روش‌های مختلفی برای افزایش مقاومت دیوارها در برابر زلزله پیشنهاد شده، اما یکی از راهکارهای نوین و مؤثر، استفاده از سیستم وال مش است. این سیستم با توزیع نیروهای جانبی و جلوگیری از تمرکز تنش، به پایداری دیوار کمک می‌کند. اما اجرای صحیح وال مش تنها به نصب مش و پوشش پلاستری محدود نمی‌شود. در کنار این سیستم، نبشی وال مش نیز به عنوان یک عامل کلیدی برای مهار دیوارها مطرح است. در نگاه اول، ممکن است تصور شود که نبشی‌ها و نوارهای وال مش عملکرد مشابهی دارند، اما در واقع هر یک نقش مستقلی ایفا می‌کنند.
یکی از چالش‌های مهم در طراحی این سیستم، تعیین فواصل نبشی‌های وال مش است، چرا که فاصله‌گذاری نادرست می‌تواند اثربخشی کل ساز و کار مقاوم‌سازی را کاهش دهد. در این مقاله، ابتدا به بررسی نحوه عملکرد وال مش در برابر نیروهای زلزله می‌پردازیم، سپس تفاوت نقش نبشی‌ها و نوارهای وال مش را بررسی کرده و در نهایت، معیارهای تعیین فاصله مناسب نبشی‌ها را مورد بحث قرار می‌دهیم.
نیروهای زلزله و تأثیر آن بر دیوارهای بنایی
در هنگام زلزله، شتاب‌های افقی و عمودی به دیوار اعمال می‌شوند که منجر به ایجاد مجموعه‌ای از نیروها و تنش‌ها می‌گردد. این نیروها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: نیروهای خارج از صفحه (Out-of-Plane) و نیروهای داخل صفحه (In-Plane). در دیوارهای غیرسازه‌ای جدا شده از قاب اصلی (دیوار غیرپیوسته)، تمرکز اصلی بر نیروهای خارج از صفحه است.
نیروهای خارج از صفحه، مجموعه‌ای از اثرات مکانیکی در دیوار ایجاد می‌کنند. ابتدا، نیروی اینرسی ناشی از شتاب زلزله به صورت عمود بر سطح به دیوار اعمال می‌شود و تمایل دارد دیوار را جابه‌جا یا واژگون کند. از آنجا که دیوار در بالا و پایین مهار شده، این نیرو منجر به بروز لنگر خمشی در دیوار می‌شود. این لنگر در میانه دیوار به حداکثر می‌رسد.
دیوار باید علاوه بر مقاومت در برابر لنگرهای خمشی، این نیرو را به تکیه‌گاه‌های خود یعنی سازه اصلی (تیر و ستون‌های اطراف دیوار) منتقل کند. واکنش تکیه‌گاهی در نقاط اتصال دیوار به سازه به صورت نیروی برشی ظاهر می‌شود. بنابراین، در نقاط اتصال دیوار به سازه، مانند تیر بالای دیوار، نیروی برشی شکل می‌گیرد.
ضعف دیوارهای بنایی و لزوم مقاوم‌سازی
دیوارهای بنایی، به دلیل استفاده از مصالح ترد نظیر آجر یا بلوک سیمانی، دارای ظرفیت محدودی در برابر نیروهای زلزله هستند. ضعف‌های اصلی این دیوارها عبارتند از:
• ظرفیت کششی پایین: مصالح بنایی در برابر تنش‌های کششی ناشی از لنگر خمشی بسیار شکننده‌اند و به سرعت دچار ترک‌خوردگی و گسیختگی می‌شوند.
• رفتار ترد: فقدان شکل‌پذیری در این دیوارها باعث می‌شود که پس از رسیدن به ظرفیت نهایی، به طور ناگهانی فروپاشی رخ دهد، بدون اینکه انرژی زلزله را مستهلک کنند.
• ضعف در برابر نیروی خارج از صفحه: دیوارهای بنایی معمولاً قادر به تحمل لنگر خمشی یا نیروی برشی قابل‌توجه نیستند و در صورت عدم مهار مناسب، واژگونی یا جدایش از سازه رخ می‌دهد.
