ارزیابی و تحلیل سازه های چوبی سازگار با محیط زیست و مقاوم در برابر زلزله

ارزیابی و تحلیل سازه های چوبی سازگار با محیط زیست و مقاوم در برابر زلزله

 

۱- ضرورت استفاده از سازه چوبی

مسکن و ایجاد سرپناه ارزان و مقاوم یکی از مهم ترین نیازهای جامعه بوده و رسیدن به این امر در صورت بررسی همه جانبه مصالح و به کارگیری مناسب علوم مهندسی و بهینه سازی طرح ها و مصالح امکانپذیر می باشد. پس از زلزله سال ۱۳۶۹ گیلان که تعداد زیادی از خانه های چوبی و گلی ویران شدند مشاهده شد که تعدادی از این بناها که دارای اسکلت و تیر و ستون و پی مناسب بودند زلزله آنها را تخریب نکرد و به جز چند ترک قابل ترمیم چندان آسیبی به آنها وارد نشد.

با توجه به ارزان بودن مصالح چوبی و گلی و همچنین با توجه به مزایای زیست محیطی استفاده از مصالح بومی و همچنین سبک بودن خانه های چوبی و کاهش چشمگیر اثر زلزله مزایای دیگری که ذکر می شود، ضرورت استفاده از بناهای چوبی بیشتر مشخص می شود. استفاده از گل، کاهگل و چوب از عصر حجر با انسان بوده و مقاومت ساختمان چوبی به عصر نوسنگی باز می گردد.

در کاخ های باستانی هگمتانه از چوب سدر و سرو استفاده شد و در ستون ها و سقف تخت جمشـید از چوب های بلوط و گردو استفاده شده است. چوب برخلاف سایر مصالح ساختمان پس از گل به خاطر خاصیت شکل پذیری فراوان، طبیعی بودنش و سازگاری با روحیه انسان از مطلوبیت ویژه ای برخوردار است.

امروزه نیز به دلیل کشف خواص مکانیکی این ماده که در ساختمان سازی بسیار چشمگیر می باشد. سبب به کارگیری گسترده آن توسط مهندسین در ساختمان شده و تحقیقات گسترده علمی در ارتباط بـا خواص مکانیکی چوب از حدود ۲۰۰ سال پیش از اوایل قرن ۱۸ آغاز شده اسـت. در اروپا از ابتدای قرن ۲۰ در زمینه ساختمان های چوبی و هم پل های چوبی فعالیت شده و به دلیل مقاومت مناسب، وزن کم و قابلیت جذب انرژی مناسب، پل های متعددی ساخته شده است که تعداد زیادی از آنها امروزه مورد استفاده قرار می گیرد و این فعالیت ها در ۴ سال اخیر مخصوصاً در کشور آلمان رشد گسترده ای یافته، طوری که آئین نامه دین آلمان (DIN) کاملاً ویژگی های چوب را بررسی و به صورت منحنی هایی اعلام نموده است.

این مطالعات پس از زلزله سال ۱۹۷۹ نورتریج در آمریکا شدت گرفت و آئین نامه (AITC طرح ساختمان های چوبی) تدوین گردید و مهندسین را به سمت ساخت خانه های سبک چوبی مقاوم در برابر زلزله تا ۵ طبقه سوق داد به طوری که در حال حاضر بیش از ۸۰% ساختمان های تا ۵ طبقه کشور آمریکا چوبی می باشند. همچنین ۷۱۲۰۰ پل در آمریکا از چوب ساخته شده است که ۱۲% پل های آن کشور را در بر می گیرد.

مقاله پژوهشی فوق نیز ضمن مطالعه و ارائه خواص مکانیکی چوب و مطالعه بر روی ۴۰۰ واحد مسکونی و سنتی و مصالح و چوب های به کار گرفته شده در دیوارها و سقف ها و پی های آنها را بررسی قرار داد و بهترین نوع چوب را که می توان در اجزای ساختمان استفاده کرد، ارائه می نماید و همچنین بهترین الگوی دیوار، پی و سقف چوبی را که می تواند در مقابل زلزله واکنش مناسبی داشته باشد، مطرح و این الگوی کامل را مورد تجزیه و تحلیل با نرم افزارهای Etabs و محاسبات تحلیلی قرار دهد.

