سازه‌های آجری، به‌ویژه در مناطق زلزله‌خیز، همواره به‌عنوان یکی از آسیب‌پذیرترین نوع ساختمان‌ها شناخته شده‌اند. علت این آسیب‌پذیری را باید در ویژگی‌های ذاتی این نوع مصالح جست‌وجو کرد؛ از جمله مقاومت پایین در برابر نیروهای کششی، عدم شکل‌پذیری کافی و وزن مرده بالا. درک درست از نقاط ضعف این سازه‌ها، گام نخست و حیاتی در انتخاب راهکارهای مقاوم‌سازی مناسب به شمار می‌رود. از منظر مکانیزم‌های خرابی، دیوارهای آجری معمولاً تحت تأثیر بارهای لرزه‌ای، دچار دو نوع اصلی از شکست می‌شوند: شکست درون‌صفحه‌ای (in-plane failure) و شکست برون‌صفحه‌ای (out-of-plane failure). هرچند هر دو نوع این شکست‌ها در زلزله‌های مختلف مشاهده شده‌اند، اما مطالعات میدانی و شواهد تجربی حاکی از آن است که شکست برون‌صفحه‌ای به‌طور محسوسی شایع‌تر است، به‌ویژه در دیوارهایی که پیوند مؤثر با سیستم باربر سازه‌ای ندارند.
در بسیاری از ساختمان‌های بتن‌آرمه یا فولادی، دیوارهای آجری به‌عنوان میانقاب‌ها (infill walls) در فضای بین ستون‌ها و تیرها قرار می‌گیرند. این میانقاب‌ها عمدتاً به‌منظور تفکیک فضاها، عایق‌کاری حرارتی و صوتی، و جنبه‌های معماری اجرا می‌شوند و در اغلب موارد، به‌عنوان اعضای غیرسازه‌ای در نظر گرفته می‌شوند. به همین دلیل، طراحی لرزه‌ای آنها اغلب نادیده گرفته شده و بدون در نظر گرفتن نقش احتمالی آنها در انتقال بار، اجرا می‌شوند. این در حالی است که در حین زلزله، میانقاب‌ها وارد کنش شدید با قاب سازه‌ای می‌شوند و عملکرد لرزه‌ای کل سازه را تحت تأثیر قرار می‌دهند. به‌علاوه، به‌دلیل عدم وجود اتصال مناسب میان میانقاب و قاب سازه‌ای، این عناصر معمولاً دچار شکست‌های زودرس و گاه خطرناک می‌شوند.
پیش از ورود مصالح جدیدی مانند بتن مسلح و فولاد به صنعت ساخت‌وساز، مصالح بنایی (نظیر آجر و ملات) به‌عنوان مصالح غالب در ساخت بناها به کار می‌رفتند. علی‌رغم پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه فناوری مصالح ساختمانی، همچنان در بسیاری از مناطق، به‌ویژه در شهرهای کوچک، مناطق روستایی و حتی حاشیه‌نشین‌ها، از این نوع ساخت‌وساز به دلیل سهولت اجرا، هزینه کمتر و دسترسی آسان به مصالح استفاده می‌شود. با بررسی خرابی‌های ناشی از زلزله‌های گذشته، به‌ویژه زلزله‌های مهمی مانند بم، رودبار و سرپل ذهاب، به‌وضوح می‌توان دید که سازه‌های بنایی آسیب‌پذیری بسیار بالایی در برابر زلزله از خود نشان داده‌اند. عواملی چون عدم پیوستگی دیوارها، کیفیت پایین اجرا، فرسودگی مصالح، و نبود اتصالات افقی و قائم کافی از دلایل اصلی این ضعف‌ها به شمار می‌آیند.
از آنجا که بخش بزرگی از بافت مسکونی کشور ما از ساختمان‌های بنایی تشکیل شده است، پرداختن به آسیب‌پذیری این سازه‌ها و تحلیل دقیق الگوهای خرابی آنها در مواجهه با بارهای لرزه‌ای، از منظر ایمنی و برنامه‌ریزی شهری اهمیت بسیار بالایی دارد. افزون بر این، بسیاری از ساختمان‌های تاریخی، میراث فرهنگی و آثار ارزشمند معماری نیز با مصالح بنایی ساخته شده‌اند، که معمولاً با گذر زمان، دچار فرسایش و ضعف سازه‌ای شده‌اند. توجه به مقاوم‌سازی این نوع سازه‌ها نه تنها از منظر فنی بلکه از حیث حفظ هویت فرهنگی کشور نیز حائز اهمیت است. در این مقاله، تلاش خواهد شد با بررسی دقیق مودهای شکست در دیوارهای آجری، راه را برای درک بهتر آسیب‌پذیری این سازه‌ها و ارائه راهکارهای مؤثر جهت بهسازی آنها هموار کنیم.