• ماهیت غیرایزوتروپیک: دیوارهای بنایی بر حسب ملات مورد استفاده، معمولا رفتار متفاوتی در دو جهت خواهند داشت که مستلزم توجه ویژه به رفتار دیوار در هر دو جهت عمود بر بندبستر و موازی بندبستر است.
این ضعف‌ها، مقاوم‌سازی دیوارهای بنایی را به یک ضرورت تبدیل می‌کند. هدف از مقاوم‌سازی، افزایش ظرفیت تحمل نیروها، بهبود شکل‌پذیری، جلوگیری از فروپاشی و انتقال صحیح نیرو است.
ساز و کار وال مش در مقابله با نیروهای زلزله
وال مش شامل نوارهای مش فایبرگلاس است که به همراه پلاستر والمش بر حسب ماهیت رفتاری دیوار، معمولا به صورت عمودی روی سطح دیوار نصب می‌شوند. این سیستم به طور خاص برای مقابله با نیروهای خارج از صفحه طراحی شده و عملکرد آن در برابر تنش‌های مختلف به شرح زیر است:
• تحمل لنگر خمشی: لنگر خمشی ناشی از نیروی زلزله، در یک سمت دیوار تنش فشاری و در سمت مقابل تنش کششی ایجاد می‌کند. مصالح بنایی ظرفیت فشاری قابل‌قبولی دارند، اما در برابر کشش ناتوان‌اند. توری وال مش با مقاومت کششی بالای خود، تنش کششی را در ناحیه تحت کشش دیوار تحمل می‌کند. این امر به دیوار اجازه می‌دهد که لنگر خمشی را بدون گسیختگی کامل تحمل کند.
• مدیریت تنش کششی: نوارهای وال مش به صورت عمودی عمل می‌کنند و تنش کششی را در راستای ارتفاع دیوار توزیع می‌کنند. این توزیع، تمرکز تنش را کاهش داده و از گسترش ترک‌های افقی یا مورب جلوگیری می‌کند.
• انتقال نیروی برشی: نیروی برشی در نقاط اتصال دیوار به سازه (بالا و پایین) به طور مستقیم توسط وال مش منتقل نمی‌شود، بلکه این نوارها با حفظ یکپارچگی دیوار، اطمینان می‌دهند که نیرو به صورت یکنواخت‌تر به تکیه‌گاه‌ها برسد.
تفاوت نقش نبشی‌ها و نوارهای وال مش
در سیستم وال مش، نوارهای مش و نبشی‌ها (یا ناودانی‌ها) به عنوان دو المان مکمل اما با عملکردهای متمایز عمل می‌کنند. درک این تفاوت برای طراحی بهینه و اجرای صحیح ضروری است:
نوارهای وال مش به عنوان یک تقویت‌کننده عمل می‌کند که مستقیماً روی دیوار نصب می‌شود. وظیفه اصلی آن، تحمل تنش‌های کششی ناشی از لنگر خمشی و حفظ یکپارچگی دیوار در برابر ترک‌خوردگی و فروپاشی است.
نبشی‌ها یا ناودانی‌ها، که بالای دیوار نصب می‌شوند، به عنوان المان‌های مرزی و انتقال‌دهنده نیرو عمل می‌کنند. وظیفه اصلی آن‌ها، دریافت نیروی برشی از دیوار و انتقال آن به سازه اصلی (تیر یا دال بتنی) است.
به بیان ساده‌تر، نوارهای وال مش نیروها را در داخل دیوار مدیریت می‌کنند، در حالی که نبشی‌ها نیروها را از دیوار به بیرون منتقل می‌کنند. این دو المان، اگرچه باید به صورت هماهنگ عمل کنند تا عملکرد لرزه‌ای دیوار بهینه باشد، اما وظایف متفاوتی دارند و وابستگی مکانی مستقیم به یکدیگر ندارند.
این تمایز، یک نکته کلیدی را مطرح می‌کند. نبشی‌ها لزوماً نباید در محل نصب نوارهای وال مش قرار گیرند. از منظر فنی، نبشی می‌تواند در نقاطی نصب شود که بهینه‌ترین انتقال نیروی برشی به سازه را فراهم کند، مستقل از موقعیت نوارهای وال مش. برای مثال، نبشی والمش ممکن است در فواصل مشخص با پیچ یا جوش در امتداد بالای دیوار قرار گیرد، در حالی که نوارهای وال مش بر اساس نیازهای خمشی و تنش کششی دیوار، در فواصل متفاوتی طراحی شوند. این انعطاف‌پذیری، امکان طراحی دقیق‌تر و اقتصادی‌تر را فراهم می‌کند، مشروط بر اینکه ظرفیت هر المان برای نقش خود به درستی محاسبه شود.
