ارزیابی و تحلیل سازه های چوبی مقاوم در برابر زلزله

ضرورت استفاده از سازه چوبی

مسکن و ایجاد سرپناه ارزان و مقاوم یکی از مهم ترین نیازهای جامعه بوده و رسیدن به این امر در صورت بررسی همه جانبه مصالح و بکارگیری مناسب علوم مهندسی و بهینه سازی طرحها و مصالح امکانپذیر می‌باشد.

پس از زلزله سال 1369 گیلان که تعداد زیادی از خانه های چوبی و گلی ویران شدند مشاهده شد که تعدادی از این بناها که دارای اسکلت و تیر و ستون و پی مناسب بودند زلزله آنها را تخریب نکرد و بهجز چند ترک قابل ترمیم چندان آسیبی به آنها وارد نشد. با توجه به ارزان بودن مصالح چوبی و گلی و همچنین با توجه به مزایای زیست محیطی استفاده از مصالح بومی و همچنین سبک بودن خانه های چوبی و کاهش چشمگیر اثر زلزله مزایای دیگری که ذکر می‌شود،

ضرورت استفاده از بناهای چوبی بیشتر مشخص می‌شود. استفاده از گل، کاهگل و چوب از عصر حجر با انسان بوده و مقاومت ساختمان چوبی به عصر نوسنگی باز میگردد. در کاخهای باستانی هگمتانه از چوب سدر و سرو استفاده شد و در ستون ها و سقف تخت جمشید از چوب های بلوط و گردو استفاده شده است. چوب برخلاف سایر مصالح ساختمان پس از گل به خاطر خاصیت شکلپذیری فراوان، طبیعی بودنش و سازگاری با روحیه انسان از مطلوبیت ویژهای برخوردار است.

امروزه نیز به‌دلیل کشف خواص مکانیکی این ماده که در ساختمانسازی بسیار چشمگیر می‌باشد. سبب بهکارگیری گسترده آن توسط مهندسین در ساختمان شده و تحقیقات گسترده علمی در ارتباط با خواص مکانیکی چوب از حدود 200 سال پیش از اوایل قرن 18 آغاز شده است. در اروپا از ابتدای قرن 20 در زمینه ساختمانهای چوبی و هم پلهای چوبی فعالیت شده و بهدلیل مقاومت مناسب، وزن کم و قابلیت جذب انرژی مناسب، پلهای متعددی ساخته شده است که تعداد زیادی از آنها امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد و این فعالیتها در 4 سال اخیر مخصوصاً در کشور آلمان رشد گستردهای یافته طوری که آئین نامه دین آلمان (DIN )کاملاً ویژگیهای چوب را بررسی و بهصورت منحنیهایی اعلام نموده است.

این مطالعات پس از زلزله سال 1979 نورتریج در آمریکا شدت گرفت و آئین نامه AITC( طرح ساختمانهای چوبی) تدوین گردید و مهندسین را به سمت ساخت خانه های سبک چوبی مقاوم در برابر زلزله تا 5 طبقه سوق داد بهطوری که در حال حاضر بیش از 80 %ساختمان های تا 5 طبقه کشور آمریکا چوبی می‌باشند.

همچنین 71200 پل در آمریکا از چوب ساخته شده است که 12 %پلهای آن کشور را در بر می‌گیرد.

مقاله پژوهشی فوق نیز ضمن مطالعه و ارائه خواص مکانیکی چوب و مطالعه بر روی 400 واحد مسکونی و سنتی و مصالح و چوب های بکارگرفته شده در دیوارها و سقف ها و پیهای آنها را بررسی قرار داد و بهترین نوع چوب را که می‌توان در اجزای ساختمان استفاده کرد، ارائه مینماید و همچنین بهترین الگوی دیوار، پی و سقف چوبی را که می‌تواند در مقابل زلزله واکنش مناسبی داشته باشد، مطرح و این الگوی کامل را مورد تجزیه و تحلیل با نرم افزارهای Etabs و محاسبات تحلیلی قرار دهد.

در ابتدای امر لازم است که بهطور کلی خواص ویژگیهای چوب مورد بررسی قرار گیرد و لزوم استفاده از آن در ساختمان مشخص گردد.

