وال پست در اسکلت فلزی

یکی از موارد مهم در مقاوم سازی ساختمان در برابر وقوع زلزله، توجه به اجزای غیرسازه ای ساختمان و رفتار آنها

 هنگام وقوع زمین لرزه است. یکی از روش های مهم در فرایند مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی، اجرای وال پست در سازه های فلزی است که اخیرا نیز مورد توجه بسیاری از مهندسین واقع شده است.

نقش وال پست اسکلت فلزی نیز به عنوان نگهدارنده ی دیوار از طریق ایجاد درگیری بین دیوار و اسکلت فلزی است که سبب بهسازی لرزه ای سازه و افزایش استحکام ساختمان در برابر زلزله، باد و طوفان می گردد. وال پست اسکلت فلزی نیز مانند یک کلاف می ماند که موجب یکپارچه سازی عملکرد دیوار می شود. عموما طراحی وال پست اسکلت فلزی در سازه به شکل تیر یا ستون است. وال پست های اسکلت فلزی عمدتا به شکل پروفیل نبشی، ناودانی و قوطی هستند.

اسکلت فلزی

اسکلت فلزی از  فولاد، تیر و ستون تشکیل میشود.ستون های موجود در سازه اسکلت فلزی به دو صورت افقی و عمودی قرار گرفته اند و در پیکربندی ساختمان های زیادی در سطح شهرهای کشور بکار میروند. اصلی ترین مصالح به کار رفته در اسکلت فلزی فولاد است که در حال حاضر از با اهمیت ترین و مهم ترین مصالح در صنایع ساخت و ساز به شمار می رود. از حائز اهمیت ترین خصوصیات و مزایای فولاد که باعث شده تا در اسکلت فلزی به کار برده شود میتوان به مقاومت بالا، جوش پذیری، شکل پذیری، خم پذیری، همگن بودن و ارتجاعیت ان اشاره کرد.

استفاده از اسکلت فلزی در سازه ها و ساختمان ها موجب شده تا از وزن کمتری بهره ببرند و در برابر هرگونه ضربه، فشار و عوامل بیرونی مانند زلزله مقاومت و استحکام بیشتری نشان دهند. پس می شود گفت سازه های دارای اسکلت فلزی دارای تعادل نسبی بیشتری می باشند.

وال پست چیست؟

به طور کلی عبارت وال پست wall/post متشکل از wall و post است:

1) wall یعنی دیوار 

2) post : قطعه‌ای بلند و محکم از چوب یا فلز که به صورت قائم در زمین نصب می‌شود؛ برای نگه داشتن چیزی یا بع‌نوان نشانه.

بنابراین ترکیب wall/post یعنی: نگهدارنده دیوار.

وال پست عضوی است که میانقاب‌ها سازه‌ای و غیر سازه‌ای و تیغه‌ها را به اسکلت ساختمان، برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی باد و زلزله متصل می‌کند. میانقاب‌ها دیوارهایی هستند که به واسطه اتصال یا عدم اتصال آن‌ها به سازه، نام آن‌ها تغییر کرده و به 2 دسته میانقاب سازه‌ای یا غیر سازه‌ای تقسیم می‌شوند. تیغه‌ها دیوارهایی هستند که خارج از قاب‌های سازه‌ای اجرا می‌شوند و نام‌گذاری آن‌ها هیچ ارتباطی به ضخامت دیوارها ندارد.

هدف از اجرای وال پست در اسکلت فلزی

مهم ترین نقش وال پست اسکلت فولادی در جلوگیری از تغییر شکل خارج از صفحه ی دیوارهای غیرسازه ای است. لازم به‌ذکر است وال پست اسکلت فولادی یا بطور کلی وال پست ها هیچ نقشی در تحمل بارهای جانبی ناشی از زمین لرزه نخواهند داشت. بطور کلی نقش وال پست اسکلت فلزی در یکپارچه و یکدست سازی رفتار دیوارها و انتقال نیروهای ناشی از باد و زلزله از دیوار به فریم ها است.

اجرای وال پست در سازه های شهری اهمیت زیادی دارد، اما در بسیاری از سازه ها، اجرای آن دارای نقاط ضعف هایی است. به همین دلیل در برخی سازه ها کاربردی نداشته و مورد استفاده قرار نمی گیرند.

در گذشته و پیش از زلزله های اخیر تصور می شد که در هنگام زلزله شرط اساسی عملکرد مناسب سازه حفظ اجزای اصلی سازه مانند تیرها، ستون ها و سقف ها است و  این کار از خسارت زلزله می کاهد. این در حالیست که اجزای غیرسازه ای مانند وال پست نیز می تواند آسیب های غیرقابل جبرانی برای سازه ها داشته باشد. 