دسته‌بندی کلی مودهای شکست در دیوارهای آجری
در تحلیل آسیب‌پذیری لرزه‌ای دیوارهای آجری، شناخت دقیق انواع مودهای شکست نقش کلیدی در انتخاب روش‌های مقاوم‌سازی دارد. دیوارهای آجری بسته به نوع عملکردشان در سازه به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند: دیوارهای مجزا که به‌صورت مستقل از سیستم باربر جانبی عمل می‌کنند، و دیوارهای میانقاب که بین اعضای قاب‌های بتنی یا فولادی قرار می‌گیرند و با آنها درگیر می‌شوند. هر یک از این دیوارها می‌توانند تحت بارهای لرزه‌ای دچار شکست درون‌صفحه‌ای یا شکست برون‌صفحه‌ای شوند. در ادامه، این مودها به تفکیک معرفی می‌شوند:
شکست درون صفحه ای در دیوارهای مجزا
- شکست برشی
- شکست برشی – لغزشی
- شکست خمشی
شکست درون صفحه ای در دیوارهای میان قاب
- لهیدگی گوشه ها
- شکست برشی – لغزشی
- فشار قطری
- ترک قطری
- شکست قاب
شکست برون صفحه ای در دیوار مجزا
- شکست خمشی در راستای قائم
- شکست خمشی در راستای افقی
شکست برون صفحه ای در دیوار میان قاب
- ترک افقی در میانه دیوار
- شکست در اثر عدم انسجام دیوار به بالای قاب
شکست برشی
شکست برشی یکی از رایج‌ترین مودهای شکست در دیوارهای آجری تحت اثر بارهای لرزه‌ای محسوب می‌شود. این نوع شکست زمانی اتفاق می‌افتد که نیروهای جانبی وارد بر دیوار (عمدتاً ناشی از زلزله) از ظرفیت برشی مصالح بنایی یا ترکیب ملات و آجر فراتر می‌رود. در چنین حالتی، دیوار نمی‌تواند تنش‌های برشی را جذب کند و معمولاً ترک‌هایی مورب و زیگزاگ، که گاهی با زاویه‌ای نزدیک به ۴۵ درجه نسبت به افق هستند، در آن ظاهر می‌شوند.
از دیدگاه هندسی و مکانیکی، اگر نسبت ارتفاع به طول دیوار (h/l) کمتر از یک باشد و هم‌زمان بار قائم قابل توجهی بر دیوار وارد شود، تنش‌های فشاری و برشی هم‌زمان در بستر ملات و بدنه آجرها متمرکز شده و زمینه شکست برشی فراهم می‌شود. این وضعیت معمولاً در دیوارهای کوتاه با باربری ثقلی بالا دیده می‌شود. چنین دیوارهایی به دلیل ضخامت محدود و ضعف در اتصالات جانبی، نمی‌توانند توزیع تنش‌های برشی را به‌خوبی مدیریت کنند.
از سوی دیگر، در حالتی که نسبت ارتفاع به طول دیوار بزرگتر از یک باشد (مثلاً حدود ۲ یا بیشتر)، اما بار قائم همچنان بالا باقی بماند، باز هم خطر شکست برشی وجود دارد. در این شرایط، تنش‌های فشاری ناشی از بار قائم با کشش‌های ناشی از لنگر خمشی ترکیب می‌شوند و برش در بستر ملات یا حتی درون آجرها می‌تواند رخ دهد. اگر چسبندگی بین آجر و ملات ضعیف باشد، لغزش برشی در امتداد درزها نیز محتمل است.
نکته حائز اهمیت این است که شکست برشی معمولاً ناگهانی و بدون هشدار قبلی رخ می‌دهد و این موضوع از منظر ایمنی سازه‌ای اهمیت بسیار بالایی دارد. برخلاف شکست خمشی که معمولاً با تغییرشکل‌های بزرگ و قابل‌مشاهده همراه است، در شکست برشی تغییر شکل‌ها محدود و محلی هستند و به همین دلیل، پیش‌بینی آن دشوارتر است.
در زلزله‌های گذشته، نمونه‌های متعددی از این نوع شکست در دیوارهای آجری گزارش شده که در آن ترک‌های قطری از گوشه پایینی به گوشه بالایی دیوار توسعه یافته‌اند. این ترک‌ها گاهی تا حدی پیشرفت می‌کنند که منجر به گسیختگی کامل بخش‌هایی از دیوار می‌شوند.
شکست برشی لغزشی
شکست برشی – لغزشی زمانی اتفاق می‌افتد که ظرفیت برشی دیوار به حدی پایین باشد که در مواجهه با نیروهای جانبی زلزله، به جای گسترش ترک‌های مورب یا گسیختگی درون مصالح، پدیده لغزش کلی در امتداد یکی از بسترهای ملات، معمولاً در پایه دیوار، رخ دهد. این نوع شکست بیشتر در دیوارهایی مشاهده می‌شود که مقاومت برشی پایین دارند و بار جانبی وارد شده به‌مراتب بزرگتر از بار قائم است.