ویژگی های چوب

1.  از ویژگیهای چوب سبکی آن می‌باشد یعنی چگالی چوب بین 900 -kg/m2 350 می‌باشد در حالی که فولاد حدود kg/m2 7800 و بتن 2300 kg/m2 است.
2.  چوب در عین سبکی دارای مقاومت مناسبی می‌باشد مثلاً برای درختان سوزنی برگ مثل درخت کاج مقاومت فشاری چوب حدود 70-160 kg/m2 و مقاومت قاشری نهایی آن 510 kg/m2 می‌باشد که برای درختان پهن برگ می‌باشد
3. – یکی از مهمترین خواص نسبت مقاومت به جرم حجمی چوب می‌باشد که حدود 2 تا 5 برابر فولاد می‌باشد مثلاً «برای چوب کاج که مقاومت متوسط Fu/P=1.02 داردو برای فولاد Fu/P=0.51است. که این امر نشان می‌دهد که چوب در عین سبکی مقاومت بسیار مطلوبی از خود نشان می‌دهد
4. از آنجا که میزان تخریب زلزله تابعی از جرم و وزن ساختمان است و چوب دارای چگالی کمی نسبت به بتن و فولاد می‌باشد. پس ساختمانهای چوبی بسیار سبکتر از ساختمانهای بتن و فولادی شده و نیروی برشی و افقی کمتری ناشی از زلزله در آنها ایجاد می‌شود پس اثر زلزله در این ساختمان ها کاهش مییابد.
5. چوب دارای مقاومت حرارتی بسیار مناسبی می‌باشد مقاومت عبور گرما در چوب بین0.2 تا 0.33 می‌باشد حال آنکه دیوار آجری توخالی حدود 0.17 و دیوار بلوکی توخالی 0.18 می‌باشد.
6. شکل پذیری و ایجاد اتصالات مناسب و اجرای سریع نسبت به بتن و فولاد و همچنین هزینه بسیار پایین احداث این ساختمان ها در مقابل ساختمانهای فلزی و بتنی

البته چوب دارای معایبی نیز می‌باشد از جمله رطوبت زیاد باعث پوسیدگی آن می‌شود یعنی باید ابتدا حتماً خشک شود و رطوبت آن به کمتر از 15% برسد و سپس به آن مواد نگهدارنده افزوده شود البته این مواد از 70 سال پیش با نام تجاری آرسنات مس کرم دار cca استفاده می‌شد که بیش از 50 سال از چوب محافظت مینماید و از سال 2002 نیز این ماده با تغییرات اندکی کاملتر شده و معایب آن از بین رفته است. همچنین چوب در مقابل آتش نیز باید حمایت شده و مواد ضد آتش مثل آنتیسپرین و یا حتی گچ به آن زده شود.

بررسی انوع چوب موجود و ارائه بهترین الگو برای سازه های چوبی

پس از 3 سال بررسی و مطالعه بر روی بیش از 400 واحد مسکونی سنتی موجود در نواحی جنگلی شمال ایران این نتیجه بهدست آمد که اولاً در نواحی مختلف با توجه به پراکندگی گونه های مختلف، چوب ساختمانها متفاوت می‌باشد مثلاً در ارتفاعات بالای 400 متر بیشتر از چوب های درختان بلوط در تیر و ستون و یا حتی سقف ها استفاده شده است یا در نواحی کوه پایهای استان گیلان از درخت زربین که امروزه گونه محافظت شده و بسیار کمیاب می‌باشد و در پی استفاده شده است.

علاوه بر این چوب ها، در تیرها و ستون ها عملاً درختان قویتر همچون شمشاد، بلوط و راش استفاده می‌شود و در دیوارها و کف ها یا از شاخه درختان استفاده شده و یا از درخت توسکا و آزاد استفاده می‌شده است به طور کلی گونه های مشاهده شده در این داده آماری بشرح جدول شماره 1 می‌باشد.