در ابتدای امر لازم است که به طور کلی خواص و ویژگی های چوب مورد بررسی قرار گیرد و لزوم استفاده از آن در ساختمان مشخص گردد.

 

۲- ویژگی های چوب

از ویژگی های چوب سبکی آن می باشد یعنی چگالی چوب بین ۲۹۰۰-۳۵۰ kg/m2 می باشد در حالی که فولاد حدود kg/m2 7800 و بتن kg/m2 2300 است.

  • چوب در عین سبکی دارای مقاومت مناسبی می باشد مثلاً برای درختان سوزنی برگ مثل درخت کاج مقاومت فشاری چوب حدود kg/m2 70-160 و مقاومت قاشری نهایی آن kg/m2 510 بوده که برای درختان پهن برگ می باشد.
  • یکی از مهم ترین خواص نسبت مقاومت به جرم حجمی چوب می باشد که حدود ۲ تـا ۵ برابر فولاد می باشد مثلاً «برای چوب کاج که مقاومت متوسط Fu/P=1.02 دارد و برای فولاد Fu/P=0.51 است. که این امر نشان می دهد که چوب در عین سبکی، مقاومت بسیار مطلوبی از خود نشان می دهد
  • از آنجا که میزان تخریب زلزله تابعی از جرم و وزن ساختمان است و چوب دارای چگالی کمی نسبت به بتن و فولاد می باشد. پس ساختمان های چوبی بسیار سبک تر از ساختمان های بتن و فولادی شده و نیروی برشی و افقی کمتری ناشی از زلزله در آنها ایجاد می شود پس اثر زلزله در این ساختمان ها کاهش می یابد.
  • چوب دارای مقاومت حرارتی بسیار مناسبی می باشد مقاومت عبور گرما در چوب بین ۰٫۲ تا ۰٫۳۳ می باشد حال آنکه دیوار آجری توخالی حدود ۰٫۱۷ و دیوار بلوکی توخالی ۰٫۱۸ می باشد.
  • شکل پذیری و ایجاد اتصالات مناسب و اجرای سریع نسبت به بتن و فولاد و همچنین هزینه بسیار پایین احداث این ساختمان ها در مقابل ساختمان های فلزی و بتنی
  • البته چوب دارای معایبی نیز می باشد از جمله رطوبت زیاد باعث پوسیدگی آن می شود یعنی باید ابتدا حتماً خشک شود و رطوبت آن به کمتر از ۱۵% برسد و سپس به آن مواد نگهدارنده افزوده شود البته این مواد از ۷۰ سال پیش با نام تجاری آرسنات مس کرم دار cca استفاده می شد که بیش از ۵۰ سال از چوب محافظت می نماید و از سال ۲۰۰۲ نیز این ماده با تغییرات اندکی کامل تر شده و معایب آن از بین رفته است. همچنین چوب در مقابل آتش نیز باید حمایت شده و مواد ضد آتش مثل آنتیسپرین و یا حتی گچ به آن زده شود.

 

۳- بررسی انوع چوب موجود و ارائه بهترین الگو برای سازه های چوبی

پس از ۳ سال بررسی و مطالعه بـر روی بیش از ۴۰۰ واحد مسکونی سنتی موجود در نواحی جنگلی شمال ایران این نتیجه به دست آمد که اولاً در نواحی مختلف با توجه به پراکندگی گونه های مختلف، چوب ساختمان ها متفاوت می باشد مثلاً در ارتفاعات بالای ۴۰۰ متر بیشـتر از چوب های درختان بلوط در تیر و ستون و یا حتی سقف ها استفاده شده است یا در نواحی کوهپایه ای استان گیلان از درخت زربین که امروزه گونه محافظت شده و بسیار کمیاب می باشد و در پی استفاده شده است. علاوه بر این چوب ها، در تیرها و ستون ها عملاً درختان قوی تر همچون شمشاد، بلوط و راش استفاده می شود و در دیوارها و کف ها یا از شاخه درختان استفاده شده و یا از درخت توسکا و آزاد استفاده می شده است به طور کلی گونه های مشاهده شده در این داده آماری به شرح جدول شماره ۱ می باشد.