در این مود از شکست، ترکیب خاصی از پارامترهای هندسی و بارگذاری باعث می‌شود که دیوار رفتار توده‌ای از خود نشان داده و به صورت یک بلوک صلب، روی سطح افقی ملات لغزش پیدا کند. معمولاً این اتفاق در دیوارهایی با نسبت ارتفاع به طول در حدود ۱ به ۱ یا کمتر از ۱.۵ به ۱ مشاهده می‌شود. این نسبت‌ها نشان‌دهنده این هستند که دیوار نه آن‌قدر بلند است که شکست خمشی در آن غالب شود و نه آن‌قدر کوتاه است که صرفاً برشی خالص در آن رخ دهد، بلکه ترکیبی از لغزش و برش اتفاق می‌افتد.
ویژگی کلیدی شکست برشی – لغزشی، ایجاد ترک افقی یا نزدیک به افقی در امتداد درز ملات و جدا شدن کل دیوار یا بخشی از آن از سطح زیرین است. در برخی موارد، این لغزش می‌تواند منجر به جابجایی قابل‌ملاحظه‌ای در پایین دیوار شود که اگر مهاربندی مناسبی وجود نداشته باشد، فروپاشی بخش‌هایی از دیوار یا حتی کل آن را به همراه دارد.
در واقع، شکست برشی – لغزشی بیشتر از آنکه ناشی از ضعف در مصالح آجری باشد، نتیجه ضعف در پیوستگی بین آجر و ملات و عدم اتصال مناسب به سایر اجزای سازه‌ای است. به همین دلیل، یکی از روش‌های متداول برای بهبود عملکرد دیوارهای بنایی در برابر این نوع شکست، استفاده از میلگردهای افقی (مثلاً تسمه‌های فولادی یا نوارهای FRP) در میان رج‌های آجر یا ایجاد بست‌های فلزی به کف و سقف است.
تجربه زلزله‌های گذشته، به‌ویژه در مناطق با ساختمان‌های بنایی سنتی، نشان داده که این نوع شکست می‌تواند به‌شدت تخریب‌گر باشد، چرا که به‌صورت ناگهانی و در یک‌لحظه، بخش بزرگی از دیوار را از جای خود جدا می‌کند.
شکست خمشی
شکست خمشی زمانی رخ می‌دهد که دیوار آجری تحت تأثیر نیروهای جانبی (مانند زلزله یا باد شدید) در حالی که دارای مقاومت برشی کافی است، به دلیل عدم توانایی در مقابله با لنگرهای خمشی ایجادشده، دچار ترک‌خوردگی و گسیختگی می‌شود. این نوع شکست معمولاً در دیوارهایی ظاهر می‌شود که نسبت ارتفاع به طول آنها در حدود ۲ به ۱ یا بیشتر است، یعنی دیوارهایی با ارتفاع زیاد و طول نسبتاً کم که مستعد رفتار خمشی هستند.
در این حالت، عملکرد دیوار مشابه یک تیر کنسولی یا صفحه خمشی است که تحت نیروی جانبی در بالای خود دچار خمش می‌شود. اگرچه مقاومت برشی آن دیوار کافی است و نمی‌گذارد ترک‌های برشی مورب شکل بگیرند، اما به‌دلیل محدودیت در مقاومت خمشی مصالح بنایی، دیوار در ناحیه پایه یا محل تمرکز لنگر، ترک‌های عمودی یا نزدیک به عمودی از خود نشان می‌دهد که در نهایت به شکست خمشی منجر می‌شود.
ترک‌های خمشی معمولاً به صورت عمودی در نزدیکی پای دیوار یا نزدیک به تکیه‌گاه‌ها ایجاد می‌شوند و با افزایش تغییرشکل‌ها، این ترک‌ها گسترش یافته و دیوار در ناحیه کششی از هم گسیخته می‌شود. این ترک‌ها ممکن است در ابتدا مویی و نازک باشند، اما با افزایش نیرو و تکرار لرزه‌ها، به صورت بازشدگی مشخصی در دیوار ظاهر می‌شوند.
در صورتی که این نوع شکست رخ دهد، دیوار دیگر توان تحمل بارهای جانبی را ندارد و ممکن است فروبپاشد یا به حالت ناپایدار درآید. این امر به ویژه در ساختمان‌هایی که از دیوار به عنوان عضو باربر جانبی استفاده می‌کنند، بسیار خطرناک است.
برای جلوگیری از شکست خمشی، افزایش ظرفیت خمشی دیوار از طریق اضافه کردن المان‌های مقاوم خمشی مانند نوارهای FRP، میلگردهای افقی یا ستون‌های باریک مهاری در کناره‌ها بسیار مؤثر است. همچنین بهبود مشخصات مکانیکی ملات و طراحی مناسب نسبت‌های هندسی دیوار نیز در کاهش احتمال این مود شکست اهمیت بالایی دارد.
