بررسي مشكلات ساخت و ساز در تهران و راههاي ارتقاء كيفي آن

سيد مهدي زهرائي

 استاديار گروه عمران دانشكده فني دانشگاه تهران – صندوق پستي  4563-11365 تهران-ايران

و مدير بخش مهندسي سازه مركز تحقيقات ساختمان و مسكن

چكيده

باوجود لرزه خيزي بالاي اغلب شهرهاي بزرگ و پر جمعيت كشور بويژه تهران وآسيب پذيري ساختمانهاي موجود در برابر زلزله بر اساس تجربيات زلزله هاي اخير هنوز توجه كافي به ساخت وساز صحيح نشده است. از نظر مهندسي زلزله، در حال حاضر احداث بناهاي مقاوم در برابر زلزله براحتي امكان پذير است . ليكن عملاً  مشكلاتي شكل گرفته كه رسيدن به ساختمانهاي مقاوم تضمين نمي گردد. بيشتر ساختمانهاي كوچك مسكوني با نظارت صحيح مهندسين ساختماني كه دانش فني لازم را دارند ساخته نمي شوند و حتي اگر ساختمان مورد نظر درست طراحي و محاسبه شده باشد، معمولاً  در اجرا بعلت سهل انگاري مهندس ناظر و ياعدم تسلط وي به اصول اجرايي ساختمانهاي مقاوم در برابر زلزله طرح دچار نقايصي بعضاً  اساسي ميگردد.

مشكل اصلي آسيب پذيري لرزه اي ساختمانها حتي نمونه هاي جديد الاحداث در پايتخت كشور، عدم  استفاده صحيح از دانش فني در مراحل طراحي و اجرا مي باشد. بسياري از مهندسين كشور نه تنها اطلاعات كاملي در مورد آسيب پذيري و مقاوم سازي لرزه اي ندارند بلكه در مواجهه باغالب مسائل اجرايي معمول ساختمان نيز كوتاهي مي كنند. لذا بايستي سطح آگاهي دراطلاعات فني  اين افراد افزايش يافته و نيز مكانيزمي براي اعمال قاطعيت اجرايي و كنترل امر در نظرگرفته شود و البته طوري كه حق مهندس ناظر حفظ شده و مسئوليتها به درستي تقسيم گردد. لذا در اين مقاله وضعيت ساخت و ساز و يكسري علل ضعف كيفيت اجرا در كشور مختصراً بررسي شده و راهكارهاي مناسبي جهت بهبود ساخت و ساز ارائه مي گردد.

كليد واژه ها: ساختمان فولادي, ساختمان بتني, ساخت و ساز, كيفيت اجرا, زلزله, آسيب پذيري لرزه اي.

مقدمه

باوجود لرزه خيزي بالاي اغلب نقاط پر جمعيت كشور بويژه تهران وآسيب پذيري ساختمانهاي موجود در برابر زلزله بر اساس تجربيات زلزله هاي اخير هنوز توجه كافي به ساخت وساز صحيح نشده است . از نظر علم مهندسي زلزله، در حال حاضر احداث بناهاي مقاوم در برابر زلزله امكان پذير است, ليكن عملاً به دليل يكسري مشكلات اجرائي رسيدن به ساختمانهاي مقاوم تضمين نمي گردد] 1و2 [. بيشتر ساختمانهاي كوچك مسكوني فاقد هر گونه دفترچه محاسبات سازه اي جهت طراحي بوده و با نظارت صحيح مهندسين ساختماني كه دانش فني لازم را دارند ساخته نمي شوند و حتي اگر ساختمان مورد نظر بطور صحيح طراحي و محاسبه شده باشد، معمولاً در اجرا بعلت سهل انگاري مهندس ناظر و يا عدم تسلط وي به اصول اجرايي ساختمانهاي مقاوم در برابر زلزله طرح دچار نقايصي بعضاً  اساسي ميگردد.

مشكل اصلي آسيب پذيري لرزه اي ساختمانها حتي نمونه هاي جديد الاحداث در ايران، عدم  استفاده صحيح از دانش فني در مراحل طراحي و اجرا مي باشد. با وجود گذشت حدود 3 سال از لزوم بكارگيري ويرايش دوم آئين نامه زلزله كشور]3[ براي تعيين بارگذاري جانبي زلزله, در طراحي سازه اي برخي ساختمانهاي معمولي هنوز از ويرايش اول استاندارد 2800 استفاده مي شود. ضوابط آئين نامه طراحي ساختمانهاي فولادي]4[ كه برخي از آنها در مناطق زلزله خيز در پيوست 2 استاندارد 2800 اشاره شده, در طراحي و اجرا سهل انگاري مي شود. بسياري از مهندسين كشور نه تنها اطلاعات كاملي در مورد آسيب پذيري و مقاوم سازي لرزه اي ندارند بلكه در مواجهه با غالب مسائل طراحي و اجرايي معمول ساختمان نيز كوتاهي مي كنند] 6 و5[. در اين مقاله، وضعيت ساخت و ساز ساختمانهاي فولادي و بتني در تهران مختصراً مرور شده و توصيه هائي جهت بهبود اجرا ارائه ميگردد.

معايب و ضعفهاي ساختمانهاي فولادي موجود

ضعفهاي عمده طراحي و اجراي ساختمانهاي فولادي در انتخاب زمين, پي ها، صفحات ستونها, درز انقطاع، ستونها ، تيرها، اتصال تيرها به ستونها، اتصال تير به تير اصلي, سيستم باربر جانبي، اعضاي مهاربندي، اتصالات بادبندها، سيستم ديافراگم كف، ديوارها و تيغه هاي داخلي و راه پله ديده مي شوند.

