این راهنما شامل ضوابط بارگذاریهای باد، زلزله، ضربه و سایر ضوابط لازم برای پذیرش دیوارها است. ضوابط لازم برای بارهای ضربهای در این راهنما، که در استاندارد 2800 و مبحث ششم آورده نشدهاند در زیر ارائه شده است.
9-1- ارزیابی دیوارهای خارجی ساختمان در مقابل بارهای ضربهای
1-9-1- مقدمه
یکی از الزامات در طراحی دیوارهای خارجی و نمای ساختمان، تحمل آن در مقابل ضربات در طول دوره بهرهبرداری است. این ضربات میتواند شامل ضربات سنگین اتومبیلها، ضربات ناشی از برخورد افراد یا سایر اجسام باشد. بنا بر رویکرد استانداردها بهطورمعمول جدار خارجی ساختمان مورد ارزیابی در مقابل ضربه قرار میگیرد. این جدار میتواند شامل دیوار خارجی و نمای چسبیده به آن بوده یا شامل نمای پردهای و سازه مجزای نگهدارنده نما که به آن متصل است باشد. ازآنجاکه معیارهای پذیرش مبتنی بر امکان ادامه بهرهبرداری ایمن از قطعات است لذا این آزمونها برای دیوارهای خارجی و نمای ساختمان الزامی است. در حالتی که نمای ساختمان از طریق یک سازه نگهدارنده به قطعات سازهای متصل باشد (نمای پردهای)، آزمونهای ضربه فقط بر روی آن انجام میشود.
بدین منظور دو راهکار وجود دارد
الف - مدلسازی اجزای محدود دیوار و نما با جزییات و اتصالات آن و انجام تحلیل عملکرد تحت اثر بار دینامیکی ضربه
ب - در صورت عدم انجام تحلیل دیوار در برابر بارهای ضربهای، انجام آزمایش بر روی نمونه دیوار و نما ساختهشده از جنس موردنظر بر اساس ضوابط این بخش
روش عمومی انجام آزمونهای ضربه بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره ١١٢٧٢ با عنوان ”اجزای قائم ساختمان - آزمون مقاومت در برابر ضربه - اجسام ضربهای و روشهای عمومی آزمون” میباشد. ضربات موردبررسی در این فصل شامل ضربههای ایجادکننده شوک در انواع مشخصی از دیوارها و ضربههای ناشی از حرکت با سرعت بالای یک شیء (مانند پرتابه اسلحه گرم یا چکش) نمیشود.
١ - ٩ - ٢ - آزمون ضربه
آزمونهای ضربه شامل جسم ضربه زنندهای است که مانند آونگ روی سطح نمونه قائم دیوار که در یک قاب جاسازیشده است، سقوط میکند. در هنگام برگشت، جسم ضربه زننده عقب نگهداشته میشود و اصابت مجدد صورت نمیگیرد.
برای دیوار و نمای متصل به آن دو نوع آزمون شامل ضربه اجسام سخت و ضربه اجسام نرم بزرگ در نظر گرفته میشود.
١ - ٩ - ٢ - ١ - ضربههای اجسام سخت
ضربه اجسام سخت فقط حاصل ضربههایی است که از جابجایی یا پرتاب اشیاء غیرقابل تغییرشکل حاصل میشود (بهطور مثال پرتاب یک قطعه سخت یا یکتکه سنگ).
ابزار اعمال این آزمون، گوی فولادی ساده است. جهت ارزیابی حفظ قابلیت خدمترسانی قطعات نما جسم سخت یک گوی فولادی پانصد گرمی به قطر٥٠ میلیمتر است که جرم آن با مهره اتصال حدود (٥±٥٠٠) گرم خواهد بود ضربههایی که با این نوع گلوله اعمال میشود با علامت H1 شناخته میشود.
جهت ارزیابی حفظ معیار ایمنی ساکنین، جسم سخت یک گوی فولادی یک کیلوگرمی به قطر 62/5 میلیمتر است که جرم آن با مهره اتصال حدود (١٠±١٠٠٠) گرم خواهد بود، ضربههایی که با این نوع گلوله اعمال میشود با علامت H2 شناخته میشود.
