شیوه های مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای ساختمان های مصالح بنایی

تجربه زلزله های اخیر نشان از آسیب پذیری سـاختمان هـای سـاخته شـده درکشـور، در برابر زلزله دارند، زیرا این سازه ها  به عللی همچون:

1- بر اساس آیـین نامـه هـای لـرزه ای مناسـب طراحـی نشـده انـد.

2- مشکلات آیین نامه ای (اهداف طراحی).

3- مشکلات اجرایی.

4- مصالح غیر استاندارد.

5- مهارت ناکافی دسـت انـدرکاران اجرایی آسیب پذیر می باشند.

6- تغییرات در کاربری ساختمان سبب افزایش وزن طبقات ساختمان.

7- افزودن طبقات جدید به ساختمان موجود.

8- تغییرات در معماری ساختمان بدون دقت در سیستم سازه ای و….

از این رو، اهمیت و نیاز ارتقا عملکرد ساختمانهای موجود برای پایداری تحت نیروهای زلزله با روش های بهسازی قابل اعتماد،آسان، سـرعت اجـرا و اقتصـادی، عدم افزایش وزن ساختمان را پر رنگ تر نموده است.

افزایش در سختی ، شکل پذیری ، میرایی ، مقاومت لرزه ای به شیوه های گوناگون، کم  و بیش مشکلات اجرایی و تغییرات در معماری ساختمان را به همراه خواهد داشت. از آنجاییکه بهسازی لرزه ای را می توان با افزایش پارامترهای بیان شـده در بازه عضو و سیستم صورت گیرد. لازم است بعد از تقویت صورت گرفته تمامی مواردی که مداخله برای بهسازی انجام می گیرد با آزمایشات لازم کنترل گردد تا به اهداف مورد نظر چقدر نزدیک شده اسـت. بـا توجـه بـه اینکـه بهسـازی لـرزه ای صورت گرفته در یک محدوده وسیع صورت مـی گیـرد سـرعت اجـرای عملیـات بهسـازی و زمـان عـدم اسـتفاده از یـک ساختمان در اولویت می باشد. ضمناً از بین همه روش ها،آنکه دارای فن آوری آسان برای پذیرش، دسترسی ساده به مصالح روش، عدم  وابستگی به شرایط جوی و کم هزینه بودن و عدم افزایش وزن را دارا باشد در اولویت بعدی قرار دارد.

در این مقاله با استفاده از تجربیات بازسازی و بهسازی بنیاد مسکن انقلاب راهکارهـا و روشـهای مـورد اسـتفاده بـه  منظـور بهسازی لرزه ای ساختمانهای مصالح بنایی آسیب پذیر همراه با نقاط ضعف و قوت هر یک از روش هـای بکـار رفتـه مـورد مطالعه قرار خواهد گرفت و مقایسه لازم بین روشها جهت بهسازی صورت  خواهد گرفت .

ساختمان های ساخته شده در سال های اخیر در کشور جدی ترین مشکل در مطالعات خطر و آسیب پذیری شهرها و روستاهای کشور، محسوب می شوند و با توجه به تجربه زلزله های اخیر همچون بم و لرستان  و شرایط ساختمانهای کشور، احتمال آسیب در تعداد زیادی از ساختمانهای موجود وجود دارد با توجه به اینکه پیشگیری از وقوع زلزله ناممکن است، لذا لازم است با مقاوم سازی سازه های آسیب پذیر موجود آسیب های را به حداقل رساند. از طرف دیگر با توجه به تجربیات اخیر در ترمیم و بهسازی سازه های آسیب دیده از زلزله، ضعف ها و کاستی ها مطالعه شده و در راستای برطرف کردن آن اقدام لازم انجام گیرد.

به طور کلی ، بهسازی لرزه ای  به دو صورت می تواند انجام گیرد:

الف – در بازه عضو.

ب – در بازه کل سازه.

این مهم با تغییرات در سختی ، مقاومت ، شکل پذیری ، افزایش میرایی و همچنین کاهش تقاضا امکان پذیر می باشد. بدین طریق می توان رابطه منطقی بین ظرفیت و تقاضا را برقرار کرد.