لهیدگی گوشه ها
یکی از مودهای رایج شکست درون‌صفحه‌ای در دیوارهای میانقاب، لهیدگی گوشه‌ها است؛ این نوع خرابی اغلب در ساختمان‌هایی مشاهده می‌شود که در آنها دیوار میانقاب از مصالح ضعیف مانند آجرهای رسی کم‌کیفیت یا بلوک‌های بنایی سبک ساخته شده و در مقابل، قاب سازه‌ای اطراف دارای اعضای قوی ولی با اتصالات ضعیف می‌باشد.
در این شرایط، هنگامی که سازه تحت نیروی جانبی ناشی از زلزله قرار می‌گیرد، تغییر شکل قاب باعث فشردگی شدید در نقاط تماس قاب و دیوار می‌شود. این فشار متمرکز، عمدتاً در گوشه‌های دیوار میانقاب (یعنی محل برخورد دیوار با ستون‌ها و تیرهای قاب) به وجود می‌آید. از آنجا که بلوک‌های آجری یا مصالح مشابه، ظرفیت فشاری محدودی دارند، این نقاط به سرعت دچار خردشدگی، له‌شدگی و ترک‌خوردگی موضعی می‌شوند.
در این مود خرابی، گوشه‌های دیوار دچار خردشدگی یا شکستگی موضعی می‌شوند و معمولاً آثار فشردگی و ترک‌های فشاری به صورت قطری یا شعاعی از گوشه‌ها به مرکز دیوار منتشر می‌گردد. این خرابی می‌تواند باعث از بین رفتن انسجام کلی دیوار میانقاب شود و در زلزله‌های شدید، منجر به خروج دیوار از درون قاب یا ریزش کامل آن گردد.
لهیدگی گوشه‌ها نه‌تنها نشانه‌ای از ضعف در مصالح دیوار است، بلکه نشان‌دهنده ضعف در هماهنگی عملکرد قاب و میانقاب نیز هست. متأسفانه این حالت در بسیاری از ساختمان‌های متداول با دیوارهای آجری میانقاب و قاب بتنی مشاهده می‌شود، به ویژه زمانی که اصول طراحی لرزه‌ای رعایت نشده باشد.
شکست برشی – خمشی
شکست برشی-لغزشی یکی از انواع شکست درون‌صفحه‌ای در دیوارهای میانقاب است که معمولاً زمانی رخ می‌دهد که این دیوارها از واحدهای بنایی مانند آجر یا بلوک ساخته شده باشند و ملات مورد استفاده از نوع ضعیف و کم‌چسبندگی باشد. در چنین شرایطی، اگر قاب اطراف از سختی و مقاومت مناسبی برخوردار باشد، دیوار نمی‌تواند عملکرد یکپارچه‌ای در برابر نیروهای جانبی از خود نشان دهد و شکست به صورت لغزش در امتداد درزهای افقی بین ردیف‌های آجر ظاهر می‌شود. محل شکست در امتداد درزهای ملات افقی بوده و آجرها به صورت نسبی روی یکدیگر سر می‌خورند. علت اصلی این نوع خرابی، پایین بودن مقاومت ملات در برابر برش و چسبندگی ناکافی آن به سطح آجر است. معمولاً در دیوارهایی با نسبت ارتفاع به طول در حدود 1:1 تا 1.5:1، این نوع شکست به وضوح مشاهده می‌شود. این شکست اغلب با جابجایی قابل توجه دیوار نسبت به قاب اطراف همراه است و ممکن است در ادامه به جدایش کامل دیوار از قاب منجر شود.
از جمله عوامل مؤثر در بروز شکست برشی-لغزشی می‌توان به ضعف چسبندگی ملات اشاره کرد. زمانی که ملات چسبندگی کافی نداشته باشد، حتی تحت اثر نیروهای لرزه‌ای با شدت متوسط، درزهای افقی به‌عنوان نقاط ضعف عمل کرده و موجب لغزش آجرها می‌شوند. همچنین، سختی بالای قاب اطراف نسبت به دیوار موجب انتقال بیشتر بار جانبی به دیوار می‌شود که ملات ضعیف توان تحمل آن را ندارد. نبود عناصر مهاربند درون‌دیوار مانند میلگردهای افقی یا تسمه‌های فلزی نیز می‌تواند این نوع خرابی را تشدید کند. اجرای غیراستاندارد نیز از دلایل رایج این شکست به شمار می‌رود. اجرای ناصحیح ملات‌ریزی، استفاده از ملات خشک یا ناقص‌بودن اجرای درزها از نمونه‌های این موارد هستند.