در شکل (١ - ٣) روش انجام آزمون نمایش دادهشده است. ارتفاع سقوط بر مبنای انرژی ضربهای تعیین میشود. این ارتفاع بر اساس انرژی ضربه موجود در جدول (١ - ٥) تعیین میگردد.
١ - ٩ - ٢ - ٢ - ضربه جسم نرم بزرگ
ضربه جسم نرم بزرگ حاصل ضربههایی است که از برخورد بدن انسان روی سطح اتفاق میافتد (بهطور مثال ضربه شانه، ضربه حاصل از دویدن و برخورد به دیوار و یا ضربه حاصل از نردبان مورداستفاده به دیوار).
جسم ضربه زننده یک کیسه کروی مخروطی به جرم kg ٥٠ است. این کیسه از هشت قطعه پارچه کرباسی قیراندود که به هم دوختهشدهاند، تشکیل یافته است. کیسه با گلولههای شیشهای به قطر سه میلیمتر پر شده است. جرم کیسه (0.5±50 kg) است. ضربههایی که با این کیسه اعمال میشود با علامت S2 نمایش داده میشود. در شکل (١ - ٤) نمایی از کیسه مورداستفاده در آزمون نشان دادهشده است.
ضربه به وسیله سقوط آونگی کیسه کروی مخروطی که در بالا شرح داده شده است، اعمال میشود. ابزاری که برای کنترل سقوط کیسه به کار میرود، در شکل (1-6) نشان داده شده است. قرقره و چرخ بالابر به کار گرفته شده در صفحه سقوط کیسه قرار میگیرند. کیسه وقتی بالا برده میشود، در موقعیت قائم قرار میگیرد. ارتفاع سقوط H با بهکارگیری میله اندازهگیری قائم که روی زمین افقی تکیه دارد، اندازهگیری میشود. ارتفاع سقوط برابر با تفاوت بین تراز خط افقی مشخصشده در مرکز کیسه تا تراز محل برخورد بر روی دیوار است. ارتفاع سقوط مطابق بند (1-6-3-3) و مبتنی بر انرژی ضربهای که در جدول (1-6) ارائه شده است تعیین میگردد.
١ - ١٠ - نحوه اعمال بارها و ترکیبات بارگذاری
بهمنظور بررسی عملکرد دیوار و اتصالات آن پس از محاسبه نیروهای وارده شامل بار ثقلی، بار زلزله، باد و ضربه و تعیین عکسالعملها، باید با انجام تحلیل و ترکیب بارهای وارده نسبت به بررسی نیروهای وارده بر مهارها اقدام شده و با میزان تحمل آنها مقایسه شود. کنترل مهارها و خود دیوار باید برای موارد زیر انجام شود که عبارتاند از:
- اتصالات باید قابلیت تحمل نیروی برشی ناشی از بارهای جانبی را داشته باشند
- دیوار باید قابلیت تحمل نیروی برشی و خمشی خارج از صفحه وارده بر آن را داشته باشد
- دیوار و اتصالات آن باید قابلیت تحمل نیروهای وارده از نما و اتصالات آن را داشته باشند
- نیروی زلزله باید در جهت افقی به مرکز جرم دیوار وارد شود و با نیروهای بهرهبرداری وارد به آن ترکیب گردد.
در مورد طراحی اتصالات، روش LRFD بکار گرفته میشود. ظرفیت بسیاری از اجزاء استاندارد مانند میلیارد، پیچها و با استفاده از روش ASD مشخصشده است. برای اجزائی که ظرفیت آنها بر اساس روش ASD به دست میآیند میتوان بارهای حاصل از روش LRFD را طبق روابط (١ - ١) الی (١ - ٨) با 1/4 برابر ظرفیت بهدستآمده بر اساس روش ASD مقایسه نمود.
١ - ١٠ - ١ - ترکیب بار
(12-1)