سازههای سنتی
بیشترین مصالح مورد استفاده در سازههای سنتی و به طور کلی 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 کلی مصالح بکار 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 سیلک کاشان که در هزاره سوم قبل از میلاد ساخته شده کـاربرد خـشت خام مشهود است. معماریهای دیگری نیز که 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 که مؤید استفاده از خشت است به چشم میخورد.
البته آب و هوا، اقلیم و وضع جغرافیایی تنها دلیل روی آوردن به معماری خشتی نیست بلکـه مـسأله مهمتر شوره است که در منطقه یزد و اطراف آن بسیار شایع است. شوره بناهای آجری را چنان میخورد که اگـر حتی بهترین نوع آجر را در مجاورت آن قرار دهند بعد از چند روز بکلی پوک میشود. با دقت در اینگونـه بناهـا پی میبریم که یکی 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 اشکالات موجود در ساخت آنها
شالوده
در ساختمانهای خشتی، دیوارهای باربر (دیواری که نسبت طول به ضخامت آن بیش از ۳ الی ۴ برابر باشد). عمدتاً بـر روی شالودهی شفته آهکی یا شالوده سنگی قرار دارند و به ندرت در تماس مستقیم با زمین دیده شده است. در مناطقی که رطوبت مشکل حادی را ایجاد نمینماید، عمدتاً از گل به عنوان ملات کرسی چینی اسـتفاده شـده اسـت و در نقـاط مرطوب، ملات شفته آهک مورد استفاده قرار میگیرد. عدم اجرای کرسی چینی در برخی موارد در این گونه ساختمانها باعث شده که بر اثر عوامل مختلف جوی مثل بـاران و … قسمتهای پائینی دیوارها تخریب یا لاغر شوند. این موضوع باعث ناپایداری سازه از یـک طـرف و افـزایش تنش فشاری بر اثر کاهش سطح مقطع دیوار خواهد شد که با اندک 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 یکی از قدیمیترین سازههای ساخته شده در ایران هستند. دیوارها همچنین ممکن است از سنگ با ملات گل نیز ساخته شوند.
برای جلوگیری از فرو ریختن جانبی دیوار، دیوارهای حایل خشتی و گلی بکار گرفته میشوند که تأثیر بـسزایی در حفظ پایداری آن دارند. دیواری که نسبت طول به ضخامت آن کمتر از ۳ الی ۴ برابر باشد ستون محسوب خواهد شد. اشکال ستونهای خـشتی آن است که به هنگام وقوع زلزله و بر اثر بارهای جانبی زلزله و خروج از مرکزیت بارهای قائم سـتونها، بـه همـراه نیروی محوری، لنگر خمشی قابل توجهی در ستون ایجاد شده و به دلیل ضعف این اعضا در ناحیه کـشش و رفـت و برگشت بارهای زلزله، ستونها به سرعت دچار انهدام کلی 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 یکی از عمدهترین ضعفهای موجود در ساخت چنین ساختمانهایی است. اما به دلایل معماری و نورگیری ساختمان نمیتوان از این بازشوها صرفنظر نمود که ایجـاد بازشـوها در دیـوار باربر اجتناب ناپذیر مینماید. لذا میتوان با محدود کردن مقادیر ابعاد بازشوها طبق آئین نامههـای مختلـف، ابعـاد بازشوها را تحت کنترل درآورد.
نعل درگاه
از جمله موارد ضعف که در ساختمانهای خشتی ملاحظه میشود، عدم وجود نعل درگاه یا امتداد نیافتن نعل درگاه بـر روی دیوارهای طرفین است که در نهایت باعث تقسیم نشدن بار در بنا و تخریب آن خواهد شد.
سقف
یکی از مشکلات اساسی سازههای سنتی، مسأله سقف اینگونه سازههاست. استفاده از تیرهای چوبی و کاهگل، باعـث سنگینی بیش از حد سقف میشود. تقریباً هر دو سال یکبار برای مرمت سقفها دوباره کاهگل میشوند و ایـن خـود باعث افزایش سنگینی سازه خواهد شد، که باعث ریزش سقف در اثر کوچکترین تکانی میشود. برای جلوگیری از این مشکل راه حلهای متفاوتی پیشنهاد شده است.
- استفاده از سقفهای یکپارجه که به بدنه دیوار متصل شدهاند.
- استفاده از سقفهای سبک که ممکن است با استفاده از شبکههای سقفی با حفـرههـای توخالی از یک طرف و بکارگیری مصالح پوششی بسیار سبک و مقاوم از طرف دیگر اجرا شود.
- استفاده از مصالح چوبی و الیافی مانند تنه درختان، تخته و توفال، حصیر و نی، میتواند در سبک سازی سقف کمک شایانی داشته باشد.
- نهایتاً استفاده از فرم گنبد که یکی از ابتکارهای جالب معمارهای ایرانی است که چشم خیره همگان را در سبک اجرا به خود معطوف ساخته است.
