پایان نامه ارزیابی طراحی و میزان رعایت ضوابط آیین نامه ها در ساختمان های در حال احداث

پایان  نامه  برای دریافت  درجه  کارشناسی ارشد " M.Sc "

مهندسی عمران  - سازه 

چکیده

توسعه  صنعت  ساخت  و ساز در کشور، عدم  توجه  به  معیارهای کیفی  در زمینه  طراحی ساختمان  ها و پتانسیل  بالای لرزه  خیزی منطقه  موجبات  نگرانی بسیاری از متخصصین  این  رشته  را فراهم   ساخته  است .   بی توجهی نسبت  به  مقوله  طراحی ایمن  سازه  ها به  عنوان  رکن  اصلی و اولین  گام  دستیابی به  ساختمان  های مقاوم  در برابر زلزله  تبعات  جبران  ناپذیری را به  دنبال  خواهد داشت . یک  ساختمان  هرچند که  با بهترین  مصالح  و مجربترین  افراد ساخته  شود درصورتیکه  فاقد طراحی  صحیح  و عدم  رعایت  ضوابط  آیین  نامه  ها و استانداردهای معتبر باشد نمی  تواند در هنگام  وقوع  زلزله  پایداری  خود را حفظ  نماید.

انتظار می  رود وضعیت  ساخت  و ساز در شهرهای بزرگ  به  ویژه  تهران  به  عنوان  یک  کلانشهر و قطب  اقتصادی و سیاسی کشور از منظر کیفیت  طراحی ساختمان  ها و میزان  رعایت  ضوابط  آیین  نامه  ها و استانداردها به  خصوص  در سال  های اخیر از جایگاه  بالایی برخوردار باشد . در واقع  این  تحقیق  در راستای صحت  و یا سقم  همین  مطلب  می باشد. به  گونه  ای که  اگر بتوان  تهران  را در قالب  الگو و پیشرو در این  زمینه  معرفی نمود، در مورد سایر شهرها نیز می توان  به  نتیجه  گیری مناسبی دست  یافت .

برای نیل  به  این  هدف ، در ابتدا تعداد ۱۰ ساختمان  شامل  ۵ ساختمان  فولادی و ۵ ساختمان  بتنی        حتی الامکان  از مناطق  مختلف  شهر تهران  انتخاب  شدند که  طراحی هر یک  از آنها توسط  یک  شرکت  مهندسین  مشاور خاص  بود . عمده   پروژه  ها به  طور متوسط  دارای ۱۴ طبقه  و یا زیربنای بین  ۵ تا ۱۴ هزار مترمربع  بودند. برای تشخیص  وضعیت  و شرایط  ایمنی این  سازه  ها، کلیه  مدارک  طراحی شامل  دفترچه  محاسبات ، مدل  های سازه  ای و فایل  های کامپیوتری، نقشه  های سازه  و معماری و گزارش  مطالعات  مکانیک  خاک  و حت ی  مطابقت  اجرا با نقشه  ها و مدل  های سازه  ای آنها نیز مورد ارزیابی دقیق   قرار گرفت  . کلیه  فرضیات ، روش  ها و معیارهای طراحی میزان  مطابقت  آنها با استانداردهای متعارف  در کشور مورد بررسی واقع  شد و در پایان  یک  ساختمان  فولادی و یک  ساختمان  بتنی از این  مجموعه  انتخابی نیز به  صورت  تحلیل  استاتیکی غیرخطی کنترل  گردیدند. پس  از ارزیابی های نهایی، اهم  نتایج  حاصل  از این  تحقیق (که  درخصوص  ۱۵ ساختمان  تعمیم  داده  شده  است ) بدین  صورت  مشخص  شد که  معمولا میزان  بارگذاری مرده  و زنده  سازه  ها کمتر از میزان  مجاز است  . محاسبه  نیروی  زلزله  و اعمال  آن  به  سازه  به  طور مناسبی انجام  نمی گیرد و ضوابط  پیوست  ۲ استاندارد ۲۸۰۰ در بیشتر پروژه  ها کنترل  و اعمال  نمی گردد . تعداد زیادی از جزئیات  طراحی بر مبنای نقشه  های یکسان  (تیپ ) از سایر پروژه  ها می باشد و کنترل  ضوابط  مبحث  دهم  مقررات  ملی ساختمان  و آ یین  نامه  بتن  ایران  نیز به  خصوص  از نظر شکل  پذیری کمتر مورد توجه  قرار می گیرد. فرضیات  مدلسازی برخی از پروژه  ها نیز دارای ایراد بوده  و نهایتأ ساختمان  ها به  لحاظ  سطوح  عملکردی در محدوده  وضعیت  ایمنی جانی تا آستانه  فرو ریزش  قرار می گیرند.