1- انتخاب زمين

بطور كلي در عمل براي انتخاب محل احداث يك ساختمان, مطالعات لرزه اي انجام نمي‌شود و چه بسيار ساختمانهاي بلندي كه طي سالهاي اخير در مجاورت گسلها ساخته شده‌اند. مطابق پيوست سوم استاندارد 2800 ]3[ , حركات زمين در نزديكي منشا زلزله (مجاورت گسلهاي فعال) قابل توجه بوده و خسارات لرزه اي شديدتري به بار مي‌آورد, ليكن با دور شدن از آن, حركات مزبور ضعيفتر مي‌شوند. لذا در حالت كلي بايستي از احداث ساختمان در مجاورت گسلهاي فعال اجتناب نمود. در زمينهائي كه ممكن است بر اثر زلزله دچار ناپايداري هاي ژئوتكنيكي (مثل روانگرائي, تشست زياد, زمين لغزش) گردند, توصيه مي‌شود امكان ساخت و شرايط لازم براي احداث بنا بكمك مطالعات ژئوتكنيكي بررسي گردد.

2- پي ها و شناژها

در ساختمانهاي فولادي معمولاً از پي هاي مستطيلي منفرد يا باسكولي استفاده مي گردد كه با شناژهاي حداقلي به هم متصل مي شوند. ابعاد اين پي ها گاهي اوقات حتي براي بارهاي ثقلي كفايت نمي كند و تنش حداكثر وارده به خاك بيشتر از مقدار مقاومت مجاز خاك مي باشد . در عمل به جز براي ساختمانهاي بزرگ هيچگونه آزمايشي جهت تعيين مقاومت خاك و نوع آن (با توجه به درجه بندي استاندارد 2800) انجام نمي شود و غالباً  ابعاد پي ها بر اساس مقاومت خاك فرضي kg/cm² 2 و نوع خاك 2 براي محاسبه بارگذاري جانبي زلزله انتخاب مي‌شود. اين عدد معمولاً به صورت محافظه كارانه انتخاب مي شود ولي براي ساختمانهايي كه روي خاكهاي سست ساخته مي شوند دور از اطمينان خواهد بود.

ابعاد پي ها در حالت وجود بارهاي جانبي معمولاً افزايش مي يابد كه در اجراي خيلي از ساختمانها  اعمال نمي شود. مشكل ديگري كه در اجراي پي و شناژ ساختمانها زياد پيش مي آيد، شناژهاي است كه با مقطعي بزرگتر و آرماتورهاي بيشتر مثل يك تير عميق براي پي هاي كناري ساختمان نقش پي باسكولي را ايفا مي كنند . ستونهاي موجود بر اين پي ها با توجه به مجاورت زمين همسايه ، لنگر خمش قابل توجهي به پي اعمل مي كنند كه به كمك پي نواري يا باسكولي تحمل مي گردد. بعضي طراحان در اين زمينه از يك شناژ  قوي استفاده مي كنند كه متاسفانه در عمل باهمان شناژ حداقل اتصال بين پي ها (با مقطع 40×40 سانتيمتر و داراي چهار آرماتور F14) اشتباه مي شود. چنين مسئله اي همچنين ممكن است براي تحمل وضعيت اجتناب ناپذير نيروهاي بطرف بالا (uplift) در پاي يك ستون بعلت نيروهاي موجود در اعضاي مهاربندي پيش آيد .

3- اتصال ستونها به پي ها

مسائل متعددي در اجراي اتصال ستونها به پي ها پيش مي آيد. غالباً  ابعاد و ضخامت صفحات زير سري كافي نيست وگاهي تعداد پيچهاي مهاري و قطر آنها نيز كم است. بعضي اوقات بدنبال سهل انگاري در استقرار صفحه ستونها و يا جابجايي احتمالي صفحه در حين بتن ريزي پي، صفحه ستون در محل صحيح خود قرار نمي گيرد  و يكي از مشكلات عمده اجراي ساختمانهاي فولادي را به وجود مي آورد .

براي ساختمانهاي 4 طبقه يا بيشتر معمولاً ضخامت صفحه بايد از 5/2 سانتيمتر بيشتر باشد و يا اينكه از سخت كننده ها روي صفحه ستون براي افزايش مقاومت خمشي آن استفاده نمود]4[. درعمل اين ورقهاي تقويتي بدرستي بكار نمي روند و اغلب گيرداري ناخواسته اي را به صفحه ستون تحميل مي نمايد (شكل 1).

شكل (1): اتصال نامناسب ستون به صفحه ستون در يك ساختمان فولادي كه بطور ناخواسته قدري گيرداري بوجود آمده است.

نحوه اتصال ستون به صفحه ستون نيز بايستي مورد توجه بيشتري قرار گيرد. براي ساختمانهاي فولادي در امتداد بدون بادبندي يك اتصال گيردار انتظار مي رود، در صورتيكه در اجرا ممكن است چنين اتصالي تامين نشود. مخالف چنين وضعيتي براي امتداد بادبندي شده (اتصالات ساده تيرها به ستونها ) مورد انتظار مي باشد.