پس از تحقیق و بررسی بر روی درختان پهن برگ و سوزنی برگ جهت استفاده از آنها در ساختمان جمع بندی زیر حاصل گردید:

1. درختان سوزنی برگ که در ایران بسیار کمتر از گونه پهن برگ است زود رشد بوده ولی مقاومت آن نسبت به درختان پهن برگ کمتر می‌باشد.
2. در بین درختان سوزنی برگ درختی بنام کاج (نوئل و نراد) وجود دارد که صنعتیترین و مناسبترین درخت از لحاظ محیط زیست می‌باشد.
3. این درخت بسیار سریع رشد می‌کند و در کمتر از 20 سال قطر آن به بیش از 30cm میرسد و دوره بازگشتی حدود 20 سال دارد که بسیار مناسب محیط زیست می‌باشد.
4. این گونه ذکر شده دارای چگالی حدودkg/cm2 500 -350 بوده که سبک بوده و دارای مقاومت فشاری متوسط حدود 160-80 kg/m2 می‌باشد که نسبت به بلوط،شمشاد و راش مقاومت نسبتاً کمتری است اما اگر قطرهای بزرگتری از نراد نسبت به گونه های پهن برگ مقاوم ذکر شده استفاده گردد مثلاً ستون های 30cm×30cm یا 25cm×25cm این ستون ها برای باربری جوابگو بوده و مناسب می‌باشند.
5. پس از مطالعه بر روی این گونه درختان سوزنی (نراد و نوئل) مشاهده شد که چوب این درخت دارای صمغ سمی می‌باشد که در مقابل موریانه و حشرات و کپک و پوسیدگی مقاوم می‌باشد و در نتیجه در دراز مدت نیز موریانه یا پوسیدگی آنرا تخریب نمی‌کند.
6. چوب این درخت در ایران کم مشاهده می‌شود ولی فراوانترین و صنعتیترین چوب در دنیا می‌باشد و لذا وارد کردن آن با توجه به هزینه نسبتاً پایین آن و زود رشد بودن و بازگشت سریع آن به محیط زیست بسیار مناسب می‌باشد.

همانطور که مشاهده می‌شود همگی درختان ذکر شده از درختان پهن برگ بوده و پس از بررسی و مطالعه جنگل های ایران در مییابیم که بیش از 90 %درختان جنگل های ایران از درختان پهن برگ بوده و حدود کمتراز 10 %درختان از نوع سوزنی برگ می‌باشد حال آنکه این موضوع در جنگل های کره زمین دقیقاً متفاوت و برعکس می‌باشد بهعنوان نمونه جنگلهای موجود در روسیه که حدود 1000 برابر گسترده تر از جنگلهای ایران است (تایگا) بیش از 95 %درختان سوزنی برگ و از نوع کاج (نوئل و نراد) می‌باشد.

حال به مقایسه و تجزیه و تحلیل این دو نوع گونه پرداخته و مطلوب ترین و مناسب ترین نوع چوب معرفی میگردد:

1. درختان پهن برگ دارای چوبی با مقاومت بسیار مناسب و مطلوب می‌باشد اما این درختان به درختان دیر رشد معروفند و دوره رشد آنها تا رسیدن به قطر مطلوب، بیش از 70 سال طول میکشد.
2. با توجه به دیر رشد بودن درختان پهن برگ، قطع آنها از لحاظ محیط زیست اصلاً مطلوب نبوده زیرا دوره بازگشت آنها به طبیعت بسیار طولانی می‌باشد
3. بعضی از درختان پهن برگ که قبلاً استفاده می‌شد امروزه نمونه های کمیاب و گران می‌باشند

مثلاً درخت شمشاد که قبلاً چوب آن در تیرها و ستونهای ساختمان کاربرد داشته امروزه جزو درختان محافظت شده و کمیاب است و یا استفاده از گردو در ساختمان امروزه مقرون به صرفه نیست و گران می‌باشد و یا بلوط که قبلاً به عنوان سقف و ستون در ساختمان های سنتی چوبی مشاهده می‌شد دوره رشد حدود 200 سال دارد که استفاده از آن از لحاظ محیط زیست بسیار نامطلوب است. همچنین چوب درخت زربین که در پیهای زگالی استفاده می‌شد دارای مقاومت بسیار مناسب و بالایی بوده اما امروزه جزو گونههای نایاب بوده و به شدت محافظت شده می‌باشد.

