اهمیت خاصی برخوردار است.

در بسیاری موارد مهندسین به اشتباه هدف از اجرای شناژ را محدود کردن نشست نامتقارن در پی ‌ها می ‌دانند. در هر حالت ممکن است شناژ در کم کردن نشست نامتقارن عملکرد داشته باشد ولیکن طراحی پی منفرد بدون در نظر گرفتن شناژ بوده و در زمان طراحی مهندسین محاسب، نشست پی منفرد را بدون در نظر گرفتن شناژ، در محدوده مجاز محدود می‌ کنند. لذا باید توجه نمود که مهندسین محاسب در طراحی فونداسیون‌ های جدا از هم، شناژ ها را در مدل تحلیلی پی (در نرم افزار) در نظر نگرفته و آنرا در نرم افزار مدل ‌سازی نمی ‌کنند. در ادامه کلاف در ساختمان بنایی به صورت کلاف افقی و قائم بیشتر بررسی می گردد.

ديوار هاي بنايي از قديمي ‌ترين عناصر سازهاي باربر ساختمان ‌ها مي ‌باشند. ساختمان‌ هاي بنايي نسبت به سازه‌ هاي ديگر در مقابل زلزله‌هاي اخير آسيب پذيرتر بوده ‌اند. همچنين درصد قابل توجهي از ساختمان‌ هاي موجود را ساختمان‌ هاي بنايي تشكيل مي ‌دهند. منحني ‌هاي رفتاري ديوار باربر بنايي نقش مهمي در بررسي وضعيت ساختمان‌ هاي موجود دارد.

پیشنهاد مطالعه : بهسازی و مقاوم‌ سازی لرزه ‌ای ساختمان ‌های بتنی

ساختمان ‌هاي با مصالح بنّايي، ساختمان‌ هايي هستند كه با بلوك سيماني و يا با سنگ ساخته مي ‌شوند و در آن ها تمام و يا قسمتي از بار هاي قائم توسط ديوار هاي با مصالح بنّايي تحمل مي ‌گردد. سازه ‌‌های بنایی به طور کلی به سه دسته تقسیم می ‌شوند.

1 . ساختمان بنایی محصور شده با کلاف

2 . ساختمان بنایی محصور نشده با کلاف

3 . ساختمان بنایی غیر مسلح

ساختمان ‌های بنایی مسلح 

این ساختمان ‌ها‌ با استفاده از آجر، سنگ، بلوک ‌های سیمانی یا ترکیبی از آنها ساخته شده و همچنین توسط میلگرد های فولادی تقویت می ‌شوند. نحوه عملکرد ساختمان ‌های بنایی مسلح به گونه‌ ای است که عملاً واحد های بنایی نقش تحمل نیرو ‌های ثقلی را بر عهده دارند و میلگرد های فولادی برای افزایش باربری جانبی ساختمان استفاده می ‌شوند.

الزامات ساخت این نوع ساختمان ها به شرح زیر است :

1 . حداکثر ارتفاع این ساختمان ‌ها می ‌تواند تا 15 متر باشد.

2 . در مناطق  زلزله ‌خیز با خطر نسبی متوسط و زیاد و خیلی زیاد قابل احداث می ‌باشد.

3 . ضوابط میلگرد‌ گذاری برای مناطق با خطر نسبی متوسط و زیاد و خیلی زیاد متفاوت است.

ساختمان ‌های بنایی محصور شده با کلاف

این ساختمان‌ ها با استفاده از آجر، سنگ، بلوک ‌های سیمانی یا ترکیبی از آنها ساخته شده و در آن ها از کلاف ‌های افقی و قائم که معمولاً از بتن مسلح هستند، استفاده می ‌شود. یک نمونه کلاف در ساختمان بنایی در شکل 1 نشان داده شده است.

نحوه عملکر‌د کلاف در ساختمان بنایی به گونه ‌ای است که عملاً دیوارهای بنایی نقش تحمل نیرو های ثقلی و جانبی را بر عهده دارند و کلاف ‌ها جهت یکپارچگی و شکل ‌پذیری دیوار ها استفاده می ‌شوند.

الزامات ساخت این نوع ساختمان ها به شرح زیر است :

1 . احداث آن در زمین ‌های ناپایدار یا در معرض سیل مجاز نمی ‌باشد.

2 . به حداکثر دو طبقه ساختمان ( البته بدون احتساب زیر زمین، یعنی می‌ تواند علاوه بر دو طبقه یک طبقه زیر زمین هم داشته باشد) محدود می ‌شود.

3 .حداکثر ارتفاع یک طبقه حداکثر 4 متر و یا 6 متر با در نظر گرفتن کلاف در 4 متری می ‌باشد.

4 . در کل تراز روی بام نسبت به متوسط تراز زمین مجاور نباید بیش از 8 متر باشد.

شکل 1 . اجرای عالی کلاف در ساختمان بنایی

ساختمان ‌های بنایی غیر مسلح

این ساختمان ‌ها تنها از آجر، سنگ‌، بلوک ‌های سیمانی یا خشت ساخته می‌ شوند. مصالح فولادی و بتنی در آن ‌ها کاربردی ندارند. در ساختمان‌ های بنایی غیر مسلح از فولاد یا بتن استفاده نمی‌ شود و عملاً تمام بارهای ثقلی و جانبی باید توسط مصالح غیر مسلح دیوارها تحمل شوند.