4- درز انقطاع

طبق استاندارد 2800, برا حذف يا كاهش خسارت ناشي از ضربه ساختمانهاي مجاور به هم, بايد ساختمانهاي با ارتفاع بيش از 12 متر (يا بيش از 4 طبقه) با درز انقطاع از ساختمانهاي مجاور جدا شوند و اين درز حداقل 01/0 برابر ارتفاع ساختمان كوتاهتر باشد. اين فاصله در محل لازمه بايستي با مصالح كم مقاومت كه در حين زلزله براحتي خرد مي‌شوند پر گردد]3[. اگرچه در سالهاي اخير رعايت درز انقطاع اجباري شده و اجراي آن كنترل مي‌گردد, ولي خيلي اوقات بخشي از آن با آجر يا ملات پر مي‌شود.

5- ستونها

غالباً به دليل سهولت اجرايي براي ستونها بعنوان عضو اصلي هر ساختمان, از دو پروفيل به هم چسبيده كه تا حدي غير اقتصادي است و يا با فاصله و به كمك ورقهاي بست افقي استفاده مي شود كه گاهي فواصل و ابعاد ورقهاي بست بدرستي اجرا نمي شود. براي ساختمانهاي بزرگ بلندتر از 5 طبقه، ستونها معمولاً  از ورق ساخته مي شوند. در بيشتر موارد طول جوش مطابق با محاسبات و دستورالعملهاي آيين نامه اي صورت نميگيرد. مثلا طول جوش نشده از ورق، 20 سانتيمتر يا بيشتر ديده مي شود كه بويژه براي ستونها بسيار بحراني خواهد بود.

هرگونه خميدگي و تابيدگي پروفيل هاي فولادي مورد استفاده در ستونهاي مركب بايستي جلوگيري شود]4[. براي ساختمانهاي 5 طبقه يا بيشتر نياز به اتصال ستونها بر روي يكديگر پيش مي آيد كه وصله اين ستونها در خيلي موارد درمحل مقطع بحراني (نزديكي تراز طبقه ) اتفاق مي افتد. گاهي اوقات و اضافه بر آن ، ابعاد و جوش اين ورقهاي وصله نيز كافي نمي باشد. اشكال غير مناسب از تركيب سه پروفيل و يا ناموزون بودن ابعاد ورق هاي تقويتي در مقايسه با ضخامت بال خود پروفيل ها نيز در اجراي بعضي ساختمانهاي فولادي ديده مي شود.

6- تيرها

در اكثر موارد از تيرهاي لانه زنبوري در ساختمانهاي فولادي استفاده مي شود (شكل2). اين  تيرها در مقابل برش ضعيف هستند و در محل اعمال بارهاي متمركز مثل دو انتهاي تير بايستي جان را با ورق تقويتي پر نمود. ليكن با توجه به ايجاد نيروي برشي در تمام طول تيرها در سيستم قاب خمشي، كاربرد تيرهاي لانه زنبوري براي ساختمانهاي فلزي در مناطق زلزله خيز در راستاي بدون بادبندي مناسب نمي باشد (شكل2). خيلي از تيرها در سيستم قاب صلب از مقاطع زوج با ورقهاي تقويتي بالها در دو انتها تشكيل مي شود. منتها اين ورقها با جوش منقطع و معمولاً با بعد جوش گوشه ضعيف به بالهاي تير وصل مي شوند. از آنجا كه نيروهاي كششي بزرگي در بال ها ناشي از خمش تير در دو انتهاي تير توسط اين ورقها بايستي به ستون منتقل گردند در طول و بعد جوش اين ناحيه دقت خاصي نياز است و غالباً ورقهاي تقويتي بالها بايد به صورت ممتد به بالها جوش شوند]4و3[.

مشكل متداول ديگر در تيرهاي ساختمانهاي فولادي طول نامناسب آنهاست. رواداري مجاز در انتهاي تير و در محل اتصال به ستون معمولاً حداكثر 1 سانتيمتر مي باشد]4[. ليكن در خيلي از ساختمانها به علت ضعف كيفيت اجرايي ، اين فاصله حتي به 5 سانتيمتر مي رسد كه خروج از مركزيت زياد و در نتيجه لنگر خمشي بزرگي را به نبشي نشيمن زير تير اعمال مي نمايد. مهندسين ناظر بايستي مراقب باشند كه اين فاصله ها درحد مجاز باقي بمانند و در صورت لزوم در خواست تغيير تير و يا حداقل از نشيمن تقويت شده (در صورتيكه رواداري چندان از مقدار مجاز تجاوز نكرده باشد ) استفاده بنمايند.

7- اتصال تير به ستون و تير به تير

شايد مشكل ترين قسمت از وظايف مهندس ناظر در  كنترل كيفيت اجرايي يك ساختمان فولادي ،  اطمينان از درستي اتصال تير به ستون باشد به ويژه در امتدادي كه سيستم مهاربندي وجود ندارد و صرفاً قاب خمشي قرار است درمقابل بارهاي جانبي زلزله مقاومت نمايد. درچنين حالتي ، اگر ستونهاي قوطي ساخته شده از ورق استفاده مي شود بايستي به نصب ورقهاي پيوستگي در داخل ستون قوطي و در تراز ورقهاي زير و روي تير توجه خاصي  گردد. غالباً  اجراي اين ورقها فراموش مي شود و يا در تراز صحيح خود صورت نميگيرد . مطلب مهم ديگر جوش صحيح آن به داخل 4 وجه ستون مي باشد و متاسفانه درعمل سه طرف جوش مي شود ولي وجه چهارم به ورقهاي پيوستگي متصل نمي شود.

شكل (2): در قاب خمشي (راستاي بدون بادبندي) از تيرهاي لانه زنبوري استفاده شده است كه كاربرد آن با توجه به ايجاد نيروي برشي در تمام طول تيرها در اين سيستم, منطقي نيست. ضمنا ورق تحتاني نيز درست اجرا نشده است.