 

• بررسی آسیب پذیری و بهسازی لرزه ای ساختمانهای بنایی غیرمسلح

اکثر  آیین  نامه و  دستوالعمل  های منتشر  شده  در  جهان  و  کشور  در  زمینه مقاوم  سازی و  بهسازی لرزه  ای ساختمانها اهدافی همچون  بالا بردن توان و حفظ ایستایی و کاهش تلفات جانی ناشی از اثرات مخرب زلزله از طریق بهبود عملکرد  آنها را  دنبال می کند. در  اینگونه دستورالعمل ها ارائه روشهای ارزیابی، راهکارهایی برای بهسازی لرزه ای با جزئیات اجرایی مناسب برای اهداف مورد نظر ارائه گردیده شده است. در ساختمان های با مصالح بنایی بر خلاف دیگر ساختمانهای نمی توان مرزی بین عناصر باربر جانبی و ثقلی رسم نمود. لذا دیوارهای با مصالح بنایی علاوه بر تحمل بارهای ثقلی باید بارهای جانبی را نیز تحمل بکنند. از آنجاییکه دیوارهای با مصالح بنایی دارای عملکرد ترد گونه می باشند. لذا ساختمانهای با مصالح بنایی دارای شکل پذیری مناسبی را دارا نمی باشند. لذا عامل تعیین کننده در باربری سیستم سختی می باشد که با افزودن کلاف های قائم و افقی سعی در عملکرد یکپارچه سیستم می شود.

ضوابط اینگونه دستورالعمل ها مشتمل بر دو هدف است :

الف – تامین ایمنی برای ساختمان های تا تلفات جانی به حداقل برسد.

ب – تامین ایمنی برای ساختمان هایی که رعایت کامل دستورات فوق به لحاظ اقتصادی و اجرای عملی نبوده ولی امکان بهبود رفتار ساختمان به منظور کاهش تلفات باشد.

• آسیب شناسی ساختمان های  بنایی

جهت ساخت ساختمان مقاوم با مصالح بنایی و یا ترمیم و مقاوم سازی اینگونه ساختمانها لازم است مکانیزم آسیب در اینگونه ساختمانها مشخص گردد. ترک در دیوارهای ساختمانهای بنایی مسلح میتوان به  راستای ترکها، چگالی ترک ، فاصله ترکها و عرض ترکها و محل رخداد آن و…. پی برد در  مصالح بنایی با ترکهای عموما از  ملات اتصال بستر  شروع میشود  در  پی وقوع یک زلزله ، ترکها مخصوصا در  اثر نیروهای وزنی و در اتصالات بین ملات و آجر و عناصر مصالح بنایی رخ داده وترکهای قطری در اثر تنش های برشی ایجاد میشود. . نحوه آسیب به مقاومت ملات نسبت به مقاومت آجر ، نسبت طول به عرض آجر و نسبت ضخامت به ارتفاع آجر و وضعیت و مقاومت کلاف بستگی دارد.

بطور کلی آسیب های وارده به ساختمانهای بنایی بشرح ذیل می باشد:

١. عدم وجود کلاف های افقی و قائم ( شایان ذکر است نقش کلاف افقی مؤثر تر از وجود کلاف قائم می باشد)

٢. کیفیت نامناسب مصالح کلاف بتنی ( گرچه در استاندارد های موجود در کشور معیار مقاومتی برای بتن کلاف داده نشده است )

٣. جزییات اجرای ناصحیح کلاف بهمدیگرمخصوصا گره اتصال آن

۴. اتصال نامناسب کلاف با دیوار

۵. عدم رعایت فاصله کلافها

۶. ترک خوردگی قطری در دیوارها

٧. جدا شدگی اتصال آجر با ملات

٨. لغزش دیوار در محل جرزها

٩. تغییر مکان نسبی سقف نسبت به دیوار

١٠. سنگینی بیش از اندازه سقف

١١. عدم یکپارچه عمل کردن سقف

١٢. رانش سقف در سقف های قوسی

١٣. واژگونی دیوار بر اثر تلاشهای عمود بر صفحه دیوار

١۴. عدم رعایت مقدار دیوار نسبی

١۵. عدم رعایت ارتفاع به ضخامت

١۶. نامنظمی در پلان

١٧. نامنظمی در ارتفاع ( نامنظمی در مقاومت ، نامنظمی در جرم ، نامنظمی در سختی ،…….)