ارزیابی و تحلیل سازه های چوبی

پس از تحقیق و بررسی بر روی درختان پهن برگ و سوزنی برگ جهت استفاده از آنها در ساختمان جمع بندی زیر حاصل گردید:

درختان سوزنی برگ که در ایران بسیار کمتر از گونه پهن برگ است زود رشد بوده ولی مقاومت آن نسبت به درختان پهن برگ کمتر می باشد.

در بین درختان سوزنی برگ درختی بنام کاج (نوئل و نراد) وجود دارد که صنعتی ترین و مناسب ترین درخت از لحاظ محیط زیست می باشد.

این درخت بسیار سریع رشد می کند و در کمتر از ۲۰ سال قطر آن به بیش از ۳۰cm  می رسد و دوره بازگشتی حدود ۲۰ سال دارد کـه بسیار مناسب محیط زیست می باشد.

این گونه ذکر شده دارای چگالی حدود kg/cm2 350-500 بوده که سبک بوده و دارای مقاومت فشاری متوسط حدود kg/m2 80-160 می باشد که نسبت به بلوط، شمشاد و راش مقاومت نسبتاً کمتری است اما اگر قطرهای بزرگتری از نراد نسبت به گونه های پهن برگ مقاوم ذکر شده استفاده گردد مثلاً ستون های ۳۰cm×۳۰cm یا ۲۵cm×۲۵cm ، این ستون ها برای باربری جوابگو بوده و مناسب می باشند.

پس از مطالعه بر روی این گونه درختان سـوزنی (نراد و نوئل) مشاهده شد که چوب این درخت دارای صمغ سمی می باشد که در مقابل موریانه و حشرات و کپک و پوسیدگی مقاوم می باشد و در نتیجه در درازمدت نیز موریانه یا پوسیدگی آنرا تخریب نمی کند.

چوب این درخت در ایران کم مشاهده می شود ولی فراوان ترین و صنعتی ترین چوب در دنیا می باشد و لذا وارد کردن آن با توجه به هزینه نسبتاً پایین آن و زودرشد بودن و بازگشت سریع آن به محیط زیست بسیار مناسب می باشد.

همانطور که مشاهده می شود همگی درختان ذکرشـده از درختان پهن برگ بوده و پس از بررسی و مطالعه جنگل های ایران در می یابیم که بیش از ۹۰% درختان جنگل های ایران از درختان پهن برگ بوده و حدود کمتر از ۱۰% درختان از نوع سوزنی برگ می باشد حال آنکه این موضوع در جنگل های کره زمین دقیقاً متفاوت و برعکس می باشد به عنوان نمونه جنگل های موجود در روسیه که حدود ۱۰۰۰ برابر گسترده تر از جنگل های ایران است (تایگا) بیش از ۹۵% درختان سوزنی برگ و از نوع کاج (نوئل و نراد) می باشد.

حال به مقایسه و تجزیه و تحلیل این دو نوع گونه پرداخته و مطلوب ترین و مناسب ترین نوع چوب معرفی می گردد:

درختان پهن برگ دارای چوبی بـا مقاومت بسیار مناسب و مطلوب می باشد اما این درختان به درختان دیـررشد معروفند و دوره رشد آنها تا رسیدن به قطر مطلوب، بیش از ۷۰ سال طول می کشد.

با توجه به دیررشد بودن درختان پهن برگ، قطع آنها از لحاظ محیط زیست اصلاً مطلوب نبوده زیرا دوره بازگشت آنها به طبیعت بسیار طولانی می باشد

بعضی از درختان پهن برگ که قبلاً استفاده می شد امروزه نمونه های کمیاب و گران می باشند، مثلاً درخت شمشاد که قبلاً چوب آن در تیرها و ستون های ساختمان کاربرد داشته امروزه جزو درختان محافظت شده و کمیاب است و یا استفاده از گردو در ساختمان امروزه مقرون به صرفه نیست و گران می باشد و یا بلوط که قبلاً به عنوان سقف و ستون در ساختمان های سنتی چوبی مشاهده می شد دوره رشد حدود ۲۰۰ سال دارد که استفاده از آن از لحاظ محیط زیست بسیار نامطلوب است. همچنین چوب درخت زربین که در پی های زگالی استفاده می شد دارای مقاومت بسیار مناسب و بالایی بوده اما امروزه جزو گونه های نایاب بوده و به شدت محافظت شده می باشد.