مقدمه

ایران  یک ی  از  کشورها ی  لرزه  خیز دنیاست  که  به  دلیل  قرارگیر ی  در کمربند لرزه  خیز آلپ  - هیمالایا همواره  زمین لرزه  ها ی  بزرگ ی  را تجربه  نموده  است  . تهران   نیز  به  عنوان  پایتخت ، مهمترین  شهر ایران  و قطب  بزرگ  اقتصادی  و سیاس ی  کشور به  شمار م ی  رود. این  کلانشهر یک ی  از مناطق ی  است  که  به  شد ت  در معرض  خطر وقوع  زلزله  قرار دارد . با توجه  به  تراکم  جمعیت  و نوع  بافت  شهر ی  آن ، وقوع  زلزله  در این  شهر تبعات  بسیار ناگواری از جنبه  ها ی  مختلف  را در پ ی  خواهد داشت  . به  طور ی  که  شاید روند توسعه  کشور را بر ای  چندین  سال  متمادی  با مشکلات  جدی  رو به  رو سازد.

از سو ی  د یگر، افزایش  سریع  جمعیت  شهر ی ، محدودیت  فضا بر معمار ی  سازه  ها ی  مسکو نی ، افزایش  قیمت  زمین  و همچنین   نیاز به  محدود نمودن  گسترش  افق ی شهر تهران ،  و نظر به  اینکه  ساخت  و ساز ساختمانها ی بلند در این  شهر به  سرعت  پیش  م ی  رود، نیاز به  اطلاعات  جامع  تر در خصوص  نحوه  طراحی

سازه  ها به  طور پیوسته  احساس  می  شود.

با توجه  به  عدم  شناخت  دقیق  زمان  و مکان  وقوع  زمینلرزه ، مهمترین  راه  کاهش  خسارات  ناش ی  از آن ، احداث  ساختمان  ها ی  مقاوم  م ی  باشد که  مهندسین  طراح  باید با شناخت  کامل  و اطلاع  از فلسفه  طراح ی ساختمان های  مقاوم  در برابر زلزله  به  طراحی  آنها اقدام  نمایند.

 بجاست  تا متولیان  امر ساخت  و ساز در کشور از جمله  وزارت  مسکن  و شهرساز ی ، سازمان  نظام  مهندسی ، وزارت  کشور و شهردار ی  ها،  بیش  از هر زمان  دیگر ی  به  ارتقاء کیفی  ساختمان  ها به  ویژه  از منظر طراح ی عنایت  و توجه  بیشتری  نمایند

فصل  اول  :

 کلیات

۱-۱) هدف

مهمترین  اهداف  اجرای  این  تحقیق  شامل  موارد ذیل  می  باشد:

- بررسی  وضعیت  ساخت  و ساز در شهر تهران  با تمرکز بر کیفیت  طراحی  ساختمان  های  فولادی  و بتنی

- ارزیابی  طراحی  ساختمان  ها

- بررسی  اصول  طراحی

- میزان  رعایت  استاندارد ها و ضوابط  آیین  نامه  ها در طراحی ها

- بررسی نحوه  استفاده  از نرم  افزار برای  تحلیل  و طراحی

- تحلیل  استاتیکی غیرخطی (در مورد یک  ساختمان  فولادی و یک  ساختمان  بتنی مسلح  در حال  اجرا در شهر تهران )

- دستیابی  به  برخی  از ایده  های  طراحی  در آغاز طراحی  یک  پروژه

- دستیابی  به  برخی  از ایده  های  طراحی  در آغاز کنترل  یک  پروژه

۱-۲) پیشینه  تحقیق

صنعت  ساختمان  نقش  بنیادی  در حفظ  و حراست  ثروت  ملی  هرکشوری  داشته  و آیینه  تمام  نمای  اقتصاد، فرهنگ  و هنر هر جامعه  ای  می  باشد. ساختمان  ها بستر مناسبی  برای  کار و معیشت  انسان  ها به  عنوان  سرمایه  اصلی  هر کشور که  مولفه  اصلی  تولید مادی  و معنوی  اند را فراهم  می  کنند.