تعیین فواصل نبشی‌های وال مش و نحوه طراحی نبشی‌ها در دیوارهای داخلی و پیرامونی
پس از بررسی عملکرد مستقل نبشی‌ها و نوارهای وال مش و تفاوت‌های ساختاری آن‌ها، لازم است به نحوه تعیین فواصل و طراحی این المان‌ها در دیوارهای داخلی و پیرامونی بپردازیم. همان طور که پیش‌تر اشاره شد، نبشی‌ها و نوارهای وال مش وظایف متفاوتی دارند و الزاماً نباید محل قرارگیری آن‌ها یکسان باشد. با این حال، ملاحظات اجرایی منجر به تغییراتی در نحوه جانمایی و طراحی این عناصر شده است.
1) تعیین فاصله نبشی وال مش در دیوارهای داخلی
در دیوارهای داخلی، اگرچه در حالت تئوری نبشی وال مش مستقل از نوارهای وال مش عمل می‌کنند، اما در عمل، به دلیل ترد بودن برخی از انواع بلوک، انتقال برش از دیوار به نبشی ممکن است باعث شکست بلوک شود. این موضوع می‌تواند عملکرد مورد انتظار از نبشی را مختل کند. به همین دلیل، واحد فنی مهندسی وال مش تصمیم گرفت که نبشی‌ها دقیقاً در محل قرارگیری نوارهای وال مش نصب شوند. این رویکرد، علاوه بر حل مشکل مذکور، موجب ساده‌تر شدن جانمایی و اجرای نبشی‌ها نیز می‌شود.
بنابراین در تعیین فاصله نبشی وال مش، فواصل محور تا محور نبشی‌ها در دیوارهای داخلی برابر با فواصل محور تا محور نوارهای وال مش در نظر گرفته می‌شود.
بر این اساس، دو تیپ نبشی برای دیوارهای داخلی طراحی شد:
- نبشی تیپ ۱: اگر فواصل نوارهای وال مش کمتر از ۱ متر باشد از این نوع نبشی استفاده می‌شود. این نبشی به گونه‌ای طراحی شده که ظرفیت تحمل برش در این فاصله را دارد. بيشترين نيروي وارده بر نبشي براي فواصل قرارگيري 1 متری محاسبه شده و پروفيل نبشي و پيچ‌هاي اتصال مورد استفاده در آن بر اساس این نیرو طراحي شده‌اند. طول این نبشی 10 سانتی‌متر و ضخامت ورق آن 2.5 میلی‌متر است. مشخصات دقیق این نبشی در تصویر زیر قابل مشاهده است.
- نبشی تیپ ۲: برای فواصل بین ۱ تا ۱.۵ متر، از نبشی مقاوم‌تری استفاده می‌شود که توانایی تحمل برش در این فواصل را داراست. بيشترين نيروي وارده بر نبشي براي فواصل قرارگيري 1.5 متری محاسبه شده و پروفيل نبشي و پيچ‌هاي اتصال مورد استفاده در آن بر اساس این نیرو طراحي شده‌اند. طول این نبشی 15 سانتی‌متر و ضخامت ورق آن 2.5 میلی‌متر است. مشخصات دقیق این نبشی در تصویر زیر قابل مشاهده است.
دلیل انتخاب فواصل 1 و 1.5 متر برای نبشی‌های وال مش
این فواصل نبشی‌های وال مش طوری در نظر گرفته شده‌اند که بتوان اتصال نبشی را در فواصل 1 متری با یک پیچ طراحی کرد. همچنین، اگر فاصله نوارهای وال مش بیش از 1.5 متر باشد، سطح پوشش دیوار کاهش یافته و دیگر معیارهای حداقلی مقاوم‌سازی را تأمین نمی‌کند. به عبارت دیگر، اجرای نوارها با فاصله بیشتر از 1.5 متر در دیوارهای مجهز به وال مش منطقی نیست و استحکام لازم را فراهم نخواهد کرد (البته با توجه به عرض نوارهای 25 یا 33 سانتی‌متری). بنابراین نیروی هر نبشی منفرد برای دو فاصله 1 متر و 5/1 متر به عنوان دو حالت حدی محاسبه شده است.
