سازههای سنتی
بیشترین مصالح مورد استفاده در سازههای سنتی و به طور كلی در مناطق گرم خشت است. در واقـع هـستهی اصـلی معماری از گذشته خشت بوده است ولی مصالح دیگری مانند آجر و سنگ نیز به نسبت اسـتفاده شده است. در دسـته بنـدی زیـر سـازههـای موجـود بـا اسـتفاده از المانهـای خـاص سـازهای شـامل دیوار (گلی،خشتی،سنگی و آجری) و سقف (قوسی و مسطح) تقسیم بندی شدهاند.
- دیوارهای گلی با سقف خشتی قوسی
- دیوار خشتی با سقف مسطح (با تیر چوبی) یا سقف قوسی (خشتی)
- دیوار سنگی با سقف مسطح (با تیر چوبی) یا سقف خشتی قوسی (خشتی)
- دیوار آجری با سقف مسطح (با تیر چوبی یا فلزی) یا سقف قوسی (آجری)
- دیوارهای چوبی با سقفهای شیب دار
ساختمانهای خشتی
خانههای خشتی در هر منطقهای به دلیل تنوع آب و هـوایی به شیوههای مختلفی ساخته میشوند. علاوه بـر آن اقتـصادی بودن و دسترسی آسان در ساخت چنین خانههایی و اسـتفاده از نوع مصالح تأثیر بسزایی دارد. بطور كلی مصالح بكار رفته در سـاختمانهای خـشتی شامل خشت، ملات، سنگ، تیرهای چوبی و شاخههای چوبی هستند.
خشت
استفاده از خشت همواره در ادوار مختلف ایران به صورت منفرد یا تلفیقی از آجر و ملات همواره مورد توجه ابنیـه سازان بوده است.به عنوان مثال در تپههای سیلك كاشان كه در هزاره سوم قبل از میلاد ساخته شده كـاربرد خـشت خام مشهود است. معماریهای دیگری نیز كه از دورههای ایلامی، هخامنشی و ساسانی بجا مانده نیـز مؤیـد اسـتفاده از خشت خام است. در استان یزد نیز موارد بسیار متعددی از دوران قدیم كه مؤید استفاده از خشت است به چشم میخورد.
البته آب و هوا، اقلیم و وضع جغرافیایی تنها دلیل روی آوردن به معماری خشتی نیست بلكـه مـسأله مهمتر شوره است كه در منطقه یزد و اطراف آن بسیار شایع است. شوره بناهای آجری را چنان میخورد كه اگـر حتی بهترین نوع آجر را در مجاورت آن قرار دهند بعد از چند روز بكلی پوك میشود. با دقت در اینگونـه بناهـا پی میبریم كه یكی از دلایل پابرجایی اینگونه بناها در طول سالیان متمادی میتواند اسـتفاده از خـشت خـوب در ساخت بنا باشد.
بررسی اعضای سازهای ساختمانهای خشتی به همراه اشكالات موجود در ساخت آنها
شالوده
در ساختمانهای خشتی، دیوارهای باربر (دیواری كه نسبت طول به ضخامت آن بیش از ۳ الی ۴ برابر باشد). عمدتاً بـر روی شالودهی شفته آهكی یا شالوده سنگی قرار دارند و به ندرت در تماس مستقیم با زمین دیده شده است. در مناطقی كه رطوبت مشكل حادی را ایجاد نمینماید، عمدتاً از گل به عنوان ملات كرسی چینی اسـتفاده شـده اسـت و در نقـاط مرطوب، ملات شفته آهك مورد استفاده قرار میگیرد. عدم اجرای كرسی چینی در برخی موارد در این گونه ساختمانها باعث شده كه بر اثر عوامل مختلف جوی مثل بـاران و … قسمتهای پائینی دیوارها تخریب یا لاغر شوند. این موضوع باعث ناپایداری سازه از یـك طـرف و افـزایش تنش فشاری بر اثر كاهش سطح مقطع دیوار خواهد شد كه با اندك بار جانبی، دیوار واژگون خواهد شد.