از بررسی و تحلیل موارد ذکر شده به این جمع بندی می توان رسید که در تیر و ستون و در و پنجره به جای استفاده از چوب درختان پهن برگ که دارای مقاومت نسبتاً بیشتری هستند و در ایران بیشتر مشاهده می شوند اما دیررشد و تعداد زیادی از انواع آن محافظت شده می باشند، از درختان سوزنی برگ مانند نراد که زودرشد بوده و صنعتی تر اند استفاده شود، فقط قطر آنها را باید اندکی بیشتر از قطر درختان پهن برگ در نظر گرفت تا تفاوت مقاومت آنها با افزایش سطح مقطع جبران شود، در دیوارها و یا جاهایی که نیاز به شاخه و قطعات کوچک تر دارد می توان از گونه درختی به نام پرسیکا استفاده کرد که حدود ۶۰% جنگل های ایران از این درخت پهن برگ پوشانده شده و استفاده از شاخه های آن لطمه ای به محیط زیست نمی زند و پس از مدتی دوباره شاخه ها باز می روید.

 

۴- بررسی دیوارهای سنتی و چوبی موجود و ارائه بهترین الگو

پس از بررسی در مناطق جنگلی ایران به طور کلی ۴ نوع دیوار از ۴۰۰ نمونه سازه چوبی در این مناطق مشاهده شد که عبارتند از دیوارهای زگمه ای، ورچین، زگالی (ساده و مورب) و لت پوش که پس از مطالعه نتیجه آن در جدول ۲ ارائه شده است.

 

همانطور که مشاهده می شود دیوار زگمه ای و ورچین دیوارهای سنگینی می باشـد و دیوارهای زگالی از بقیه دیوارها سبک تر است و همچنین به دلیل اجرای آسان نوع مورب آن بیشترین تعداد ساخت را نیز در جامعه آماری مورد نظر در بر می گیرد. البته دیوار لت پوش نیز سبک بوده ولی به دلیل اینکه فقط از تخته ساخته شده است برای آنکه عایق مناسبی شود و دیوار ضخیمی ایجاد کند نیاز به استفاده از چوب بیشتری داشته که مقرون به صرفه نبوده و استفاده از چوب زیاد با محیط زیست سازگار نیست. دیوار زگالی مورب که از چهار طرف با چوب های چهار تراش به هم کلاف شده و در وسط آن از شاخه درختان که به صورت مورب کشیده شده است تشکیل شده که بر روی این شاخه ها در دو طرف ملات کاهگل قرار دارد.

تصویر ۱ نمونه ای اصلاح شده و سبک kg/m2 70-72 از دیوار فوق را که در کارگاه دانشگاه ساخته شده و از دو طرف شاخه های مورب º۴۵ تقویت شده را نشان می دهد. این نمونه ساخته شده که بار ثقلی بر روی آن قرار گرفت و تا ۴۰۰ کیلوگرم بر متر بار گسترده بر روی آن قرار داده شد و دیوار کاملاً سالم و بدون هیچگونه تغییر شکلی پایدار ماند. همچنین بررسی چندین نمونه از ساختمان های سنتی ویران شده در زلزله رودبار نشان می دهد که دیوارهای زگالی مورب به دلیل وجود شاخه های º ۴۵ در درون دیوار، دیوارها عملکرد یکپارچه تری نسبت به انواع دیگر خود نشان داده اند.

پس بهترین الگوی دیوار چوبی دیوار زگمه ای مورب تقویت شده است کـه علاوه بر سبکی دارای خواص مقاومت بالا، یکپارچگی، استفاده از کاهگل به همراه چوب و صرفه جویی در مصرف چوب همچنین عایق مناسب گرما و صوت می باشد و کاهگل نیز مانند چوب دارای مقاومت حرارتی و صوتی بالایی می باشد. چارچوب آن را می توان از چوب کاج نوئل وارداتی و ارزان استفاده کرد و در داخل آن برای اعضای مـورب از شاخه درختان پرسیکا که قبلاً ذکر شد می توان استفاده نمود.

