بیشتر ساختمان های ساخته شده در شهرستان آوج ساختمان های بنایی بوده اند ولی تعداد محدودی از ساختمان های دارای قاب ساختمانی ساده نیز وجود داشت که در برابر زلزله دچار آسیب های قابل توجهی شدند.
ساختمان های با قاب ساده به دو دسته تقسیم می شوند
1. ساختمان های نیم اسکلت
این ساختمان ها دارای سیستم باربر ثقلی تشکیل شده از دیوار های بنایی در اطراف پلان و ستون های فولادی در میانه پلان هستند و این دیوار ها داری پی به ابعاد 50*50 ساخته شده از شفته آهک و نیز ستون ها داری پی منفرد می باشند. سقف این نوع ساختمان ها دارای سیستم باربر ثقلی طاق ضربی به همراه تیرهای باربر و تیرچه فولادی می باشد. سیستم باربر جانبی خاصی در این ساختمان ها طراحی نشده است و ظرفیت محدود برشی دیوارهای پیرامونی و تیغه های داخلی تنها عامل مقاوم در برابر بارهای جانبی است. این دیوارها به علت عدم محصور شدن در کلاف های افقی وقائم و یا اسکلت ساختمان، فاقد شکل پذیری هستند و به علت تردی قابل توجه، در برابر نیروهای ضربه ای زلزله سریعاً ترک خورده و مقاومت برشی خود را از دست می دهند. اتصال تیرها و ستون ها عمومًا به وسیله نبشی های نشیمن تکیه گاهی انجام می شود که گیرداری محدودی را تامین می کنند و عملاً نمی توانند ظرفیت خمشی قابل توجهی در جذب و استهلاک انرژی زلزله ارائه کنند.
از مهاربندی های افقی درکف طاق ضربی استفاده نشده است و این کف ها در برابر بار جانبی انعطاف پذیر هستند. همچنین مهاربندی پاطاق سقف طاق ضربی برای جلوگیری از رانش تیر پاطاق تحت فشار قوس آجری در این ساختمان ها انجام نشده است. اتصال و انسجام خاصی بین کف طبقات و دیوارهای پیرامونی وجود ندارد و از جزئیات مخصوص اتصال طاق ضربی ودیوارهای طاق ضربی و و دیوار بنایی بهره گیری نمی شود. مجموعًا این ساختمان ها مقاومت، شکل پذیری و انسجام لازم برای مقابله با نیروی دینامیکی زلزله را ندارند.
2. ساختمان های دارای اسکلت کامل
این ساختمان ها دارای قاب ساختمانی ساده مرکب از تیرها و ستون های فولادی هستند. سقف ها عمومًا از طاق ضربی آجری ویا بلوک و تیرچه بتنی تشکیل می شوند. از مهاربندی های قائم در قاب های سازه ای و مهاربندی های افقی در سقف های طاق ضربی استفاده نمی شود. اتصال تیرها و ستون ها با استفاده از نبشی های نشیمن تکیه گاهی صورت می گیرد که فاقد گیرداری وظرفیت خمشی قابل توجه در جذب و استهلاک انرژی زلزله هستند. ساختمان دارای سیستم باربر جانبی طراحی شده ای نیست و تنها اتکای آن به ظرفیت برشی دیوارهای میانقاب وتیغه های داخلی است. اتصال خاصی بین دیوارهای میانقاب و ستون های طرفین دیوار ایجاد نشده است و خود دیوارها نیز بدون در نظر گرفتن جزئیات خاص برای ایجاد شکل پذیری یا محدود ساختن مدهای شکست، اجرا شده اند. درمجموع می توان گفت که ساختمان های با خصوصیات فوق، فاقد مقاومت و شکل پذیری کافی برای تحمل نیروهای زلزله هستند.
در پایان باید اشاره کرد که فقط در یک نمونه از ساختمان های دارای قاب ساختمانی یعنی ساختمان قوه قضاییه در بخش آوج، از مهاربندهای قائم در قاب ها استفاده موثری شده بود و این ساختمان فاقد خسارات قابل توجه سازه ای و غیر سازه ای بود. این در حالیست که ساختمان اداره امور اقتصادی و دارائی بخش آوج در مجاورت آن، به دلیل نداشتن سیستم مقاوم جانبی مناسب، دچار خسارات شدیدی شده بود.
آسیب های وارده به ساختمان ها به شرح زیر می باشد
جداشدن دیوارها از قاب ساختمانی وفروریختن آن ها
علت این امر عدم تعبیه عناصر اتصال دهنده قاب ودیوار است. با ید توجه داشت که با استفاده از شاخک های فولادی می توان اتصال لازم را بین دیوار و ستون مجاور ایجاد نمود که روشی آسان واجرایی است. اتصال مناسب بین دیوار و سقف را می توان با اجرای رگ آخر اجرچینی با ملات کافی و جا گذاری آجرها با فشار، ایجاد نمود. همچنین عدم تعبیه کلاف های قائم در اطراف بازشوهای بزرگ از دیگر علل فرو ریختن دیوارهای شامل این بازشو ها بوده است.
ترک خوردگی های عمیق برشی دیوارها ی بنایی و ریزش برخی از آن ها
علت این آسیب، عدم یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی است که دارای مقاومت و شکل پذیری کافی باشد. در فقدان مهاربندها و قاب های خمشی، نیروهای جانبی زلزله به دیوارهای ساختمان منتقل می شود و به علت تردی این دیوارها و ظرفیت برشی اندک، ترک خوردگی های عمیق در دیوارها ظاهر می شود که دارای زاویه حدود ۴۵ درجه با سطح افق هستند و درصورت تکرار چرخه های بارگذاری و باربرداری به صورت ضربدری در آمده و بخش هایی مثلثی شکل از آن ها جدا شده و فرو می ریزد.
