یک نامه سرگشاده به ریاست وقت سازمان مسکن و شهرسازی استان همدان، مرحوم مهندس خیرالله مختاری (تابستان 85) در این مقاله به صورت تحلیلی و علمی به اشکالات عمده در طراحی سازه ها که توسط سازمانهای ناظر بر نقشه (نظیر شهرداریها و نظام مهندسی) نادیده گرفته می شود اشاره شده است. این اشکالات شامل مواردی نظیر عدم رعایت ضوابط ویژه آیین نامه 2800 در طراحی ستونها و بادبندهای خارج از محور، اشکال در طراحی پیهای نواری، اشکال در استفاده از تیرهای زنبوری، اشکال در اتصال بادبند به ستون و صفحه ستون و ... میباشد. موارد اشاره شده در این مقاله هر چند مربوط به استان همدان است، اما عملآ برای خیلی شهرهای کوچک و حتی برخی شهرهای بزرگ دیگر ایران نیز قابل انطباق است.
نویسنده: مهندس احمدرضا جعفری
کارشناس ارشد مهندسی زلزله
عضو هیات علمی و مدیر گروه عمران دانشگاه غیرانتفاعی همدان
مدیر وبسایت ایران سازه www.iransaze.com
جناب آقای مهندس مختاری
ریاست محترم سازمان مسکن و شهرسازی استان همدان
با سلام
ضمن عرض سلام و خسته نباشید به جنابعالی و همکاران پر تلاشتان، اینجانب احمدرضا جعفری مهندس پایه دو ساختمان در شهر همدان و نامزد دوره گذشته (دوره چهارم) هیات مدیره سازمان نظام مهندسی استان همدان با توجه به وظیفه حرفه ای خود قصد دارم برخی از دغدغه های خود در زمینه مسایل فنی مرتبط با امر طراحی سازه در سطح استان همدان را با شما در میان بگذارم؛ به امید آنکه با همت شما و هیات مدیره جدید سازمان نظام مهندسی استان همدان مشکلاتی که در این نامه ذکر مینمایم رفع شده و روز به روز شاهد نزدیکتر شدن معیارهای ساخت و ساز به معیارهای مورد قبول مقررات ملی ساختمانی (که شما نیز در سخنانی که قبل از انتخابات دوره جدید هیات مدیره نظام مهندسی ایراد نمودید بر اجرای کامل آن تاکید کردید) باشیم.
-مقدمه
اینجانب در این نامه قصد ندارم به تمامی مشکلات ساخت و ساز در سطح استان بپردازم. کمتر کسی است که از کیفیت پایین اجرا در زمینه ساخت و ساز مطلع نباشد و مطمئنآ شما نیز خیلی بهتر از من از این مسایل آگاه میباشید وبیان دوباره این مسایل جز تکرار مکررات نتیجه ای در برنخواهد داشت.( البته در این زمینه حرکتهایی هر چند با سرعت کم دیده میشود که امید به ساخت و ساز استاندارد و یا نزدیک به استاندارد را در سالهای آینده میدهد). اما مساله ای که مرا وادار به نوشتن این نامه نموده است، اشتباهات فاحش موجود در زمینه طراحی سازه در سطح استان میباشد که کمتر کسی تا کنون به آن توجه نموده است.(اینجانب ترجیح میدادم این مسایل هم توسط بقیه همکاران مطرح شود و در این زمینه هم حداقل سه سال صبر نمودم، اما ظاهرآ برای اکثریت همکاران پر کردن سهمیه سالانه به هر قیمت و دعوای قدیمی معماری-عمران فرصت فکر کردن به این مسایل بی اهمیت!! را نمیدهد). متاسفانه نقشه های تایید شده و شیوه های طراحی سازه مورد تایید شهرداریهای استان همدان دچار اشتباهات فاحش میباشد؛ به گونه ای که حتی در صورت اجرای کامل و بدون ایراد و با بالاترین کیفیت این نقشه ها، ساختمانهای ساخته شده باز هم در برابر زلزله دچار آسیبپذیری بالایی میباشند. وضعیت به گونه ای شده است که حتی اگر کسی هم بخواهد بر خلاف شیوه های غلط بقیه عمل نماید و مقررات ملی ساختمانی را (به طور کامل و نه گزینشی) معیار خود در طراحی سازه قرار دهد، از طرف مالکان ساختمان و معدود افرادی که با استفاده از رانتهای مختلف رشد نموده و خود را متولی امر طراحی سازه در استان میدانند، دچار انواع انگها و جوسازیها شده و دست آخر برای پر کردن سهمیه سالانه خود مجبور به قبول شیوه غلط بقیه میشوند(به طور مثال یکی از مسیولان محترمی که خود باید حامی و مجری مقررات ملی باشد اقدام به جوسازی علیه بنده نموده و در مجامع مختلف به کنایه بنده را به عنوان «قاتل آهن» معرفی مینمایند) و یا در بهترین حالت از طراحی سازه صرفنظر مینمایند. در ادامه برخی از این شیوه های غلط را جهت اطلاع به خدمتتان عرض مینمایم:
-پیهای نواری و ایرادات اساسی در طراحی این پیها1
همانطور که استحضار دارید عمده ترین نوع پی که در سطح استان همدان از آن استفاده میشود پیهای نواری میباشد. شیوه عمومی مورد استفاده در طراحی این پیها بدین شکل است که ابتدا با فرض صلبیت پی نسبت به خاک زیر آن (که البته این فرض خود به شیوه ای غلط مورد استفاده قرار میگیرد) تنش زیر پی در تر کیب بارهای مختلف به صورت یک تنش خطی محاسبه میگیرد (که البته در اینجا هم معمولآ به غلط برخی از ترکیب بارها مورد بررسی قرار نمیگیرند). تا اینجای کار اشتباهات انجام شده در طراحی خیلی جدی نیستند؛ اما جدیترین و فاحشترین اشتباه در مرحله بعد رخ میدهد. در این مرحله با توجه به تنشهای به دست آمده در زیر پی، پیها وارونه شده و به صورت تیرهایی در نظر گرفته میشوند که تکیه گاههای آنها ستونهای متصل به پی میباشند و بدون توجه به اولیه ترین اصول تحلیل سازه در مورد تیرهای نامعین و بی توجه به شرایط مرزی متفاوت تیرها و پیهای نواری اقدام به تحلیل و طراحی این پیها مینمایند(توجه شود که پیها باید بر اساس قوانین تیرها بر بستر الاستیک آنالیز شوند که هیچ شباهتی بین این روش و روش آنالیز تیرهای نامعین معمول وجود ندارد). جالب اینجاست که بر اساس نتایج این روش، واکنشهای تکیه گاهی به دست آمده که باید مساوی با نیروهای اعمال شده از طرف ستون به تیر باشند، اختلاف زیادی با هم دارند؛ به طور مثال در برخی موارد در جایی که باید واکنشهای به دست آمده کششی باشد، اساسآ واکنش به دست آمده فشاری است. این اختلاف در پیهای مجاور دهانه های بادبندی بسیار شدیدتر میباشد؛ به گونه ای که در برخی موارد مطابق مقایسه ای که خود اینجانب انجام داده ام آرماتورهای مورد نیاز در این دهانه ها (بر اساس نتایج نرم افزارهایی نظیر SAFE) چند برابر مقدار محاسبه شده توسط روش مذکور میباشد؛ که این مساله باعث گسیختگی پی در این نواحی (علی الخصوص در اثر نیروهای کششی ایجاد شده در ستونهای دهانه بادبندی) و واژگونی ساختمان در هنگام زلزله میشود. جالب اینجاست که برخی از این آقایان که متوجه اختلاف نتایج روش طراحی خود با روش طراحی با نرم افزار SAFE شده اند به جای آنکه به اصلاح اشتباهات خود بپردازند، برای آنکه طراحیهای قبلی آنها زیر سوال نرود، از قبول این مساله خودداری نموده و نرم افزار SAFEرا دچار اشکال میخوانند. (قابل توجه است که این نرم افزار توسط شرکت معتبر CSI و به طور ویژه برای آنالیز و طراحی دالها وپیها بر اساس آیین نامه های معتبر دنیا تهیه گردیده است).
البته به تازگی شهرداری لطف نموده و با اکراه!! نقشه هایی را که پیهای آنها با استفاده از نرم افزار safe طراحی شده اند را هم قبول مینمایند.