 

۵- بهترین الگوی پی ساختمان

به طور کلی ۶ نوع پی سنتی در نواحی شمالی ایران مشاهده می شود که عبارتند از پی سگتی، سگتی قطور، سنگی، زگالی ساده، چین های و شفته آهکی که پی سگتی و سگتی قطور عملکرد مناسبی در برابر زلزله رودبار از خود نشان ندادند. زیرا پس از بررسی ۱۸ ساختمان تخریب شده در زلزله رودبار مشاهد شد که بیش از ۱۵ مورد آنها از نوع پی های سگتی و سگتی قطور بود. ۳ مورد آن پی سنگی است. پی های سگتی را به صورت نقطه ای به زمین منتقل می کنند. همچنین پی های شفته آهکی و چین های در زیر زمین بوده و در واقع بستر زمین را مساعد برای بارگذاری می نمایند اما پی های زگالی ساده که بار را به صورت مناسب به زمین انتقال می دهد به دلیل پخش یکنواخت بار در سطح گسترده تر و بعد انتقال آن به زمین مانند یک فونداسیون عمل می نماید و اثر پانچ را تا حد زیادی از بین می برد. (تصویر شماره ۲)

 

۶- مدل سازی

پس از مشخص شدن نوع پی و دیوار باید از سقف سبک حلبی که با چوب و مواد عایق پشم شیشه احاطه شده برای سقف استفاده کرد زیرا سقف های گالی پوش، لت پوش و سفالی هر کدام دارای مشکلاتی می باشد، مثلاً سقف سفالی که از سفال ساخته شده سقف سنگینی بوده و در زلزله عملکرد مناسبی ندارد و سقف گالی پوش و لت پوش نیاز به ترمیم و بازسازی دوره ای دارد ولی سقف حلبی با زیرسازی چوبی که بین قطعات چوبی عایق پشم شیشه قرار دارد هم سبک است (یک مترمربع آن حدود ۴۰kg است) و هم عایق خوب گرمایی می باشد. نتیجه اینکه الگوی فوق ساختمانی است که بر روی پی های زگالی ساده قرار دارد و تیر و ستون ها چوبی بوده و همچنین دیوار زگالی مورب و سقف حلبی عایق بندی دارد.

از آنجا که در روستاها و شهرهای کوچک درآمد افراد نسبتاً کمتر بوده و درک اجرای خانه های چوبی با فرهنگ آنها نزدیک تر از شهرهای بزرگ می باشد لذا الگویی کوچک، دو طبقه، سبک، ضد زلزله و ارزان مدل سازی شده و ارائه می گردد که برای طبقات و متراژ بیشتر نیز روند محاسبات به همین نوع می باشد

بدین منظور برای اجرای یک خانه دو طبقه m2 140 نحوه اجرای کامل قطعات به صورت تصویر ۲ آمده است.

همانطور که در تصویر مشخص است مساحت فوق دارای ۱۵ بستر پی سازی به ابعاد ۱m*1m می باشد که ۹ عدد پی درست زیر ستون های اصلی بوده و ۶ عدد دیگر در زیر کمرکش ها برای کمک به جلوگیری از کمانش تیر گذاشته شده است. در مورد آن ذکر نکات زیر ضروری می باشد.

زیر هر پی چوبی حتماً باید ۱m خاکبرداری شده و مجدداً با آهک و قلوه، سنگ و خاکستر پی شفته آهگی کوبیده شده احداث گردد یعنی زمین زیر پی کاملاً کوبیده شود.

۵ عدد پی چوبی که هر پی شامل ۱۰ عدد چوب ۱۰۰cm×۲۰cm×۲۰cm تراش – روی این پی ها ۶ عدد کمرکش به قطـر ۳۰×۳۰ و به طول ۱۰m و به صورت دوبل مشاهده می شود.

۵ عدد پی چوبی که هر پی شامل ۱۰ عدد چوب ۱۰۰cm×۲۰cm×۲۰cm تراش – روی این پی ها ۶ عدد کمرکش به قطر ۳۰×۳۰ و به طول ۱۰m و به صورت دوبل مشاهده می شود.

روی کمرکش های دوبل ۱۱ عدد تیر ۲۵cm×۲۵cm به طول ۷m مشاهده شده و همچنین ستون هایی به ابعاد ۳۰×۳۰ به طول ۳ متر بر روی صفحه ای به ابعاد ۵۰×۵۰ که داخل صفحه حدود ۲cm خالی شده است تا ستون در بالا و پایین خوب در داخل صفحه قرار گیرد، مشاهده می شود.

