معایب وال پست و عملکرد اشتباه آن در زلزله‌های اخیر

متأسفانه طی سال‌های گذشته زلزله‌های شدیدی در کشور ایران رخ داده که صدمات مالی و جانی فراوانی به همراه داشته است. همانطور که در زلزله سال 1396 کرمانشاه مشاهده شد، بیشتر صدمات زلزله ناشی از تخریب دیوارهای غیرسازه‌ای ساختمان‌ها بوده است. موضوعی که پیش از این اتفاق کمتر به آن توجه می‌شد و بیشتر استحکام سازه اصلی ساختمان مورد نظر قرار می‌گرفت. پیوست ششم استاندارد 2800 با بیان ضوابط فنی مربوط به اجرای وال پست، مهندسین را ملزم به توجه بیشتر در این زمینه نمود.

در این مقاله به بررسی معایب وال پست و عملکرد آن و همچنین معرفی روش جایگزین می‌پردازیم.

وال پست در ساختمان‌ها

وال پست (WallPost) همان گونه که از نامش پیداست، به معنی نگهدارنده (Post) دیوار (Wall) در برابر نیروهای وارد به دیوار است. به طور کلی وال پست به عنوان المانی در نظر گرفته می‌شود که موجب اتصال دیوار به سازه با شرایط پیش‌بینی شده در آیین‌نامه می‌شود.

مطابق بند 4-4-1 آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله ایران (استاندارد 2800)، اجزای غیرسازه‌ای و تکیه‌گاه‌های آن‌ها باید به گونه‌ای به سازه مهار شوند که بتوانند نیروهای جزء غیرسازه‌ای را در جهت خارج از صفحه به سازه منتقل کنند و تغییرشکل‌های ایجاد شده در آن‌ها را پذیرا باشند. بنابراین دیوارهای داخلی و تیغه‌ها باید به نحو مناسبی از نظر جانبی به سازه مهار شوند. وال پست یک راهکار مرسوم در صنعت ساخت و ساز ایران برای مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای در برابر نیروهای جانبی زلزله است.

وال پست روی دیوار

دیوارها را می‌توان به دو صورت غیرپیوسته و میانقابی اجرا کرد. دیوار غیرپیوسته دیواریست که به کمک مواد تراکم‌پذیر (مانند یونولیت و پشم سنگ) از سازه اصلی جدا شده و در سختی آن دخالتی ندارد ولی دیوار میانقابی به سازه اصلی چسبانده شده است. در دیوارهای غیرپیوسته، دیوار و اتصالاتش باید صرفاً تحت اثر نیروهای اینرسی خارج از صفحه کنترل شوند. یکی از راه‌های مرسوم برای مهار دیوار در برابر نیروهای خمشی خارج از صفحه، کنترل طول آزاد دیوار در راستای افقی و عمودی آن با استفاده از وادارها و تیرک‌ها (وال پست) است.

با این حال در بسیاری از پروژه‌ها راهکارهای نوین و خلاقانه‌تری برای کنترل دیوار در برابر نیروهای خارج از صفحه نیز در حال استفاده است. این راهکار خلاقانه استفاده از وال‌ مش به جای وال پست مرسوم است. وال مش یک راهکار خلاقانه برای مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای است که در پیوست ششم استاندارد 2800 نیز به عنوان یک فناوری نوین برای مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای معرفی شده است. هسته اصلی راهکار وال مش برگرفته از فناوری کامپوزیت سیمانی تسلیح شده با منسوج (FRCM) است که مبانی تئوریک و محاسباتی آن در ACI 549 ارائه شده است. این کامپوزیت سیمانی با قرارگیری بر روی دیوارهای غیرباربر، سختی و استحکام قابل ملاحظه‌ای در برابر بارهای جانبی زلزله به دیوار می‌بخشد که در نهایت عملکرد مطلوبی به ساختمان می‌دهد.

وال پست چگونه روی دیوار کار می‌کند؟

اجزای غیرسازه‌ای ساختمان (مانند دیوارهای خارجی و داخلی) باید در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله به خوبی مهار شوند. روش‌های مهار لرزه‌ای این اجزا باید دارای ویژگی‌های به خصوصی باشند. یکی از این روش‌ها استفاده از وال پست است. وال پست همانطور که گفته شد نگهدارنده دیوار است و نقش مهار طول آزاد دیوار و انتقال بار توزیع شده در راستای افقی به تیر‌ها را دارد.

زمانی که نسبت یک بعد دیوار در مقایسه با بعد دیگر آن (نسبت طول به ارتفاع دیوار) به طور قابل توجهی زیاد شود، رفتار دیوار به سمت دال یک‌طرفه سوق پیدا کرده و سهم راستای افقی در تحمل نیروهای وارد بر دیوار ناچیز می‌گردد و خمش دیوار فقط در راستای قائم آن وارد می‌شود.