نشانه‌های ظاهری این نوع خرابی شامل ترک‌های افقی ممتد یا پلکانی در امتداد درزهای ملات، جابجایی نسبی بین ردیف‌های آجر، ایجاد شکاف در لبه‌های دیوار در محل اتصال با قاب، و کاهش چشمگیر سختی جانبی دیوار پس از وقوع شکست است. با وقوع این نوع خرابی، دیوار میانقاب کارایی خود را در تحمل نیروهای جانبی از دست می‌دهد و نه‌تنها به پایداری سازه کمکی نمی‌کند، بلکه به یک عنصر آسیب‌پذیر و خطرآفرین بدل می‌شود. در بسیاری از زلزله‌های ثبت‌شده، این نوع خرابی منجر به ریزش بخشی از دیوار و در نتیجه آسیب‌های جانی و مالی قابل توجه شده است.
برای کاهش احتمال وقوع چنین شکستی، استفاده از ملات با کیفیت و چسبندگی مناسب به‌ویژه در مناطق زلزله‌خیز، اجرای دقیق ملات‌ریزی در تمامی درزها به صورت یکنواخت، تقویت دیوار با میلگرد یا شبکه‌های افقی سبک در طول دیوار، و بهره‌گیری از جزئیات سازه‌ای مهندسی‌شده برای انتقال صحیح نیرو بین دیوار و قاب توصیه می‌شود.
فشار قطری
شکست فشار قطری یکی از مودهای مهم شکست در دیوارهای میانقاب است که معمولاً در دیوارهای لاغر یا دیوارهایی با نسبت ارتفاع به طول بزرگ رخ می‌دهد. در این حالت، هنگامی که دیوار میانقاب تحت تأثیر نیروهای جانبی ناشی از زلزله قرار می‌گیرد، فشارهای داخلی به‌صورت قطری از گوشه‌ها به مرکز دیوار منتقل می‌شود. این فشارهای قطری به‌طور متمرکز بر نواحی میانه دیوار تأثیر می‌گذارند و ممکن است باعث کمانش برون‌صفحه‌ای در بخش‌های مرکزی دیوار شوند که در نهایت به لهیدگی و خرد شدن مواد دیوار می‌انجامد. شکست معمولاً در بخش‌های میانه دیوار که تحت فشار متمرکز قرار دارند، رخ می‌دهد و کمانش برون‌صفحه‌ای به‌ویژه در دیوارهای لاغر با نسبت ارتفاع به طول بزرگتر از 1.5:1 مشهود است. وقتی بار جانبی وارد می‌شود، فشارهای قطری به علت خمیدگی موضعی و تنش‌های داخلی در دیوار، مرکز دیوار دچار لهیدگی شدید می‌شود.
در بروز شکست فشار قطری، نسبت طول به ارتفاع دیوار نقش اساسی دارد. در دیوارهای بلندتر و لاغرتر، احتمال بروز کمانش بیشتر است و هرچه دیوار باریک‌تر باشد، فشارهای قطری بیشتر به بخش مرکزی وارد می‌شود و موجب کمانش می‌شود. استفاده از مصالح با مقاومت فشاری پایین مانند آجرهای ضعیف یا بلوک‌های سبک نیز احتمال لهیدگی در میانه دیوار را افزایش می‌دهد. همچنین، در صورت نبود تقویت‌های مناسب مانند میلگردهای تقویتی در نواحی بحرانی، دیوار قادر به مقابله با فشارهای قطری نخواهد بود. علاوه بر این، اگر دیوار به‌درستی به قاب اتصال نیابد، فشارهای جانبی بیشتر به مرکز دیوار منتقل می‌شود و احتمال خرابی افزایش می‌یابد.
نشانه‌های ظاهری شکست فشار قطری شامل ترک‌های قطری به‌صورت خطوط مورب در سطح دیوار از گوشه‌ها به مرکز دیوار، لهیدگی یا فروپاشی نواحی میانه دیوار که به وضوح در اثر فشارهای فشاری و تنش‌های داخلی نمایان می‌شود و کاهش سختی دیوار و تغییر شکل‌های غیرطبیعی در آن است. این نوع خرابی می‌تواند منجر به کاهش شدید مقاومت جانبی دیوار و ناتوانی دیوار در مهار نیروهای جانبی شود. این شکست معمولاً با ریزش بخش‌های مرکزی دیوار همراه است و ممکن است موجب آسیب‌های جدی به ساختار کلی ساختمان گردد. همچنین، این خرابی معمولاً در دیوارهایی که از مصالح ضعیف و طراحی نامناسب ساخته شده‌اند، تأثیر بیشتری دارد.
برای کاهش احتمال وقوع شکست فشار قطری، استفاده از دیوارهای ضخیم‌تر و کاهش نسبت طول به ارتفاع دیوار (افزایش نسبت عرض به ارتفاع)، تقویت دیوارها با میلگردهای عمودی و افقی در نواحی بحرانی که احتمال فشار قطری بیشتر است، استفاده از مصالح با مقاومت فشاری بالا مانند آجرهای مقاوم‌تر یا بلوک‌های بتنی پیش‌ساخته و تقویت اتصال دیوار به قاب سازه با استفاده از اتصالات و جزئیات مناسب پیشنهاد می‌شود.