درخيلي از ساختمانهاي فولادي ، براي ستونهاي واقع در قابهاي خمشي از مقطع زوج متشكل از دو نيمرخ IPE  و ورقهاي تقويتي روي بالها استفاده مي گردد. همانطور كه در تصاوير 2و 3 ديده مي شود دراين حالت به هنگام اعمال كشش به ورق تقويتي بالها، براحتي اين ورق خميده شده و فلسفه اتصال گيردار زير سئوال مي رود. براي رفع يا حداقل كاهش مشكل درچنين حالاتي ميتوان از جوشكاري ورق تقويت به دو لبه ديگر نيمرخهاي ستون و يا جوش كام با ايجاد شياري در طول ورق تقويت بالها استفاده نمود كه اين جزئيات بايستي در نقشه هاي اجرايي سازه آمده باشد .

جوش شياري اتصال ورقهاي فوقاني و تحتاني به ستون براي تامين اتصال گيردار نيز اهميت زيادي دارد و در عمل نسبت به جزئيات آن مثل داشتن پخ 45 درجه لبه ورق و شرايط جوش نفوذي سهل انگاري مي شود. خيلي اوقات ورق فوقاني به صورت مستطيلي بكار مي رود و لذا جوش شياري از مقاومت كافي برخوردار نخواهد بود. براي رفع اين مشكل بهتر است پهناي اين ورق به صورت ذوزنقه اي درمحل اتصال به ستون افزايش يابد .

شكل (3): اتصال گيردار نامناسب تير به ستون مركب از دو نيمرخ IPE و ورقهاي تقويتي روي بالها.

نبشي هاي نشيمن زيرتيرها در خيلي موارد براي تحمل نيروهاي تكيه گاهي كافي نيستند و لذا بايستي آنها با افزودن سخت كننده هاي مثلثي تقويت نمود. مشكل ديگر اتصال تير به ستون درسيستم اتصال خورجيني (اگرچه در حال حاضر بندرت بكار مي رود) است كه همواره تا حدي لنگر خمشي از تير به ستون منتقل مي شود ليكن عملاً‌ستونها براي اين لنگر اضافي محاسبه و طراحي نمي شوند. در اتصال تير به تير نيز گاهي مشكلات اجرائي ديده ميشود. يكي از موارد عمده, اتصال نامناسب تير به تير اصلي از نيمرخ لانه زنبوري مي باشد.

8- سيستم مقاوم جانبي در ساختمانهاي فولادي

تعداد قابل توجهي از ساختمانهاي فلزي موجود دركشور بكلي فاقد هرگونه سيستم باربر در برابر بارهاي زلزله هستند. در غالب آنها بدون هيچ سيستم مهاربندي از قاب ساده (يا قاب با اتصالات خورجيني طبق شكل 4) استفاده شده است كه صرفاً‌ براي تحمل بارهاي قائم طراحي شده اند]3و 4[. درحالت بادبندي شده نيز گاهي اوقات به صورت متقارن بادبندي نمي شود كه موجب ايجاد كوپل پيچشي بزرگي در طبقات ساختمان مي گردد. بعنوان يك مسئله مهم در خيلي از ساختمانهاي فلزي حذف عنصر مقاوم در طبقه همكف به علت ورودي ساختمان ، سبب شكل گيري طبقه نرم و ضعيف در اين طبقه كه قرار است حداكثر نيروي برشي ناشي از زلزله را تحمل نمايد،  مي شود.

شكل (4): اتصال نامناسب مهاربند در يك قاب با اتصالات خورجيني كه تنها به ستون متصل شده است.

9- مهاربندي

اشكالات متعددي درسيستم مهاربندي ساختمانهاي فولادي در حال اجرا ديده مي شود. اتصال عضو بادبند به صورت خارج از مركز با  نصب ورق اتصال در لبه بال ستون و تير (تصوير 5)، اتصال اين ورق به تنهائي به ستون (شكل 4)  يا تنها به تير، و نيز ضعف عضو مهاربند و ابعاد غيركافي ورقهاي اتصال بادبند(شكل 6), از موارد معمول ميباشد كه بايستي با هشياري مهندس ناظر از آنها اجتناب شود.

در بعضي ساختمانها ، مالك ترجيح مي دهد كه از پروفيل هاي I شكل قديمي به جاي اعضاي مهاربندي (معمولاً مقاطع زوج از ناوداني و يا نبشي ) داده شده در نقشه ها استفاده گردد (شكل 5 ). بايد توجه داشت كه اين مقاطع اغلب حتي جوابگوي شرط لاغري اعضاي فشاري نيز نيستند و در صورت ارضاء شرط لاغري, تنها شايد بتوان در طبقات فوقاني ساختمان كه نيروهاي ناشي از زلزله در بادبندها كاهش مي يابد از آنها استفاده نمود. مشكل ديگر اجرايي در اين رابطه عدم اتصال دو نيمرخ (ناوداني يا نبشي) به يكديگر در طول اعضاي بادبندي با مقاطع زوج مي باشد كه لازم است در فواصل مشخص (طبق نقشه مثلا ً‌هر 60 سانتيمتر) باتسمه به يكديگر وصل شوند. با انتخاب مناسب دهانه هاي بادبندي مي‌توان نيروهاي ستونها را در طبقات پائين تعديل نمود.

شكل (5): . اتصال نامناسب عضو بادبند به صورت خارج از مركز با  نصب ورق اتصال در لبه بال ستون و تير.