١٨. محل قرار گیری بازشو

١٩. اندازه بازشو

٢٠. تعداد طبقات با توجه به نوع سیستم سازه ای

٢١. طول طره

٢٢. نسبت طول به عرض

٢٣. عدم همخوانی مقاومت ملات با آجر

٢۴. اتصال نامناسب دیوار جانپناه

٢۵. عناصر غیر سازه ای

• ارزیابی ساختمان

پس از زلزله لازم است سیستم مدیریت بحران نسبت به جمع آوری اطلاعات با سرعت اقدام نماید. تشخیص و ارزیابی خسارت  ساختمانها ، بعد از زمین لرزه برای حفاظت جان انسان در برابرزمین لرزه ها و یا جهت دادن به سیاست دولتمردان به منظور  تصمیم  گیری مهم  می باشد.  بعد از  هر  زمین لرزه مخرب طبقه بندی خسارات در  ساختمان ها در  مدت زمان کوتاهی انجام گرفته و ساختمان ها از لحاظ خسارت دسته بندی شده و ساختمانهای نا مطمئن مشخص گردد . چون باید در حد امکان بعد از زمین لرزه تعداد افراد بی خانمان و زلزله زده را کاهش داد و سئوال مکرری که شهروند از مسئولین و مقامات دولتی می کنند «آیا این ساختمان جهت زندگی کردن مطمئن هست یا نه ؟ » و «ساختمان برای ورود مطمئن هست یا نه ؟ این مورد با در نظر فرمهای از قبل تهیه شده که تعیین کننده مشخصات جغرافیایی ، مشخصات سازه ای ، آسیب های ایجاد شده  می باشد مشخص می گردد. این هدف به علل زیر می تواند صورت بگیرد:

 

• کاهش تلفات و جراحات در ساختمانهایی که توسط شوک اصلی ناشی از زمین لرزه به طور عمده و یـا نسـبی آسـیب دیده اند و در اثر پس لرزه ها و شوک های بعدی و یا اثرات ثانویه زمین لرزه ( همچون آتش سوزی …..) احتمال فرو ریزش آنها وجود دارد.
• جهت بدست آوردن اطلاعات تقریبی از خسارت ناشی از زمین لرزه به صورت مشخص کردن بناهـای قابـل اسـتفاده ، خسارت دیده و خسارت دیده شدید(ویران شده ).
• مشخص کردن مناطق غیر مطمئن و همچنین تعیین محلی مناسب جهت پناهگاهها و سر پناه های موقتی با توجه بـه بنـد بالا
• تهیه بانک اطلاعاتی از تعداد افراد صدمه دیده و مقدار کمک های دارویی و غذایی مورد نیاز
• تهیه بانک اطلاعاتی به منظور برآورد هزینه های اقتصادی ترمیم و مقاوم سـازی سـاختمانهای خسـارت دیـده از زمـین لرزه
• تهیه مشخصات از خسارت جهت حذف مواردی از آئین نامـه و یـا اضـافه کـردن بنـدهایی بـه آیـین نامـه زمـین لـرزه (استاندارد ٢٨٠٠) که خسارتهای شبیه آسیب های رخ داده دیگر بار تکرار نشود .
• مشخص کردن علل اصلی خسارت با توجه به ساخت و ساز موجود در کشور به منظور برطرف کردن اینگونـه ضـعفها جهت پیش گیری خسارت جهت تکرار نشدن در ساختمانهایی که در مناطق با پنانسیل لرزه خیزی فعـال احـداث شـده اند.
• تهیه بانک اطلاعاتی در مورد نتایج زمین لرزه برای منطقه زلزله زده
• بر گرداندن آرامش در بین مردم زلزله زده
• تهیه بانک اطلاعات برای برنامه ریزی مجدد شهری ، حتی در صورت امکان تعیین محل بهینـه از لحـاظ موقعیـت لـرزه برای شهر و انتقال شهر موجود به محل جدید
• توسعه نقشه های پهنه بندی لرزه ای
• بهبود شبکه شتاب نگاشتی

اطلاعات پایه ای بدست آمده از چنین ارزیابی هایی ، دولت و استانداری ها و فرمانداری ها را  را جهت تصمیم گیری های حیاتی مؤثر قادرتر می سازد.

معیارهای بهسازی و مقاوم سازی سازه ها:

روش های مختلفی برای تقویت و  بهسازی ساختمانها وجود  دارد  که با توجه وضعیت ساختمان نسبت به اقدام  نمود.