در یکی از ساختمان های مورد بررسی، علیرغم وجود مهاربند ضربدری در طبقه همکف، به علت عدم اتصال کافی بین ورق اتصال مهاربند و تیر و ستون، عملآ نیروی زلزله به مهاربند منتقل نشده بود.
انهدام کامل ساختمان یا طبقه ای از آن
در ساختمان های دارای قاب ساختمانی ساده و بدون مهاربندی، به علت استفاده از اتصال ساده یانیمه گیردار بین تیر وستون، ظرفیت خمشی قابل توجهی در برابر بارهای جانبی وجود ندارد. اگر به علت تعدد بازشوها و نورگیرها در یک جهت ساختمان، ظرفیت برشی محدود دیوارها نیز موجود نباشد، با تخریب اتصال تیر و ستون ویا تخریب ستون، کل ساختمان یا یک طبقه کامل با تغییرمکان جانبی زیاد منهدم می شود. این اتفاق به ویژه در روستای چنگوره که دارای تعدادی ساختمان های بزرگ ویلایی بود، اتفاق افتاده است.
دلایل تخریب اتصال تیر و ستون
یکی از اتصالات بسیار رایج در منطقه آوج شامل سوراخ کردن قوطی فولادی و عبور تیر فولادی از آن است. بار ثقلی تیر به وسیله نبشی های تکیه گاهی به ستون منتقل می شود. به دلایل زیر این اتصال در برابر نیروی جانبی بسیار ضعیف است :
- تضعیف شدید ظرفیت لنگر خمشی ستون در محل اتصال به دلیل بریده شدن بال های آن
- ضعف لبه های بریده شده مقطع قوطی ستون در برابر کمانش ورق تحت بار محوری توام با حرکت جانبی
- انتقال نیروی محوری بال تیر به ستون بدون استفاده از ورق های سخت کننده و پیوستگی درجان ستون
- قابلیت تغییر شکل نبشی های نشیمن تکیه گاهی و خارج شدن آنها از زاویه قائمه که نشان دهنده عدم توانایی انتقال لنگر خمشی بین تیر و ستون است.
دلایل تخریب ستون در مجاورت اتصال تیر و ستون
ستون قوطی فولادی در مقایسه با تیرهای پیوسته I شکل عبوری از محل اتصال، دارای ظرفیت خمشی کمتری است و اصل تیر ضعیف وستون قوی در انتخاب اندازه اعضاء رعایت نشده است. بنابراین تشکیل مفصل پلاستیک در ستون مقدم بر تشکیل این مفاصل در تیرها است و این مکانیزم بسیار نامطلوب است. علاوه براین نیروی محوری ثقلی نیز در ستون ها وجود دارد که با اضافه شدن به لنگر خمشی وارده از تیر، به راحتی از پوش ظرفیت باربری ستون تحت اثر همزمان نیروی محوری و لنگر تجاوز می کنند.
نکته دیگر، استعداد ذاتی ورق نسبتاً نازک قوطی فولادی برای کمانش است که باعث افت ظرفیت خمشی ستون می شود. درغیاب ورق های پیوستگی و سخت کننده، نمی توان انتظار داشت که مقطع قوطی فولادی نورد شده، عملکرد مناسبی تحت بار زلزله داشته باشد.
آسیب های وارده به خرپشته ساختمان ها
در چندین مورد دیده شد که خرپشته ساختمان های دو یا سه طبقه علیرغم آسیب اندک طبقات پایین، خود دچار ترک خوردگی های قابل توجهی شده اند. علت این امر تشدید حرکات ساختمان در تراز فوقانی برای قطعات الحاقی است که در زلزله های دیگر نیزگزارش شده است.
فرو ریختن آخرین دهانه طاق های ضربی آجری
در موارد متعدد مشاهده شد که آخرین دهانه طاق ضربی به علت عدم استفاده از میلگردهای مهار پاطاق و تحت رانش قوس آجری فرو ریخته است.
خارج شدن نعل درگاه از دیوار
در یکی از ساختمان های مورد بازدید در بخش آوج مشاهده شد که به علت عدم اتصال مناسب مقطع قوطی فولادی نعل درگاه با اجرچینی مجاور، این عضو از دیوار خارج شده است. ریزش دیوار در این مورد مشاهده نشد، اما اصولا این امر محتمل است.
نتیجه گیری:
با توجه به بزرگی زلزله اول تیر ماه سال 1381 منطقه آوج که در حدود 3/6 ریشتر برآورد شده است، میزان خسارات وارده به ساختمان ها از حد انتظار بیشتر بوده است. با توجه به مشاهدات محلی، دلیل اصلی این خسارات قابل توجه، عدم رعایت اصول اولیه مهندسی زلزله در طرح و اجرای ساختمانها بوده است. ساختمان های مورد بازدید دارای سیستم مقاوم جانبی مشخص و طراحی شده ای نبودند، اتصالات قاب ها همگی ساده و یا نیمه گیردار بودند، از مهاربندی قائم اثری دیده نمی شد و عناصر سازه ای مانند تیغه ها به خوبی در جای خود تثبیت نشده بودند. تنها در یک مورد یعنی ساختمان قوه قضائیه بخش آوج به دلیل طرح و اجرای اصولی و عدم ضعف سازه ای، خسارت قابل توجهی وارد نشده بود که نشان دهنده تاثیر مهم رعایت اصول مهندسی در ایمنی بناهاست.