شكل (6): ضعف عضو مهاربند و ابعاد غير كافي ورقهاي اتصال بادبند در يك ساختمان فولادي.

در سيستم مهاربندي واگرا (ذوزنقه), علاوه بر توجه كافي به مشخصات لازم براي اعضاي مهاربند بايستي به محل اتصال اين اعضا به تير و مقاومت خود تير دقت نمود. اغلب ديده مي شود كه براي تامين بازشوي بزرگتر، زاويه مهاربندها با افق زياد شده (شكل 7) و نه تنها از راندمان سيستم مقاوم جانبي در تحمل بارهاي جانبي مي كاهد، بلكه نيروي برشي بزرگتري را به تير پيوند تحميل مي نمايد. ضمناً‌ بدين ترتيب تير پيوند به صورت خمشي عمل خواهد نمود. در صورتيكه بهتر است تحت نيروي برشي به محدوده تغيير شكلهاي غير ارتجاعي وارده شده و انرژي زلزله را مستهلك نمايد. متاسفانه در خيلي از ساختمانهاي فولادي در حال اجرا باسيستم مهاربندي واگرا، از يك تير لانه زنبوري بعنوان تير پيوند استفاده مي گردد (شكل 7) كه به هيچ وجه جوابگوي ضوابط طراحي در خصوص جاري شدن برش جان نمي باشد. در چنين حالتي اگر جان تير در محدوده تير پيوند, با ورق تقويت گردد با آسيب ديدگي بخشهاي كناري نمي‌توان به عملكرد شكل پذيري دست يافت. حال آنكه آئين نامه زلزله ضريب رفتار بزرگتر 7 را براي سيستم مهاربندي برون محور بعلت شكل پذيري مناسب آن توصيه مي‌نمايد]3[.

شكل (7):  از يك تير لانه زنبوري بعنوان تير پيوند استفاده شده كه جوابگوي ضوابط طراحي در خصوص جاري شدن برش جان نمي باشد. ضعف مقطع مهاربند استفاده شده و در يك راستا نبودن عضو بادبندي ضربدري نيز جالب توجه است.

10- جوشكاري

يكي از مهمترين موضوعات درهر ساختمان فولادي، كنترل جوشكاري آن ميباشد. جوشها درهمه بخشها بايستي منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و كنترل كيفيت لازم بررسي گردد. دراين خصوص حتي ممكن است در يك ساختمان فولادي كوچك به انجام آزمايشات غير مخرب (NDT) بر روي جوش نياز باشد. در استاندارد هاي موجود, آزمايشات اولتراسونيك و راديوگرافي براي كنترل اتصالات جوشي قابهاي خمشي ويژه اجباري شده است]3[ كه البته بسته به تشخيص مهندس ناظر در ساير حالات نيز انجام مي‌گيرد.

11- سيستم سقف

در حال حاضر، اغلب از سقفهاي تيرچه و بلوك در ساختمانهاي فولادي استفاده مي شود كه دراينصورت بايستي ميلگردهاي تيرچه ها به خوبي دربتن محصور گردند و پوشش بتن تامين شود. ضمناً‌ در خيلي از ساختمانهاي فولادي كه ازمقاطع لانه زنبوري CPE180 يا بالاتر استفاده مي شود, ضخامت سقف سازه اي معادل 25 سانتيمتر مي باشد،‌ لايه بتني و آرماتورگذاري حرارتي بدرستي روي پلهاي مزبور را نميگيرد و ديافراگم كف نمي تواند بخوبي به صورت صلب و يكپارچه عمل نمايد .

در سقفهاي طاق ضربي كه براي غالب ساختمانهاي قديمي استفاده شده، مطابق فصل سوم و پيوست 6 استاندارد 2800]3[ بايستي ازمهاربندي با ميلگرد و پوشش بتن به ضخامت 5 سانتيمتر بر روي سقف به منظور تامين صلبيت ديافراگم و انسجام كف كمك گرفت كه معمولا در اجرا و حتي گاهي در نقشه‌هاي سازه اي فراموش مي شود.

سقف هاي مركب به خصوص در صورت اجراي مناسب، بهترين عملكرد صلب را مي توانند از خود نشان دهند طوريكه نسبت حداكثر تغييرشكل ديافراگم به جابجايي نسبي طبقه كمتر از 5/0 باشد]3[. موارد ضعف اجرايي اين سقفها بيشتر به قرارگيري اتصالات برشي و آرماتورگذاري دال بتني آن مربوط مي شود.

در اجراي تاسيسات مكانيكي و برقي طبقات بايستي حتي المقدور سعي شود تا ضخامت تمام شده كف كاهش يابد . بدين منظور ميتوان از روي هم ردشدن لوله ها جلوگيري نمود (شكل 8). مسئله ديگر در اين رابطه استفاده از پوكه معدني سبك براي كف سازي طبقات و شيب بندي بام مي باشد كه در صورت سهل انگاري مهندس ناظر ممكن است حتي از نخاله هاي ساختماني استفاده گردد. در واقع با بكاربردن مصالح غيرسازه‌اي سبك و كاهش ميزان مصرف آن, وزن ساختمان بايستي به حداقل ممكن رسانده شود]3[.

شكل (8):  رد شدن لوله ها از روي يكديگر و عدم توجه به افزايش ضخامت كف سازي كه در صورت استفاده از نخاله هاي ساختمان بجاي پوكه وضعيت بحراني بوجود مي‌آيد.

