با گذشت زمان و افزایش جمعیت دنیا همواره نیاز به ساخت‌وساز و همچنین نگهداری و مقاوم سازی سازه‌های موجود به طور روزافزون در حال گسترش است. از طرفی دیگر با افزایش لرزه‌خیزی مناطق و کشورهای مختلف جهان و به خطر افتادن امنیت مردم، توجه عمومی به سمت بهسازی لرزه‌ای سازه‌های موجود نیز منعطف شده است. خوشبختانه با پیشرفت‌های گسترده‌ای که در زمینه مقاوم‌سازی سازه‌ها، مهندسی زلزله و طراحی انجام گرفته است، می‌توان با اطمینان بیشتری سازه‌های مقاوم در برابر زلزله طراحی نمود.
پیشنهاد برای مطالعه
علل نیاز به مقاوم‌سازی چیست؟
سازه‌های مختلف موجود در دنیا به دلایل مختلفی نیاز به تعمیر، بازسازی و یا مقاوم‌سازی پیدا می‌کنند. با ارزیابی شرایط سازه‌های موجود، به طور کلی دلایل ضعف سازه‌ها را می‌توان به شرح زیر بیان نمود :
- خطاهای اجرایی
این ایرادات در سازه‌ها بخصوص سازه‌های بتنی اغلب به دلیل ایرادات موجود در قالب‌بندی، آرماتوربندی، بتن‌ریزی و عمل‌آوری بتن است که عمدتاً به دلیل نبود دقت کافی در نظارت، بکارگیری مجریان و پیمانکاران غیرمتخصص در محل کارگاه‌های ساختمانی و حتی استفاده از مصالح نامرغوب پدید می‌آید.
- خطاهای طراحی
این خطاها، شامل اشکال در پیش‌بینی و شناخت پارامترهای ژئوتکنیکی،کم توجهی و نادیده گرفتن اصول و مبانی صحیح طراحی ساختمان‌ها، اشکال در تهیه نقشه‌ها، مدارک و جزئیات اجرایی است.
- تغییر کاربری و افزایش بارگذاری سازه
به دلیل تغییر کاربری ساختمان‌ها و تغییر انتظارات استفاده‌کنندگان از سازه‌ها، بارگذاری افزایش‌یافته و اعمال بارهایی بیش از بارهای اولیه پیش‌بینی‌شده در هنگام طراحی موجب بروز مشکلات اساسی در سازه میشود.
- تغییرات آئین‌نامه‌ای
با گذشت زمان و تکامل دانش، مطالعات و روش‌های نوین آیین‌نامه‌ها و دستورالعمل‌های طراحی ساختمان‌ها کامل‌تر شده و بدیهی است ساختمان‌های قدیمی‌تر که با آیین‌نامه‌های قبلی طراحی و ساخته‌شده‌اند، نیاز به بهسازی، مقاوم‌سازی و هماهنگی با آئین‌نامه‌های جدید را دارند.
پیشنهاد برای مطالعه
مقاوم‌سازی سازه و ساختمان چیست؟
مقاوم‌سازی ساختمان در علم مهندسی عمران به مفهوم بالا بردن مقاومت یک سازه (ساختمان) در برابر نیروهای وارده و یا عوامل محیطی میباشد. یکی از موضوعات مهم و اساسی در راهبرد کاهش خطرپذیری در برابر زلزله، مقاوم‌سازی ساختمان‌های موجود با کمترین هزینه با سرعت بالا و به صورت ساده است تا دست کم جان شهروندان در زلزله‌ای متوسط به بالا حفظ شود و در حقیقت آستانه ریزش ساختمان‌ها ارتقا یابد. در حال حاضر به واسطه هشدارهایی که درباره زلزله تهران داده میشود، مسئله مقاوم‌سازی ساختمان به طور جدی در حال پیگیری است.
از طرف دیگر نیز بسیاری از سازه‌های بتن آرمه موجود در دنیا در اثر تماس با سولفات‌ها، کلریدها و سایر عوامل خورنده، دچار آسیب‌های اساسی می‌شوند که تعمیر، بازسازی و یا تعویض این سازه‌های هزینه‌های بالایی در بر خواهد داشت. فلذا با اعمال تمهیداتی جهت مرمت، ترمیم سازه‌ها و مقاوم‌سازی آنان در برابر عوامل محیطی می‌توان هزینه‌ها را پایین آورد.
از این رو توجه به امر مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، تأسیسات مهم و شریان‌های حیاتی بسیار ضروری به نظر می‌رسد تا بلکه بتوان از طریق مقاوم‌سازی ساختمان‌ها ضمن حفظ جان انسان‌ها، افزایش پایداری سازه‌های مهم در برابر زلزله، حفظ سرمایه‌های ملی و ارتقای توان کشور برای مدیریت مطلوب بحران کمک کرد.