-مقدار پوشش آرماتورها در پی
مساله دیگری که در طراحی پیها کمتر به آن توجه میشود، مقدار پوشش بتن روی آرماتورها میباشد. مطابق بند 8-2-9 و با توجه به شرایط جوی استان همدان، در بهترین و خوشبینانه ترین حالت، شرایط محیطی جهت محاسبه میزان پوشش بتن باید متوسط فرض شود (این در حالی است که با توجه به سرمای هوا و یخبندانهای مکرر شرایط محیطی شدید به واقعیت نزدیکتر است). و بر این اساس طبق جدول 8-2-9-1 آیین نامه آبا برای شرایط محیطی متوسط ضخامت پوشش بتن در پیها باید حداقل برابر 5 سانتیمتر در نظر گرفته شود؛ این در حالی است که در اکثریت غریب به اتفاق موارد این ضخامت در نقشه ها کمتر از 4 سانتیمتر است
-عمق یخبندان در پیها
یکی دیگر از مسایلی که باید در مورد پیها جهت محافظت آنها در برابر نفوذ یخ به داخل آنها انجام داد رعایت عمق یخبندان در مناطق سردسیر (از جمله استان همدان) میباشد. اهمیت این موضوع به حدی است که در مبحث هشتم (ساختمانهای با مصالح بنایی) نیز رعایت این موضوع برای ساختمانهای با مصالح بنایی هم -که دارای درجه اهمیت کمتری نیز میباشند- در مناطق سردسیر اجباری گردیده است. اما متاسفانه در همدان در اکثریت نقشه ها این موضوع نادیده گرفته میشود.
-طول مهاری مناسب برای میلگردهای قطع شده در پیها
یکی دیگر از مسایلی که در مورد پیها کمتر به آن توجه میشود طول مهاری برای میلگردهای طولی پی میباشد. مطابق بند 18-3-1-3 آیین نامه آبا میلگردها باید از محل مقطعی که وجودشان دیگر برای تحمل خمش لازم نیست به طول حداقل برابر ارتفاع موثر مقطع یا 12 برابر قطر میلگرد هر کدام که بیشتر است ادامه داده شوند.ضمن آنکه در بند 18-3-1-5 آبا نیز محدودیتهای زیادی در مورد قطع میلگردهای طولی در ناحیه کششی بتن در نظر گرفته شده است که متاسفانه هیچکدام از این موارد توسط شهرداری کنترل نمیشود و از مهندسان محاسب نیز خواسته نمیشود. با نگاهی به نقشه های تایید شده به وفور میلگردهای تقویتی با طولهای محدود (حدود 2 متر ) در پیها دیده میشود که به هیچوجه ضوابط طول مهاری در آنها رعایت نشده است.
-ضابطه درز انقطاع
یکی از مسایلی که آیین نامه 2800 برای جلوگیری از ضربه زدن ساختمانها به یکدیگر در هنگام زلزله در نظر گرفته است، درز انقطاع میباشد. مطابق ویرایش 3 رعایت درز انقطاع برای تمامی ساختمانها به میزان 1 درصد ارتفاع اجباری گردیده است. اما متاسفانه هم اکنون این مساله طبق ویرایش 2 فقط برای ساختمانهای 4 طبقه به بالا اجرا میگردد و هیچ کنترلی برای اجرای این موضوع برای ساختمانهای کوتاهتر انجام نمیشود.
-ترکیب نیروهای زلزله در جهات مختلف اصلی سازه موضوع بند 2-1-4 آیین نامه 2800
مطابق بند 2-1-4 آیین نامه 2800 برای ساختمانهای نامنظم در پلان و ستونهایی که در محل تقاطع دو سیستم سازه ای مقاوم جانبی در دو جهت متعامد قرار دارند ( مانند ستونهایی که در دو جهت متعامد متصل به بادبند میباشند)، لازم است اثر همزمانی نیروهای زلزله در دو جهت متعامد به گونه ای در نظر گرفته شود که در سازه بیشترین تلاشها ایجاد شود. در این زمینه به طور مثال میتوان مطابق همین بند آیین نامه 100 درصد نیروی زلزله در هر جهت را با 30 درصد نیروی زلزله در جهت متعامد را به طور همزمان ترکیب و بر سازه اعمال نمود. اما متاسفانه در این زمینه هیچگونه کنترلی توسط شهرداری نسبت به نقشه ها انجام نمیشود.