ترک قطری
ترک قطری یکی از رایج‌ترین مودهای شکست در دیوارهای میانقاب است که عمدتاً به دلیل تفاوت قابل توجه در مقاومت بین دیوار میانقاب و قاب سازه‌ای رخ می‌دهد. در این حالت، اگر دیوار میانقاب دارای مقاومت کافی باشد، اما قاب سازه ضعیف‌تر از دیوار باشد، ترک‌های قطری معمولاً در محل اتصالات میان قاب و دیوار به وجود می‌آید. این نوع ترک‌ها در نتیجه فشارهای ناهمسان و تنش‌های وارد شده به دیوار، به‌ویژه در نقاط اتصال بین دیوار و قاب، ایجاد می‌شود.
ترک‌ها معمولاً به‌صورت مورب و قطری در نواحی خاص دیوار شکل می‌گیرند، جایی که تنش‌های متمرکز از قاب به دیوار منتقل می‌شود. اتصالات ضعیف و ناتوانی دیوار در انتقال بار به قاب می‌تواند منجر به ایجاد ترک‌های قطری در محل اتصال بین دیوار و قاب گردد. همچنین، مقاومت دیوار در مقایسه با مقاومت قاب سازه باید بیشتر باشد تا احتمال بروز ترک‌های قطری کاهش یابد.
در بروز ترک‌های قطری، نسبت مقاومت دیوار به قاب سازه نقش مهمی دارد. هنگامی که دیوار میانقاب نسبت به قاب سازه مقاوم‌تر باشد، تنش‌های زیادی به قاب وارد می‌شود که می‌تواند موجب ایجاد ترک‌های قطری شود. ضعف در اتصالات قاب نیز عامل مهمی است. در صورتی که اتصالات قاب به درستی انجام نشده باشند یا مقاومت کمتری نسبت به دیوار داشته باشند، تنش‌های جانبی ناشی از زلزله یا بارهای جانبی موجب بروز ترک در دیوار می‌شود. همچنین، استفاده از مصالح ضعیف در قاب یا دیوار ممکن است به ایجاد ترک‌های قطری کمک کند. نسبت ارتفاع به طول دیوار نیز مؤثر است؛ در دیوارهای بلندتر و لاغرتر، احتمال بروز ترک‌های قطری بیشتر است زیرا این دیوارها تحت فشارهای بیشتری قرار دارند.
ترک‌های قطری می‌توانند ضعف‌های ساختاری جدی در دیوارهای میانقاب ایجاد کنند و اگر این ترک‌ها به‌طور صحیح تعمیر و تقویت نشوند، ممکن است منجر به ناتوانی دیوار در تحمل نیروهای جانبی و حتی افت عملکرد ساختمان در برابر زلزله شوند. برای کاهش ترک‌های قطری، تقویت اتصالات میان دیوار و قاب با استفاده از جزئیات مهندسی مناسب مانند میلگردهای تقویتی و اتصالات مقاوم‌تر پیشنهاد می‌شود. همچنین، استفاده از دیوارهای با مقاومت بیشتر و متناسب با قاب سازه به‌طوری که نسبت مقاومت میان دیوار و قاب کاهش یابد، می‌تواند از بروز این نوع خرابی جلوگیری کند.
