در صنعت ساختمانسازی ایران، اجرای صحیح دیوارهای جداکننده و پیرامونی نقش کلیدی در افزایش ایمنی، بهرهوری و عمر مفید سازه دارد. یکی از مباحث مهم در این زمینه، اجرای وال پست و رعایت آییننامههای وال پست است. وال پستها عناصر تقویتی هستند که در محل اتصال دیوارهای غیرسازهای به سیستم سازه اصلی نصب میشوند تا از آسیب دیدن دیوارها در هنگام زلزله یا تغییر شکلهای سازهای جلوگیری کنند. با توجه به اهمیت روزافزون طراحی لرزهای و الزامات مقررات ملی ساختمان در ایران، دانستن جزئیات آییننامه ۲۸۰۰ و دیگر مقررات مرتبط ضروری است. در این مقاله، تلاش میکنیم با بیانی روان و کامل، به انواع آییننامهها و مقرراتی که اجرای وال پستها را تحت تأثیر قرار میدهند پرداخته و همچنین تأثیر اصول طراحی لرزهای بر اجرای وال پست فلزی را مورد بررسی قرار دهیم.
وال پست در واقع یک عضو تقویتی عمودی یا افقی (و گاه تلفیقی از هر دو) است که بهمنظور مقابله با نیروهای جانبی ناشی از زلزله یا باد، در دیوارها بهکار گرفته میشود. اگرچه دیوارهای غیرباربر یا تیغههای داخلی تحمل نیروی اصلی سازه را بر عهده ندارند، اما میتوانند در برابر لرزشهای شدید، دچار ترک، شکست یا تخریب کامل شوند و خسارات مالی و جانی به بار آورند. ازاینرو، تعبیه وال پست باعث میشود این دیوارها پایداری بیشتری در برابر نیروهای لرزهای و تغییر شکلهای افقی داشته باشند.
اهمیت وال پست صرفاً به ارتقای ایمنی ختم نمیشود؛ این سازههای تقویتی میتوانند هزینههای تعمیر و نگهداری پس از زلزله یا نشستهای احتمالی را به حداقل برسانند. همچنین در برخی شرایط، وال پست فلزی به دلیل سرعت اجرای بالاتر و اتصالات مقاوم، بسیار رایج و کارآمد است. در نتیجه، آگاهی از آییننامههای وال پست برای مهندسان، معماران و پیمانکاران، امری اجتنابناپذیر محسوب میشود.
در ایران، اجرای مصالح و المانهای ساختمانی تحت نظارت مجموعهای از مقررات و آییننامههای ملی و بعضاً بینالمللی صورت میگیرد. در ادامه، به مهمترین آییننامههای وال پست و استانداردهایی که مستقیم یا غیرمستقیم بر طراحی و اجرای این اعضای سازهای تأثیر میگذارند، اشاره میکنیم:
آییننامه ۲۸۰۰
آییننامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (معروف به آییننامه ۲۸۰۰) مهمترین منبع مقررات لرزهای در ایران است. در این آییننامه، دستورالعملهای کلی برای طراحی سازههای مختلف در برابر نیروهای زلزله ارائه شده است. هرچند در متن آییننامه ۲۸۰۰ بهصورت مستقیم جزئیات دقیقی درباره وال پستها وجود ندارد، اما مفاهیم پایهای همچون ضریب رفتار لرزهای سازه، برش پایه، طیف طرح و روشهای تحلیل، تأثیر مستقیمی بر شیوه طراحی و اجرای وال پستها دارند.
مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمانهای با مصالح بنایی)
در مبحث هشتم، بخشی از دستورالعملها به نحوه اجرای دیوارهای باربر و غیرباربر اختصاص داده شده است. هرچند بهصراحت به “وال پست” اشاره نمیشود، اما با توجه به الزامات پایداری و کنترل ترک در دیوارهای بنایی، اجرای وال پست میتواند بهعنوان روشی کارآمد در راستای تأمین الزامات این مبحث بهکار رود. در واقع، اگر مهندس محاسب تشخیص دهد که استفاده از کلافهای قائم و افقی برای پایداری بیشتر دیوار ضروری است، وال پست یکی از گزینههای اجرایی مناسب خواهد بود.
مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمانهای بتنآرمه)
در سازههای بتنآرمه، بهویژه هنگامی که دیوارهای غیرباربر بین تیر و ستون یا بین شاهتیرها اجرا میشوند، رعایت درز انقطاع و نصب اعضای تقویتی اهمیت مییابد. مبحث نهم علاوه بر ارائه الزامات کلی طراحی و اجرای بتنآرمه، به جلوگیری از تمرکز تنش در نقاط اتصال دیوار به اسکلت بتنی اشاره دارد. در این بخش نیز، وجود وال پست میتواند موجب توزیع یکنواخت تنشها شده و خطر ترکخوردگی یا تخریب دیوار را کاهش دهد.
مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طراحی و اجرای ساختمانهای فولادی)
مبحث دهم، ضوابط طراحی و اجرای سازههای فولادی را تبیین میکند. در ساختمانهای فولادی، اتصال دیوارهای غیرباربر به اسکلت میتواند چالشهایی در پی داشته باشد؛ چرا که تغییر شکلهای جانبی سازه فولادی نسبتاً بیشتر از سازه بتنی است. بنابراین، درز انقطاع میان اسکلت فولادی و دیوار اهمیت مییابد تا دیوارها دچار آسیب نشوند. این موضوع میتواند با اجرای وال پستهای فلزی و اتصالات نرم، کنترل شود.
دیگر آییننامهها و استانداردهای مکمل
همانطور که اشاره شد، آییننامه ۲۸۰۰ بهصورت مشخص درباره وال پستها دستورالعملی ندارد؛ اما تقریباً تمام اجزای سازهای و غیرباربر در طراحی لرزهای زیر مجموعه الزامات کلی این آییننامه قرار میگیرند. مهمترین اصولی که آییننامه ۲۸۰۰ بر اجرای وال پستها تحمیل میکند عبارتاند از:
نیروی جانبی طراحی
آییننامه ۲۸۰۰ برای محاسبه نیروی جانبی زلزله، از روشهای تحلیل استاتیکی معادل، دینامیکی طیفی و یا تاریخچه زمانی استفاده میکند. اگرچه دیوارهای غیرباربر نیروی قابل توجهی در باربری سازهای تحمل نمیکنند، اما در برابر نیروی جانبی، میتوانند دچار شکست شوند. ازاینرو، طراح میتواند بخشی از نیروی لرزهای را برای کنترل تغییر شکلهای دیوار در نظر بگیرد و بر اساس آن، موقعیت و ابعاد وال پست را محاسبه کند.
کنترل دریفت طبقات
دریفت یا تغییر مکان نسبی طبقات، موضوعی اساسی در آییننامه ۲۸۰۰ است. هنگامی که جابهجایی طبقات زیاد باشد، دیوارهای غیرباربر تحت تنشهای بزرگ خمشی یا برشی قرار میگیرند. برای محدود کردن خرابی دیوار، اجرای وال پست الزامی میشود تا حرکت جانبی سازه را جذب کرده و یا در برخی موارد، دیوار را از حرکت سازه جدا کند. بنابراین، در ساختمانهایی که دریفت طبقات بالاست، وال پستهای مقاومتر و انعطافپذیرتر طراحی میشوند.
تأمین شکلپذیری دیوار
شکلپذیری در دیوارهای غیرباربر میتواند از طریق اتصالات انعطافپذیر به وال پست تأمین شود. آییننامه ۲۸۰۰ بر نقش شکلپذیری در کاهش آسیبپذیری لرزهای تأکید دارد و بنابراین میتوان با اجرای وال پست فلزی همراه با نوارهای لاستیکی یا قطعات لغزشی بین دیوار و سازه، نیروی جانبی را کنترل کرد و ترکخوردگی در دیوار را به حداقل رساند.
ضریب رفتار دیوار
در طراحی لرزهای، ضریب رفتار اجزای مختلف بر اساس میزان جذب انرژی و شکلپذیری آنها تعیین میشود. وال پست بهعنوان عضوی تقویتی میتواند باعث افزایش ضریب رفتار کلی دیوار غیرباربر شود. هرچند این تأثیر در محاسبات سازهای معمولاً کوچک است، اما در سازههای حساس میتواند حائز اهمیت باشد.
