روش های مقاوم سازی سازه در برابر زلزله {معرفی ۳ سازه اصلی}
وقوع بلایای طبیعی مانند زلزله سالانه در مناطق مختلف دنیا خسارت های مالی بسیاری را برای مردم ایجاد می کند، حتی در مواردی بعضی از افراد را به کام مرگ می کشاند. خسارات ناشی از زلزله تا حد زیادی بستگی به ایمنی سازه ها دارد. به همین علت مقاوم سازی سازه در برابر زلزله بسیار حائز اهمیت می باشد!
همان طور که می دانید اصول اولیه مقاوم سازی سازه ها را در کتاب استانداردهای مربوطه مثل کتاب استاندارد ۲۸۰۰ می توان بدست آورد. اگر تمایل دارید تا وقت خود را صرف مطالعه این کتاب کنید، نیازی به صرف هزینه ندارید و با دانلود استاندارد ۲۸۰۰ به طور رایگان از این کتاب و نسخه دیجیتال آن بهره ببرید.
از آنجا که وقوع زلزله قابل پیش بینی نیست، یک ساختمان مستحکم می تواند، میزان آسیب های ناشی از این بلای طبیعی را کاهش دهد. بهتر است بدانید مقاوم ترین سازه در برابر زلزله کدام است؟ روش های نوین مقاوم سازی سازه در برابر زلزله چه روش هایی هستند؟
مقاوم سازی سازه ها
مقاوم سازی ساختمان در برابر نیروهای وارده و هم چنین حوادث غیرقابل پیش بینی مانند زلزله و آتش سوزی از اهمیت بالایی برخوردار است. روش های متعددی برای بهسازی و مقاوم سازی زلزله، با توجه به نوع سازه وجود دارد. به ویژه در ایران، که بناهای قدیمی، خانه های خشتی و پل های فرسوده زیادی وجود دارد که عمر مفید خود را سپری کرده اند، آشنایی و به کارگیری روش های مقاوم سازی سازه از اهمیت بالایی برخوردار است.
لزوم مقاوم سازی سازه در مقابل زلزله
بشر نمی تواند از وقوع زلزله جلوگیری کرده و یا حتی این بلای طبیعی را پیش بینی نماید. تنها راه کم کردن آسیب های ناشی از زلزله مقاوم سازی بنا در مقابل آن است. منظور از مقاوم سازی این است که در کتاب سازه بتنی به آن اشاره شده است و باید در برابر لرزش ها و نیروی زمین لرزه آن را بهبود ببخشیم.
چنانچه مصالح ساختمان از ویژگی های مناسب برخوردار نباشند، باعث به وجود آمدن فجایع انسانی و به خطر افتادن جان هزاران انسان می گردد. خسارات مالی ناشی از زمین لرزه نیز اهمیت بسیاری دارد، لذا لازم است که با دانلود مبحث ۱۰ از مقررات ملی ساختمان را باید مدنظر قرار بگیرد که این مقررات چگونه بر آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله مقاوم سازی اثر دارد.
اصول مقاوم سازی سازه در مقابل زمین لرزه
به کار بردن اصول مقاوم سازی ساختمان و همچنین رعایت مهندسی زلزله باعث می شود که بنا به هنگام وقوع زلزله از استقامت بالایی برخوردار گردد و کمتر آسیب ببیند. یکی از عواملی که میزان فروریختن ساختمان را به شدت کاهش می دهد، میزان شکل پذیری سازه در برابر زلزله است. شکل پذیری مطلوب مصالح به کار رفته باعث ایمن سازی و کاهش خسارات می گردد.
چگونه یک سازه مقاوم در برابر زلزله بسازیم؟
به دلیل این که انسان نمی تواند از زمان وقوع زلزله اطلاع پیدا کند، ایده ساخت یک سازه ضد زلزله همواره ذهن کارشناسان و مهندسان ساختمان را به خود مشغول کرده است. برای مقاوم کردن سازه در برابر زلزله روش‌های مختلفی وجود دارد، سعی کرده‌ایم که در ادامه شما را با بعضی از متداول ترین راه کارهای مقاوم سازی ساختمان‌ها در برابر زلزله آشنا کنیم.
شالوده شالوده های انعطاف پذیرهای انعطاف پذیر
- برای مقاوم ترین سازه در برابر زلزله باید پایه ساختمان ضد زلزله باید از سطح زمین بالاتر قرار گیرد. در این روش، سازه بر روی تکیه گاهی از جنس سرب، لاستیک و غیره سوار می شود و هنگام وقوع زمین لرزه این تکیه گاه دچار ارتعاش می شود، در حالی که ساختمان همچنان در جای خود ثابت باقی می ماند.
تقویت سازه
- به منظور تقویت سازه در برابر زلزله از مهاربندهای ضربدری، دیوارهای برشی و غیره استفاده می شود.
خنثی کردن نیروهای وارد شده به ساختمان
- مهندسان ساختمان از یک‌سری ضربه گیرهای مخصوص برای کاهش نیروهای وارده به سازه استفاده می کنند. وظیفه این ضربه گیرها این است که میزان امواج ناشی از زمین لرزه را کاهش داده و باعث پایداری ساختمان می گردند.
مصالح مقاوم در برابر زمین لرزه
یکی از فاکتورهایی که به مقاومت ساختمان در برابر زمین‌لرزه کمک شایانی می کند، مصالح به کار رفته در آن است. یکی از مصالحی که هنگام وقوع زلزله به خوبی می تواند، در برابر ارتعاشات ناشی از این بلای طبیعی مقاومت کند، فولاد سازه‌ای است؛ زیرا این قابلیت را دارد که به اشکال مختلفی درآید، درنتیجه به سازه این امکان را می دهد که بدون شکست تغییر شکل دهد.
چوب نیز یکی از مصالحی است که سبک وزن بوده و به راحتی تغییر شکل می دهد، از این رو یک گزینه مناسب برای مقاوم سازی سازه در برابر زمین لرزه محسوب می گردد. چوب به دلیل سبک بودن خسارت جانی کم تری را به ساکنین ساختمان وارد می کند.
مقاوم ترین سازه در برابر زلزله سازه ای که در آن از مصالح نوین استفاده شود، یک ساختمان مستحکم در برابر زمین لرزه می باشد. مهندسان عمران و پژوهشگران این عرصه مصالحی همچون آلیاژهای حافظه دار را ساخته اند که می تواند، در برابر تغییر شکل های بسیار زیاد مقاومت کرده و مجددا به شکل اولیه خود برگردد.
مقاوم ترین سازه در برابر زلزله، بتنی یا فلزی؟
بعضی از افراد به غلط تصور می کنند که ساختمان دارای اسکلت فلزی در مقابل زمین لرزه مقاومت بیشتری دارد، درصورتی که هم ساختمان بتنی و هم ساختمان فلزی را می توان طوری طراحی کرد که در برابر زلزله استقامت مطلوبی داشته باشد. نکته ای که باید به آن توجه داشت، این است که بتن به مرور زمان دچار کاهش کیفیت می شود، در نتیجه موقع وقوع زلزله ممکن است خسارت ببیند، اما در ساختمان فلزی با گذشت زمان کیفیت اسکلت افت پیدا نمی کند.
بعضی از ساختمان ها هستند که مقاوم سازی آن ها در برابر زمین لرزه از اهمیت بسیاری برخوردار است، به عنوان مثال مراکز درمانی و بیمارستان ها، مراکز امنیتی و پالایشگاه ها از این دسته هستند. استادیوم های ورزشی و برج ها نیز به دلیل تعداد زیاد افراد ساکن در آن حتما باید در مقابل ارتعاشات ناشی از زلزله مقاوم شوند.
مقاوم سازی سازه های بتنی
امروزه در حوزه های مختلف صنعت ساخت و ساز، اسکلت بتنی یا بتن آرمه به بخش جدایی ناپذیر سازه تبدیل شده اند. با هزینه های سرسام آوری که پروژه های ساختمانی مختلف به همراه دارند، قطعا محبوبیت استفاده از سازه های بتنی بی دلیل نیست. از جمله دلایلی که کارفرمایان این سازه ها را ترجیح می دهند، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- هزینه تولید، اجرا و نگهداری به مراتب کمتر نسب به سازه های فولادی
- نیاز کمتر به نیروهای متخصص
- امکان پیشبرد فرایند ساخت و ساز به صورت مرحله به مرحله
- مقاومت و استحکام بالا نسبت به شرایط محیطی نامساعد، آتش و حرارت
وجود همین مزیت ها برای برتری سازه بتنی نسبت به دیگر سازه ها کافی است. ولی بخشی از مقاومت اسکلت بتنی هم به دلایل مختلف و با گذشت زمان ممکن است کاهش یابد و ساختمان به مقاوم سازی نیاز پیدا کند. از آنجایی که اجزا تشکیل دهنده سازه بتنی شامل شن، سیمان، ماسه میل گردهای فولادی هستند، عدم کیفیت هر کدام از این مواد و یا خوردگی میل گردها تحت شرایط محیطی مانند سرما، باعث می شود سازه به ترمیم یا مقاوم سازی نیاز پیدا کند.