شکست قاب
شکست قاب یکی از مودهای بحرانی شکست در دیوارهای میانقاب است که در صورتی که مقاومت دیوار میانقاب از قاب سازه‌ای بیشتر باشد، رخ می‌دهد. این اتفاق معمولاً زمانی می‌افتد که دیوار میانقاب توانایی تحمل بارهای جانبی را بیشتر از قاب دارد و اتصالات قاب به‌ویژه در محل مفاصل به‌طور ضعیف طراحی شده باشند. این شرایط می‌تواند به تشکیل مفصل‌های پلاستیک در قاب منجر شود که در نهایت موجب شکست کلی در اعضای قاب می‌گردد. زمانی که دیوار میانقاب دارای مقاومت بیشتر نسبت به قاب باشد، قاب به‌طور عمده تحت فشار و تنش‌های بالاتری قرار می‌گیرد. اگر اتصالات قاب ضعیف باشند یا اعضای قاب به‌اندازه کافی مقاوم نباشند، این تنش‌ها به‌طور نادرست به اعضای قاب منتقل می‌شود و در نتیجه مفاصل پلاستیک در اعضای قاب تشکیل می‌شود. این مفاصل پلاستیک معمولاً در نقاط اتصالات یا اعضای عمودی و افقی قاب ایجاد می‌شوند و می‌توانند موجب افت عملکرد قاب در برابر بارهای جانبی شوند. هنگامی که دیوار میانقاب مقاوم‌تر از قاب باشد، قاب بیشتر تحت فشار قرار می‌گیرد و احتمال ایجاد مفصل پلاستیک و در نتیجه شکست افزایش می‌یابد. اتصالات ضعیف در قاب می‌تواند باعث انتقال نادرست نیروها به اعضای قاب و ایجاد مفاصل پلاستیک شود. اگر اعضای قاب (به‌ویژه تیرها و ستون‌ها) از لحاظ مقاومت طراحی نشوند، در مواجهه با بارهای زیاد و فشارهای جانبی قادر به تحمل نیروهای وارد شده نخواهند بود و در نتیجه شکست رخ می‌دهد. شکست قاب در دیوارهای میانقاب می‌تواند عملکرد کلی سازه را تحت تاثیر قرار دهد و به کاهش توان مقاومتی سازه در برابر زلزله منجر شود. به همین دلیل، لازم است که مهندسان سازه به دقت طراحی قاب‌ها و اتصالات را بررسی کنند و از روش‌های تقویت مناسب برای جلوگیری از این نوع شکست استفاده نمایند. تقویت اتصالات قاب و بهبود جزئیات اتصال در نقاط بحرانی. استفاده از مصالح مقاوم‌تر برای اعضای قاب و طراحی آنها به‌گونه‌ای که بتوانند بارهای جانبی و فشارهای ناشی از زلزله را بهتر تحمل کنند. طراحی دیوارهای مقاوم‌تر که به‌طور مناسب با قاب سازه هماهنگ باشند تا از ایجاد اختلاف‌های قابل توجه در مقاومت بین دیوار و قاب جلوگیری شود.
شکست خمشی در راستای قائم
شکست خمشی در راستای قائم در دیوارهای مجزا معمولاً زمانی رخ می‌دهد که تنش کششی به‌گونه‌ای توزیع شود که درزهای افقی آجرها را تحت تاثیر قرار دهد. این تنش کششی موجب بروز ترک‌های قائم در امتداد دیوار خواهد شد. به‌عبارت‌دیگر، ترک‌ها به‌طور عمودی از پایین به بالا در دیوار گسترش پیدا می‌کنند و معمولاً در مناطقی که طول دیوار بیشتر است، بیشتر دیده می‌شوند. ترک‌های قائم معمولاً در اثر تنش کششی ایجاد می‌شوند که آجرها را در جهت افقی تحت فشار قرار می‌دهد. این تنش معمولاً در طول دیوار گسترش پیدا می‌کند. طول دیوار عامل مهمی در بروز این نوع شکست است. در دیوارهای بلندتر، احتمال بروز ترک‌های قائم بیشتر می‌شود چرا که دیوار نمی‌تواند تنش‌های کششی وارد شده را به‌طور مؤثر توزیع کند و این باعث ایجاد ترک در نواحی خاصی از دیوار می‌شود. دیوارهای بلندتر نسبت به دیوارهای کوتاه‌تر فشار بیشتری را تحمل می‌کنند و به همین دلیل ترک‌های قائم در آنها بیشتر دیده می‌شود. هنگامی که بارهای جانبی به دیوار وارد می‌شوند و تنش کششی از درزهای افقی آجرها عبور می‌کند، این شرایط زمینه‌ساز ایجاد شکست خمشی در راستای قائم می‌شود. نوع آجر و ملات به‌کاررفته در دیوار نقش اساسی در مقاومت دیوار در برابر تنش‌ها دارد. دیوارهایی که از مصالح ضعیف‌تری ساخته شده باشند، بیشتر در معرض شکست خمشی قرار می‌گیرند. کاهش استحکام دیوار: ترک‌های قائم موجب کاهش توان باربری دیوار می‌شوند و دیوار دیگر قادر به تحمل بارهای جانبی و قائم به‌طور مؤثر نخواهد بود. در صورتی که دیوار در برابر فشارهای جانبی و زلزله مقاوم نباشد، این نوع شکست می‌تواند منجر به آسیب‌های جدی به سازه و حتی فروپاشی قسمتی از آن شود. کاهش طول دیوار یا تقسیم‌بندی آن به بخش‌های کوچکتر می‌تواند فشار وارد بر دیوار را کاهش دهد و خطر بروز شکست خمشی را کاهش دهد. تقویت مصالح به‌ویژه استفاده از آجرهای مقاوم‌تر و استفاده از ملات‌های قوی‌تر برای افزایش توان باربری دیوار در برابر تنش‌های کششی. طراحی مناسب بارهای جانبی به‌گونه‌ای که فشارهای وارد شده به دیوار به‌طور یکنواخت توزیع شوند.
