توضیحات

عنوان فارسی: چهارچوب (قاب) و دیوارهای بتنی پس تنیده (پس فشرده) برای مقاومت در برابر زلزله- بررسی موردی مرکز David Brower

عنوان انگلیسی:

Post-Tensioned Concrete Walls and Frames for Seismic-Resistance – A Case Study of the David Brower Center

مقدمه:

این بررسی موردی یک کاربرد ابتکاری از ساختمان بتنی پس فشرده، در توسعهی مرکز شهری جدید چند منظورهی[1] David Brower را توصیف میکند.

این مجموعهی جدید که در قسمت مرکزی شهر برکلی کانادا و در یک کیلومتری گسل هیوارد[2] قرار دارد، نشاندهندهی مدلی از طراحی پایدار یکپارچه[3] میباشد. توسط شورای ساختمانسازی سبز آمریکا[4] به عنوان LEED Platinum ارزیابی شده و David Brower نامگذاری شدهاست. این مجموعه یکی از سرآمدان توجه به محیط زیست در قرن بیستم میباشد. این مرکز، دفتر و فضای جلسه برای حمایت از محیط زیست و گروه های غیر انتفاعی فراهم میکند.

برای حفاظت از بنا در برابر زلزلههای بزرگ احتمالی، ساختمان، ترکیبی منحصربفرد از چارچوب و دیوارههای بتنی پس فشرده را به کاربسته که عملکرد و خسارت مجاز را بهبود میبخشد و استفاده کارآمدتر از مواد ساختمانی را ممکن میسازد.

خصوصیت تعریف شده از این سیستم، رفتار خودمحور منحصر بفرد[5] آن است، که عملا تغییرشکلهای پس از زلزلههای دائمی را حذف میکند. این سیستم هیبریدی، خاصیت کشسانی تاندونهای غیرپیوندی دارای مقاومت زیاد[6] را، با قابلیت پراکندهسازی انرژی آرماتورهای فولاد نرم[7] ترکیب میکند، تا بتواند پاسخ غیرکشسانی بنا را کنترل کند.

استفاده از سیستم پس فشرده[8] در سازههای بتنی جهت مقاومت در برابر بارهای گرانش (جاذبه)، یک تکنولوژی بهخوبی ثبیت شده با کابرد وسیع میباشد. پیشرفتهای اخیر در طراحی عملی و تکنیکهای تجزیه و تحلیل نشان میدهند که سیستم پس فشرده، همچنین سود اجرایی و هزینهای قابل توجهای دارد، هنگامی که در چارچوبها و دیوارهای بتنی مقاوم در برابر زلزله به کار میرود.

بهراستی، این چنین سیستمی قابلیت کشش بهبود یافتهای را فراهم میکند و در طول تکانهای زلزله، کمتر مستعد تخریبهای فیزیکی خواهد بود. علاوهبراین، سیستم پسفشرده یک افزایش استحکام قابل توجهای را فراهم میکند که اساسا کاهش دهندهی مقادیر آرماتورهای معمولی در عنصرهای خمشی خواهد بود، که نتیجهی آن ابعاد فشردهتر و ساخت و ساز بهینهتر خواهد بود.

ترکیبهای بتنی خاص با جایگزینی حجم زیادی از سیمان با تفالهی کورههای مرتفع، همچنین در طراحی این مورد استفاده قرار میگیرند، تا کاهشدهندهی مقدار سیمان پورتلند باشند: یک مصالح دارای انرژی زیاد[9].

این مطالعهی موردی موضوعات کلیدی مرتبط با طراحی، مدلسازی تحلیلی و ساخت این سیستم هیبریدی جدید را توصیف میکند.

شرح پروژه

پروژه ترکیبی از 4 جزء مجزاست: یک ساختمان اداری 4 طبقه و مرکز کنفرانس، یک ساختمان مسکونی چند واحدی، فضای جزئی طبقه همکف زمین و یک گاراژ پارککردن زیرزمینی. شکلهای یک و دو را مشاهده کنید.