هر ساختمان  از لحاظ  تکوین  فکر ایجاد آن  به  ترتیب  مراحل  برنامه  ریز ی ، طراحی ، اجرا، راه  انداز ی ، بهره  برداری  و نگهداری  را طی  می  کند و بهره  برداری  تا وقتی  ادامه  می  یابد که  به  هر دلیل ، ساختمان  قابلیت  بهره  بردار ی  خود را از دست  بدهد و قادر به  انجام  وظایفش  نباشد و در این  مرحله  از چرخه  بهره  بردار ی  خارج  م ی  شود . مدت  زمانی  که  ساختمان  قابل  بهره  بردار ی  است  عمر مفید آن  نامیده  م ی  شود و به  طور بدیه ی ، چگونگ ی  ط ی  مراحل  فوق  در عمر مفید ساختمان  تاثی ر م ی  گذارد . هر ضعف  و خطا یی  که  در یکی  از مراحل  وجود داشته  باشد، کم  و بیش  کوتاه  شدن  عمر مفید ساختمان  را به  دنبال  خواهد داشت  و مستقیم  و غیرمستقیم  بر ثروت  مل ی  و راه  جامعه  اثر منف ی  خواهد گذاشت  . قابل  ذکر است  که  الزاما خطاها ی بزرگ  نیستند که  بر عمر مفید ساختمان  ها  اثر منف ی  و کاهنده  م ی  گذارند، بلکه  معمولا خطاها ی  به  ظاهر ناچیز نیز لطمات  سنگینی  به  بار می  آورند.

تجربه  نشان  م ی  دهد که  در زمان  طراح ی  و اجرا، معمولا بدون  هزینه   یا با هزینه  اندک ی  م ی  توان  از خطاها احتراز نمود ول ی  اگر به  این  مهم  ب ی  توجه ی  شود، خطاها به  مثابه  ک انون  ضعف  و نارسا یی  در ساختمان  با قی مانده  و سبب  کاهش  عمر مفید آنها م ی  گردند. درصورتیکه  در مراحل  بعد تصمیم  به  جبران  خطاها گرفته  شود، بسته  به  آن  که  تا چه  میزان  از مرحله  اجرا گذشته  باشد، هزینه  ها ی  لازم  بر ای  جبران  این  خطاها به  صورت  تصاعدی  افزایش  خواهد داشت .

از میان  مراحل  تکوینی  ساختمان  که  در بالا به  آن  اشاره  شد، دو مرحله  کلیدی  و حساس  صنعت  ساختمان  یعنی  طراح ی  و اجر ای  صحیح  (شامل  کنترل  کیفیت  اجرای ی ) درجایگاه  مهمتر ی  نسبت  به  سایر مراحل  دیگر قرار دارند . طبق  بررس ی  ها ی  نگارنده  مشخص  گردیده  است  که  تاکنون  تحقیقات  زیاد ی  در م ورد نقاط  ضعف  ساختمانها انجام  گرفته ، لیکن  گستره  و جهت  گیر ی  این  قبیل  از تحقیقات  بیشتر به  جوانب  اجرای ی  آن  سوق  داشته  و همچنین  اکثر این  تحقیقات  به  صورت  کاملا کل ی  صورت  پذیرفته  است  . به  عبار تی  به  نقاط  ضعف  ساختمان  ها  به  صورت  محدود و پراکنده  پرداخته  شده  و به  تمام  بخ ش  ها ی  مختلف  آن   اع م  از نقاط  ضعف  و قوت  به  صورت  کاملا موشکافانه  توجه ی  نشده  است  . به  سخن ی  دیگر درصد و پراکندگ ی  خطاها و نقاط  ضعف  و یا قوت  طراحی  در ساختمان  ها نامشخص  می  باشد. همچنین  محدوده جغرافیایی  احداث  ساختمان  مورد بررسی  (و یا حت ی  زمان  احداث  آن  ) نیز بعضا نامع لوم  است  . زیرا ساختما نی  که  در یک  نقطه  دوردست  ساخته  می  شود شرایطی  کاملا متفاوت  با ساختمانی  دارد که  در پایتخت  احداث  می  گردد. از دیدگاه  طراحی  نیز فعالیت  بسیار محدودتر ی  نسبت  به  بخش  اجرا صورت  گرفته  است  و نتایج  حاصل  از آن  کاملا کل ی  و عموم ی می  باشد و با  توجه  به  این که  محدوده  بررس ی  ها نامشخص  است  مسئولین  امر را نم ی  تواند به  سو ی  یک  نتیجه  گیری  اساسی سوق  دهد. با بررسی  های  انجام  شده  توسط  نگارنده ، مشخص  شده  است  که  تا این  زمان 

می توان  عمده  ترین  ایرادات  طراحی  را در قالب  تحقیقات  قبلی به  صورت  ذیل  خلاصه  نمود:

- خطا در محاسبه

- انتخاب  مدل  محاسباتی  نامناسب  برای  سازه 

- خطا در ارزیابی  عوامل  موثر بر سازه ، ترکیب  های  تعیین  کننده  آنها و تغییرشکل  های  تحمیل  شده  بر آن 