 از بررسی و تحلیل موارد ذکر شده به این جمع بندی می‌توان رسید که در تیر و ستون در و پنجره به جای استفاده از چوب درختان پهن برگ که دارای مقاومت نسبتاً بیشتری هستند و در ایران بیشتر مشاهده میشوند اما دیر رشد و تعداد زیادی از انواع آن محافظت شده می‌باشند از درختان سوزنی برگ مانند نراد که زود رشد بوده و صنعتیترند استفاده شود، فقط قطر آنها را باید اندکی بیشتر از قطر درختان پهن برگ در نظر گرفت تا تفاوت مقاومت آنها با افزایش سطح مقطع جبران شود، در دیوارها و یا جاهایی که نیاز به شاخه و قطعات کوچکتر دارد می‌توان از گونه درختی بنام پرسیکا استفاده کرد که حدود 60 %جنگلهای ایران از این درخت پهن برگ پوشانده شده و استفاده از شاخه های آن لطمه ای به محیط زیست نمیزند و پس از مدتی دوباره شاخه ها باز میروید.

بررسی دیوارهای سنتی و چوبی موجود و ارائه بهترین الگو

پس از بررسی در مناطق جنگلی ایران به طور کلی 4 نوع دیوار از 400 نمونه سازه چوبی در این مناطق مشاهده شد که عبارتند از دیوارهای زگمهای، ورچین، زگالی (ساده و مورب) و لت پوش که پس از مطالعه نتیجه آن در جدول 2 ارائه شده است.

همانطور که مشاهده می‌شود دیوار زگمهای و ورچین دیوارهای سنگینی می‌باشد و دیوارهای زگالی از بقیه دیوارها سبکتر است و همچنین بهدلیل اجرای آسان نوع مورب آن بیشترین تعداد ساخت را نیز در جامعه آماری مورد نظر در بر می‌گیرد. البته دیوار لت پوش نیز سبک بوده ولی بهدلیل اینکه فقط از تخته ساخته شده است برای آنکه عایق مناسبی شود و دیوار ضخیمی ایجاد کند نیاز به استفاده از چوب بیشتری داشته که مقرون به صرفه نبوده و استفاده از چوب زیاد با محیط زیست سازگار نیست.دیوار زگالی مورب که از چهار طرف با چوب های چهار تراش به هم کلاف شده و در وسط آن از شاخه درختان که بهصورت مورب کشیده شده است تشکیل شده که بر روی این شاخه ها در دو طرف ملات کاهگل قرار دارد

تصویر 1 نمونهای اصلاح شده و سبک 70-72 kg/m2 از دیوار فوق را که در کارگاه دانشگاه ساخته شده و از دو طرف شاخه های مورب 45º تقویت شده را نشان می‌دهد. این نمونه ساخته شده که بار ثقلی بر روی آن قرار گرفت و تا 400 کیلوگرم بر متر بار گسترده بر روی آن قرار داده شد و دیوار کاملاً سالم و بدون هیچگونه تغییر شکلی پایدار ماند. همچنین بررسی چندین نمونه از ساختمانهای سنتی ویران شده در زلزله رودبار نشان می‌دهد که دیوارهای زگالی مورب بهدلیل وجود شاخه های45º در درون دیوار، دیوارها عملکرد یکپارچه تری نسبت به انواع دیگر خود نشان داده است.

پس بهترین الگوی دیوار چوبی دیوار زگمهای مورب تقویت شده است که علاوه بر سبکی دارای خواص مقاومت بالا، یکپارچگی، استفاده از کاهگل به همراه چوب و صرفه جویی در مصرف چوب همچنین عایق مناسب گرما و صوت می‌باشد و کاه گل نیز مانند چوب دارای مقاومت حرارتی و صوتی بالایی می‌باشد. چهارچوب آن را می‌توان از چوب کاج نوئل وارداتی و ارزان استفاده کرد و در داخل آن برای اعضای مورب از شاخه درختان پرسیکا که قبلاً ذکر شد می‌توان استفاده نمود.

بهترین الگوی پی ساختمان

بطور کلی 6 نوع پی سنتی در نواحی شمالی ایران مشاهده می‌شود که عبارتند از پی سگتی، سگتی قطور، سنگی، زگالی ساده، چینهای و شفته آهکی که پی سگتی و سگتی قطور عملکرد مناسبی در برابر زلزله رودبار از خود نشان ندادند. زیرا پس از بررسی 18 ساختمان تخریب شده در زلزله رودبار مشاهد شد که بیش از 15 مورد آنها از نوع پیهای سگتی و سگتی قطور بود. 3 مورد آن پی سنگی است. پیهای سگتی را به صورت نقطهای به زمین منتقل میکنند. همچنین پیهای شفته آهکی و چینهای در زیر زمین بوده و در واقع بستر زمین را مساعد برای بارگذاری مینمایند اما پیهای زگالی ساده که بار را به صورت مناسب به زمین انتقال می‌دهد بهدلیل پخش یکنواخت بار در سطح گسترده تر و بعد انتقال آن به زمین مانند یک فونداسیون عمل مینماید و اثر پانچ را تا حد زیادی از بین میبرد. (تصویر شماره 2 )

مدل سازی

پس از مشخص شدن نوع پی و دیوار باید از سقف سبک حلبی که با چوب و مواد عایق پشم شیشه احاطه شده برای سقف استفاده کرد زیرا سقف های گالی پوش، لت پوش و سفالی هر کدام دارای مشکلاتی می‌باشد مثلاً سقف سفالی که از سفال ساخته شده سقف سنگینی بوده و در زلزله عملکرد مناسبی ندارد و سقف گالی پوش و لت پوش نیاز به ترمیم و بازسازی دورهای دارد ولی سقف حلبی با زیرسازی چوبی که بین قطعات چوبی عایق پشم شیشه قرار دارد هم سبک است (یک متر مربع آن حدود 40kg است) و هم عایق خوب گرمایی می‌باشد. نتیجه اینکه الگوی فوق ساختمانی است که بر روی پیهای زگالی ساده قرار دارد و تیر و ستون ها چوبی بوده و همچنین دیوار زگالی مورب و سقف حلبی عایقبندی دارد.

از آنجا که در روستاها و شهرهای کوچک درآمد افراد نسبتاً کمتر بوده و درک اجرای خانه های چوبی با فرهنگ آنها نزدیکتر از شهرهای بزرگ می‌باشد لذا الگویی کوچک، دو طبقه، سبک، ضد زلزله و ارزان مدل سازی شده و ارائه میگردد که برای طبقات و متراژ بیشتر نیز روند محاسبات به همین نوع می‌باشد

دین منظور برای اجرای یک خانه دو طبقه140 m2 نحوه اجرای کامل قطعات بهصورت تصویر 2 آمده است

همانطور که در تصویر مشخص است مساحت فوق دارای 15 بستر پیسازی به ابعاد 1m × 1m می‌باشد که 9 عدد پی درست زیر ستون های اصلی بوده و 6 عدد دیگر در زیر کمرکشها برای کمک به جلوگیری از کمانش تیر گذاشته شده است. در مورد آن ذکر نکات زیر ضروری می‌باشد.

•  زیر هر پی چوبی حتماً باید 1m خاکبرداری شده و مجدداً با آهک و قلوه، سنگ و خاکستر پی شفته آهگی کوبیده شده احداث گردد یعنی زمین زیر پی کاملاً کوبیده شود.
• 5 عدد پی چوبی که هر پی شامل 10 عدد چوب 4 .می‌شود مشاهده 20 cm × 20 cm × 100 cm تراش – روی این پیها 6 عدد کمرکش به قطر 30 × 30 و به طول 10m و بهصورت دوبل مشاهده می‌شود.
• 5 عدد پی چوبی که هر پی شامل 10 عدد چوب 4 .می‌شود مشاهده 20 cm × 20 cm × 100 cm تراش – روی این پیها 6 عدد کمرکش به قطر 30 × 30 و به طول 10m و بهصورت دوبل مشاهده می‌شود.
• روی کمرکشهای دوبل 11 عدد تیر cm 25 × cm 25 به طول 7m مشاهده شده و همچنین ستون هایی به ابعاد 30×30 به طول 3 متر بر روی صفحه به ابعاد 50×50 که داخل صفحه حدود cm 2 خالی شده است تا ستون در بالا و پایین خوب در داخل صفحه قرار گیرد، مشاهده می‌شود.
• در طبقه 2 تیر عیناً طبقه اول کمرکش ها و 11 عدد تیر و 9 عدد ستون مانند طبقه 1 مشاهده می‌شود.
• پس از تیر و ستونگذاری دیوارهای زگالی مورب و الگو شده و به دنبال آن پلهها قرار می‌گیرد.
• در انتها سقف سبک چوبی که بر روی آن عایق حرارتی و در انتهای حلب قرار دارد، مشاهده می‌شود.

تعیین بار ثقلی و بار جانبی و محاسبه نیروی برشی زلزله

دیدیم وزن دیوار الگوی مورد نظر حداکثر 80kg و چگالی چوب نراد 80 = kg/m3 ρ و وزن سقف به همراه زیرسازی چوبی حدود 40Kg محاسبه شد و با توجه به اینکه تیرها روی فونداسیون قرار دارند و ستون ها نیز بر روی تیر قرار داده می‌شود. اتصال ستون به طبقات را بصورت تکیه گاههای مفصلی فرض کرده و از اثر اصطکاکی چوب صرفنظر شده است.

همچنین ساختمان از فونداسیون به بالا مدل شده یعنی از ستون های طبقه همکف به بالا بارگذاری انجام شده است و لازم بهذکر است که الوار و تخته های تکیه گاه ها با نرم افزار Etabs و یا نرم افزارهای مشابه دیگر مدل قابل قبولی نشده ولی نگارنده بارهای ثقلی و زلزله بهدست آمده در تحلیل فوق را در نرم افزار Ansys برای پیها مجدداً مدل سازی نموده و آنرا مورد بررسی قرار داده و به جوابهای قابل قبولی رسیده که به دلیل حجم زیاد و بحث خاص پیسازی و نحوه قرار گرفتن چهار تراش از پرداختن به آن صرفنظر می‌شود.

بار سطحی سقف طبقه اول

بار خطی دیوار کاهگلی

(80 kg/m2) * (دیوار مربع متر یک جرم 0.7)*( 2.8 جرم کمر کش در هر متر مربع بابازشو) =160 kg/m

به تصویر 3 دقت شود که مقطعی از سطح مقطع ساختمان فوق بوده که سطح مقطع کل را M1 فرض کرده که 70 m2 است و دیوارها را به ترتیب M2 و M3 و M4 و M5 در هر دو طبقه نامگذاری شدهاند. بهدلیل متفاوت بودن جرم طبقات اول و دوم مرکز جرم هر طبقه جداگانه و در هر دو راستای x و y محاسبه شده است و برای آن از رابطه زیر استفاده شده است.

با استفاده از روابط فوق می‌توان مرکز جرم هر طبقه را جداگانه حساب نمود (جدول شماره 3 و ادامه آن ). البته جرم کل دو طبقه بهصورت زیر محاسبه می‌شود. چون مرکز جرم دو طبقه بر روی هم قرار می‌گیرد و بادبندها متقارن طراحی شده اثر پیچش از بین میرود. wt = 11.7 t+ 10.2t = 21.9 t

لازم به ذکر است که بادبندها در ده مدل مختلف بررسی شده و بادبندی که جواب قابل قبول داد، بررسی شده است. سپس با استفاده از رابطه زیر میزان نیروهای جانبی و برشی بدست می‌آید.

که نحوه محاسبه آن در جدول 4 آمده است:

که میزان نیروی جانبی طبقه بالا TON 2.51 چون در هر دو راستای x و y و بادبند ایجاد شده و در هر راستا دو دهنه بادبند وجود دارد بهدلیل وجود دو دهانه در هر دو راستای x و y ، مقدار بارجانبی نصف می‌شود یعنی به هر دهانه بادبند دار TON2.51 می‌رسد و عیناً نیروی برشی 1.44 تن نیز به دو دهانه تقسیم می‌شود زیرا در هر دو راستای x و y ، دو دهانه بادبنددار ایجاد شده است.(تصویر شماره 4)

 حال این نیروهای برشی و ثقلی بهدست آمده را بر روی سازه در نرم افزار Etabs مدل کرده و بادهای وارد بر آن ناشی از فشاری و کششی و … محاسبه شده و نتایج آن ارائه می‌شود (تصویر شماره 5 )لازم بهذکر است که چوب ذکر شده از نوع درختان سوزنی بوده و داریم:

که پس از بررسی جوابها 10 حالت بارگذاری را برای آن در نظر می‌گیریم.