دیوار
دیوار در خانههای سنتی یا تماماً گلی (به صورت چینهای) یا با خشت و ملات گل ساخته مـیشـوند. دیوارهـای گلی به دلیل سادگی ساخت و در دسترس بودن مصالح یكی از قدیمیترین سازههای ساخته شده در ایران هستند. دیوارها همچنین ممكن است از سنگ با ملات گل نیز ساخته شوند.
برای جلوگیری از فرو ریختن جانبی دیوار، دیوارهای حایل خشتی و گلی بكار گرفته میشوند كه تأثیر بـسزایی در حفظ پایداری آن دارند. دیواری كه نسبت طول به ضخامت آن كمتر از ۳ الی ۴ برابر باشد ستون محسوب خواهد شد. اشكال ستونهای خـشتی آن است كه به هنگام وقوع زلزله و بر اثر بارهای جانبی زلزله و خروج از مركزیت بارهای قائم سـتونها، بـه همـراه نیروی محوری، لنگر خمشی قابل توجهی در ستون ایجاد شده و به دلیل ضعف این اعضا در ناحیه كـشش و رفـت و برگشت بارهای زلزله، ستونها به سرعت دچار انهدام كلی خواهند شد.
بازشو
ابعاد و محل قرارگیری بازشوها (پنجرهها، دربها و طاقچهها) به شدت تحت تأثیر اقلیم، آب و هوای منطقه، فرهنـگ مردم و نوع مصالح در دسترس قرار دارد. ضمناً ابعاد بازشوها تأثیر عمدهای در رفتار لرزهای و میزان مقاومت برشـی دیوارها دارد. ایجاد بازشوهای وسیع در دیوارهای باربر خشتی یكی از عمدهترین ضعفهای موجود در ساخت چنین ساختمانهایی است. اما به دلایل معماری و نورگیری ساختمان نمیتوان از این بازشوها صرفنظر نمود كه ایجـاد بازشـوها در دیـوار باربر اجتناب ناپذیر مینماید. لذا میتوان با محدود كردن مقادیر ابعاد بازشوها طبق آئین نامههـای مختلـف، ابعـاد بازشوها را تحت كنترل درآورد.
نعل درگاه
از جمله موارد ضعف كه در ساختمانهای خشتی ملاحظه میشود، عدم وجود نعل درگاه یا امتداد نیافتن نعل درگاه بـر روی دیوارهای طرفین است كه در نهایت باعث تقسیم نشدن بار در بنا و تخریب آن خواهد شد.
سقف
یكی از مشكلات اساسی سازههای سنتی، مسأله سقف اینگونه سازههاست. استفاده از تیرهای چوبی و كاهگل، باعـث سنگینی بیش از حد سقف میشود. تقریباً هر دو سال یكبار برای مرمت سقفها دوباره كاهگل میشوند و ایـن خـود باعث افزایش سنگینی سازه خواهد شد، كه باعث ریزش سقف در اثر كوچكترین تكانی میشود. برای جلوگیری از این مشكل راه حلهای متفاوتی پیشنهاد شده است.
- استفاده از سقفهای یكپارجه كه به بدنه دیوار متصل شدهاند.
- استفاده از سقفهای سبك كه ممكن است با استفاده از شبكههای سقفی با حفـرههـای توخالی از یك طرف و بكارگیری مصالح پوششی بسیار سبك و مقاوم از طرف دیگر اجرا شود.
- استفاده از مصالح چوبی و الیافی مانند تنه درختان، تخته و توفال، حصیر و نی، میتواند در سبك سازی سقف كمك شایانی داشته باشد.
- نهایتاً استفاده از فرم گنبد كه یكی از ابتكارهای جالب معمارهای ایرانی است كه چشم خیره همگان را در سبك اجرا به خود معطوف ساخته است.
بررسی آسیب پذیری ساختمانهای خشتی
یكی از موارد اولیه و مهم در اجرای بناهای خشتی، ایجاد پوششهای خارجی به وسیله اندود یا روكش به روی بنا است. زیرا عدم رعایت آن باعث نفوذ رطوبت به داخل بنا و ایجاد تركهای سازهای، از بین پیوندهای اجزا، فرسودگی و در نهایت تخریب سازه خواهد شد.
مورد دیگر و شایع در اینگونه بناها، عدم كلاف بندی بین دیوارهای جداشونده در محل درگاهها است. زلزلههای شدید به طور ناگهانی بر پیكر بنا ارتعاشاتی پدید آورده و در اثر امواجی كه به وجود میآید دیوارها را حركت مـیدهند. اثر عمل و عكس العمل امواج زلزله دیوارهای متقابل را به سرعت رانش داده و عدم هیچگونه اتصال و كـلاف بندی در بین نعل درگاهها و پوششهای طاق با اسكلت بنـا، ابتدا طاق فضا فرو میریزد سپس قوسهای نعل درگاه كـه در جهت ارتعاشات زلزله واقع شده در اثر رانش دیوارها شكسته و فرو میریزد. اما در حالت كلی آسیبهای وارده به سـاختمانهای خـشتی بـه دلایل زیر است.
- اتصال ضعیف دیوار به دیوار و سقف به دیوار
- مقاومت كم دیوارها در مقابل نیروهای خارج از صفحه
- سقفهای طاق ضربی با طول ناكافی تكیه گاه
- كیفیت پائین ملات
شناژهای نامناسب
استفاده ناصحیح از مصالح صنعتی
مبحث هشتم مقررات ملی، احداث سـاختمانهای خـشتی بـدون كـلاف را ممنـوع كـرده و در مـورد بقیـه ساختمانهای خشتی كه در مقابل نیروهای قائم یكپارچگی نسبی اجزای خود را حفظ نمایند و دارای حـداقل مقاومـت لازم در مقابل زمین لرزههای خفیف تا متوسط باشند، اجرای آنها را بلامانع دانسته است. همچنین ساخت ساختمانهای خشتی در مناطق با خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد را ممنوع كرده است. در نهایت میتوان موارد زیر را در اجرای بهتر ساختمانهای خشتی توصیه نمود.
حتی الامكان سعی شود از خاك مناسب در ساخت خشت استفاده شود. برای بهبود وضعیت مقاومت فشاری خشت با توجه به دسترسی آسان به آهك در نقاط مختلف كشور، می توان به راحتی این ماده را جهت ساخت خـشتهایی بـا كیفیت بالا بكار برد. استفاده از گل آهك بجای گل توصیه می شود.
- پلان ساختمان مثل ساختمانهای بنایی دیگر نسبت به محور اصلی ساختمان متقارن باشد.
- تا جایی كه ممكن است سعی شود با این ملات ساختمانهایی بیش از یك طبقه ساخته نشود.
- بین ساختمانهای مجاور با ساختمان خشتی درز انقطاعی حداقل ۳ الی ۴ متری وجود داشته باشد.
- برای اجرای شالوده مناسب، اگر سیمان در دسترس نبود، از شالوده شفته آهكی استفاده شود.
- برای از بین نرفتن دیوار بر اثر بارندگی و شستشو، اجرای كرسی چینی بر روی شالوده الزامی است.
- استفاده از كلافها، پشت بندها در تقاطع دیوارها یا در گوشهها و تقویت گوشهها میتواند در جلوگیری از ایجاد تركها در ساختمانهای خشتی مؤثر واقع شود.
تحقیقاتی هم در زمینه تولید بهترین نوع خشت انجام گرفته كه نتایج برخی از این یافتهها به شرح زیر است.
- چنانچه خاكهای آوار مرغوب از ساختمانهای تخریب شده بدست آید، میتوان از آنها كه دارای درشـت دانـه و ریز دانههای سنگی است، خشت مقاومی تهیه كرد.
- اگر پوست برنج شلتوك با خاك رس مخلوط شده و اتصال خوبی در خشت بوجود مـیآیـد و تـرك پـذیری خشت را نقصان میدهد.
- خاك رس با الیاف درخت خرما در اندازه لازم مخلوط شده و خـشتی مقـاوم تهیـه مـیشـود كـه اصـطلاحاً (سازودار) گفته میشود. در مواردی به خاك رس، پهن چارپایان اضافه میكنند. این تركیب نیز باعث مقاومـت خشت در برابر رطوبت میشود و از بازشدن آن جلوگیری میكند.
ساختمانهای بنایی
آجر
آجر یا آجور یا آگور واژهای یونانی است و به خشتهایی میگفتند كه احكام و فرامین دولتی روی آن نوشـته مـیشد. به وسیله پختن این خشتها، نوشتهها را روی آن پایدار میكردند. آجر از جمله مصالح ساختمانی است كه همواره با انسان و زندگی او عجین بوده است. آجر به علت شكنندگی و خلل و فرج و تخلخل دارای مقاومت كشـشی نبـوده امـا بنـا بـه نـسبت تركیبـات دارای مقاومتهای مختلف است. در ساختمانهای آجری عنصر باربر دیوارها هستند. با آجر میتوان ساختمانهای ۴ یا حتی ۵ طبقه نیـز بنـا نمـود. حداقل عرض دیوار حمال آجری ۳۵ سانتی متر است (۱/۵ آجر) بهتر است. ملات دیوارهای آجری ماسه سیمان و یا ماسه سیمان آهك است.
در سازههای آجری ساختن (پی) از اهمیت خاص برخوردار است. در بـسیاری از مـوارد اجـرای اصولی در پی سازیها بجز (بتن مسلح) مورد استفاده است. از این رو تشخیص نوع خاك و مقاومت فشاری آن از اهمیت خاص برخوردار بوده كه باید بدان توجه شود. افزون بر آن به نوع پی و ابعاد آن و اثرهای وارده بـر آن نیـز باید توجه كامل شود.در حالت شیب نیز بایستی پی به صورت پلهای ساخته شود. اختلاف ارتفاع دو سطح پلهای پی نیز نباید از ۳۰ سانتی متر زیادتر باشد. و با ید توجه داشت كه پی پهنتر از دیوارهای باربر ساخته میشود و ارتفاع پی نیز به نوع خاك و زمین بستگی كامل دارد. در سازههای آجری باید نیروهایی كه از قسمتهای پله وارد میشود فقط بر سطح پی اثر كند. چنانچه اتكای قسمتهایی از تیرهای باربر پله به دیوارهای ضخیم اثر كند مشكلی پیش نخواهد آمد. اما اثر نیروهای مداوم به شكل ضربهای و الاستیته كه از اسكلت پله بر دیوارهای كم عرض و با مصالح نامرغوب وارد میشود، در دیوارهـای متكـی بـه تیرهای پله خالی از اشكال نخواهد بود. به طور كلی در این سازهها از سوراخ های روی هم در یك مسیر نباید استفاده كرد. چنانچه به عللی سوراخی بالاتر از سوراخ زیرین مورد نظر باشد این اندازه نباید از ۶۰ سانتی متر كمتر باشد.
تقسیم بندی ساختمانهای بنایی
به طور كلی ساختمانهای بنایی به دو دسته زیر تقسیم میشوند.
- ساختمانهای بنایی سنتی
- ساختمانهای بنایی محصور در كلاف
ساختمانهای بنایی سنتی
این گونه ساختمانها مورد تأیید استاندارد ۲۸۰۰ و مبحث هشتم مقررات ملی نیستند. زمین لرزههـای متعـدد بـه وقـوع پیوسته از جمله بم، همگی نشاندهندهی عدم ایمنی اینگونه بناها و خسارت زیادی است كه در اینگونه سـاختمانها رخ داده است؛ موارد رفتار نامناسب اینگونه ساختمانها میتواند در موارد زیر خلاصه شود.
- استفاده از دیوار چینی نامناسب
- استفاده از مصالح ساختمانی ضعبف
- عدم اتصال صحیح سقفها به دیوار
- وجود بازشوهای بزرگ
- وجود دیوارهای آزاد با ارتفاع زیاد و بدون پشت بند
- عدم وجود ارتباط مناسب بین دیوارهای متقاطع
- وجود دیوارهای غیرسازهای بدون مهار كافی از سقف
- عدم رعایت حداقل دیوار نسبی
- استفاده از آجر یا سنگ در نماسازی بدون استفاده از مهار مناسب
- و جود سقفهای نسبتاً سنگین
ساختمانهای بنایی محصور در كلاف
ساختمانهای بنایی محصور در كلافرفتار مناسبی در مقابل زلزلههای متفاوت از خود نشان دادهاند. در این گونه ساختمانها، كلاف بندی هیچ سهمی در تحمل نیروهای افقی به عهده ندارد و تنها برای ایجاد رفتار یكپارچه و همگن در ساختمان تعبیه میشوند. تجربه زلزه بم نشان داده كه عملكرد اینگونه ساختمانها به شكل عمومی مطلوب بوده است. مـوارد نامناسـب اینگونـه ساختمانها به قرار زیر خلاصه میشود.