شکست خمشی در راستای افقی
شکست خمشی در راستای افقی در دیوارهای مجزا زمانی رخ می‌دهد که تنش کششی به‌طور عمودی به درزهای افقی آجرها وارد شود. این تنش کششی باعث ایجاد ترک‌های افقی در میانه دیوار می‌شود. این نوع شکست معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که ارتفاع دیوار بلندتر باشد، چرا که دیوار بلندتر بیشتر در معرض بارهای کششی قرار می‌گیرد. ترک‌های افقی در دیوار به‌صورت عمود بر درزهای افقی آجرها بروز می‌کنند. این ترک‌ها معمولاً در میانه دیوار رخ می‌دهند و می‌توانند به‌طور کلی ساختار دیوار را تضعیف کنند. این نوع شکست به‌ویژه در دیوارهای بلندتر شایع‌تر است، چرا که تنش‌های کششی بیشتر در قسمت‌های میانه دیوار به‌طور یکنواخت توزیع می‌شود.
دیوارهای بلند به دلیل طول بیشتر و توزیع نامتوازن تنش‌ها در معرض شکست خمشی در راستای افقی قرار می‌گیرند. بارهای جانبی که به‌طور ناگهانی یا به‌طور مداوم به دیوار وارد می‌شوند می‌توانند موجب ایجاد تنش کششی در نواحی میانه دیوار و در نتیجه ایجاد ترک‌های افقی شوند. همانند شکست خمشی در راستای قائم، استفاده از مصالح مقاوم‌تر و ملات‌های مناسب می‌تواند مقاومت دیوار در برابر تنش‌های کششی را افزایش دهد و از بروز این نوع شکست جلوگیری کند.
ترک‌های افقی موجب کاهش استحکام دیوار در برابر بارهای جانبی می‌شوند. در نتیجه دیوار دیگر قادر به تحمل فشارهای جانبی ناشی از زلزله یا بارهای مشابه به‌طور مؤثر نخواهد بود. در صورتی که ترک‌های افقی به‌طور گسترده در میانه دیوار گسترش یابند، می‌تواند منجر به آسیب‌های جدی به ساختار کلی ساختمان و احتمالاً فروپاشی دیوار شود. کاهش ارتفاع دیوار یا تقسیم‌بندی آن به بخش‌های کوتاه‌تر می‌تواند فشار وارد بر دیوار را کاهش داده و خطر بروز شکست خمشی در راستای افقی را کمتر کند. استفاده از تقویت‌کننده‌های داخلی مانند آرماتوربندی برای افزایش استحکام دیوار در برابر کشش‌های وارد شده به آن. انتخاب مصالح مقاوم‌تر مانند آجرهای با کیفیت بالا و ملات‌های مقاوم‌تر که قابلیت تحمل کشش‌های طولانی مدت را دارند.
شکست‌های درون صفحه‌ای در دیوارهای میان قاب
در دیوارهای میان قاب، دو نوع شکست مهم وجود دارد که می‌توانند در اثر مشکلات اتصال و انسجام میان دیوار و تیر فوقانی قاب بروز کنند. این شکست‌ها معمولاً زمانی رخ می‌دهند که دیوار به درستی به تیر بالایی متصل نباشد و در نتیجه، نیروهای وارد شده به دیوار به شکل مناسبی توزیع نشوند. این دو نوع شکست عبارتند از ترک افقی در میانه دیوار و شکست در اثر عدم انسجام دیوار به بالای قاب.
ترک افقی در میانه دیوار
این نوع شکست معمولاً زمانی رخ می‌دهد که دیوار میان قاب به تیر فوقانی متصل نباشد یا اتصال آن ضعیف باشد. در این حالت، دیوار از بالای خود کمی جدا شده و تحت تاثیر بارهای جانبی (مانند نیروهای زلزله) به سمت بیرون خم می‌شود. این خم شدن باعث ایجاد ترک‌های افقی در میانه دیوار می‌شود. دیوار به شکل خمیده از بالا به پایین حرکت می‌کند و ترک‌ها به طور افقی در میانه دیوار ظاهر می‌شوند. این نوع شکست در دیوارهایی که اتصالات ضعیفی دارند، شایع‌تر است.
شکست در اثر عدم انسجام دیوار به بالای قاب
اگر دیوار میان قاب به تیر فوقانی قاب انسجام و اتصال مناسبی نداشته باشد، بارهای اعمالی به دیوار به درستی توزیع نشده و منجر به ایجاد شکست در میانه دیوار می‌شود. در این حالت، دیوار به شکل خمشی از میانه خود دچار شکست می‌شود. دیوار از میانه خود دچار خمش و شکست می‌شود. این نوع شکست زمانی رخ می‌دهد که دیوار به تیر فوقانی قاب متصل نباشد یا اتصال آن ضعیف باشد. این شکست باعث آسیب به تمام ساختار دیوار و کاهش عملکرد آن در برابر نیروهای جانبی می‌شود.
انواع شکست در سازه