علاوه بر آییننامه ۲۸۰۰، مقررات ملی ساختمان در مباحث مختلف بر روش اجرای وال پست تأثیر میگذارند:
در بسیاری از پروژههای ساختمانی، وال پست فلزی با استفاده از پروفیل نبشی، ناودانی یا قوطی اجرا میشود. جزئیات اجرایی بسته به شرایط پروژه متفاوت است، اما کلیات زیر را میتوان برای اجرای صحیح وال پست در نظر گرفت:
اتصال بالا و پایین وال پست
وال پست باید در قسمت بالایی به تیر یا سقف سازه متصل شود. این اتصال ممکن است بهصورت جوشی، پیچی یا با صفحات فولادی مدفون در بتن صورت گیرد. در قسمت پایین، وال پست به کف یا تیر طبقه پایین متصل میشود. در هر دو حالت، پیشبینی درز لازم برای حرکت نسبی میان وال پست و سازه اصلی اهمیت دارد.
مهار جانبی دیوار
برای مهار بهتر دیوار، در بازههای مشخصی (مثلاً هر 3 تا 4 متر طول دیوار) یک وال پست عمودی قرار داده میشود. همچنین در برخی شرایط، بهطور افقی نیز از یک المان تقویتی (یا همان کلاف افقی) استفاده میگردد تا دیوار در برابر حرکات افقی مهار کافی داشته باشد.
محل درز انقطاع
بر اساس توصیه آییننامهها، میان وال پست و دیوار یک فاصله یا درز انقطاع با عرض مشخص تعبیه میشود تا در صورت حرکت جانبی سازه، این فضا اجازه تغییر مکان را بدهد و دیوار دچار شکست نشود. پر کردن این درز با مواد انعطافپذیر یا لاستیکی نیز توصیه میشود.
کنترل خوردگی و پوشش حفاظتی
در صورت استفاده از وال پست فلزی، پوشش ضدزنگ یا رنگ محافظتی باید اعمال شود تا در معرض رطوبت و عوامل خورنده، عمر مفید سازه کاهش نیابد. در ساختمانهایی که در معرض شرایط آبوهوایی سخت قرار دارند یا در مناطق با رطوبت بالا ساخته میشوند، این موضوع اهمیت بیشتری پیدا میکند.
استفاده از اصول طراحی لرزهای در وال پستها باعث میشود که در هنگام زلزله، دیوار دچار کمترین آسیب شود. بهصورت کلی، روشهای طراحی لرزهای در مورد وال پستها شامل موارد زیر است:
تخصیص ظرفیت شکلپذیری
به دلیل آنکه وال پستها مستقیماً نیروهای جانبی بسیار بزرگی را تحمل نمیکنند، اما باید بتوانند تغییرمکانهای ناشی از لرزشهای سازه اصلی را جذب کنند. در طراحی لرزهای، از اتصالات انعطافپذیر یا مصالح با شکلپذیری بالا (مثل فولاد با رده مقاومتی مناسب) استفاده میشود.
اجتناب از مکانیسمهای شکست ناگهانی
شکست ناگهانی یا ترد در دیوار غیرباربر میتواند خطرآفرین باشد. با رعایت اصول آییننامه ۲۸۰۰ و طراحی لرزهای، تلاش میشود مکانیسمهای شکست بهصورت خمشی یا برشی شکلپذیر رخ دهد. در نتیجه، المانهای تقویتی همچون وال پستها برای جلوگیری از شکست ناگهانی دیوار عمل میکنند.
درزهای کنترلی و انقطاع مناسب
یکی از مهمترین اصول طراحی لرزهای، پیشبینی درزهای کنترلی در محل اتصال دیوار به سازه اصلی و میان قسمتهای مختلف دیوار است. وال پست باید در محل این درزها تعبیه شود تا تحمل بخشی از نیروهای جانبی را بر عهده گرفته و مانع از ترکخوردگی ناخواسته در نقاط ضعف دیوار شود.