پیشنهاد برای مطالعه
تفاوت بهسازی لرزه‌ای و مقاوم‌سازی
مفهوم بهسازی لرزه‌ای به کاهش احتمال آسیب‌پذیری و بروز نارسائی‌های ساختمان در اثر زلزله میباشد. به این دلیل که برخی المان‌ها و اجزای سازه مقاومت و شکل‌پذیری مناسبی در برابر نیروهای ناشی از زلزله را نداشته و تلاش‌ها و تنش‌ها در مقاطع مختلف سازه از حد قابل‌پذیرش فراتر رفته و یا فاقد سختی مناسب در برابر اثر نیروهای ناشی از زلزله باشند و همچنین تغییر مکان‌های جانبی سازه از حد قابل پذیرش تجاوز نمایند.
در مواردی سازه نیاز به افزایش ظرفیت داشته تا با نیاز لرزه‌ای آن برابر شود. به این افزایش ظرفیت سازه مقاوم‌سازی میگویند.
مقاوم‌سازی از مهم‌ترین راهبرهای کاهش خطرپذیری در برابر زلزله بوده که با کمترین هزینه با سرعت بالا و به صورت ساده است تا دست کم جان شهروندان در زلزله‌ای متوسط به بالا حفظ شود و در حقیقت آستانه ریزش ساختمان‌ها ارتقا یابد.
مقاوم‌سازی می‌تواند با افزایش سختی ( افزودن مهاربند ، دیوار برشی و … ) و یا افرایش مقاومت ( استفاده از کامپوزیت FRP، ژاکت بتنی و فولادی و … ) انجام شود.
همچنین گاهی با کاهش نیاز لرزه‌ای ساز، منطبق با ظرفیت مورد نظر شده و به افزایش ظرفیت احتیاجی نخواهد بود که این مهم می‌توان از طریق موارد زیر انجام شود :
- افزایش شکل‌پذیری
- کاهش جرم، نامنظمی
- استفاده از جداسازی لرزه‌ای ، میراگرها و …
به‌طور کلی مقاوم‌سازی یکی از روش‌های بهسازی لرزه‌ای سازه بوده و در واقع جزئی از بهسازی میباشد.
بهسازی لرزه‌ای جامع نگر و فراگیر بوده و شامل تمامی المان‌ها و اجزای مختلف سازه میباشد که می‌تواند به درجات مختلف و مطابق با امکانات انجام گیرد.
انواع روش‌های مقاوم‌سازی کدام است؟
انواع روش های مقاوم سزازی ساختمان عبارتند از:
-
مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی
این روش روی اجزای سازه‌های بتنی مانند تیر، ستون، فونداسیون و دیوار برشی جهت افزایش مقاومت فشاری و برشی، ظرفیت باربری ساختمان در مقابل نیروهای جانبی(زمین‌لرزه) و ثقلی و هم چنین افزایش میزان شکل‌پذیری اعمال میشود. اما این روش معایبی مانند افزایش ابعاد و وزن سازه، نیاز به قالب‌بندی و عملیات اجرایی طولانی، صرف زمان و هزینه بالا و آسیب زیاد به سازه نیز دارد.
-
مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت فولادی
در این روش ورق‌های فولادی توسط بولت به عضو آسیب‌دیده اعمال می‌شوند. استفاده از ژاکت فولادی نیز روشی جهت مقاوم‌سازی اجزای ضعیف سازه‌های بتنی بوده و باعث افزایش مقاومت فشاری، مقاومت برشی، مقاومت خمشی و شکل‌پذیری سازه میشود. افزایش وزن سازه در این روش نسبت به استفاده از ژاکت بتنی کمتر است و اجرای ساده‌تری دارد اما هزینه بالا، عدم مقاومت در برابر آتش‌سوزی و نیاز به مقادیر زیادی گروت همچون گروت اپوکسی یا گروت سیمانی پلیمری از معایب این روش میباشد.
-
مقاوم‌سازی ساختمان با دیوار برشی
دیوار برشی در سازه‌های بتنی و هم فولادی با افزایش ظرفیت باربری ثقلی و میزان سختی، تحمل سازه در برابر نیروهای جانبی را بالا می‌برد. این دیوارها نسبت به سایر المان‌ها حجیم‌تر می‌باشند تا بتواند سختی بالایی داشته باشد و این امر سبب میشود که دیوارهای برشی بتوانند تمام نیروی زمین‌لرزه وارد به ساختمان را جذب به خود کند.
-
مقاوم‌سازی ساختمان با بادبندها
بادبند در سازه سبب افزایش مقاومت برشی و افزایش سختی ساختمان شده تا نیاز سازه به شکل‌پذیری کاهش یابد.. اجرای سریع‌تر بادبند نسبت به دیوار برشی باعث شده است از عمومیت بیشتری برخوردار باشد.
پیشنهاد برای مطالعه
-
مقاوم‌سازی ساختمان با پیش تنیدگی و پس کشیدگی
این دو روش توسط رشته‌های فولادی یا آرماتورها با مقاومت بالا انجام میشود. پیش تنیدگی با ایجاد تنشی دائمی در المان، بخشی از تنش‌های موجود در اثر بار مرده و زنده را خنثی می‌کند که این امر افزایش ظرفیت باربری را در پی دارد. کاربرد پیش تنیدگی در دال‌های بتنی روی زمین، ساخت پارکینگ‌ها، ساختمان‌ها و … میباشد. پس کشیدگی نیز در ساخت قطعات پیش‌ساخته‌ی بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از روش پیش تنیده و پس کشیده باعث افزایش عمر بتن و کاهش ابعاد فونداسیون شده و با ایجاد سقف یکپارچه‌ی بتنی افزایش ایمنی در برابر بارهای جانبی(زمین‌لرزه) را به دنبال دارد.
-
مقاوم‌سازی ساختمان با روش FRP
در پی پیشرفت‌های گسترده در صنعت و ساز، استفاده از روش‌های آسان‌تر و کارآمدتر که قابلیت پوشش دهی ضعف‌های روش‌های سنتی در صنعت مقاوم‌سازی را دارند، رواج یافته است. به کار بردن مواد کامپوزیتی پلیمر (Fiber reinforced Polymer) تحت عنوان FRP روشی مناسب جهت تقویت و مقاوم‌سازی سازه‌ها میباشد. سیستم مقاوم سازی با کامپوزیت FRP از ترکیب الیاف FRP و رزین اپوکسی ساخته میشود. مقاومت و شکل‌پذیری بالا، خواص ضد خوردگی، سرعت زیاد اجرا، عدم آسیب به سازه و وزن کم، موجب گسترش استفاده از این محصول شده است.
-
مقاوم‌سازی ساختمان با روش استفاده از میراگرها
روشی کارآمد در مقاوم‌سازی استفاده از میراگرها یا دمپر میباشد که اتلاف کننده انرژی لرزه‌ای وارد شده به ساختمان میباشد در نتیجه نیروی زلزله یا به ساختمان وارد نمی‌شود و یا سهم اندکی از آن نصیب ساختمان می‌گردد. از مزایای استفاده از این روش کاهش تغییر مکان، شتاب و دریفت طبقات، کاهش هزینه احداث سازه به دلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر و همچنین کاهش انواع خسارات احتمالی از مزیت‌های استفاده از میراگرها میباشد.
-
مقاوم‌سازی ساختمان با روش استفاده از جداساز لرزه‌ای
از جداسازهای لرزه‌ای در راستای کنترل ارتعاشات لرزه‌ای از زمین به ساختمان‌ها استفاده میباشد. درواقع کاهش پاسخ لرزه‌ای، نیرو و شتاب ورودی زلزله به سازه مدنظر میباشد. جداسازهای لرزه‌ای دارای قابلیت جذب بالای انرژی بوده و همچنین در جهت افقی از انعطاف‌پذیری لازم برخوردار هستند.
سلام
آیا مقاوم سازی با مصالح نوین مثل FRP از لحاظ اقتصادی هم به صرفه است؟؟
با سلام و احترام
با توجه به افزایش تولید و فروش الیاف کربن در دنیا قیمت الیاف کربن دچار افت شده است. لذا مقاوم سازی با استفاده از FRP با توجه به وزن کم و مقاومت کششی فوق العاده زیاد این الیاف مقرون به صرفه میباشد. ضمن این که عملیات اجرای FRP عملیاتی طولانی نیست و خدمت رسانی سازه در مقایسه با سایر روش ها در مدت زمان بسیار کمتری اتفاق می افتد.
برای اطلاعات بیشتر به مقاوم سازی با FRP مراجعه کنید.
مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای آیا باهم تفاوتی دارند؟؟
با سلام و احترام
بهسازی لرزه ای به طور کلی به مجموعه عواملی گفته میشود که با انجام آن عملکرد سازه بهبود بخشیده میشود.
مقاوم سازی یکی از روش های بهسازی لرزه ای است. برای اطلاعات بیشتر به مقاوم سازی ساختمان مراجعه کنید.