- اجرای نامناسب بتن
- عدم استفاده از خاموتها به طور صحیح
- حذف كلافهای قائم
- عدم پوشش بتن روی میلگردها
- استفاده از دیوار چینی نامناسب
- عدم اتصال صحیح دیوارها به كلافها
- عدم اتصال صحیح سقفها به كلافها
- وجود بازشوهای بزرگ با وجود این گونه نواقص، همانگونه كه گفته شد، رفتار این ساختمانها به شكل عمومی خوب بوده است.
وجود سیستمهای بنایی در تركیب با ساختمانهای خشتی
گاهی موارد در اجرای ساختمانهای سنتی مشاهده شده كه مصالح بنایی با مصالح سنتی به طرز نادرستی آمیخته شده كه نتایج نه چندان خوشایندی در پی خواهد داشت. در زیر به برخی از مواردی كه در اجرای این بناها به نادرسـتی اجـرا میشوند، آورده شده است.
- اجرای دیوارهای باربر با استفاده از تركیبی از خشت با یك یا چند نوع دیگر از مـصالح آجـری، سـنگی و بلوكی. در اینگونه بناها به دلیل عدم توزیع یكنواخت سختی در پلان، پیچش اتفاق میافتد هم چنین به دلیل مقاومت فشاری كم خشت در محل اتصال خشت با آجر،سنگ یا بلوك، خشت دچار لهیدگی و نهایتا تخریب میشود.
- در مواردی دیده شده كه بوسیله آجر اقدام به احداث طبقه جدیدی روی طبقه قبلی مینماینـد. در اینگونه موارد در محل اتصال آجر با خشت، لهیدگی به وجود خواهد آمد. بنابراین ساختمانهای خشتی نباید بیش از یك طبقه باشند چه رسد به اینكه به وسیله مصالحی مثل آجر، طبقه جدیدی روی آن احداث شود.
- رعایت نكردن درز انقطاع میان بناهای ساخته شده در مجاورت بناهای آجری، سنگی یا بلوكی، باعث ضربه زدن این ساختمانها به دلیل عدم وجود فاصله به ساختمان احداثی، همچنین تخریب به دلیل سختی متفاوت خواهد شد.
استفاده از تكنولوژی در مصالح سنتی جهت بهبود كارایی
امروزه مسئله سبك سازی در ساختمان جزء مسایلی است كه در ساخت ساختمانها بسیار مورد توجه است. بـدین منظور مواردی كه با استفاده از مصالح سنتی در ساختمانهای مدرن یا با استفاده از مصالح مدرن در مصالح سنتی اقدام به سبك سازی در سازهها میشود، در زیر بیان خواهد شد.
تهیه آجر سبك با استفاده از مواد پلیمری
در این نوع آجر ماده به نام فوم پلی استایرن كه به مواد اولیه آجرپزی استفاده میشود، در كوره سوخته شده و بـه صورت گاز از آجر خارج میشود و در جای خود فضاهای خالی بر جای میگذارد. بنابراین با سبك شـدن آجـر، علاوه بر افزایش مقاومت ساختمان آجری در برابر نیروهای زلزله، مقاومت حرارتی آن را زیاد كرده، به صرفه جویی در مصرف سوخت ساختمان نیز كمك مینماید.
استفاده از پانلهای ساختار گچی خشك سبك برای دیوارهای داخلی
این فن آوری جایگزین مصالح سنتی سنگین جهت كاهش وزن مرده ساختمان میشود. ماده اصلی این روش، گچ بوده كه سبكی وزن، عایق در مقابل صوت و مقاومت در مقابل آتش سوزی از جمله مزیتهای آن است.
استفاده از پرلیت در سبك سازی وزن بتن
پرلیت نوعی سنگ آتش فشانی است كه به عنوان مصالح بومی و بیشتر در استان آذربایجان موجود است. ایـن مـاده قابلیت افزایش مقاومت بتن را دارا است.