خوشبختانه راه های گوناگونی برای مقاوم سازی سازه های بتنی وجود دارد که در شرایط مختلف برای سازه های بتنی قابل اجرا هستند. نتایج غفلت از مقاوم سازی سازه می تواند بسیار جبران ناپذیر باشد. آنچه در ساختمان متروپل اتفاق افتاد نمونه ای از سهل انگاری در مقاوم سازی یک سازه بتنی است.
مقاوم سازی با دیوار برشی فولادی
یکی از روش های متداول و بهینه از نظر اقتصادی، مقاوم سازی سازه بتنی با دیوار برشی فولادی است. دیوار برشی بار وارد بر ستون ها را کاهش داده و اصطلاک ساختمان را کم می کنند. به ویژه در ساختمان هایی که نیاز به بازسازی و ترمیم دارند، استفاده از دیوار برشی فولادی به صورت روکار در تقویت استحکام ساختمان بسیار موثر است.
در این روش ابتدا صفحات فولادی در ابعاد مورد نظر برش زده شده و لبه ها پخ زنی می شوند. اتصالات سخت کننده دیگر نیز بر روی قرار می گیرد. سپس این صفحات به یکی از دو روش جوشی یا پیچی در محل مورد نظر نصب می گردد.
مقاوم سازی با دیوار برشی بتنی
دیوار برشی بتنی در ساختمان های فولادی و بتنی قابل پیاده سازی است. این روش شامل مراحل آرماتوربندی، قالب بندی و بتن ریزی است. آرماتوربندی به صورت عمودی و افقی اجرا می شود و سپس صفحات قالب با پین و گوه به آرماتور متصل می گردد. قالب ها می توانند از جنس فولاد یا چوب باشند. در نهایت میل گردها با حجم مناسبی از بتن پوشانده می شوند.
مقاوم سازی با ژاکت فولادی
در این روش، ورق های فولادی از بیرون به اجزا بتنی چسبانده می شوند. علی رغم اینکه روش مقاوم سازی با ژاکت فولادی بسیار ساده و اقتصادی است، مشکلاتی را نیز به همراه دارد، از جمله وزن بالای ورق های فولادی، نیاز به داربست، محدودیت ابعاد جهت انتقال ورق ها به محل مورد نظر.
مقاوم سازی با ژاکت بتنی
استفاده از ژاکت بتنی یا پوششی از بتن آرمه، از روش های سنتی مقاوم سازی سازه می باشد. در این روش بخش های ضعیف ساختمان همچون ستون، تیر یا فوندانسیون با اضافه کردن اسکلت میل گرد و پر کردن آن با بتن مقاوم سازی می شوند. از معایب آن به نیاز تخلیه ساختمان و تخریب های زیاد سازه می توان اشاره کرد.
مقاوم سازی به روش FRP (Fibre Reinforced Polymer)
استفاده از الیاف FRP (الیاف کربن، الیف شیشه و …) برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی جدیدترین و کارآمدترین روش مقاوم سازی سازه محسوب می شود. دراین روش با پوشانیدن و چسباندن الیاف FRP به دور بخش مورد نظر، می توان مقاومت آن را دو برابر افزایش داد. مقاوم سازی با استفاده از کامپوزیت های FRP مزایای بسیاری دارد، از جمله:
- عدم نیاز به توقف کاربری سازه
- حجم پایین و حمل و نقل آسان
- افزایش مقاومت برشی، خمشی، کششی سازه
- محافظت ساختمان در برابر خوردگی
- عدم افزایش وزن ساختمان
مقاوم سازی سازه های فولادی
مطابق آمار، خسارت ها و تلفات ناشی از حوادثی مانند زلزله در ساختمان های فولادی در مقایسه با سایر سازه ها به مراتب کمتر است. به همین دلیل تمرکز اصلی عمدتا بر روی مقاوم سازی سازه های بتنی می باشد. با این حال به دلیل کمانش ناشی از نیروهای لرزه ای در اسکلت فلزی ساختمان، مقاوم سازی سازه های فولادی نیز مورد توجه قرار گرفته است.
علاوه بر استفاده از روش های دیوار برشی، ژاکتینگ و استفاده از الیاف FRP که قبلا به آن اشاره شد، می توان به موارد زیر هم اشاره کرد.
اجرای دیوار حمال
در مواردی که مقاوم سازی بخش هایی همچون تیر یا ستون امکان پذیر نیست، دیوار حمال راهکار مناسبی برای تقویت ساختمان است. این دیوار زیر تیرها قرار گرفته و با کنترل خیز تیر آن را در برابر نیروهای ثقلی مقاوم می کند.
