در سال‌های اخیر با توجه به زمین لرزها های بزرگ رخ‌داده در سراسر جهان مانند زلزله شیلی 1960،کوبه 1995 باعث مشخص شدن ضعف آیین‌نامه طراحی ساختمان شود. از این رو با توجه به عدم امکان تخریب ساختمان‌ها ساخته‌شده در سایر شهرهای کشور لرزه‌خیز صنعتی پیشرفته مانند ژاپن، نیاز به علم مقاوم‌سازی لرزهای در ساختمان‌ها احساس شد.
تعریف مقاوم‌سازی :
به بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروی وارده مقاوم‌سازی گفته می‌شود.
تعریف بهسازی :
بالا بردن سطح عملکرد یک سازه در یک سطح خطر مشخص را بهسازی می‌گویند.
روش های مقاوم سازی:
راهکارهای مقاوم‌سازی و یا بهسازی ساختمان با توجه به نشریه 360:
راهکارهای زیر را می‌توان به‌صورت منفرد یا در ترکیب با یکدیگر برای بهسازی ساختمان به کار گرفت:
- اصلاح موضعی اجزای سازه که دارای عملکرد نامناسبی در زلزله هستند؛
- حذف یا کاهش بی‌نظمی در ساختمان موجود؛
- تأمین سختی جانبی لازم برای کل سازه؛
- تأمین مقاومت لازم برای کل سازه؛
- کاهش جرم ساختمان؛
- به‌کارگیری سیستم‌های جداساز لرزهای؛
- به‌کارگیری سیستم‌های غیرفعال اتلاف انرژی؛
- تغییر کاربری ساختمان
با توجه به مطالب فوق می‌توان فهمید که مقاوم‌سازی بیشتر یک اصطلاح می‌باشد زیرا در بسیاری از روش‌ها جهت بالا بردن سطح عملکرد یک سازه در یک سطح خطر مشخص لزوماً نیاز نیست از مقاومت یک سازه را افزایش داد. با توجه به مرسوم بودن استفاده از کلمه مقاوم‌سازی توسط کارشناسان در هر قسمت از این مقاله از کلمه مقاوم‌سازی استفاده شد منظور بهسازی می‌باشد.
در این مقاله به توضیح مختصری از روش‌های مقاوم‌سازی می‌پردازیم:
-
اصلاح موضعی اجزای سازه که دارای عملکرد نامناسبی می باشند:
در بسیار از ساختمان ها عملکرد نامناسب یک عضو حیاتی مانند ستون و یا ضعف مهار بند در فشار سبب آسیب های جدی در یک سازه می شود از این رو بهسازی عضو آسیب پذیر بسیار مهم است. راهکارهای مقاوم سازی موضعی اجزا، در پایین توضیح داده شده است.
-
حذف یا کاهش بی‌نظمی در ساختمان موجود؛
با توجه به اینکه بی‌نظمی در پلان باعث ایجاد پیچش و بی‌نظمی در ارتفاع باعث به وجود آمدن طبقه نرم می‌شود، نیاز است برای بهبود عملکرد یک سازه (بهسازی) اقدام به از بین بردن و یا کاهش بی‌نظمی در سازه نماییم.
-
تأمین سختی جانبی لازم برای کل سازه:
در برخی موارد ساختمان‌ها به دلیل کمبود سختی در برابر نیروهای وارده دچار آسیب می‌شوند که با روش‌های زیر می‌توان سختی سازه را افزایش داد:
-
اضافه کردن مهاربند:
تحقیقات بسیاری نشان داده است اضافه کردن مهاربند به قاب‌ها سبب می‌شود که سختی سازه افزایش یابد و باعث کاهش تغییر مکان سازه می‌شود. اضافه کردن مهاربندها باید به‌گونه‌ای باشد که اختلال در معماری سازه‌ایجاد نکند.در این روش باید ظرفیت فونداسیون را موردبررسی قرارداد که مشخص شود فونداسیون قادر به تحمل نیروی وارده ناشی از اضافه کردن مهاربند را دارا می‌باشد و یا خیر و همین‌طور اثر بلند شدگی را کنترل کرد. این روش بیشتر در سازه‌های فلزی استفاده می‌شود.
-
اضافه کردن دیوار برشی بتنی:
دیوار برشی‌ها المان‌های با سختی بسیار بالای می‌باشند که با اضافه نمودن آن به سازه سبب بالا بردن سختی طبقه و سختی سازه می‌شوند که سبب بهبود عملکرد سازه می‌شود.در این روش باید ظرفیت فونداسیون را موردبررسی قرارداد که مشخص شود فونداسیون قادر به تحمل نیروی وارده ناشی از اضافه کردن دیوار برشی بتنی جدید را دارا می‌باشد و یا خیر و همین‌طور اثر بلند شدگی را کنترل کرد. از این روش در سازه‌های فلزی و بتنی نیز استفاده می‌شود.
-
اضافه کردن دیوار برشی فولادی:
اساس این روش مانند اضافه نمودن دیوار برشی بتنی می‌باشد که باعث افزایش سختی سازه می‌باشد ولی مزیتی که نسبت به‌اضافه نمودن دیوار برشی بتنی دارد این می‌باشد که سبب افزایش جرم سازه نمی‌شود. اضافه نمودن دیوار برشی باعث افزایش شکل‌پذیری و جذب انرژی نیز می‌شود.
-
استفاده از ژاکت بتنی:
استفاده از ژاکت بتنی برای بهسازی (مقاوم‌سازی) ساختمان بسیار مناسب است. در این روش با استفاده از اجرای شبکه فولادی در اطراف المان و بتن‌ریزی، باعث افزایش سختی می‌شود. در این روش جهت تقویت اتصالات، نیز است می‌بایست آرماتورهای اجراشده ژاکت بتنی از تراز سقف عبور کرده و ادامه یابد. از این روش در ساختمان‌های فولادی و بتنی استفاده می‌شود. در ساختمان‌های بتنی، برای درگیری بهتر بتن جدید و قدیم از کاشت میلگرد استفاده می‌کنند ولی در ساختمان‌های فلزی با استفاده از دیتایل های خاص و شاخک‌های مربوطه درگیری شبکه آرماتور و ستون فلزی را تأمین می‌کنند.
-
استفاده از ژاکت فلزی:
استفاده از ورق فولادی جهت بهسازی (مقاوم‌سازی) روش بسیار مناسبی می‌باشد که باعث افزایش سختی و افزایش شکل‌پذیری نیز می‌شود.از ژاکت فلزی در ساختمان‌های فلزی و بتنی استفاده می‌شود. جهت بهسازی (مقاوم‌سازی) ساختمان‌های بتنی، ورق‌های فولادی با انکر های مربوطه به وجه ستون و تیر متصل می‌شود و جهت اجرا ژاکت فولادی در ساختمان فلزی ورق‌ها به وجه المان‌ها جوش می‌شوند.
-
اضافه نمودن ستون:
در بسیار از ساختمان‌ها جهت تأمین سختی ساختمان و بهسازی (مقاوم‌سازی)، با توجه به پلان معماری از اضافه نمودن یک یا چند ستون استفاده می‌کنند یا به عبارتی تعداد قاب‌های ساختمان افزایش می‌دهند.
-
افزودن میانقاب:
در ساختمان‌های که به دلیل کافی نبودن سختی ساختمان نیاز به بهسازی دارند می‌توان با اجرای میانقاب مناسب سبب افزایش سختی طبقه می‌شود.
در روش‌های بهسازی (مقاوم‌سازی) به روش افزایش سختی باید توجه شود که افزایش سختی سبب افزایش نیرو وارده برسازه نیز می‌شود.
-
تأمین مقاومت لازم برای کل سازه؛
جهت تأمین مقاومت ساختمان‌های کم مقاومت می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:
- استفاده از ژاکت بتنی
- استفاده از ژاکت فلزی
- اضافه نمودن ستون
سه روش مقاوم‌سازی ذکرشده در بالا به توضیح آن پرداخت‌شده است.
-
استفاده از الیاف پلیمری (FRP):
با استفاده از الیاف پلیمری (FRP)، می‌توان به تقویت و افزایش مقاومت ساختمان اقدام نمود. استفاده از الیاف FRP به‌صورت دور پیچ باعث افزایش محصورشدگی شده و استفاده الیاف در بهسازی تیرها باعث افزایش باربری تیرها می‌شود که نتیجه آن مقاوم‌سازی کل سازه می‌باشد.
-
کاهش جرم ساختمان؛
با توجه به قانون اول نیوتن و این موضوع که زلزله یک شتاب می‌باشد می‌توان دریافت با افزایش جرم سازه، نیرو وارده به ساختمان افزایش‌یافته و سبب می‌شود تقاضا سازه زیاد شود. یک راهکار مناسب جهت بهسازی کاهش جرم ساختمان است که با استفاده از مصالح سبک در ساخت ساختمان و یا جایگزین نمودن مصالح سنگین استفاده‌شده در ساختمان با مصالح سبک مانند جایگزین نمودن آجرهای فشاری با استفاده از سفال‌ها و 3D پنل ها سبک، استفاده از پوکه معدنی در کف سازی‌ها و…
اصول استفاده از جداسازها، کنترل و کاهش نیروی منتقل‌شده زمین به سازه می‌باشد. که قادر می‌باشند نیروی زلزله منتقل‌شده به سازه را به‌صورت چشم‌گیری کاهش دهند. بهسازی با استفاده از جداسازها روش کارآمدی می‌باشند که تغییر مکان نسبی طبقات را نیز کاهش می‌دهد ولی باید به چند نکته جهت استفاده آن‌ها در سازه توجه نمود.
- نیاز به نیرو متخصص و بسیار مهار جهت نصب و اجرا
- نیاز به سرکشی و بازدیدهای ادواری بعد از نصب
- نیاز به فاصله نسبتاً زیاد بین ساختمان بهسازی شده با جداسازها و ساختمان‌های مجاور
- برای تمام ساختمان‌ها قابل‌استفاده نمی‌باشد
-
به‌کارگیری سیستم‌های غیرفعال اتلاف انرژی؛
سیستم‌های غیرفعال اتلاف انرژی باعث افزایش میرایی سازه می‌شوند به شکلی که نیروی زلزله به‌سرعت میرا شده و سازه آسیب نمی‌بینند. نکته حائز اهمیت جهت استفاده از میراگرها این می‌باشد که میراگرها باید دارای فاصله‌ای با اجزای غیر سازه‌ای مانند دیوارها باشند تا بتوانند آزادانه حرکت کنند به همین دلیل در اکثر سازه‌ها به‌صورت نمایان (اکسپوز) اجرا می‌شود.
-
تغییر کاربری ساختمان
در بسیاری از مواقع امکان بهسازی سازه موجود نیست یا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی‌باشد، یکی از راهکارهای بهسازی در این شرایط تغییر کاربری است که اصول آن کنترل بار زنده سازه است. به‌عنوان مثال تغییر کاربری یک ساختمان از محیط آموزشی به مسکونی سبب کاهش چشم‌گیر بار زنده می‌شود.
