بررسی سازه های رایج به تفکیک مناطق ایران

مقدمه

مواد و روش های ساخت در سازه مختلف در اجزای سازه ­ای خانه ها در ایران، استفاده می ­شود. این تغییرات تحت تأثیر آب و هوا و دسترسی به مواد سازنده می باشد. این نکته قابل توجه است که هرمنطقه از مواد و مصالح محلی برای ساخت، ستون ­ها، دیواره ­ها، فونداسیون ­ها و سقف ­ها استفاده می­ کنند. برای بررسی رفتار لرزه­ای این خانه­ ها مطالعه­ مشخصات این المان­ ها ضروری است.

تقسیمات اقلیمی در ایران

اقلیم معتدل ومرطوب (سواحل جنوبی دریای خزر)

سواحل دریای خزر با آب و هوای معتدل و بارندگی فراوان رطوبت زیاد هوا و اعتدال درجه حرارت همراه است. شهر های رشت، بندر انزلی، بابلسر و گرگان در این منطقه قرار دارند.

اقلیم سرد ( کوهستان های غربی )

کوهستان های غربی که دامنه های غربی رشته کوه های مرکزی ایران را شامل می شوند. گرمای شدید دره ها در فصل تابستان زیاد و در فصل زمستان بسیار کم است. زمستان های طولانی، سرد وسخت بوده، چندین ماه از سال زمین پوشیده از یخ است. میزان بارندگی در تابستان کم و در زمستان زیاد است. فصل بهار کوتاه است و زمستان و تابستان را از هم جدا می کند. شهرهای تبریز، ارومیه، سنندج و همدان در این اقلیم قرار دارند.

خانه ای چرخان در خیابان دروس تهران نمونه پروژه ای است که در طراحی آن نوآوری هایی با توجه به اقلیم منطقه صورت گرفته است.

اقلیم گرم وخشک ( فلات مرکزی)

اقلیم گرم و خشک که بیشتر مناطق نیمه استوایی را شامل می شود. به دلیل وزش باد داری هوای بسیار خشک و تابش مستقیم آفتاب در این مناطق بسیار شدید است. آسمان این مناطق در بیشتر مواقع سال بدون ابر است ولی معمولا بعد از ظهر ها در اثر گرم شدن و حرکت لایه های هوای نزدیک به زمین، مه و طوفان گرد و غبار پدید می آید. رطوبت کم و نبودن ابر در آسمان باعث می شود دامنه تغییرات دمای هوا در این مناطق بسیار زیاد شود. زمستان های سخت و سرد و تابستان های گرم و خشک است. اقلیم گرم و خشک خود به دلیل تنوع آب و هوایی به دو دسته بیابانی و نیمه بیابانی تقسیم می شود. تهران، مشهد، اصفهان و شیراز از جمله مناطق نیمه بیابانی و شهر هایی چون زاهدان و یزد از جمله مناطق بیابانی محسوب می شوند.

اقلیم گرم ومرطوب ( سواحل جنوبی)

سواحل جنوبی ایران که به وسیله ی رشته کوه های زاگرس از فلات مرکزی جدا شده اند، تابستان های بسیار گرم و مرطوب و زمستان های معتدل است. در این اقلیم رطوبت هوا در تمام فصل های سال زیاد است و به همین دلیل، اختلاف درجه حرارت هوا در شب و روز و در فصل های مختلف کم است. این مناطق، تفاوت دمای هوای سطح خشکی و سطح دریا باعث بوجود آمدن نسیم های دریا و خشکی می شود. شدت تابش آفتاب زیاد است. شهر های بندر عباس، جاسک ، آبادان و اهواز، از جمله شهر های این اقلیم است. به طور کلی، میزان بارندگی در سواحل خلیج فارس بیشتر منظم تر است. در حالی که سواحل دریای عمان که تحت تاثیر باد های موسمی اقیانوس هند قرار دارد، دارای باران های نا منظم و خشک سالی های فراوان است.

المان­های سازه ­ای

سقف ­ها

بر طبق شکل و مصالح آنها در 4 گروه طبقه ­بندی می ­شوند. سقف ­های قوسی، سقف ­های سطح چوبی، سقف ­های شیبدار، و سقف­های تیرچه بلوک. از حدود 4 میلیون خانه در ایران، 50 درصد دارای سقف مسطح چوبی، 37 درصد سقف تیرچه، 6 درصد سقف شیبدار و 5 درصد دارای انواع سقف­های قوسی و 2 درصد دارای انواع دیگری از سقف­ها هستند.

دیوارها

دیوار های ساختمان­ ها از گل، سنگ، چوب، یا آجر ها و یا بلوک­ های بتنی ساخته می­ شوند. از 4 میلیون خانه در ایران، 58 درصد از آجر یا بلوک های بتنی، 26 درصد از خشت و گل و 14 درصد از سنگ و 2 درصد از چوب مواد ساخته شده ­اند.