1) تعیین فواصل نبشی‌های وال مش در دیوارهای پیرامونی
در دیوارهای پیرامونی، به دلیل تفاوت در شرایط اجرایی و الزامات سازه‌ای، رویکرد متفاوتی برای طراحی و تعیین فواصل نبشی‌های وال مش اتخاذ شده است. در این دیوارها، دو روش برای مهار دیوار استفاده می‌شود:
- استفاده از ناودانی در بالای دیوار: در این حالت، از داخل ساختمان، کف‌سازی انجام شده و نیازی به تقویت اضافی در پایین دیوار نیست. از سمت بیرون نیز یک نبشی در پایین دیوار نصب می‌شود. بالای دیوار نیز با اجرای ناودانی وال مش مهار می‌گردد.
- استفاده از پلیت مهاری در وجه بیرونی دیوار: در این روش، پلیت در بالا و پایین دیوار قرار گرفته و در وجه داخلی نیز در قسمت بالا از نبشی استفاده می‌شود، درحالی‌که پایین دیوار در کف‌سازی قرار گرفته و نیازی به المان اضافی ندارد.
با توجه به اینکه در دیوارهای پیرامونی معمولاً درصد پوشش وال مش بالاتر است و فاصله نوارهای وال مش کمتر از دیوارهای داخلی است، تنظیم فواصل نبشی‌های وال مش بر اساس فواصل نوارها توجیه اقتصادی ندارد. به همین دلیل، در تمامی شرایط، فاصله نبشی وال مش یا ناودانی‌ها در دیوارهای پیرامونی ۱ متر در نظر گرفته شده است. این المان‌ها برای این فاصله طراحی شده‌اند تا ظرفیت باربری کافی را داشته باشند. این انتخاب به اقتصادی‌تر شدن قیمت والمش نیز کمک کرده است.
جمع‌بندی: فواصل نبشی‌های وال مش چقدر است؟
در نهایت، تصمیم‌گیری در خصوص فواصل و جانمایی نبشی‌ها در دیوارهای داخلی و پیرامونی با در نظر گرفتن ملاحظات اجرایی، مقاومت مصالح و بهینه‌سازی طراحی صورت گرفته است.
- در دیوارهای داخلی، فاصله نبشی‌ها برابر با فاصله نوارهای وال مش بوده و متناسب با آن دو تیپ نبشی طراحی شده است.
- در دیوارهای پیرامونی، صرف نظر از فاصله نوارهای وال مش، فاصله نبشی‌های وال مش (یا ناودانی‌ها) به صورت ثابت ۱ متر در نظر گرفته شده است.
برای دستیابی به بهترین عملکرد در دیوارها، رعایت فواصل طراحی شده نوارها و نبشی‌ها در اجرای وال مش ضروری است.
سخن پایانی
در این مقاله به بررسی تفاوت عملکرد نوارهای وال مش و نبشی‌ها پرداختیم و دیدیم که هر یک نقش مستقلی در افزایش مقاومت دیوار دارند. همچنین، درباره دلیل انتخاب فواصل مشخص در تعیین فاصله نبشی وال مش و ارتباط آن با نحوه اجرای وال مش صحبت کردیم. یکی از مهم‌ترین نکات اجرایی که به آن اشاره شد، هماهنگ‌سازی فواصل نبشی‌های وال مش با محل اجرای نوارها مش فایبرگلاس در دیوارهای داخلی، برای بهبود عملکرد و سهولت در اجرا بود. در دیوارهای پیرامونی نیز، فواصل نبشی‌های وال مش ثابت در نظر گرفته شد تا مقاومت کافی را تضمین کند.
اگر به دنبال یک راهکار مؤثر برای مقاوم‌سازی دیوارهای داخلی و پیرامونی هستید، خرید وال مش می‌تواند یک انتخاب حرفه‌ای و هوشمندانه باشد. برای دریافت مشاوره تخصصی و آشنایی با جزئیات بیشتر، با ما در تماس باشید.