12- ديوارهاي خارجي و داخلي

مشكل اصلي اجرائي درخصوص ديوارها، عدم اتصال مناسب آنها به اسكلت فلزي ساختمان مي باشد و لذا احتمال خسارات آنها به هنگام زلزله زياد است. قطعات غير سازه‌اي بايد طوري طراحي و اجرا شوند كه در هنگام وقوع زلزله از سازه جدا نشده و با فروريختن خود موجب خسارات مالي و جاني نشوند]3[. براي جلوگيري از فروريختن اين ديوارها مي توان از پروفيل هاي نبشي ياسپري به صورت قائم ياافقي در فواصل مشخص مثلاً‌ هر 50 سانتيمتر استفاده نمود. طبق استاندارد 2800, دندانه دار كردن ديوار يا ”هشت گير” تنها براي اتصال تيغه ها مجاز است مشروط بر اينكه درزهاي بالا و پائين آجرچيني كاملا با ملات پر شوند]3[ حال آنكه گاهي براي ديوارهاي سازه‌اي نيز بكار برده مي‌شود.

ديوار چيني با آجر فشاري به جاي آجر مجوف سبك نيز نمونه ديگر اشتباه اجرايي است و معمولاً‌ از آجر فشاري بعلت وزن بيشترآن فقط در ديوار چيني طبقه زير زمين ساختمان استفاده مي شود. بعضي اوقات دراجرا،‌ محل ديوارها و تيغه ها نسبت به آنچه در نقشه ها آمده است تغيير مي كند. تاثير تغيير بارگذاري تيرها درچنين مواردي بايستي توسط مهندس ناظر بررسي گردد. براي نماسازي با سنگ در خيلي از ساختمانها صرفا از دوغاب ماسه سيمان استفاده مي‌شود, در حاليكه اين سنگها بايستي با مفتول فلزي نيز به ديوار مهار شوند]3[.

13- راه پله

از معايب معمول در اجراي راه پله فولادي، اشتباه در طول مناسب قسمت شمشيري پله ميباشد كه موجب شيب نامناسب پله و ،‌شرايط نامناسب ابعاد پاگرد ميگردد. براي حل اين مشكل گاهي از كف سازي زياد در قسمت شيبدار پله استفاده مي كنند كه خطاي بزرگي است و بارمرده زيادي را به تيرهاي شمشيري پله و نيز به طور كلي به ساختمان تحميل مي نمايد.

در حالت غير معمول پلكان در پلان (مثلاً‌ به صورت مثلثي يا ذوزنقه اي), بايستي به تفاوت طول قسمتهاي دو تير شمشيري پله توجه نمود. در صورت سهل انگاري درچنين مواردي ، مقطع عرضي راه پله كج اجرا مي گردد و مجدداً‌ بار مرده قابل توجهي به پله تحميل مي شود.

نقايص اجرايي ساختمانهاي بتني

ضعفهاي عمده طراحي و اجراي ساختمانهاي بتني در شرايط زمين, پي ها، آرماتور انتظار ستونها, درز انقطاع، قالب بندي, آرماتورگذاري و بتن ريزي ستونها، تيرها و ديوار برشي، سيستم ديافراگم كف، ديوارها و تيغه هاي داخلي و راه پله بتني ديده مي شوند. با توجه به شباهت زياد بيشتر موارد مذكور با آنچه براي ساختمانهاي فولادي مرور شد در اينجا تنها به مشكلات ضعف آرماتورگذاري, اشكالات قالب بندي, مسائل بتن ريزي و شرايط نگهداري اعضاي بتني اشاره مي شود.

1- ضعف آرماتورگذاري

اشتباه در قطر و نوع آرماتورهاي مصرفي (كاربرد نوع 2 به جاي 3) و فواصل آنها و پوشش بتن از موارد معمول در مشكلات اجرايي آرماتورگذاري در ساختمانهاي بتني مي باشد. بارها در آرماتور بندي ساختمانهاي بتني ديده شده كه بعضي از ميل گردها به هم مي چسبند و مسائلي را براي بتن ريزي و لرزاندن بتن بوجود مي آورند و يا به ديواره يا كف قالب بندي خيلي نزديك مي شوند كه پوشش لازم بتن تامين نمي شود. همچنين تميزي سطوح آرماتور از زنگ زدگي, روغن, خاك, گچ و غيره بايستي كنترل شود.

رعايت طول كافي براي آرماتور انتظار بخصوص ستونها بسيار مهم است ولي متاسفانه ديده مي شود كه طول آرماتور انتظار ستونها در طبقات كوتاهتر از طول لازم است. اين مسئله در اثر سهل انگاري آرماتوربند و اشتباه وي در محاسبه ضخامت سقف طبقه در تعيين طول آرماتور انتظار مي باشد كه پس از بتن ريزي حدود 40 سانتيمتر از طول مزبور كاسته مي شود]7[. مورد شايع و خطرناك ديگر هم كارگذاري شبكه آرماتور كنسول ها در لايه پايين است كه به شدت ممان اينرسي مقطع كاسته شده و ناحيه فشار بتن فقط پوشش زير لايه خواهد بود.

2- اشكالات قالب بندي

در قالب بندي ستونهاي كناري مشرف به ديوار همسايه ، فاصله لازم براي درز انقطاع رعايت نمي شود كه در زمان زلزله اندركنش دو سازه مي تواند باعث آسيب هاي جدي شود. معمولا در محل وصله آرماتورها تراكم آرماتور زيادي ايجاد شده و بتن به خوبي بين آرماتورها را در بر نمي گيرد. اگر در اين مقطع، پوشش بتن لازم وجود نداشته باشد مثل اين است كه اين آرماتور به صورت دو سر آزاد دركنار هم گذاشته شده اند، چون بتن براي انتقال نيروي متقابل بين آرماتورها وجود نخواهد داشت.