بازشوها

ابعاد و موفقیت بازشوها تحت تأثیر، آب و هوا، مواد مورد نیاز و فرهنگ هستند. قطر و موقعیت بازشو ها اثر مهمی بر روی رفتار لرزه ای و مقاومت برشی سازه دارد. بازشو ها می­ توانند به سه نوع، به واسطه ابعاد آنها، تقسیم ­بندی شوند، پنجره­ ها، درها و … که به عنوان قفسه استفاده می ­شوند. هم چنین بر طبق ساختمان آنها، در بعضی آنها نعل درگاه چوبی و در بقیه در بالای بازشو یک طاق قوسی کوچک قرار دارد.

فونداسیون ­ها

عموماً فونداسیون سازه ­ها، تحت تأثیر توپوگرافی سایت و شرایط خاک هستند و به طور جدی مورد توجه قرار نمی ­گیرند. مگر در نواحی؛ خاک ­های خیلی سست، شبیه خاک های ارگانیک در نواحی کوهستانی، و روستاهایی که روی خاک­های خیلی سفت ساخته می­ شوند، فونداسیون­ها ممکن است به هیچ وجه یافت نشود.در نواحی که فونداسیون­ ها ساخته می­شوند، رنج عمق آنها بین 50 تا 100 سانتی متر است.

ساختمان ها از لحاظ سازه ای

سازه بتنی

ساختمانی است که برای اسکلت اصلی آن از بتن آرمه (سیمان، شن، ماسه و فولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده شده باشد.

در این نوع طراحی ساختمان، سقف ها به وسیله تاوه (دال)های بتنی پوشیده می‌شود، و یا از سقف‌های تیرچه بلوک و یا سایر سقف‌های پیش ساخته استفاده می‌شود.

برای ساخت دیوارهای جدا کننده (پارتیشن‌ها) ممکن است از انواع آجر مانند سفال تیغه‌ای، آجر ماشینی سوراخ دار، آجر معمولی فشاری، فوم استاندارد ضد حریق، تیغه گچی و یا چوب استفاده شود.

همچنین ممکن است از دیوارهای بتن آرمه هم استفاده شود که در این صورت نوع این دیوارها دیوار برشی می‌باشد.

در این نوع از ساختمان ها برای ساخت شاه تیرها و ستون‌ها از بتن آرمه (بتن مسلح) استفاده می‌شود.

سازه فولادی

این نوع طراحی ساختمان‌ هابرای ساختن ستون‌ها و پل‌ها از پروفیل‌های فولادی استفاده می‌شود.

در ایران معمولاً برای ساختن ستون‌ها از تیر آهن‌های دوبل و یا بال پهن‌های تکی استفاده می‌نمایند.

برای اتصالات از نبشی-تسمه و برا س ل سیب ی زیر ستون‌ها از صفحه فولادی (بیس پلیت) استفاده می‌شود و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم متصل می‌نمایند (استفاده از پرچ یا پیچ و مهره نیز متداول است).

این نوع ساختمان برای مقابله با زلزله از باد بندهای فلزی استفاده می شود.

انواع قاب ساختمانی

سیستم قاب ساده

در سیستمی که کلیه اتصالات در آن به شکل مفصلی بوده و امکان مبادله لنگر وجود ندارد، سیستم قاب ساده گفته می شود. در سیستم قاب ساده وظیفه تیر و ستون ها انتقال بارهای مرده و زنده می باشد.

سیستم قاب خمشی

سیستم قاب خمشی نمونه ای از انواع قاب ساختمانی می باشد که از آن ها برای مقابله با نیروهای جانبی وارد بر سازه هم چون نیروی حاصل از زلزله استفاده می شود. به طور کلی بارهای قائم وارد بر سازه در سیستم ساختمانی توسط انواع قاب های ساختمانی مهار می شود. در این جا وظیفه قاب خمشی ایجاد مقاومت در برابر نیروهای جانبی می باشد. 

انواع قاب خمشی

قاب خمشی معمولی

از ویژگی های قاب خمشی معمولی می توان به استفاده از جزئیات دقیق در ساخت اجزاء آن اشاره کرد. این جزئیات به اندازه ای است که از ایجاد هرگونه تغییر شکل فرا ارتجاعی اندک در هنگام زلزله جلوگیری به عمل می آورد. استفاده از سیستم قاب خمشی معمولی در مناطقی که احتمال وقوع زلزله در آن پایین می باشد، امکان پذیر می باشد.

قاب خمشی متوسط

قاب خمشی متوسط به آن دسته از انواع قاب های ساختمانی گفته می شود که می تواند در برابر تغییر شکل های فرا ارتجاعی محدودی از خود مقاومت نشان دهد. از ویژگی های ساختاری این قاب ها می توان به وجود مفصل های پلاستیکی در انتهای تیر و در خارج از قسمت اتصال تیر به ستون اشاره کرد. این مفاصل پلاستیکی  دارای ظرفیت دورانی می باشند. استفاده از سیستم قاب خمشی متوسط در مناطقی که احتمال وقوع زلزله کم یا متوسط می باشد، استفاده می شود.