بررسی آسیب پذیری ساختمانهای خشتی
یکی از موارد اولیه و مهم در اجرای بناهای خشتی، ایجاد پوششهای خارجی به وسیله اندود یا روکش به روی بنا است. زیرا عدم رعایت آن باعث نفوذ رطوبت به داخل بنا و ایجاد ترکهای سازهای، از بین پیوندهای اجزا، فرسودگی و در نهایت تخریب سازه خواهد شد.
مورد دیگر و شایع در اینگونه بناها، عدم کلاف بندی بین دیوارهای جداشونده در محل درگاهها است. زلزلههای شدید به طور ناگهانی بر پیکر بنا ارتعاشاتی پدید آورده و در اثر امواجی که به وجود میآید دیوارها را حرکت مـیدهند. اثر عمل و عکس العمل امواج زلزله دیوارهای متقابل را به سرعت رانش داده و عدم هیچگونه اتصال و کـلاف بندی در بین نعل درگاهها و پوششهای طاق با اسکلت بنـا، ابتدا طاق فضا فرو میریزد سپس قوسهای نعل درگاه کـه در جهت ارتعاشات زلزله واقع شده در اثر رانش دیوارها شکسته و فرو میریزد. اما در حالت کلی آسیبهای وارده به سـاختمانهای خـشتی بـه دلایل زیر است.
- اتصال ضعیف دیوار به دیوار و سقف به دیوار
- مقاومت کم دیوارها در مقابل نیروهای خارج از صفحه
- سقفهای طاق ضربی با طول ناکافی تکیه گاه
- کیفیت پائین ملات
شناژهای نامناسب
استفاده ناصحیح از مصالح صنعتی
مبحث هشتم مقررات ملی، احداث سـاختمانهای خـشتی بـدون کـلاف را ممنـوع کـرده و در مـورد بقیـه ساختمانهای خشتی که در مقابل نیروهای قائم یکپارچگی 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 کرده است. در نهایت میتوان موارد زیر را در اجرای بهتر ساختمانهای خشتی توصیه نمود.
حتی الامکان سعی شود از خاک مناسب در ساخت خشت استفاده شود. برای بهبود وضعیت مقاومت فشاری خشت با توجه به دسترسی آسان به آهک در نقاط مختلف کشور، می توان به راحتی این ماده را جهت ساخت خـشتهایی بـا کیفیت بالا بکار برد. استفاده از گل آهک بجای گل توصیه می شود.
- پلان ساختمان مثل ساختمانهای بنایی دیگر نسبت به محور اصلی ساختمان متقارن باشد.
- تا جایی که ممکن است سعی شود با این ملات ساختمانهایی بیش از یک 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 آهکی استفاده شود.
- برای از بین نرفتن دیوار بر اثر بارندگی و شستشو، اجرای کرسی چینی بر روی شالوده الزامی است.
- استفاده از کلافها، پشت بندها در تقاطع دیوارها یا در گوشهها و تقویت گوشهها میتواند در جلوگیری از ایجاد ترکها در ساختمانهای خشتی مؤثر واقع شود.
تحقیقاتی هم در زمینه تولید بهترین نوع خشت انجام گرفته که نتایج برخی از این یافتهها به شرح زیر است.
- چنانچه خاکهای آوار مرغوب از ساختمانهای تخریب شده بدست آید، میتوان از آنها که دارای درشـت دانـه و ریز دانههای سنگی است، خشت مقاومی تهیه کرد.
- اگر پوست برنج شلتوک با خاک رس مخلوط شده و اتصال خوبی در خشت بوجود مـیآیـد و تـرک پـذیری خشت را نقصان میدهد.
- خاک رس با الیاف درخت خرما در اندازه لازم مخلوط شده و خـشتی مقـاوم تهیـه مـیشـود کـه اصـطلاحاً (سازودار) گفته میشود. در مواردی به خاک رس، پهن چارپایان اضافه میکنند. این ترکیب نیز باعث مقاومـت خشت در برابر رطوبت میشود و از بازشدن آن جلوگیری میکند.
ساختمانهای بنایی
آجر
آجر یا آجور یا آگور واژهای یونانی است و به خشتهایی میگفتند که احکام و فرامین دولتی روی آن نوشـته مـیشد. به وسیله پختن این خشتها، نوشتهها را روی آن پایدار میکردند. آجر از جمله مصالح ساختمانی است که همواره با انسان و زندگی او عجین بوده است. آجر به علت شکنندگی و خلل و فرج و تخلخل دارای مقاومت کشـشی نبـوده امـا بنـا بـه نـسبت ترکیبـات 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 آهک 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 خاک و مقاومت فشاری آن از اهمیت خاص برخوردار بوده که باید بدان توجه شود. افزون بر آن به نوع پی و ابعاد آن و اثرهای وارده بـر آن نیـز باید توجه کامل 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 که پی پهنتر از دیوارهای باربر ساخته میشود و ارتفاع پی نیز به نوع خاک و زمین بستگی کامل دارد. در سازههای آجری باید نیروهایی که از قسمتهای پله وارد میشود فقط بر سطح پی اثر کند. چنانچه اتکای قسمتهایی از تیرهای باربر پله به دیوارهای ضخیم اثر کند مشکلی پیش نخواهد آمد. اما اثر نیروهای مداوم به شکل ضربهای و الاستیته که از اسکلت پله بر دیوارهای کم عرض و با مصالح نامرغوب وارد میشود، در دیوارهـای متکـی بـه تیرهای پله خالی از اشکال نخواهد بود. به طور کلی در این سازهها از سوراخ های روی هم در یک مسیر نباید استفاده کرد. چنانچه به عللی سوراخی بالاتر از سوراخ زیرین مورد نظر باشد این اندازه نباید از ۶۰ سانتی متر کمتر باشد.
تقسیم بندی ساختمانهای بنایی
به طور کلی ساختمانهای بنایی به دو دسته زیر تقسیم میشوند.
- ساختمانهای بنایی سنتی
- ساختمانهای بنایی محصور در کلاف
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 که 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 کافی 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 کلاف
ساختمانهای بنایی محصور در کلافرفتار مناسبی در مقابل زلزلههای متفاوت از خود نشان دادهاند. در این گونه ساختمانها، کلاف بندی هیچ سهمی در تحمل نیروهای افقی به عهده ندارد و تنها برای ایجاد رفتار یکپارچه و همگن در ساختمان تعبیه میشوند. تجربه زلزه بم نشان داده که عملکرد اینگونه ساختمانها به شکل عمومی مطلوب بوده است. مـوارد نامناسـب اینگونـه ساختمانها به قرار زیر خلاصه میشود.
- اجرای نامناسب بتن
- عدم استفاده از خاموتها به طور صحیح
- حذف کلافهای قائم
- عدم پوشش بتن روی میلگردها
- استفاده از دیوار چینی نامناسب
- عدم اتصال صحیح دیوارها به کلافها
- عدم اتصال صحیح سقفها به کلافها
- وجود بازشوهای بزرگ با وجود این گونه نواقص، همانگونه که گفته شد، رفتار این ساختمانها به شکل عمومی خوب بوده است.
وجود سیستمهای بنایی در ترکیب با ساختمانهای خشتی
گاهی موارد در اجرای ساختمانهای سنتی مشاهده شده که مصالح بنایی با مصالح سنتی به طرز نادرستی آمیخته شده که نتایج نه چندان خوشایندی در پی خواهد داشت. در زیر به برخی از مواردی که در اجرای این بناها به نادرسـتی اجـرا میشوند، آورده شده است.
- اجرای دیوارهای باربر با استفاده از ترکیبی از خشت با یک یا چند نوع دیگر از مـصالح آجـری، سـنگی و بلوکی. در اینگونه بناها به دلیل عدم توزیع یکنواخت سختی در پلان، پیچش اتفاق میافتد هم چنین به دلیل مقاومت فشاری کم خشت در محل اتصال خشت با آجر،سنگ یا بلوک، خشت دچار لهیدگی و نهایتا تخریب میشود.
- در مواردی دیده شده که 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 یک طبقه باشند چه رسد به اینکه به وسیله مصالحی مثل آجر، طبقه جدیدی روی آن احداث شود.
- رعایت نکردن درز انقطاع میان بناهای ساخته شده در مجاورت بناهای آجری، سنگی یا بلوکی، باعث ضربه زدن این ساختمانها به دلیل عدم وجود فاصله به ساختمان احداثی، همچنین تخریب به دلیل سختی متفاوت خواهد شد.
استفاده از تکنولوژی در مصالح سنتی جهت بهبود کارایی
امروزه مسئله سبک سازی در ساختمان جزء مسایلی است که در ساخت ساختمانها بسیار مورد توجه است. بـدین منظور مواردی که با استفاده از مصالح سنتی در ساختمانهای مدرن یا با استفاده از مصالح مدرن در مصالح سنتی اقدام به سبک سازی در سازهها میشود، در زیر بیان خواهد شد.
تهیه آجر سبک با استفاده از مواد پلیمری
در این نوع آجر ماده به نام فوم پلی استایرن که به مواد اولیه آجرپزی استفاده میشود، در کوره سوخته شده و بـه صورت گاز از آجر خارج میشود و در جای خود فضاهای خالی بر جای میگذارد. بنابراین با سبک شـدن آجـر، علاوه بر افزایش مقاومت ساختمان آجری در برابر نیروهای زلزله، مقاومت حرارتی آن را زیاد کرده، به صرفه جویی در مصرف سوخت ساختمان نیز کمک مینماید.
استفاده از پانلهای ساختار گچی خشک سبک برای دیوارهای داخلی
این فن آوری جایگزین مصالح سنتی سنگین جهت کاهش وزن مرده ساختمان میشود. ماده اصلی این روش، گچ بوده که سبکی وزن، عایق در مقابل صوت و مقاومت در مقابل آتش سوزی از جمله مزیتهای آن است.
استفاده از پرلیت در سبک سازی وزن بتن
پرلیت نوعی سنگ آتش فشانی است که به عنوان مصالح بومی و بیشتر در استان آذربایجان موجود است. ایـن مـاده قابلیت افزایش مقاومت بتن را دارا است.