در طبقه ۲ تیر عیناً طبقه اول کمرکش ها و ۱۱ عدد تیر و ۹ عدد ستون مانند طبقه ۱ مشاهده می شود.

پس از تیر و ستون گذاری دیوارهای زگالی مورب و الگو شده و به دنبال آن پله ها قرار می گیرد.

در انتها سقف سبک چوبی که بر روی آن عایق حرارتی و در انتهای حلب قرار دارد، مشاهده می شود.

 

۷- تعیین بار ثقلی و بار جانبی و محاسبه نیروی برشی زلزله

دیدیم وزن دیوار الگوی مورد نظر حداکثر ۸۰kg و چگالی چوب نراد ۸۰p=kg/m3 و وزن سقف به همراه زیرسازی چوبی حدود ۴۰kg محاسبه شد و با توجه به اینکه تیرها روی فونداسیون قرار دارند و ستون ها نیز بر روی تیر قرار داده می شود. اتصال ستون به طبقات را به صورت تکیه گاه های مفصلی فرض کرده و از اثر اصطکاکی چوب صرف نظر شده است.

همچنین ساختمان از فونداسیون به بالا مدل شده یعنی از ستون های طبقه همکف به بالا بارگذاری انجام شده است و لازم به ذکر است که الوار و تخته های تکیه گاه ها با نرم افزار Etabs و یا نرم افزارهای مشابه دیگر مدل قابل قبولی نشده ولی نگارنده بارهای ثقلی و زلزله به دست آمده در تحلیل فوق را در نرم افزار Ansys برای پی ها مجدداً مدل سازی نموده و آن را مورد بررسی قرار داده و به جواب های قابل قبولی رسیده که به دلیل حجم زیاد و بحث خاص پی سازی و نحوه قرار گرفتن چهار تراش از پرداختن به آن صرف نظر می شود.

بار سطحی سقف طبقه اول

بار خطی دیوار کاهگلی

 

به تصویر ۳ دقت شود که مقطعی از سطح مقطع ساختمان فوق بوده که سطح مقطع کل را M1 فرض کرده که ۲۷۰m است و دیوارها به ترتیب M2 و M3 و M4 و M5 در هر دو طبقه نام گذاری شده اند. به دلیل متفاوت بودن جرم طبقات اول و دوم مرکز جرم هر طبقه جداگانه و در هر دو راستای x و y محاسبه شده است و برای آن از رابطه زیر استفاده شده است.

 

 

با استفاده از روابط فوق می توان مرکز جرم هر طبقه را جداگانه حساب نمود (جدول شماره ۳ و ادامه آن). البته جرم کل دو طبقه به صورت زیر محاسبه می شود. چون مرکز جرم دو طبقه بر روی هم قرار می گیرد و بادبندها متقارن طراحی شده اثر پیچش از بین می رود

wt = 11.7t + 10.2t = 21.9t

 

لازم به ذکر است که بادبندها در ده مدل مختلف بررسی شده و بادبندی که جواب قابل قبول داد، بررسی شده است. سپس با استفاده از رابطه زیر میزان نیروهای جانبی و برشی به دست می آید که نحوه محاسبه آن در جدول ۴ آمده است:

 

 

میزان نیروی جانبی طبقه بالا ۲٫۵۱ton چون در هر دو راستای x و y و بادبند ایجاد شده و در هر راستا دو دهنه بادبند وجود دارد به دلیل وجود دو دهانه در هر دو راستای x و y ، مقدار بار جانبی نصف می شود یعنی به هر دهانه بادبند دار ۲٫۵۱ton می رسد و عیناً نیروی برشی ۱٫۴۴ تن نیز به دو دهانه تقسیم می شود زیرا در هر دو راستای x و y ، دو دهانه بادبنددار ایجاد شده است. (تصویر شماره ۴)

حال این نیروهای برشی و ثقلی به دست آمده را بر روی سازه در نرم افزار Etabs مدل کرده و بادهای وارد بر آن ناشی از فشاری و کششی و… محاسبه شده و نتایج آن ارائه می شود (تصویر شماره ۵) لازم به ذکر است که چوب ذکر شده از نوع درختان سوزنی بوده و داریم:

 

 

پس از بررسی جواب ها ۱۰ حالت بارگذاری را برای آن در نظر می گیریم.