این مطالعه بر روی ساختمان اداری مرکز David Brower تمرکز میکند، که با شکل گلولهای دراز متمایز[10] خود، مرز شمالی این مجتمع را تشکیل میدهد. Oxford Palza یک ساختمان مسکونی چند واحدی میباشد که بهطور مستقیم به سمت جنوب واقع شده است و بوسیلهی یک بتن قالبی سکویی PT دو طبقه[11] که بر روی فضای جزئی طبقهی همکف زمین قرار دارد، پشتیبانی میشود. پارکینگ زیرزمینی تکی در برگیرندهی تمام سایت میباشد.

مساحت کل زمین مجموعه 225000 فوت مربع میباشد. با ابعاد پلان تقریبی 62 در 196. مرکز Brower تقریبا شامل 49500 فوت مربع از فضا میباشد. هزینههای ساخت و ساز کلی پروژه تقریبا 50 ملیون دلار بود. هزینه مرکز Brower تقریبا 15.3 ملیون دلار تخمینزده میشود.

مرکز David Brower یک سیستم دوگانه مقاوم در برابر نیروهای لرزهای را با دو هستهی Cشکل واقع شده در مرکز، که در ارتباط با دو چهارچوب خمشی عرضی که در انتهای ساختمان ایفای نقش میکنند را، ترکیب میکند. همانطور که در شکل 3 شرحداده شده است. چهارچوبها در بیرون دیوارهای هستهی مرکزی قرار دارند تا پاسخهای پیچشی را کنترل کنند. در جهت طولی دیوارهای هستهای در برابر تمام بار زلزله، مقاومت میکنند.

سیستم جاذبه از ستونهای بتنی که از بتونهای قالبی PT 9 اینچی پشتیبانی میکنند، تشکیل شدهاست. فاصلهی طولی بین دو ستون 27 فوت میباشد. در امتداد محور کوتاه دو 16 فوتی. با فاصلهی مرکز به مرکز 28 فوت.

فنداسیون از یک بتون قالبی مت[12] که بین 2 تا 2-6 اینچ ضخامت دارد، تشکیل شدهاست. از پایههای عمیق اجتناب شد، با برطرف کردن سیستم جانبی که نیروها را به جفت نیروی گشتاور چرخشی بین بتن قالبی کف و بتن قالبی مت، انتقال میدهند. در زیر طبقهی همکف چهاچوبها و دیوارها با خاصیت ارتجاعی طراحی شدهاند.

لرزهخیزی و حفظ پایداری

سایت در نزدیکی یک گسل اصلی که توانایی ایجاد یک زلزله با بزرگی 7 ریشتر را دارد، واقع شدهاست. پیشبینی شدهاست که یک زلزله با چنین شدتی و به احتمال نزدیک در 30 سال آینده یعنی در مدت طول عمر مورد انتظار این بنا، رخ دهد. یک ساختمان معمولی کد-سازگار در صورتی دارای عملکرد خوب درنظرگرفته میشود، که بعد از یک زلزلهی بزرگ، مقاوم باقی بماند و امکان تخلیهی ساکنان آن وجود داشته باشد، حتی اگر خسارات ساختمانی قابل توجهی به آن وارد شود. اغلب در چنین مواردی سیستمهای اصلی ساختمان به اندازه کافی مستحکم هستند و سالم باقی میمانند، اما خسارات گسترده و ناپایداریهای باقیماننده به اجزای غیرکلیدی ساختمان باعث غیر استفاده شدن آنها میشود. خمیدگیها[13]ی دایمی میتواند عملکرد درها، پنجرهها، محورهای آسانسور و دیگر اجزا را تا حدی مختل کند که مجبور باشیم آن سازه را به طور کامل خراب کنیم و دوباره بسازیم.

به طور واضح، یک جنبهی مهم از ساختمانهای پایدار در این شرایط عملکرد پیوسته و درست ساختمان بعد از رخدادن یک زلزلهی بزرگ است. حفاظت از سرمایه در قالب انرژی و مصالح، یک هدف ساختمانی سبز کلیدی میباشد.

توجه: