اجرای وال پست در اسکلت فلزی و بتنی باعث مهار اجزای غیرسازه‌ای چه در سازه‌های بتنی و چه در سازه‌های فلزی بسیار مهم است، چرا که با وجود تمام تلاش‌ها برای پایداری سازه اصلی در هنگام زلزله، در صورت عملکرد نامناسب اجزای غیرسازه‌ای و تخریب آن‌ها، علاوه بر آسیب‌های شدید سازه‌ای به ساختمان‌ها و خسارات مالی و جانی فراوان، سرویس‌دهی ساختمان‌ها نیز دچار اختلال می‌شود.
به همین دلیل بهره‌گیری از راهکارهای مهار لرزه‌ای دیوارها امری ضروری است. وال پست به عنوان راهکاری مرسوم و سنتی در این زمینه به کار گرفته می‌شود که در هر دو نوع اسکلت فلزی و بتنی قابل اجراست. در ادامه نحوه اجرای وال پست در اسکلت بتنی و فلزی و نکات اجرای وال پست در این دو نوع سازه مورد بررسی و بحث قرار خواهد گرفت.
وال پست چیست؟
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.
مقررات موجود برای اجرای وال پست
فصل چهارم از آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (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، استفاده از وال پست موضوع جدیدی نبوده و از سالیان پیش نیز در آیین‌نامه‌ها مطرح بوده است اما طی سال‌های اخیر توجه بیشتری به اجرای 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.
همین مسئله سبب شد تا مهندسین و مدیران دستگاه‌های دست‌اندرکار صنعت ساختمان اقدام به تدوین و ابلاغ پیوست ششم استاندارد 2800 تحت عنوان طراحی لرزه‌ای و اجرای اجزای غیرسازه‌ای معماری نمایند. این پیوست به طور کامل و با جزئیات لازم به موضوع وال پست پرداخته است. به طور کلی از جمله آیین‌نامه‌هایی که ضوابط اجرایی دیوارهای غیرسازه‌ای را مورد بحث قرار داده‌اند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پیوست ششم آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (استاندارد 2800)
- راهنمای طراحی سازه‌ای و جزئیات اجرایی دیوارهای غیرسازه‌ای (نشریه شماره 819 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی)
- راهنمای طراحی لرزه‌ای دیوارهای بنایی غیرسازه‌ای مسلح به میلگرد بستر (نشریه شماره ۷۲۹ سازمان برنامه و بودجه کشور)
مراحل اجرای وال پست در اسکلت بتنی
اجرای وال پست در اسکلت بتنی شامل اجرای وادارها، تیرک‌ها و اتصالات وال پست است. همچنین با توجه به این که مقاومت دیوار در راستای افقی ناچیز است، اجرای وال پست بدون تسلیح افقی دیوار موضوعیت نداشته و وال پست باید به همراه میلگرد بستر اجرا شود. برای اجرای وال پست در سازه بتنی، ابتدا باید پلیت‌های فولادی در محل خود نصب شوند. این کار را می‌توان با نصب پلیت‌ها در هنگام قالب‌بندی و قبل از بتن ریزی انجام داد اما معمولاً صفحات فلزی را پس از بتن ریزی به کمک رول بولت نصب می‌کنند.
پس از این که پلیت‌ها نصب شدند، وادارها و تیرک‌ها و اتصالاتشان روی صفحات فلزی به کمک جوش یا پیچ و مهره قرار می‌گیرند. اتصالات وال پست باید مطابق جزئیات ذکر شده در پیوست ششم اساندارد 2800 باشد. همچنین لازم است مقاطع فولادی منقطع (ناودانی یا نبشی) برای مهار برون صفحه دیوار روی ستون‌ها و سقف نصب شود.
گیره‌های میلگرد بستر نیز در ترازهای مشخص شده قرار می‌گیرند. پس از نصب مقاطع فولادی وال پست، دیوارچینی انجام می‌شود و میلگرد بستر همزمان با دیوارچینی اجرا می‌گردد. به طور خلاصه مراحل اجرای وال پست در اسکلت بتنی را می‌توان به شکل زیر بیان کرد:
- نصب صفحات فلزی در محل‌های از پیش تعیین شده طبق نقشه جانمایی وال پست (به کمک رول بولت یا نصب هنگام قالب‌بندی)
- نصب وادارها، تیرک‌ها و اتصالاتشان در محل صفحات فلزی
- نصب ناودانی‌های منقطع جهت مهار برون صفحه دیوار (به کمک رول بولت)
- نصب گیره‌های میلگرد بستر در ترازهای مشخص شده روی ستون‌ها (به کمک پیچ و رولپلاک)
- دیوارچینی و اجرای همزمان میلگرد بستر
مراحل اجرای وال پست در اسکلت فلزی
اجرای وال پست در اسکلت فلزی نیز همانند سازه بتنی شامل اجرای وادارها، تیرک‌ها، اتصالات وال پست و میلگرد بستر است. با این تفاوت که روش نصب مقاطع فلزی می‌تواند متفاوت باشد. نصب پلیت‌ها، ناودانی‌های منقطع و گیره‌های میلگرد بستر می‌تواند به کمک پیچ و مهره یا جوشکاری انجام شود. همچنین اتصالات وال پست باید مطابق جزئیات ذکر شده در پیوست ششم اساندارد 2800 باشد. به طور خلاصه مراحل اجرای وال پست در اسکلت فلزی را می‌توان به شکل زیر بیان کرد:
- نصب صفحات فلزی در محل‌های از پیش تعیین شده طبق نقشه جانمایی وال پست (به کمک پیچ و مهره یا جوشکاری)
- نصب وادارها، تیرک‌ها و اتصالاتشان در محل صفحات فلزی
- نصب ناودانی‌های منقطع جهت مهار برون صفحه دیوار (به کمک پیچ و مهره یا جوشکاری)
- نصب گیره‌های میلگرد بستر در ترازهای مشخص شده روی ستون‌ها (به کمک پیچ و مهره یا جوشکاری)
- دیوارچینی و اجرای همزمان میلگرد بستر
اجرای وال پست در اسکلت فلزی چه نقشی دارد؟
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. 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.
عملکرد اجرای وال پست در اسکلت فلزی
دو عملکرد اصلی وال پست در اسکلت فلزی، محدود کردن طول آزاد دیوار و انتقال بارهای توزیع شده در راستای افقی به تیرها است. وال پست با محدود کردن طول آزاد دیوار، عکس‌العمل‌های خمشی دیوار را در دو راستای افقی و قائم توزیع می‌کند. همچنین نیروهایی که در راستای افقی توزیع می‌شوند را به کمک اتصالات انتهایی وادارها به تیر منتقل می‌کند.
هدف از اجرای وال پست در اسکلت فلزی چیست؟
مطابق فصل چهارم از آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (استاندارد 2800)، 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. پس از اتفاقات پیش آمده در زلزله‌های چند سال اخیر ایران به خصوص زلزله سال 1396 کرمانشاه، عملکرد اجزای غیرسازه‌ای ساختمان در هنگام زلزله بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت.
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 و علاوه بر خسارات مالی و جانی فراوان، بهره‌برداری از ساختمان غیر ممکن شده بود. اجرای وال پست با هدف افزایش استحکام، حفظ پایداری، مهار جانبی و عملکرد یکپارچه دیوارهای غیرسازه‌ای در هنگام زلزله انجام می‌شود. 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.
اشتباهات رایج در پیاده سازی وال پست
اجرای وال پست در ساختمان‌ها با توجه به اینکه ضوابط فنی و نکات اجرایی زیادی دارد با اشتباهات و معایبی نیز همراه است. اشکالات اجرایی وال پست و عدم رعایت دیتیل وال پست در اسکلت بتنی یا فلزی 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.
چه روشی را جایگزین وال پست کنیم؟
فناوری‌های نوینی که در صنعت ساختمان معرفی می‌شوند باید نسبت به روش‌های سنتی و مرسوم از کیفیت اجرای بالاتر، هزینه و زمان کمتر و سهولت اجرایی بیشتری برخوردار باشند تا با استقبال مواجه شوند و مورد استفاده قرار گیرند. وال مش یک راهکار خلاقانه برای مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای است که به عنوان یک فناوری نوین جایگزین وال پست سنتی 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 و پیوست ششم استاندارد 2800 نیز آن را به عنوان روش‌های نوین مهار دیوارها مورد تأیید قرار داده 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. با توجه به معایب وال پست و مزایای فراوانی که وال مش دارد، وال مش به عنوان بهترین راهکار موجود برای مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای بوده و جایگزینی مناسب برای وال پست است.
سخن پایانی
علاوه بر پایداری سازه اصلی ساختمان‌های بتنی و فلزی در برابر نیروهای ناشی از زلزله، عملکرد مناسب اجزای غیرسازه‌ای (از جمله دیوارهای پیرامونی و داخلی) در هنگام زلزله نیز تأثیر مستقیم بر میزان خسارات وارده دارد. با این حال طی سالیان گذشته، توجه کافی به طراحی و اجرای صحیح اجزای غیرسازه‌ای نشده و نتیجه آن در زلزله‌های اخیر ایران از جمله زلزله سال 1396 کرمانشاه دیده شده است. پس از اتفاقات رخ داده در این زلزله‌ها، جدیت بیشتری در رعایت ضوابط فنی طراحی و اجرای دیوارهای غیرسازه‌ای به وجود آمد.
با این حال استفاده از روش‌های سنتی مهار دیوارها مانند وال پست فلزی، همچنان مهار صحیح دیوارها را با مشکل همراه می‌کند و لازم است صنعت ساختمان به سمت راهکارهای نوین حرکت کند. وال مش فناوری نوین مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای است و بهترین راهکار برای جایگزینی وال پست مرسوم است.