نظرات مهندسان طراح بر این است که المان های اصلی سازه همچون تیر، ستون و سقف ها در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله حفظ شوند. این در حالیست که در عمل، زلزله های اخیر خصوص زلزله سر پل ذهاب نشان داد که حتی در شرایطی که سازه پایدار و مستحکم بماند و آسیبی بر اعضای اصلی وارد نشود، عملکرد اعضای غیر سازه ای همچون تیغه ها، نماهای ساختمان، دیوارهای پیرامونی و وال پست ها در معرض خطر تخریب و از هم گسیختگی قرار دارند و می تواند باعث بوجود آمدن  حوادث غیرقابل جبران در سازه ساختمانی شوند. دلیل آن این است که استحکام بین قاب های وال پست در ساختمان بسیار مورد اهمیت می باشد.

وال پست آماده

امروزه انواع مختلف و گوناگونی از وال پست جدید در شکل ظاهری بتن آرمه یا فلزی ساخته می شود. انواع فلزی آن معمولا به شکل ناودانی، قوطی و یا پروفیل نبشی است که در فواصل زمانی مختلف جهت افزایش استحکام دیوار و یکپارچه نمودن آن به کار برده می شود. در حقیقت این ویژگی با به حداقل رساندن طول و اندازه آزاد شده دیوار از یک سو و فراهم آوردن قابلیت انتقال و جا به جایی جانبی از سوی دیگر خسارات وارد آمده به سازه را تا مقدار بسیار بالایی کاهش می دهد.و به این شکل توان و مقاومت دیوار را در برابر عوامل محیطی مختلف و یا حتی بارهای لرزه ای تقویت می بخشد.

مزایای استفاده از وال پست

مهم‌ترین ویژگی وال پست در ساختمان مقاوم‌سازی ساختمان است. خصوصا اگر ساختمان در شهرهای زلزله‌خیز است. به طور مرتب محل آن طوفان یا گردباد می‌آید و بلایای طبیعی جان ساکنان آن را به خطر می‌اندازد. به همین دلیل جدیدا شرکت های مهندسی تحقیقات تخصصی خود را در صنعت ساختمان به وال پست متمرکز کرده اند.

وال پست در اصل به معنی نگهدارنده دیوار است. قاب‌های ساختمان باید به نوعی ساختمان را در برابر نیروهای طبیعی حفظ کنند. مثلا امواج زلزله، قدرت طوفان یا حتی انفجارهای مهیب! به یاد حادثه ی انفجار انباری در لبنان که در سال 2020 افتاد باشید و بدانید که  یک ساختمان مقاوم در برابر هرگونه بلایی، پابرجا می‌ماند.

معایب استفاده از وال پست

اتصال گیردار والپست به سازه خصوصا در زیر سقف عملا وال پست را تبدیل به یک ستون ضعیف سازه ای می نماید که در کنار ستون اصلی ایجاد شده است ، بنابراین رفتاری شبیه ستون اصلی خواهد داشت و اندرکنش این ستون ضعیف با دیوار نهایتا به دو صورت انجام خواهد شد :

• مانند ستون به دیوار نیرو وارد میکند و باعث تخریب دیوار می شود.
• به علت ضعیف بودن مقطع در مقابل دیوار توانایی مقاومت نداشته و اتصال آن جدا شده و باعث ریزش کل دیوار می گردد .

مراحل اجرای وال پست در اسکلت فلزی

وال پست به روش های متعددی از جمله ستون و تیر نصب و اجرا می شود. همچنین این سازه در اسکلت فلزی نیز قابل اجرا می باشد. به گونه ای که در اسکلت فلزی ساختمان های مختلف، این المان طی عملیات جوشکاری به ستون و تیر اسکلت فلزی متصل می شود. 

اشتباهات رایج هنگام اجرای وال پست در اسکلت فلزی

• یکی از رایج ترین اشتباهاتی که در این زمینه رخ می دهد به کار بردن میلگرد در حین ساخت و ساز به جای نبشی به منظور کاهش هزینه های جانبی است.
• از دیگر اشتباهات رایج حین اجرای وال پست، عدم نصب و اجرای آن به صورت افقی و قائم است. در حقیقت رعایت نکردن موارد مذکور باعث می شود که دیوارهای غیر سازه ای در یک ساختمان تنها در قسمت نبشی ها اجرا گردد.
• اجرا نکردن پشت به پشت نبشی های افقی و یا قائم که باعث می شود دیوار تنها در یک سمت، داخل نبشی ها اجرا شوند.
• نبشی کشی نکردن صحیح که باید به صورت افقی در امتداد تیغه پایینی و بالایی باشد. چنانچه نبشی کشی عمود بر تیغه باشد و عرض آن را طی کند به صورت درست اجرا نشده است.

وال پست در اسکلت بتنی

وال پست هایی که در سازه های اسکلت بتنی اجرا می شوند و از مرحله قالب گذاری در بتن ریزی آغاز می شوند. در این مرحله برای بتن ریزی، صفحه های فلزی به منظور اتصال نبشی ها باید جداسازی شوند.در واقع وال پست باید طوری تعبیه شود که دیوار چینی دقیقا در بین دو وال پست قرار بگیرد و در صورتی که در دیوار، پنجره قرار گرفته باشد، چهارچوب پنجره باید وال پست گذاری شود. دیوار چینی در قسمت بالا و نزدیک به تیغه باید با استفاده از آجر چینی با وزن زیاد و ملات مرغوب و کافی انجام بشود زیرا متحمل وزن است.

اتصال وال پست به ستون

اتصال وال پست به چند روش انجام می شود؟ اگر اجزای غیرسازه ای ساختمان به طور نامناسبی به سازه ساختمان متصل شوند، در اثر زلزله فرو می ریزند، به خصوص زمانی که در معرض ارتعاشات عمود بر صفحه قرار گیرند، علاوه بر ضرر اقتصادی و بی خانمانی ساکنان، باعث تخریب آن ها و باعث تلفات می شود.و متاسفانه در تمامی زلزله های کشور شاهد این تخریب بوده ایم.

یکی از مهم ترین اصول، نصب براکت های دیواری به نام وال پست است. ستون های دیواری که دیوارهای غیر ساختاری را پشتیبانی می کنند. پایه های روی دیوار به گونه های مختلفی اجرا می شوند. رایج ترین نوع طراحی تیر ستون است.

تفاوت وال پست اسکلت فلزی و اسکلت بتنی

وال پست ها باید به طور مناسب به عناصر سازه ای دو طرف مهار شوند. وال پست در اسکلت فلزی با جوشکاری به تیر و ستون و در اسکلت بتنی با کاشت صفحه فلزی و جوشکاری این صفحه مهار می شود.

نکات اجرایی مهم در استفاده از وال پست 

وال پست متشکل از نبشی در انتقال بار جانبی و یکدستی دیوار بهتر از نوع درست شده با قوطی است.

اگر پروفیل وال پست دستگاه مشاور دو برابر نبشی باشد، دهانه آن در زمان ساخت باید 1 سانتی متر از ضخامت دیوار بیشتر باشد تا تیغه به درستی در آن قرار بگیرد. در وال پست قائم، باید به  فاصله های یک متر در یک متر با میلگرد آجدار شماره 10، شاخک ها را به نبشی یا قوطی جوش داد تا گیرداری مورد نیاز تیغه و وال پست تأمین شود و دیوار در زمان وارد شدن بارهای جانبی رفتار یکدست تری از خود بروز دهد.

چرا باید نبشی کشی دیوار ها انجام شود؟

طبق آیین‌نامه لبه آزاد دیوارها باید مهار گردد. به همین علت یکی از وظایف مهندس ناظر سازه ، الزام مالک به اجرای نبشی کشی، جهت مهار لبه‌های آزاد دیوارهای پیرامونی، در بازشوها و در قسمت‌هایی که دیوار ادامه ندارد و نیز در دیوار جان پناه مهار نمایند.

بهتر است اين مورد توسط هر دو ناظر در زمان شروع سفت‌کاری به مالک دستور کار شود.

نکته بعدی برای اجرای وال پست ها این است که :

برای گیرداری بیشتر در وال پست افقی با میلگرد آجدار نمره 14 و بیشتر، در فاصله های 1 تا 1.5 متر به سقف اتصال داده می شوند. تمام پروفیل های مورد استفاده برای تولید وال پست باید ضد زنگ بخورند و برای اتصال بهتر میان وال پست با دیوار طرفین و پیشگیری از ترک خوردن ناشی از حرکت های جانبی ساختمان در مرحله انجام نازک کاری، روی آن را با رابیتس یا توری مرغی می پوشانند و با سیم گالوانیزه آن را محکم می کنند.

در اجرای وال پست قائم باید به سازه متصل شود و اگر روی تیغه قرار گیرد لبه پایینی آن را به شکل نبشی دو طرفه به تیر جوش می دهند. و اگر روی کف باشد، اول باید یک عدد پلیت به کف رول بوت کرد و سپس وال پست را روی آن به وسیله دو عدد نبشی جوش داد تا خوب گیردار شود. برای لبه بالایی وال پست قائم در تراز سقف از همین روش استفاده میشود.

اهمیت اجرای وال پست به صورت صحیح

اجرای وال پست به طور صحیح به دلیل تاثیر زیاد آن در کنترل خرابی دیوارها، اهمیت بسیار زیادی دارد.. با وجود اهمیت آن در سازه ها، اجرای آن در سازه های شهری در ایران از قدمت زیادی برخوردار نیست. در کل یا وال پست اجرا نمی شود یا محاسبه آن با معایب اساسی همراه است.

تا پیش از وقوع زلزله کرمانشاه متخصصان بر این تصور بودند که در زمان زلزله تنها سالم ماندن عناصر اصلی سازه مثل تیرها، ستون ها و سقف ها می تواند عملکرد مناسب سازه را تضمین کند و میزان خسارت را تا حد زیادی کاهش دهد. ولی حقیقت این است که حتی در مواردی که سازه پایدار بماند و به عناصر اصلی آن آسیب وارد نشود، با آسیب به عناصر غیر سازه ای مانند دیوارهای پیرامونی، تیغه ها و نمای ساختمان، این احتمال وجود دارد که عملکرد کلی سازه زیر سؤال برود و صدمات مالی و جانی جبران ناپذیری رخ دهد.