هماهنگی با سیستم باربر جانبی اصلی
در طراحی لرزهای، سیستم باربر جانبی شامل دیوارهای برشی، قابهای خمشی یا ترکیب آنها است. وال پست بهعنوان عضوی کمکی، نباید مزاحم توزیع نیرو در سیستم اصلی باشد. لذا در طراحی و اجرای آن باید دقت شود که نیروهای لرزهای بهصورت ناخواسته متمرکز نشوند یا تغییر مسیر ناگهانی نداشته باشند.
وال پست فلزی یکی از متداولترین روشهای اجرای وال پست در پروژههای ساختمانی است. دلایل این محبوبیت عبارتاند از:
مقاومت و شکلپذیری بالای فولاد
فولاد قابلیت تحمل تنشهای کششی، فشاری و خمشی بالا را دارد و در صورت طراحی صحیح اتصال، تغییرمکانهای جانبی را نیز بهخوبی تحمل میکند. این ویژگی در هنگام زلزله، عملکرد بهتری نسبت به مصالح سنتی (مثلاً چوب یا بتن) به وال پست میدهد.
سرعت اجرای بالا
اجرای وال پست فلزی با استفاده از پروفیلهای فولادی (نبشی، ناودانی، قوطی و …) و اتصالات جوشی یا پیچی، نسبت به دیگر مصالح سریعتر است. همچنین در صورت نیاز به تعمیرات یا تغییرات در طرح، راحتتر میتوان وال پست فلزی را اصلاح کرد.
اتصالات قابل تنظیم
یکی از مزیتهای وال پست فلزی، قابلیت تنظیم و رگلاژ است. درز انقطاع میان دیوار و المانهای سازهای را میتوان با پیچ و مهره یا تعبیه صفحات لغزشی کنترل نمود. این امر امکان همپوشانی با الزامات آییننامه ۲۸۰۰ در زمینه کنترل تغییرمکان جانبی را تسهیل میکند.
امکان استفاده در پروژههای بازسازی
در پروژههایی که نیاز به مقاومسازی یا بازسازی دیوارهای قدیمی دارند، اجرای وال پست فلزی گزینهای کارآمد است. چرا که بهراحتی میتوان پروفیلهای فولادی را در محل مورد نظر نصب کرده و دیوار را تقویت کرد.
جهت اطمینان از اجرای صحیح وال پست و رعایت تمام موارد آییننامهای، نظارت و بازرسی حین اجرا ضروری است. نکاتی که در بازرسی پروژههای دارای وال پست باید مدنظر قرار گیرند عبارتاند از:
بررسی نقشههای اجرایی
پیش از شروع عملیات اجرایی، نقشههای تأیید شده توسط مهندسین طراح و محاسب باید در دسترس باشد. در این نقشهها، محل دقیق وال پستها، نوع پروفیل، ضخامت ورقهای اتصال، فواصل مهاری و ابعاد درز انقطاع مشخص میشود.
کنترل کیفیت مصالح
مصالح فولادی مورد استفاده برای وال پست باید دارای شناسنامه فنی و گواهینامه استاندارد باشند. ضخامت و مقطع انتخابی مطابق با نقشه و محاسبات باشد. همچنین پیچ و مهرهها (در صورت استفاده از اتصال پیچی) باید از نظر رده مقاومت و استاندارد تولید بررسی شوند.
نحوه اجرای اتصالات
در صورت جوشکاری، الکترودها مطابق استانداردهای جوش (مانند AWS) استفاده شوند و از صحت پارامترهای جوشکاری (جریان، ولتاژ و …) اطمینان حاصل شود. در اتصالات پیچی، رعایت گشتاور لازم برای محکم کردن پیچها اهمیت ویژه دارد تا از لق شدن یا پارگی اتصال جلوگیری شود.
بازرسی چشمی و اندازهگیریهای میدانی
ناظران باید بهصورت دورهای یا در مراحل حساس، از موقعیت وال پستها، فاصله آنها نسبت به دیوار، ارتفاع اجرا و وضعیت درز انقطاع بازدید کنند. هرگونه مغایرت با نقشهها و محاسبات باید اصلاح شود.
تستهای غیرمخرب (در صورت نیاز)
در پروژههای مهم و حساس، ممکن است برای ارزیابی کیفیت جوش از روشهای التراسونیک یا رادیوگرافی استفاده شود تا عیوب داخلی جوش مشخص گردد.