قاب خمشی ویژه

قاب های خمشی ویژه به قاب های ساختمانی گفته می شود، که می توانند تغییر شکل های فرا ارتجاعی قابل ملاحظه ای را تحمل کنند. از سیستم قاب خمشی ویژه باید در مناطق زلزله خیز استفاده کرد.

قاب های مهاربندی شده

قاب های مهاربندی شده متشکل از اعضای قائم، افقی و قطری می باشند. اعضای قائم شامل ستون ها، اعضای افقی هم چون تیرها و اعضای قطری شامل مهاربندها می باشند. وظیفه قاب های مهاربندی شده مقابله با نیروهای جانبی بوده و از کج شدن اسکلت ساختمان در هنگام بروز نیروهای جانبی جلوگیری به عمل می آورد. امکان قرارگیری مهاربندها به دو شکل واگرا و هم گرا وجود دارد. 

طبقه ­بندی خانه ­های سنتی در ایران

دیوارهای آجری یا بلوک بتنی با سقف طاق ضربی

تقریباً در تمام مناطق روستایی یافت میشوند. این نوع با مصالح صنعتی ساخته می ­شود و در نتیجه به آب و هوای خاصی محدود نیست. فراوانی آن ها در حدود 25 درصد است. این نوع سازه های بنایی غیرمسلح هستند، که حتی در مقابل زمین­لرزه ­های متوسط نیز، ضعیف عمل می کنند. مشکلات این ساختمان ­ها عبارتند از، بازشوهای بزرگ، فواصل بزرگ بین تیرهای تکیه­گاهی، فقدان اطلاعات ساخت (برای مثال استفاده از ملات گل به جای ملات ماسه سیمان)، و شکل­پذیری پایین.

دیوارهای خشتی با سقف چوبی مسطح

بسیار متعارف است. معمولاً در مناطق کوهستانی از شمال شرقی و شمال غربی ایران یافت می­شود. این سازه، نوع غالب از سازه­های روستایی در خراسان، آذربایجان و اردبیل است. فراوانی آن ها در حدود 20 درصد بوده و خصوصیات این سازه عبارتند از: ضعف در اتصالات تیر به دیوار، ضعف در اتصالات تیر به ستون و اتصالات دیوار به دیوار، عدم وجود مهار عرضی و طولی در تکیه­گاه­های تیر در دیوارهای خشتی و فونداسیون نامناسب.

دیوارهای بلوک بتنی یا چوبی زگالی با سقف شیبدار

بیشتر سواحل دریای خزر در شمال ایران و استان­های گیلان، مازندران و گلستان یافت می شوند و در حدود 20 درصد فراوانی دارند. سقف این ساختمان­ های دو طبقه، از کاه است در حالی که از آهن گالوانیزه، آزبست نیز به صورت وسیعی استفاده می­ شود. کاه یک عایق حرارتی خوب است. ساختار این سقف یک خرپا از چوب و گاهی از فولاد است.

دیوار های سنگی با سقف مسطح چوبی

در مناطق کوهستانی و سرد و استان­ های فارس، آذربایجان و خراسان یافت می­ شود. فراوانی آن ها در حدود 15 درصد می باشد. دیوارهای خیلی سنگین با اتصالات ضعیف دیوار به دیوار و تیر به دیوار، در این سازه­ ها یافت می­شود. سقف نیز هر دو یا سه سال یک بار با کاه­گل پوشانده می­ شود که آن را سنگین می ­سازد. ملات این سازه ­ها گل، گچ است، و در بعضی موارد اصلاً ملات استفاده نمی­ شود.

دیوارهای بلوک بتنی و آجر با سقف مسطح چوبی

معمولاً در مناطقی که چوب در دسترس است یافت می­ شود. در حدود 15 درصد فراوانی دارند و این سازه­ ها با مصالح بنایی غیر مسلح با بازشوهای بزرگ و اتصالات ضعیف دیوار به سقف ساخته می­ شوند.

دیوارهای خشتی با سقف قوسی

در مناطق خشک، به ویژه بیابان­ های مرکز ایران، استان­ های، کرمان، یزد، و جنوب خراسان یافت می ­شود. چندین لایه از پوشش کاه­گل در آن وجود دارد که سقف را بسیار سنگین می­ سازد. اگر اتصالات دیوارها باقی بمانند، از واژگونی سقف جلوگیری می­ شود.

دیوارهای بلوک بتنی آجری با سقف قوسی

بیشتر در مناطق خشک یافت می شوند و سقف آن ها با آجر ساخته می ­شود و توسط ملات کاه­گل پوشانده می ­شود.

منابع

1. wikipedia
2. sid
3. persiansaze