گاهي جهت سهولت اجرا از قالب بندي بيرون زدگي تيرها از زير سقف صرف نظر شده (شكل 9) و در عوض پهناي تير را به اندازه بعد ستون و حتي بيش از آن افزايش مي دهند كه قابل قبول نخواهد بود. اغلب طول اضافي تيرچه وارد مقطع پل ها شده كه بتن يا كفشك آن نيز جدا نشده و باعث كاهش سطح مقطع ونقطه ضعف پل مي شود. خرده سفالها ي تيرچه نيز بايد از داخل قالب پل خارج شوند. آرماتور تيرچه نبايد بر آرماتور اصلي پل تكيه كند چون با سنگين شدن سقف در زمان بلوك گذاري و بتن ريزي باعث نشست يك طرفه آرماتور اصلي مقطع مي شود.

شكل (9):  مشكلات قالب بندي و بتن ريزي در يك ساختمان بتني, كه بتن ستونها بصورت كرمو در مي آيد.

3-  مشكلات بتن ريزي

در طرح اختلاط بتن ، نسبت و تركيب شن و ماسه بر اساس رواني و كارايي بتن تازه و مقاومت بتن سخت شده انتخاب مي گردد. نقش اصلي شن به عنوان استخوان بندي وارتقاي مقاومت بتن سخت شده بوده و ماسه نيز به عنوان پركننده و عامل پلاستيك و خميري شدن بتن تازه شناخته شده است. مهمترين مشخصه شن وماسه, دانه بندي و درصد مواد ريزتر از 75 ميكرون مي باشد . دانه بندي ماسه بايد بين محدوده صفر تا 75/4 ميلي متر باشد و دانه هاي درشت تر تا 5/9 ميلي متر كه شن نخودي به شمار مي آيند, بايد كمتر از 5 درصد وزن ماسه باشد اما اغلب ماسه هاي موجود حدود 25 درصد حاوي شن نخودي هستند. براي بتن هاي سازه اي متعارف, شن داراي دانه بندي با محدوده  75/4 تا 25 ميلي متر مي باشد. ذرات ريزتر از 75 ميكرون نيز دربتن هاي معمولي به حداثر 5 درصد در ماسه و 1 درصد در شن محدود شده اند . ولي در عمل بعضي كارخانجات به علت نداشتن سيستم شست و شوي مناسب ، ماسه هايي با مواد ريزتر از 75 ميكرون تا مرز 10درصد نيز توليد و عرضه مي كنند]7[. زيادي اين ذرات ريز مانع چسبندگي خمير سيمان به سنگدانه ها شده و باعث افت شديد مقاومت و ساير عوارض ديگر در بتن مي گردد.

سيمان نقش چسباننده را در بتن به عهده دارد و مصرف كننده بايد آگاهي كافي از رفتار آن داشته
 باشد. سيمان به جذب آب و رطوبت حساس بوده و بلافاصله با جذب آب واكنش هيدراتاسيون آغاز مي شود آب باران ،‌رطوبت كف كاميون و انبار و رطوبت ماسه ها در تماس با سيمان و كيسه ها باعث اين پديده مي شوند . اگر سنگدانه ها و مقدار آب و شيوه اختلاط صحيح باشد بامصرف 300 تا 400 كيلو سيمان در متر مكعب مي توان بتن سازه اي با مشخصات دلخواه ساخت. ولي مقدار و عيار زياد سيمان در بتن لزوما دليلي بر كيفيت مطلوب آن نيست.

اختلاط بتن و آب مصرفي مهمترين و متاسفانه مشكل ساز ترين بخش بتن سازي به شمار مي آيد. آب موردنياز واكنش هاي سيمان در حد 25 درصد وزن آن است. ولي براي رسيدن به كارايي بتن به جاي استفاده از روان كننده ها نسبت آب به سيمان را تا حدود 60 درصدافزايش مي دهند كه اين آب مازاد بر نياز واكنش پس از گيرش و سخت شدن تبخير شده و سبب پوكي و تخلخل بتن مي گردد. پس بايد در عمل تا آنجايي كه ميسر است آب اضافي دربتن تازه را كاهش داد. پمپ هاي بتن قادر به پمپاژ بتن با اسلامپ معمولي 8 سانتيمتر نيستند و در نتيجه بي رويه به بتن آب اضافه مي شود. مجريان هم كه بتن را به كمك ميكسرهاي كوچك يا بيل هم مي زنند براي كاهش زمان و انرژي لازم، بي رويه آب بتن را افزايش مي دهند(شكل 10). پخش بتن شل و جا دادن آن نيز ساده تر و سريعتر است و اين جا هم علاقه مندي به اضافه نمودن آب وجود دارد. در زمان بتن ريزي بايد مراقب بود كه درزهاي قالب بيش از اندازه بزرگ نباشد كه شيره يا خميره بتن از آن جاري و خارج شود و هم چنين ضخامت پوشش بتن نيز درحد كافي و به ميزان پيش بيني شده باشد]7[.

شكل (10):  مشكلات دانه بندي و اختلاط بتن در يك كارگاه ساختماني, كه جهت راحتي اجرا بي رويه آب بتن را افزايش مي‌دهند.