پس از بررسی کلیه ستون ها، ستون وسط در طبقه اول بیشترین بار مرده و زنده را تحمل نموده و بحرانیترین حالت را ایجاد می‌کند و Mx و My آن صفر است که برای آن بحرانیترین رابطه از ده رابطه عبارتست از :

که وزن اسکلت ستون نیز به آن اضافه می‌شود:

که بسیار کوچکتر از 15/0 می‌باشد که تک رابطه را شامل می‌شود ولی از آنجا که Mx و My آن صفر است و تنش موجود بسیار کمتر از تنش مجاز چوب است پس ستون ها از لحاظ ممان و نیروی فشاری قابل قبول هستند.

اما بر روی ستون ها در برش بیشترین تنش برشی در ستون C3 طبقه دوم اتفاق افتاده است و داریم :

و در مورد بیشترین Mx و My باز هم در ستون 3 بیشترین مقدار اتفاق افتاده است که داریم :

و نیروی محوری آنها صفر است پس فقط داریم:

همانطوری که مشاهده می‌شود صورت کسر از مخرج بسیار کوچکتر شده و مخرج نیز که از 3 بالاتر است قابل قبول می‌باشد. اما در مورد تیرها بحرانیترین حالت را در نظر میگیریم که همان تیر وسط 11 متری می‌باشد که Mx آن بحرانیترین حالت را دارد.

همانطور که مشاهده می‌شود این تیرها در خمش هنوز فاصله زیادی با تنش خمشی مجاز چوب دارد که این امر بیانگر این است که در ساختمان بار مناسب پخش شده است. هچنین تیر فوق بهدلیل نیروی برشی بسیار کمتر از ستون 3 و با توجه به اینکه مساحت این کمرکشی حدود 30×30 است پس در برابر برشی نیز قابل قبول می‌باشد و حتی می‌توان تعداد طبقات دیگر را نیز برای آن بررسی نمود زیرا تنشهای موجود فاصله زیادی تا تنش مجاز چوب دارند.

نتیجه

استفاده از ساختمانهای چوبی که از حدود 40 سال قبل در کشورهای پیشرفته آغاز شده است دارای مزایای بسیاری است که الگویی اصلاح شده با توجه به شرایط فرهنگی و اجتماعی کشورمان ارائه شد که هم از لحاظ زلزله مقاوم بوده و هم از لحاظ اجرایی بسیار آسان و سریع اجرا می‌شود. این مدل دارای پی زگالی (غلتکی) مقاوم بوده که بار را به خوبی بر روی زمین پخش می‌کند.

همچنین دیوارهای آن از نوع زگالی “مورب تقویت شده” است که در هنگام زلزله یکپارچه عمل کرده و همین امر سبب تکه تکه شدن دیوار در هنگام زلزله می‌شود همچنین دیوارهای غیر سازهای اما متقارن و سنگین می‌تواند باعث ایجاد پیچش در ساختمان شود که این امر در دیوار سبک فوق منتفی می‌باشد و همچنین اثر میانقابها دیوار در زلزله بهدلیل انعطاف پذیری و سبکی آن حذف میگردد. استفاده از بادبندها و ستون ها بههمراه کف ستون ها سبب پخش مناسب بار در ساختمان و انتقال آن به پیها، غلتکی می‌شود و در نهایت اینکه الگوی ساختمانی چوبی فوق علاوه بر همه خصوصیات سازهای فوق، ارزان و عایق مناسب صوتی و حرارتی نیز می‌باشد و در صورت استفاده از چوب های درختان زود رشد کاج (نراد، نوئل) در تیر و ستون از دیدگاه محیط زیست نیز ایده آل و مناسب می‌باشد و همچنین می‌توان از ترکیب چوب های کاج بصورت مقاطع ترکیبی با فشار و با توجه به جهت تقویت آنها و افزایش مقاومت فشاری آنها را بارگذاری کرده و برای ساخت ساختمانهای چند طبقه استفاده نمود.

سوالات متداول