اجرای وال پست نیز میتواند با موانع و چالشهای مختلفی روبهرو شود. برخی از این چالشها عبارتاند از:
عدم هماهنگی نقشههای سازه و معماری
در برخی پروژهها، جایگذاری بازشوها، پنجرهها و درها بهخوبی با موقعیت وال پستها هماهنگ نشده و در مرحله اجرا با مشکل روبهرو میشویم. بهترین راهکار، هماهنگی پیش از اجرا و اعمال تغییرات لازم در نقشههای معماری و سازه است.
بیتوجهی به درز انقطاع
گاهی پیمانکاران بدون رعایت درز انقطاع و نصب قطعات لغزشی یا مصالح انعطافپذیر، وال پست را مستقیماً به دیوار و اسکلت وصل میکنند. این کار در زلزله منجر به ترکخوردگی دیوار و آسیب جدی میشود.
کیفیت پایین جوشکاری یا پیچکاری
اگر عملیات جوشکاری توسط افراد غیرماهر انجام شود یا پیچها با رده مقاومتی نامناسب بهکار روند، اتصالات وال پست از لحاظ لرزهای ضعیف خواهند بود و کارایی مورد انتظار را نخواهند داشت.
عدم رعایت پوشش ضدخوردگی
در صورت استفاده از فولاد بدون پوشش محافظتی در محیطهای مرطوب یا خورنده، وال پست به سرعت دچار زنگزدگی میشود و ظرفیت باربری آن کاهش مییابد.
افزایش ایمنی سازه
با بهرهگیری از الزامات آییننامههای وال پست در مبحث لرزهای، ایمنی دیوارهای غیرباربر به شکل محسوسی افزایش مییابد. این امر خطر ریزش آوار دیوار و خسارات جانی و مالی را در هنگام حوادثی مانند زلزله کاهش میدهد.
بهبود عملکرد دیوار
دیوارهای دارای وال پست، ضمن حفظ یکپارچگی بیشتر، کمتر دچار ترکهای ناگهانی شده و در صورت بروز ترک، الگوی ترک گستردهتر و کنترلشدهتری را تجربه میکنند که خطر خرابی موضعی را کاهش میدهد.
افزایش طول عمر مفید ساختمان
رعایت مقررات ملی ساختمان و آییننامه ۲۸۰۰ در اجرای وال پست، احتمال نیاز به تعمیر یا بازسازیهای سنگین را در طول عمر سازه پایین میآورد. این موضوع از نظر اقتصادی برای بهرهبرداران حائز اهمیت است.
جلوگیری از تمرکز تنش
وجود وال پست باعث توزیع متعادلتر تنشهای لرزهای در دیوار میشود؛ بهخصوص در محل بازشوها یا شکستگیهای هندسی در معماری، تمرکز تنش کاهش یافته و خطر ترک یا شکست ناگهانی کمتر میشود.
هماهنگی با سایر اعضای سازه
وقتی وال پست مطابق آییننامهها طراحی و اجرا شود، در تعامل با سیستم باربر جانبی اصلی، منجر به بهبود رفتار کل سازه میشود و همافزایی مطلوبی میان عناصر سازهای و غیرباربر ایجاد میکند.
در این مقاله سعی شد با بیانی جامع و کاربردی، اهمیت آییننامههای وال پست و جایگاه آنها در طراحی و اجرای ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله تشریح شود. وال پست اگرچه عضوی غیراصلی بهشمار میرود، اما نقش کلیدی در پایداری و ایمنی دیوارهای جداسازی و پیرامونی دارد. آییننامه ۲۸۰۰ و سایر مقررات ملی ساختمان با تأکید بر طراحی لرزهای، اجرای وال پست را به یکی از اجزای کلیدی پروژههای ساختمانی بدل کردهاند. بهویژه وال پست فلزی به دلیل مزایایی نظیر سرعت اجرای بالا، قابلیت شکلپذیری و اتصالات مقاوم، در اکثر پروژههای عمرانی مرسوم است. اجرای صحیح وال پست و توجه به جزئیات آن میتواند پیامدهای چشمگیری در کاهش خسارات ناشی از زلزله یا تغییر شکلهای سازهای به همراه داشته باشد.