ريختن بتن ستون و سقف بايد به صورت پيوسته و اصولي انجام گيرد. كاربرد ويبراتور براي تراكم بتن ضروري است، تا بتوان به راحتي بتن را با رواني و كارايي معمولي (اسلامپ 8 سانتيمتري ) در محل جاي داد. ديده شده كه كل ارتفاع ستون هر طبقه را يك جا ودر يك مرحله پر مي كنند و براي جايگزين آن ناچار به شل كردن بتن و افزايش آب هستند ولي بتن ريزي بايد در چند لايه و با استفاه از ويبراتور انجام گيرد.

4-  شرايط نگهداري و عمل آوري

براي رشد بتن به سه عامل دما، ‌آب و زمان نياز است. يعني پس از سخت شدن اوليه (گيرش نهايي بتن ) بايد به اندازه لازم به بتن آب داد تا واكنش هيدراتاسيون تكميل گردد. اگر دماي محيط معمولي باشد (حدود 25 درجه ) با آب پاشي كامل در مدت دو هفته حدود 70 درصد مقاومت مشخصه بتن كسب ميشود ولي در اين مدت سطح بتن بايد خيس نگه داشته شود.

بتن ريزي در هواي گرم و سرد نياز به رعايت مواردي دارد كه عدم رعايت آنها آسيب هاي جبران ناپذيري وارد مي كند . در صورت سردي بيش از حد هوا، آب موجود در بتن تازه يخ زده و منبسط مي شود كه باعث زوال بتن و حتي شكستن قالبها و كفشك تيرچه ها مي شود. مصرف مصالح گرم شده و آب گرم حتي ضد يخ مجاز مي توانند ادامه كار را ميسر كند. گرمي بيش از حد هوا نيز موجب تسريع زمان گيرش و تبخير سريع و بروزترك هاي جمع شدگي در بتن ميگردد .براي پرهيز از ترك خوردن سطوح بايد به كمك كرباس خيس از تابش آفتاب و وزش باد روي سطح جلوگيري كرد.

نتيجه گيري

ساختمانهاي فولادي بخش قابل توجهي از ساختمانهاي در حال احداث را تشكيل مي دهند و متاسفانه هنوز عليرغم عنايت به زلزله خيزي از يك سو و افزايش بيش از حد قيمت مسكن از طرف ديگر اشكالات اجرايي زيادي در آنها ديده مي شود. بكارگيري اصول صحيح اجرايي ميتواند كارآيي ساختمان را به خصوص در برابر بارهاي فوق العاده زلزله افزايش دهد. درمناطق با لرزه خيزي زياد ، با توجه به شرايط اجرايي در كشور بهتر است از سيستم بادبندي در هر دو راستاي ساختمان استفاده شود. در اين حالت كاربرد تيرهاي لانه زنبوري براي تيرهاي پيوند در سيستم مهاربندي واگرا مناسب نمي باشد.

چنانچه عرض پلان ساختمان خيلي كم باشد طوريكه در آن راستا ناچار به استفاده از قاب خمشي باشيم ، در امتداد مزبور از تيرها با اتصالات خورجيني و كلاً‌ تيرهاي لانه زنبوري استفاده نشود. شرايط خاص اتصال گيردار تير به ستون دراين رابطه بايستي توسط مهندس ناظر مطابق نقشه هاي سازه أي صحيح منطبق بر آئين نامه هاي طراحي دنبال شود. جوشكاري به عنوان مهمترين مسئله اتصالات در اجراي يك ساختمان فلزي بايستي مورد توجه قرار گيرد و روشهاي مختلف كنترل كيفيت جوش دراين خصوص بكار گرفته شود.

مشكلات ضعف آرماتورگذاري, اشكالات قالب بندي, مسائل بتن ريزي و شرايط نگهداري اعضاي بتني به صورت ويژه‌اي بايستي در ساختمانهاي بتن مسلح مورد توجه قرار گيرد. كاهش بارمرده كف سازي و ديوارها نيز ميتواند به كاستن نيروهاي جانبي ناشي از زلزله كمك نمايد و بدين ترتيب اثر بعضي اشكالات اجرايي اجتناب ناپذير را تا حدودي جبران نمايد.

مراجع

1. كوهيان افضلي, رويا و غفوري آشتياني, محسن. ؛نگاهي به تكنولوژي ساخت ساختمانهاي متداول مسكوني در كشور, پژوهشنامه موسسه بين المللي زلزله شناسي و مهندسي زلزله, سال 5, شماره 5و6, 1375.

2. تيو, مهران. ؛نقدي بر فرآيند طرح و اجراي ساختمانهاي اسكلت فولادي در كشور؛, پژوهشنامه موسسه بين المللي زلزله شناسي و مهندسي زلزله, سال 8, شماره 2, 1379.

3. آئين نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله – استاندارد 2800, ويرايش دوم, نشريه شماره ض-253, مركز تحقيقات ساختمان و مسكن, آذر 1378.

4. آئين نامه طراحي ساختمانهاي فولادي - مبحث 10 مقررات ملي ساختماني كشور, تهران 1378.

5. زهرائي, سيد مهدي. جنبه هاي كاربردي مقاوم سازي؛ سمينار آموزشي مقاوم سازي ساختمانهاي فولادي موجود, تبريز, مرداد 1381.

6. سر حدي, احمدرضا. ؛نقدي بر عملكرد دفتر امور مهندسان ناظر شهرداري تهران؛. پيام نظام مهندسي, شماره 22, 1381.

7. خطيبي طالقاني, جاويد. رعايت موارد كوچك در بتن, مقابله با خطرات بزرگ زلزله, پيام نظام مهندسي, شماره 22, 1381.