وال پست
وال پست از طریق درگیر کردن دیوار با اسکلت سازه، با یکپارچه کردن عملکرد دیوار به استحکام بیشتر آن کمک می کند. این دیوار تیغه ای، سازه را در برابر بارهای جانبی ناشی از لرزش های زلزله حفظ کرده و مانع از فروپاشی دیوار ها می گردد.
اجرای تیر فرعی بین ستون ها
تیر فرعی غالبا بین ستون ها و وسط دهانه اجرا می گردد. در مواردی که تیرها بر اثر وارد شدن بار، خیز بر می دارند و مقاوم نیستند، می توان از اجرای تیر فرعی بین ستون ها استفاده کرد و نیروی وارد شده از دیوار به تیرها را تا نصف کاهش داد. البته اتصال تیرهای فرعی باید به روش مفصلی باشد تا در برابر نیروهای جانبی مقاومتی ایجاد نکند.
مقاوم سازی سازه های چوبی
چوب از جمله مصالحی است که انسان از دیرباز برای ساخت خانه از آن استفاده می کند. در بسیاری از شهرها و روستاهای ایران نیز از چوب برای ساخت ساختمان یا پل استفاده می شود. از طرفی ایران جزو کشورهای زلزه خیز دنیا شناخته می شود. پس از زلزله رودبار، مساله مقاوم سازی سازه های چوبی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت. در یک سازه چوبی دو فاکتور زیر نشان دهنده مقاومت آن در برابر تنش، زلزله یا نشست زمین می باشد:
- در بخش های مختلف سازه شکستگی یا پوسیدگی وجود نداشته باشد. چرا که در صورت ایجاد تنش یا لرزش این شکستگی به فوندانسیون بنا انتقال می یابد.
- اتصالات بین بخش های مختلف بتوانند لرزش را به درستی منتقل کنند.
بهترین روش برای مقاوم سازی سازه های چوبی، روش FRP می باشد. در واقع بخش های بحرانی یا ضعیف سازه با پوشاندن پلیمر تقویت شده با الیاف، به صورت افقی و عمودی پوشانده شده و با استفاده از مواد خاصی روکشی می شوند. در نتیجه عضو سازه مورد نظر در برابر نیروی کششی یا فشاری مقاوم سازی می گردد.
امروزه در کشورهای اروپایی استفاده از پنل های تقویت شده با فایبرگلس یا FRP بسیار رایج شده است. این پنل ها را به منظور مقاوم سازی می توان بر روی دیوارهای چوبی، بلوک های بتنی و سایر سطوح جامد نصب کرد. این پنل ها در برابر رطوبت، کپک و قارچ بسیار مقاوم هستند.
سازه های ضعیف در برابر زلزله
متأسفانه شاهد شرایطی هستیم که حتی بدون زلزله هم ساختمان ها فرو می ریزند! تمام این موارد به ساخت غیر اصولی سازه های مختلف ارتباط دارد. در آخرین اتفاقات رخ داده در ایران، ساختمان متروپل آبادان که به تازگی هم تاسیس شده بود، به یک باره فرو ریخت! حال تصورش را بکنید که اگر زلزله می آمد چه اتفاقی می افتاد؟ به امید روزهایی که حسرت این تصمیمات اشتباه در ساخت سازه های مختلف را نخوریم.
نتیجه گیری
افزایش امنیت جانی بشر در ساختمان های سر به فلک کشیده امروزی از مهم ترین دلایلی است که باید مقاوم سازی سازه را مورد توجه قرار داد. از آنجا که ایران بر روی یک گسل زلزله خیز قرار دارد، مهندسان ساختمان باید به مسئله مقاوم سازی بناها در برابر این بلای طبیعی توجه ویژه ای داشته باشند.
چنانچه بتوان به این مهم دست یافت، سرمایه های ملی کشور و جان انسان ها در هنگام وقوع زلزله حفظ شده و می توان بحران های ناشی از زمین لرزه را به خوبی مدیریت نمود. خوشبختانه صنعت ساخت و ساز در سالیان اخیر پیشرفت چشم گیری داشته است و با در نظر گرفتن نوع سازه، می توان روش های متعددی را برای مقاوم سازی سازه در برابر زلزله انتخاب نمود.
در این راستا فروشگاه آنلاین رایان بوک کتب تخصصی در زمینه مقاوم سازی ساختمان‌ها در برابر زلزله را ارائه می دهد، تا کاربران سایت و مهندسان محترم بدانند، مقاوم ترین سازه در برابر زلزله کدام است؟ و بتوانند دانش خود را در این زمینه افزایش دهند. افرادی که تمایل دارند، اطلاعات خود را به روز کرده و از جدیدترین متد مقاوم سازی ساختمان در مقابل زلزله آگاهی یابند، می توانند کتب تخصصی در این حوزه را از سایت رایان بوک خریداری نمایند.