-اتصال بادبند به ستون در تراز صفحه ستون
یکی دیگر از ضوابطی که متاسفانه به آن کمتر توجه میشود اتصالات بادبندی علی الخصوص اتصال بادبند به ستون در تراز صفحه ستون میباشد. در تراز صفحه ستون با توجه به آنکه طول افقی موجود جهت اتصال بادبند به صفحه ستون بسیار کم میباشد، لازم است که ارتفاع ورق بادبندی حداقل دو برابر حالت اتصال مشابه بادبند به ستون در ترازهای طبقات در نظر گرفته شود. ضمن آنکه با توجه به خروج از محوریت نیروی محوری بادیند نسبت به مرکز جوش در جوش لنگر خمشی نیز ایجاد میگردد که این لنگر نیز خود باعث اضافه شدن طول و بعد مورد نیاز برای جوش ورق بادبندی به ستون میگردد. این لنگر همچنین باعث ایجاد نیروهایی عمود بر محور جان و بال ستون میگردد که با توجه به ضعیف بودن جان و بال ستون در این جهت باید لزوم یا عدم لزوم وجود سخت کننده در این محل در داخل ستون مورد بررسی قرار گیرد. عدم رعایت این مسایل باعث گسیختگی اتصال در زمان زلزله و خرابی ساختمان (حتی در صورت قوی بودن مقاطع ستون و بادبند مورد استفاده) میشود. متاسفانه شهرداری در این زمینه هیچگونه کنترلی را انجام نمیدهد که جای تاسف فراوان دارد.
-مهاربندهای برون محور و استفاده ناصحیح از این مهاربندها2
یکی دیگر از مسایلی که متاسفانه کنترلی در این زمینه در نقشه ها انجام نمیشود، بادبندهای برون محور میباشد. ضوابط این بادبندها در ویرایش جدید مبحث دهم در بخش 10-3-11 ذکر شده است و قبل از آن نیز ضوابط این بادبندها باید مطابق آیین نامه ubc و یا آیین نامه های معتبر دیگر در محاسبات رعایت میشد. برخی از ضوابطی که در این زمینه در سالهای اخیر نادیده گرفته شده و میشود به شرح زیر است:
1- استفاده از تیر زنبوری، دوبل و مقاطع غیر فشرده برای تیرهایی که متصل به این بادبندها میباشند ممنوع است.
2- تیرهای متصل به بادبند باید برای لنگر و برش ناشی از نیروی محوری بادبند طراحی شوند
3- اتصال تیرهای مذکور در دو بند بالا به ستون باید برای نیروهای رو به بالای ناشی از نیروی زلزله نیز طراحی شود.
4- همچنین این اتصالات در مواقعی که قطعه رابط در تیر در مجاور ستون است باید همانند اتصالات گیردار با استفاده از جوش نفوذی انجام شود.
5- در محل اتصال بادبند به تیر در داخل جان تیر باید از حداقل یک جفت سخت کننده استفاده شود. لزوم یا عدم لزوم استفاده از سخت کننده در بقیه قسمتهای قطعه رابط نیز باید بررسی شود
6- ترکیب این سیستم با سیستم بادبند هم محور در پلان و در ارتفاع در یک جهت دارای محدودیتهای خاصی میباشد.
7- .....
-ستونهای دهانه بادبندی و ترکیب بار ویژه پیوست 2 آیین نامه 28003
یکیدیگر از بندهایی که به طور کامل در این سالها نادیده گرفته شده و میشود بند 5-1 پیوست 2 آیین نامه 2800 در زمینه ترکیب بار ویژه برای کنترل بارهای محوری در ستونها میباشد. این ترکیب بار برای جلوگیری از ورود ستونها به محدوده غیرارتجاعی در هنگام زلزله میباشد. اما متاسفانه شهرداری به بهانه های مختلف نظیر دست بالا بودن این بند!! از کنترل و اجرای این بند خودداری مینماید. این در حالی است که این بند در آیین نامه های معتبر دیگر دنیا هم به اشکال دیگر و با کمی تفاوت وجود دارد. عدم اجرای این بند باعث ورود ستونها به محدوده غیرارتجاعی در هنگام زلزله و ایجاد تغییر شکلهای بزرگ و تلاشهای ثانویه در سازه و فروریزی ساختمان میگردد.
-ضابطه محل وصله ستونها
ضابطه دیگری که به طور کلی هم در طراحی و هم در اجرا نادیده گرفته میشود، ضابطه بند 5-2 پیوست 2 آیین نامه 2800 میباشد. مطابق این بند محل وصله ستون باید با بال تیر حداقل 90 سانتیمتر فاصله داشته باشد.