در صورتی که نیروی وارد بر دیوار از مقاومت خمشی آن در راستای قائم بیشتر باشد باید عکس‌العمل دیوار را در دو راستای افقی و قائم توزیع کرد. وال پست با کوتاه کردن طول آزاد دیوار و کنترل نسبت طول به ارتفاع دیوار موجب توزیع عکس‌العمل دیوار در هر دو راستا می‌شود تا قسمتی از بارهای عمود بر صفحه دیوار که در راستای قائم وارد می‌شدند، در راستای افقی توزیع شوند. وال پست باید با توجه به بار خمشی گسترده خارج از صفحه وارد بر آن و با توجه به سهم بارگیر راستای افقی به صورت یک تیر دو سر مفصل طراحی و اجرا گردد.

اهمیت استفاده از وال پست

فصل چهارم از استاندارد 2800 که ضوابط طراحی اجزای غیرسازه‌ای را بیان می‌کند، بر این موضوع تأکید می‌کند که اجزای غیرسازه‌ای باید به گونه‌ای به سازه مهار شوند که علاوه بر پذیرش نیروها و تغییرشکل‌های ایجاد شده در آن‌ها، بتوانند نیروهای جزء غیرسازه‌ای را به سازه منتقل کنند. همچنین مسیر انتقال بار در این اجزا باید دارای سختی و مقاومت کافی بوده و محل اتصال به سازه توانایی تحمل اثر موضعی بارها را داشته باشد. از جمله این اجزای غیرسازه‌ای دیوارهای خارجی یا تیغه‌های داخلی با ارتفاع بیش از 180 سانتی‌متر هستند که باید به نحو مناسبی (مانند استفاده از وادارها و غیره) از نظر جانبی به سازه مهار شوند.

مطابق موارد فوق، اجرای وال پست موضوع جدیدی نبوده و از سالیان پیش نیز در آیین‌نامه‌ها مطرح بوده است اما طی سال‌های اخیر توجه بیشتری به آن شده است. یکی از دلایل این توجه بیشتر، اتفاقات پیش آمده در زلزله سال 1396 کرمانشاه است. در این زلزله در بسیاری از ساختمان‌ها، سازه اصلی ساختمان آسیب جدی ندیده بود ولی دیوارها و اجزای غیرسازه‌ای با آسیب‌های گسترده‌ای مواجه شده بودند. در صورت عدم مهار جانبی مناسب اجزای غیرسازه‌ای در هنگام وقوع زلزله و اعمال بارهای جانبی، این اجزا عملکرد مناسبی نداشته و تخریب خواهند شد.

معایب وال پست چیست؟

اجرای انواع وال پست در ساختمان‌ها با توجه به این که ضوابط فنی و نکات اجرایی زیادی دارد با اشتباهات و معایبی نیز همراه است. اشکالات اجرایی وال پست می‌تواند تا حد زیادی عملکرد آن را مختل کرده و موجب آسیب در هنگام زلزله شود. از جمله معایب وال پست می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در برخی موارد مهار المان‌های وال پست به اعضای سازه تنها با یک میلگرد و با خال‌جوش کردن آن صورت می‌گیرد. با توجه به وزن دیوار و نیروی زلزله این اتصال به هیچ عنوان جوابگو نبوده و بلافاصله شکسته خواهد شد.

• در بسیاری موارد به خصوص در سازه‌های بتنی تیر یا ستون را تخریب می‌کنند تا از میلگردهای داخل آن برای اتصال المان‌های وال پست استفاده کنند. این کار با توجه به از بین بردن کاور بتن و نمایان شدن میلگردهای آن باعث آسیب جدی به سازه اصلی خواهد شد.

• برای مهار دیوار در راستای خارج از صفحه باید از مقاطع بالداری استفاده شود که بلوک‌ها داخل آن قرار گیرند. به عنوان مثال زمانی که مقطع قوطی برای وادار میانی انتخاب شود باید ناودانی به صورت منقطع به قوطی جوش داد شود تا دیوار داخل بال ناودانی‌ها قرار گیرد. در برخی موارد این ناودانی‌ها اجرا نمی‌شود و دیوار بدون مهار برون صفحه اجرا می‌گردد.

سخن پایانی

وال پست به عنوان نگهدارنده دیوار در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله نقش مهمی در مهار لرزه‌ای دیوارها ایفا می‌کند. پس از اتفاقات رخ داده در زلزله‌های چند سال اخیر ایران، توجه ویژه‌ای به نحوه صحیح اجرای وال پست از سمت دستگاه‌های مربوطه صورت گرفت و پیوست ششم آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (استاندارد 2800) از طرف مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی ابلاغ شد.

مهار لرزه‌ای دیوار می‌تواند با روش‌های مختلفی انجام شود که یکی از آن‌ها استفاده از راهکار وال پست مرسوم با استفاده از مقاطع فولای افقی و عمودی (تیرک و وادار) است. با این حال وال پست روشی پر هزینه و زمان‌بر بود و اجرای آن همواره با معایبی همراه است. به همین جهت در حال جایگزینی با روشی جدیدتر به نام وال مش است. وال مش در مقایسه با وال پست روشی ارزان‌تر و سریع‌تر بوده و اجرای آن با دقت بیشتری صورت می‌گیرد. همچنین معایب وال مش در مقایسه با مزایای آن بسیار کم و قابل چشم پوشی است.