معیارهای اصلی جهت بهسازی ساختمان  برای بهبود شرایط سازه به منظور مقابله با آثار مخرب زلزله به صورت زیر بیان می شود:

الف ) کاهش نیاز زلزله با توجه به رابطه  F=CW کاهش وزن ساختمان می توان نیروی زلزله وارد بر ساختمان را کاهش داد، که می توان با سبک سازی سقف ،جایگزینی دیوارهای سبک به جای دیوارهای سنگین ، استفاده از بتنهای سبک سازه ای ،یو نولیتها در سقف ،بلوکهای سبک به جای آجر، و کم کردن طبقات اقدام کرد.همچنین استفاده از جدا سازهای لرزه ای می توان نیروی زلزله را کاهش داد. در بازسازی مناطق زلزله زده از کاهش وزن استفاده گردید ( شکل ١)

ب ) افزایش سختی – با توجه به اینکه سازه های با مصالح بنایی جزوء سازه ای کوتاه مرتبه هستند. از آنجاییکه معیار طراحی اینگونه ساختمانها سختی می باشد. با افزودن سختی در سیستم می توان سازه را از گزند زلزله در امان نگه داشت .

 افزایش سختی در سیستم را می توان به طرق زیر انجام داد:

١-پر کردن بعضی از بازشوها (شکل ٢) در این قسمت باید دقت کرد که بین دیوار موجود و دیوار علاوه شده ارتباط مناسبی برقرار شود تا انتقال نیرو به شکل مناسب انجام شود

٢-افزودن دیوار پشت بند به ساختمان موجود (شکل ٣) لازم است دیوار پشت بند به شکل قرینه در ساختمان تعبیه گردد تا ساختمان دچار نامنظمی نگردد. این مورد در زمانیکه در اطراف ساختمان فضای لازم جهت اجرای پشت بند وجود دارد کارایی دارد.

٣- تعبیه روکش بتن مسلح در یک وجه یا در دو وجه دیوار با استفاده از شبکه های جوشی – ضمنا ١.۵ سانتی متراز ملات بندها برداشته ،سپس ترکها با دوغاب پر شود سطح دیواربه تعداد ۴ تا ۶ عدد در هر متر مربع سوراخ شده و میلگرد  u شکل برای اتصال کارگذاشته می شود. قبل از اجرای بتن باید تمامی اجرهای لق با دست کنده شود (شکل ۴)

۴-افزودن دیوار  آجری به ساختمان برای بدست آوردن دیوار  نسبی مورد  نیاز(برای دیوارهای ترک خورده  ضرایب کاهش مقاومت و سختی طبق ضوابط fema بدست می آید براساس انتقال نیروی برشی طول دیوارهای جدید محاسبه می شود. ( شکل ۵)

۵-تعبیه کلاف های قائم در ساختمان ( شکل ٧)

ج ) افزایش مقاومت لرزه ای ساختمان:

١- تزریق اپوکسی و گروت در محل ترک هایی که پهنای ترک آن کمتراز ٣ میلی متر باشد.

٢- پهنای ترک بیش از ٣ میلی متر باشد شبکه ای از مش با فاصله چشمه های شبکه حداقل ١٠ ساتی تر حداقل به فاصله ٣٠ سانتی متر از انتهای ترک در دو طرف ادامه داده میشود.بر روی شبکه مش بندی بتنی به ضخامت حداقل ٣ سانتی متر بتن پاشی شود.( شکل ٨)

٣-یکپارچه کردن سقف با استفاده ازشبکه فلزی ( شکل ٩)

۴- یکپارچه کردن دیوار با استفاده از نبشی وشبکه فلزی (شکل ١٠)

۵-اتصال دیوار و سقف با الف : آرماتور عصایی ب : امتداد شیکه دیوار با سقف – این روش با توجه به اینکه دیوارهای مناطق لرستان و بم از انسجام وکیفیت مناسبی برخوردار نیستند روش مناسبی نبوده و برای این کار میتوان چند ردیف آخر آجر کاری سقف را برداشته و مش بندی دیوار و سقف با هم درگیر شوند.(شکل ١١)

۶-تقویت گوشه دیوارهای تقویت نشده.

منابع و مراجع: