زلزله از جمله تجربیاتی محسوب می شود که اکثر ما در زندگی خود با آن مواجه شده ایم و به نحوی به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر ما اثر گذاشته است. تاثیرات مستقیم ناشی از این پدیده از خسارات مالی و جانی برای فرد، در حین وقوع زلزله نشأت می گیرد. از طرف دیگر همین خسارات نیز می توانند مقدمه ای برای آغاز سایر بحرانها در زندگی فرد و اطرافیانش باشند و عملا تاثیرات غیر مستقیم این پدیده، در چنین بستری ظاهر می شوند. بعلاوه اینکه درد و تالم ناشی از شنیدن وقوع چنین مصیبتهایی برای هموطنان، می تواند باعث سلب آسایش و آرامش از وجدانهای آگاه و بیدار گردد. یک سازه اعم از بتنی یا فلزی می بایست در برابر نیروهای جانبی (زلزله) مقاوم باشد. در سال های اخیر زمین لرزه و خسارات جبران ناپذیر آن، اهمیت مقاوم سازی سازه ها را دوچندان کرده است. این مقاوم سازی از گذشته تا به امروز با توجه به سطح دانش و آگاهی مهندسین و مردم صورت می گرفته است اما اکنون دغدغه اصلی، یافتن یک روش موثر در این امر است. اگر شیوه نادرستی برای مقاوم سازی سازه انتخاب شود، کارایی و عملکرد سازه را دچار مشکل می کند. در این نوشته قصد داریم به مقاوم سازی ساختمان که به نظر، تنها راه نجات در برابر زلزله محسوب می شود، بپردازیم.
در علم مهندسی عمران، مقاوم سازی ساختمان در واقع به معنی افزایش مقاومت ساختمان در برابر نیروهای وارده است که امروزه بیشتر در مورد نیروی زلزله می باشد. در واقع منظور از اصطلاح مقاوم سازی ساختمان، بهبود عملکرد اجزای یک سازه در برابر زلزله است. مقاوم سازی ساختمان از آنجایی حائز اهمیت است که زلزله را تا حدی می توان پیش بینی کرد اما از وقوع آن نمی توان جلوگیری کرد. اگر ساختمان نتواند در برابر نیروهایی که به هنگام زلزله به سازه وارد می شود، دوام بیاورد، سازه دچار خرابی می شود و تلفات جانی و مالی نیز به وجود می آورد. اگر در ساخت یک ساختمان، اصول مقاوم سازی و استانداردهای مهندسی رعایت شود، تا حد قابل توجهی آن بنا در برابر نیروی زلزله مقاوم سازی می شود.
نحوه اثرگذاری زلزله بر بناها و ساختمان ها:
می خواهیم ببینیم چطور زمین لرزه ها بر بناها و ساختمان ها اثر می گذارند. امواج ارتعاشی در هنگام وقوع زلزله، به طور سریع و در جهت های مختلفی به سراسر زمین ارسال می شوند. هنگامی که این امواج به ساختمان می رسند، نیروی جانبی به سازه وارد می شود که موجب لرزش دیوارها، ستونها، اتصالات و تیرها و ... می شود. همین تفاوت جا به جایی و لرزش بین قسمت های بالایی و پایینی یک ساختمان باعث به وجود آمدن یک تنش شدید شده و کل سازه فرو می ریزد.
مشخصات یک ساختمان مقاوم در برابر زلزله:
ما در علم مهندسی زلزله می توانیم رفتار یک سازه را در برابر نیروی جانبی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم. نقطه جغرافیایی که زمین لرزه در آن رخ می دهد را کانون زلزله می نامند. هر چقدر فاصله ساختمان از این کانون زلزله دورتر باشد، نیروی کمتری به آن وارد می شود. بنابراین نمی توان گفت به یک ساختمان در زمان زلزله هیچ خسارتی وارد نمی شود، بلکه منظور از مقاوم سازی این است که کمترین خسارت های مالی و جانی را به همراه داشته باشد.
یکی از عوامل مهم برای افزایش مقاومت سازه در برابر زلزله، پایداری پی ساختمان می باشد. فونداسیون یا پی یک ساختمان باید در برابر نیروی زلزله مقاومت لازم را داشته باشد تا سازه هایی که به آن متصل می باشند، دچار تکان شدید نشوند. اگر استانداردهای لازم در زمان پی ریزی ساختمان صورت گیرد، بنابراین نیروهای زلزله را تحمل می کند و نیروهای جانبی را انتقال می دهد. بعلاوه مستحکم بودن پی ساختمان، منجر به تحمل وزن سازه بدون نشست غیرمجاز می شود. برای تقویت فونداسیون های سطحی در شرایط پیچیده از شمع ها استفاده می شود. در واقع بار سازه توسط شمع ها به روی خاک محکم منتقل می شود. حال اگر ساختمان بر روی شمع احداث شود، ممکن است شمع ها نتوانند در برابر بارهای جانبی مقاومت کنند، پس باید مقاومت شمع ها را افزایش داد. اگر علاقمند به مباحث مرتبط با مفاهیم پی، انواع پی های سطحی و مدلسازی آن ها هستید، اینجا کلیک کنید و اگر علاقمند به مدلسازی کامل فونداسیون یک سازه براساس آیین نامه هستید، اینجا کلیک کنید.
یکی دیگر از عوامل مهم برای بالا بردن مقاومت سازه در برابر زلزله، سختی و دوام سازه می باشد. به این صورت که زلزله، نیروهای قائم و جانبی زیادی را به یک سازه وارد می کند. پس اگر سازه از مقاومت کافی برخوردار نباشد، نیروهای جانبی که سازه را به صورت افقی تکان می دهند، می توانند منجر به فرو ریختن آن ساختمان شوند.
از عوامل مهم دیگر برای مقاوم سازی ساختمان، تقویت ستون ها با استفاده از الیاف کامپوزیت می باشد. با پیشرفت تکنولوژی، مهندسان برای مقاوم سازی سازه ها به خصوص سازه های بتنی، از محصولات پلیمری و کامپوزیتی به جای مواد سنتی در مقاوم سازی استفاده می کنند. شکل های گوناگونی از مصالح FRP همچون الیاف، ورقه و آرماتور برای ترمیم و مقاوم سازی به کار می رود. مقاومت کششی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و شرایط نامساعد محیط و وزن کم، از مزایای کامپوزیت می باشد. همین موارد اهمیت استفاده از کامپوزیت برای مقاوم سازی سازه های بتنی در برابر زلزله را دوچندان کرده است.
یکی دیگر از فاکتورهای مهم برای مقاوم سازی یک بنا و بناهای مجاور، پایدارسازی گود می باشد. برای ایمن سازی و جلوگیری از ریزش دیوار گود (که برای ساخت ساختمان حفر شده است)، عملیات پایدارسازی گود انجام می شود. در واقع پایدارسازی گود با هدف ایمن سازی ساختمان های مجاور و جلوگیری از ریزش آن ها صورت می گیرد. از جمله روش های پایدارسازی گود می توان به مهار متقابل، تاپ داون، میخکوبی و ... اشاره کرد. اینکه کدام روش بهترین گزینه است و ایمنی بیشتری ایجاد می کند، به عوامل مختلفی همچون شرایط محیطی و اقتصادی، نوع خاک و ... بستگی دارد. افراد علاقمند به مفاهیم زلزله و اثر آن بر المان های مختلف سازه می توانند در دوره جامع آموزشی نرم افزارهای SAFE & ETABS شرکت کنند. (کلیک کنید)
با توجه به اینکه سازه ها عموما به دو نوع مختلف بتنی و فلزی هستند، راه های مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله زیاد و متفاوت است که باید با توجه به مصالح مورد استفاده و نیروهای وارده، راه مقاوم سازی مناسب انتخاب شود. بنابراین این چند مورد بیان شده در این نوشته، تنها نمونه هایی از روش های مقاوم سازی ساختمان ها هستند.