- خطا در محاسبه  اثر عوامل  و ارزیابی  تنش  ها و تغییرشکل  ها

- اختیار نمودن  مفروضات  ناصحیح  در مورد مشخصات  مکانیکی  مصالح  مصرفی

- خطا در تعیین  ابعاد و مقاطع  مناسب  برای  تحمل  تنش  ها

- عدم  توجه  به  رانش  قوس  ها، قاب  ها و ستون  های  غیر قائم 

- عدم  توجه  به  عواقب  اثر توام  تنش  های  مختلف  که  ممکن  است  اثر یکدیگر را تشدید نمایند

- خطا در ارزیاب ی  اثر تغییرشکل  ها و تغییرمکان  ها و یا پذیرش  تغ ییرمکان  ها ی  زیاد که  ممکن  است  سبب  کمانش ، ناپایداری  و تغییرشکل  های  موضعی  و یا ترک  شود

- عدم  توجه  و از نظر انداختن  اثرات  خاص  مانند ضربه  زدن  ساختمان  ها به  یکدیگر به  هنگام  زلزله  و یا پدیده  تشدید نوسان  ها

- ارزیابی  نادرست  واکنش  ساختمان  ها در برابر نیروهای  دینامیک

- عدم  توجه  به  ضوابط  و توصیه  های  آیین  نامه  ای  برای  شرایط  خاص  [۱]

با توجه  به  موارد فوق  الذکر  معلوم  می گردد  که  نقاط  ضعف  طراح ی  ساختمان  ها تاکنون  بیشتر به  صورت  کلی  مورد ارزیا بی  واقع  شده  اند . حال  آن  که  در این  تحقیق   (پروژه  فعل ی ) انتظار م ی  رود تمام ی  ایرادات  جزئی  و کلی  در خصوص  ۱۵ ساختمان  فولادی  و بتنی  در شهر تهران  که  در زمان  تهیه  این  تحقیق  در حال  اجرا می  باشند (سالهای ۱۳۸۴ تا ۸۶) مورد بررسی  قرار گیرد.

با عنایت  به  موارد ذکر شده  و همچنین  علیرغم  زلزله  خیز ی  بالا ی  بخش  ها ی  عمده   ای  از کشور به  ویژه  شهر تهران  و بروز خسار ت  های  جبران  ناپذیر در صورت  وقوع  آن ، کماکان  مشاهده  م ی شود که  ب ه  دلیل سهل  انگار ی  و یا عدم  تسلط  کا فی  برخ ی  از مهندسان ، طراح ی  ساختمان  ها ی  مقاوم  در برابر زلزله  با چالش  مواجه  شده  است . در نتیجه  لازم  است در زمینه  نقاط  ضعف  ساختمان  ها به  ویژه  از منظر طراح ی  توجه  بیشتری  معطوف  گردد تا با آگاهی  از آنها بتوان  راهکارهای  مناسبی  را در جهت  رفع  آن  اتخاذ نمود.

۱-۳) روش  کار و تحقیق

مراحل  مختلف  تحقیق  در ۳ بخش  عمده  زیر طبقه  بندی  می  گردد:

۱- انتخاب  پروژه  ها ی  طراحی : بر ای  آنکه  بتوان  پس  از بررس ی  و ارزیابی  پروژه  ها، به  نتایج  قابل  قبول  و هماهنگ  تری  دست  یافت ، انتخاب  پروژه  ها از اهمیت  خاصی  برخوردار است . در این  راستا عوامل  متعددی

نقش  داشته  که  مهمترین  آنها عبارتند از:

- انتخاب  پروژه  ها بر مبنا ی  تعداد طبقات  و میزان  مساحت  زیربنا ی  ساختمان  : نظر به  اینکه  سازه  ها ی  بلند و یا سا زه  نیمه  بلند با زیربنا ی  زیاد، هم  به  لحاظ  طراح ی  و هم  از نظر تعداد افراد ساکن  در آنها از درجه  اهمیت  بالاتری  برخوردار ند ، لذا معمولا سازه  ها ی  با ارتفاع  متوسط  حدود ۱۴ طبقه  و یا زیربنا ی  بین  ۵ تا ۱۴ هزار متر مربع  مورد ارزیابی  قرار خواهند گرفت .

- انتخاب  پروژه  ها  از مناطق  مختلف  شهردار ی  تهران  : از آنجا که  نوع  و بافت  ساختمان  ها در مناطق  مختلف  متفاوت  است  سع ی  گردیده  مطابق  با نقشه  ۱-۱، حت ی  الامکان  پروژه  ها ی  مناطق  مختلف  شهر تهران  (فولاد ی و بتنی ) مورد ارزیابی  واقع  شوند