 

 

پس از بررسی کلیه ستون ها، ستون وسط در طبقه اول بیشترین بار مرده و زنده را تحمل نموده و بحرانی ترین حالت را ایجاد می کند و Mx و My آن صفر است که برای آن بحرانی ترین رابطه از ده رابطه عبارتست از:

 

 

که وزن اسکلت ستون نیز به آن اضافه می شود:

 

 

که بسیار کوچک تر از ۰/۱۵ می باشد که تک رابطه را شامل می شود ولی از آنجا که Mx و My آن صفر است و تنش موجود بسیار کمتر از تنش مجاز چوب است پس ستون ها از لحاظ ممان و نیروی فشاری قابل قبول هستند.

اما بر روی ستون ها در برش بیشترین تنش برشی در ستون C3 طبقه دوم اتفاق افتاده است و داریم:

 

 

و در مورد بیشترین Mx و My باز هم در ستون ۳ بیشترین مقدار اتفاق افتاده است که داریم:

 

 

و نیروی محوری آنها صفر است پس فقط داریم:

 

 

همانطوری که مشاهده می شود صورت کسر از مخرج بسیار کوچک تر شده و مخرج نیز که از ۳ بالاتر است قابل قبول می باشد. اما در مورد تیرها بحرانی ترین حالت را در نظر می گیریم که همان تیر وسط ۱۱ متری می باشد که Mx  آن بحرانی ترین حالت را دارد.

 

 

همانطور که مشاهده می شود این تیرها در خمش هنوز فاصله زیادی با تنش خمشی مجاز چوب دارد کـه این امر بیانگر این است که در ساختمان بار مناسب پخش شده است. همچنین تیر فوق به دلیل نیروی برشی بسیار کمتر از ستون ۳ و با توجه به اینکه مساحت این کمرکشی حدود ۳۰×۳۰ است پس در برابر برشی نیز قابل قبول می باشد و حتی می توان تعداد طبقات دیگر را نیز برای آن بررسی نمود زیرا تنش های موجود فاصله زیادی تا تنش مجاز چوب دارند.

 

۸- نتیجه

استفاده از ساختمان های چوبی که از حدود ۴۰ سال قبل در کشورهای پیشرفته آغاز شده است دارای مزایای بسیاری است که الگویی اصلاح شده با توجه به شرایط فرهنگی و اجتماعی کشورمان ارائه شد که هم از لحاظ زلزله مقاوم بوده و هم از لحاظ اجرایی بسیار آسان و سریع اجرا می شود. این مدل دارای پی زگالی (غلتکی) مقاوم بوده که بار را به خوبی بر روی زمین پخش می کند.

همچنین دیوارهای آن از نوع زگالی “مورب تقویت شده” است که در هنگام زلزله یکپارچه عمل کرده و همین امر سبب تکه تکه شدن دیوار در هنگام زلزله می شود همچنین دیوارهای غیر سازه ای اما متقارن و سنگین می تواند باعث ایجاد پیچش در ساختمان شود که این امر در دیوار سبک فوق منتفی می باشد و همچنین اثر میان قاب های دیوار در زلزله به دلیل انعطاف پذیری و سبکی آن حذف می گردد.

استفاده از بادبندها و ستون ها به همراه کف ستون ها سبب پخش مناسب بار در ساختمان و انتقال آن به پی های غلتکی می شود و در نهایت اینکه الگوی ساختمانی چوبی فوق علاوه بر همه خصوصیات سازه ای فوق، ارزان و عایق مناسب صوتی و حرارتی نیز می باشد و در صورت استفاده از چوب های درختان زودرشد کاج (نراد، نوئل) در تیر و ستون از دیدگاه محیط زیست نیز ایده آل و مناسب می باشد و همچنین می توان از ترکیب چوب های کاج به صورت مقاطع ترکیبی با فشار و با توجه به جهت تقویت آنها و افزایش مقاومت فشاری آنها را بارگذاری کرده و برای ساخت ساختمان های چند طبقه استفاده نمود.

 

 

منبع: دانشنامه ساخت و ساز آریا

مطالب مرتبط

پاسخی بگذارید