-بی توجهی به لنگرهای ایجاد شده در ستونهای سیستم قاب ساده ساختمانی
در سیستم قاب ساده ساختمانی هر چند اتصالات تیر به ستون مفصلی میباشد، اما به دلایل مختلف لنگرهای کمی نیز در این ستونها ایجاد میگردد که باعث اشغال بخشی از ظرفیت باربری ستون میگردد.این لنگرهای ظاهرآ ناچیز در برخی موارد در مورد ستونهای لاغر با توجه به ضعف خمشی آنها و البته به علت لنگرهای ثانویه ایجاد شده در ستون در اثر برون از محوریت و تغییر شکلهای جانبی ایجاد شده در ستون ایجاد مشکل مینمایند و حتی ممکن است که باعث ناپایداری ستون گردد.(در این زمینه لازم است به رابطه 10-1-6-1 مبحث دهم در زمینه اندرکنش نیروهای محوری و خمشی نیز توجه گردد). متاسفانه در عمل به اشتباه از این لنگرها صرفنظر میشود و ستون تنها برای نیروی محوری وارد بر آن طراحی میگردد.
-تیرهای لانه زنبوری
یکی از مواردی که در سطح استان همدان بسیار رایج است استفاده از تیرهای لانه زنبوری میباشد. البته استفاده از این تیرها در هیچکدام از آیین نامه های ایران منع نگردیده است. اما طراحی این تیرها خود ضوابط خاصی دارد که متاسفانه هیچکدام از این ضوابط در طراحی این تیرها مورد کنترل قرار نمیگیرد. مهمترین ضابطه خمش ثانویه ایجاد شده در تیر در اثر برش میباشد. در عمل رسم بر اینست که تنها دو سوراخ از این تیرها در محل تکیه گاه پوشانده شود. اما برش موجود در این تیرها (مخصوصآ در تکیه گاههای میانی پلهای خورجینی) در برخی موارد به حدی است که پوشاندن سوراخها به میزان چند برابر مقدار معمول هم کفایت نمی نماید و در عمل باید تقریبآ تمامی سوراخهای تیر پوشانده شود، تا ضوابط آیین نامه ای در مورد آن تیر رعایت گردد.
-اتصال دیوارهای آجری به سازه در ساختمانهای بیش از 8 طبقه
یکی دیگر از مسایلی که نادیده گرفته میشود نحوه اتصال صحیح دیوارهای غیرسازه ای به سازه در ساختمانهای بیش از 8 طبقه میباشد. مطابق بند 2-12-1 لازم است که این دیوارها به گونه ای به سازه متصل شوند که محدودیتی در تغییر شکل جانبی سازه ایجاد ننمایند و یا در صورت ایجاد محدودیت اثر سختی آنها در تغییر شکل جانبی سازه به نحو مقتضی در نظر گرفته شود که متاسفانه در این زمینه کنترلی برای این ساختمانها انجام نمیشود.
-کلام آخر
زلزله را باید جدی بگیریم. متاسفانه برخی دوستان برای فرار از مسیولیت احتمال وقوع زلزله شدید در همدان را به خاطر قرار گرفتن آن بر روی بستر سنگی کم معرفی مینمایند. این در حالی است که مطابق آیین نامه 2800 که یک مرجع قانونی میباشد، همدان در پهنه با خطر زلزله زیاد قرار دارد. در بم نیز قبل از وقوع آن فاجعه کسی به زلزله فکر نمیکرد. فاجعه یک بار رخ میدهد و آنوقت دیگر هیچ جایی برای پشیمانی و جبران مافات نیست. اگر امروز به فکر نباشیم مطمینآ فردا بسیار دیر خواهد بود.
زیرنویس
1- به مقاله «پیهای نواری و برخی ایرادات در طراحی این پیها» نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید
2- به مقاله «بادبندهای خارج از محور و برخی ایرادات در طراحی این بادبندها » نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید
3- به مقاله «بند 5-1 پیوست 2 آیین نامه 2800 و برخی ابهامات در این زمینه» نوشته شده توسط اینجانب مراجعه نمایید

کلیه این مقالات در وبلاگ اینجانب به آدرس civiljafari.blogspot.com قابل مشاهده میباشد         

میباشد