ملات ‌های مورد استفاده برای سازه ‌های بنایی

ملات های مورد استفاده در سازه های بنایی به چهار دسته زیر تقسیم می شوند :

1 . ملات ‌های سیمانی

2 . ملات ‌های آهکی

3 . ملات ‌های گچی

4 . ملات ‌های گلی 

مزایا و معایب سازه‌ های بنایی

از مزایای این نوع سازه ‌ها می ‌توان به موارد ذیل اشاره کرد :

1 . ساخت این سازه ‌ها به علت استفاده از مصالح بومی بسیار ارزان قیمت است.

2 . بدون نیاز به رنگ‌آمیزی یا پوشش خاصی قابل استفاده هستند.

3 . برای ساخت آن نیاز به تکنولوژی ‌های پیشرفته نیست.

4 . در مکان ‌های دور افتاده نیز با حداقل امکانات قابل اجرا هستند.

5 . ساختمان‌ های مصالح بنایی نسبت به ساختمان‌ های چوبی عمر بیشتری دارند. (۵۰۰ سال در مقابل ۳۰ سال)

از معایب این نوع سازه‌ ها می ‌توان به موارد ذیل اشاره کرد :

1 . در اقلیم ‌هایی که تغییرات حرارتی یا رطوبت شدید دارند سطح بلوک ‌های مصالح بنایی به سرعت فرسوده و خراب می ‌شوند.

2 . مصالح بنایی سنگین هستند و برای ساخت این سازه‌ ها باید از پی استفاده کرد.

3 . قابل مکانیزه شدن نیست و باید توسط نیروی کارگر متخصص (منظور کارگر با تخصص بالا نیست) اجرا شود.

4 . در مکان ‌هایی که هزینه‌ی نیروی کار زیاد است مقرون به صرفه نیست.

5 . سازه‌ های بنایی به علت سنگینی و چگالی بالا در برابر زلزله مقاومت کمی دارند.

در ضوابط ساخت و ساز ساختمان محدودیت تعداد طبقات و شرایط خاصی را برای آن در نظر گرفته ‌اند. کلاف در ساختمان ‌بنایی برای مقاوم ‌سازی این سازه ‌ها در برابر زلزله، بادهای شدید، ضربه ‌های افقی و جانبی مورد استفاده خواهد بود.

پیشنهاد دانلود : فایل سازه بنایی مقاوم در برابر زلزله

در سال ‌هاي اخير ساخت ساختمان‌ های بنایی بسيار محدود شده است با اين حال در برخي از مناطق روستايي و گاهي شهري نيز از اين نوع سازه‌ها استفاده مي ‌شود. اين نوع سازه‌ ها به دليل عدم طراحي در برابر بارهاي جانبي، به هنگام وقوع زلزله ‌هاي نه چندان قوي، در معرض آسيب ‌هاي جدي قرار دارند. با بررسي سوابق زلزله‌ هاي پيشين و آمار بالاي تلفات انساني در اين مناطق، ضرورت و اهميت يافتن راهكارهاي عملي براي كمي‌سازي ارزيابي اين دسته از ساختمان‌ها بيش از پيش احساس مي ‌گردد. روش ‌هاي تحليلي كه رايج ‌ترين و سريع‌ ترين روش ارزيابي سازه ‌ها مي ‌باشند، در ساختمان ‌هاي مصالح بنايي غالباً نيازمند مطالعات اوليه زياد، مدل سازي ‌هاي وقت‌گير و پيچيده با نرم‌افزارهاي تخصصي مهندسي و تجربه كافي براي تفسير نتايج آنها بوده كه اغلب در قالب پايان ‌نامه و پژوهش بدان پرداخته شده است و بر خلاف سازه‌ هاي فولادي و بتني هنوز روش ‌هاي مدل ‌سازي كاربردي و قابل استفاده براي مهندسين سازه و زلزله ارائه نشده است.

در زلزله‌ هاي گذشته ساختمان هاي بنایی کلاف ‌دار، برعکس ساختمان ‌هاي بنایی غیرمسلح بدون کلاف، عملکرد مناسبی داشتند؛ حتی وقتی خرابی در این ساختمان ‌ها ایجاد شده، ریزش سقف و خسارت‌هاي جانی کمتري پیش آمده است. استفاده از کلاف سبب افزایش پایداري، یکپارچگی، مقاومت و شکل‌پذیري دیوارهاي آجري در برابر زلزله می ‌شود. با توجه به آیین‌نامه 2800 استفاده از کلاف در ساختمان ‌بنایی را الزامی دانسته و نیاز به مطالعه‌ي بیشتر درباره این ساختمان‌ ها احساس می ‌شود. شکل 2 یک نمونه کلاف در ساختمان بنایی  را نشان می دهد.

شکل 2 . اجرای کلاف قائم در ساختمان بنایی

تحقیقات آزمایشگاهی و نظري زیادي درباره‌ي ساختمان ‌هاي بنایی کلاف ‌دار انجام شده است. در سال 1992، کاتو و همکارانش براي بررسی عملکرد کلاف ‌هاي قائم، نمونه‌ هایی از دیوار آجري با مقیاس 1/2  و با ویژگی ‌هاي متفاوت آزمایش کردند نتایج این پژوهش نشان داد که میلگرد هاي طولی کلاف ‌هاي قائم ظرفیت باربري دیوار کلاف ‌بندي شده را افزایش می‌ دهد، از طرف دیگر، وجود این کلاف‌ ها علاوه بر محصورکردن دیوار، از شکست ترد آن در برش جلوگیري می‌ کند.

منابع:

1 . مقاله ‌ی دیوارهاي آجري کلاف ‌دار مقاوم شده با FRP از ارشیا خفاف، فریدون اربابی

2 . مقاله ‌ی تاثير بازشو بر رفتار جانبي ديوار هاي باربر بنايي آجري با و بدون كلاف از مسعود شفيعي ورزنه، فرهاد بهنام فر