روش های سنتی مقاوم سازی و بهسازی سازه های فولادی و بتن آرمه می‌تواند شامل تقویت خارجی عضو سازه ای با فولاد معمولی یا پیش‌تنیده، افزایش سطح مقطع عضو بتنی به روش بتن پاشی و شاتکریت و اتصال قطعات پیش ساخته و چسباندن ورق های فولادی باشد. از طرفی بهسازی و مقاوم سازی ساختمان و سازه در سال های اخیر از روش های نوین و مصالح جدیدی بهره گرفته شود که در میان این فناوری ها، FRP (مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه ای برخوردار است تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان، FRP را باید مصالح هزاره سوم نامید که در جدیدی را در پیش روی مهندسان سازه و ساختمان و نیز شرکت های مقاوم سازی گشوده است.
انتخاب روش مناسب برای مقاوم‌سازی سازه‌ها :
به‌طورکلی سه روش عملی برای ارتقاء شرایط موجود به‌منظور مقابله با آثار مخرب زلزله وجود دارد:
الف) کاهش نیاز زلزله
ب) افزایش مقاومت لرزه ای ساختمان‌ها و سازه‌ها
ج) کاهش اثرات غیرمستقیم زلزله بر روی شرایط طبیعی ، زمینی، سایر بخش‌ها و …
بنابراین طراح می‌تواند بسته به شرایط و پارامترهای عنوان‌شده در بخش‌های فوق‌الذکر ، هر یک از روش‌های مطلوب را انتخاب و بکار برد . حتی برای دو ساختمان مشابه واقع در دو محل متفاوت که ممکن است ازنظر شرایط خاک، امکانات دسترسی به ابزارو نیروی فنی با یکدیگر متفاوت باشند، روش‌های ارتقاء ظرفیت باربری و سطح ایمنی، ممکن است بسیار متفاوت باشد و باید توجه داشت راه‌حل‌ها قابل فرموله بندی نبوده و هر پروژه‌ای می‌بایست با شرایط خودش سنجیده شود . معهذا اصول کلی ذیل را می‌توان در انتخاب بهترین و عملی‌ترین روش‌ها مفید دانست:
– کاهش دادن نیروی زلزله وارد بر ساختمان
– افزودن سیستم سازه‌ای جدید برای مقابله با نیروی زلزله
– تقویت اعضای موجود ساختمانی
– به حداقل رسا نیدن فواصل مرکز جرم، سختی و مقاومت و کاهش بی‌نظمی‌ها .
کاهش دادن نیروی زلزله وارد بر ساختمان :
نیروی زلزله وارد بر ساختمان با وزن آن نسبت مستقیم دارد، بنابراین با کاهش وزن ساختمان می‌توان نیروی زلزله وارد به ساختمان را کم کرد ،برای این منظور می‌توان از طریق تبدیل کردن دیوارهای سنگین به دیوارهای سبک ، سبک کردن سقف‌ها و کم کردن طبقات اقدام کرد.
افزودن سیستم سازه‌ای جدید برای مقابله با نیروی زلزله:
یکی از راه‌های بسیار مؤثر برای مقابله با نیروی زلزله ، افزودن سیستم‌های سازه‌ای جدید به ساختمان می‌باشد . این روش در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است و می‌توان مهم‌ترین روش‌های قابل انجام را به شرح ذیل نام برد:
افزودن سیستم دیوار برشی دریک قاب ساختمانی بتن‌آرمه با یا بدون دیوار برشی:
دیوارهای برشی به نحوی به‌عنوان یک هسته مقاوم، در مقابل زلزله مقاومت می‌کنند . بعلاوه با توجه به تغییر سازه تقویت (R) رفتار سازه‌ای، ضریب شکل‌پذیری شده ، افزایش‌یافته و متناسباً مقدار نیروی زلزله متعلق به ساختمان از شرایط بدون دیوار برشی کمتر خواهد بود . و لذا نیروی طراحی زلزله کاهش می‌یابد . و سایر عناصر دارای بارهای وارده کمتری به خاطر اثر نیروی زلزله خواهند داشت و درصورتی‌که این کار صورت گیرد، کمک بزرگی برای مقاوم‌سازی ساختمان در برابر نیروی زلزله خواهد بود و لذا دیوار می‌بایست درسرتا سر ارتفاع ساختمان احداث گردیده ، کلاً به فونداسیون‌ها مهارشده ، در سطح طبقات با کف‌ها اتصال یابد ، میلگردهای لازم در بتن تعبیه گردند و دیوارهای جدید به گونه‌ای تعبیه شوند که از ایجاد پیچش جلوگیری به عمل آید .
استفاده از مهار بندی‌های هم‌مرکز:
استفاده از مهار باندی‌های غیر هم‌مرکز:
این روش نیز یکی از روش‌های مناسب برای مقاوم‌سازی ساختمان‌ها می‌باشد، منوط به اینکه رفتار بادبندی‌های غیر هم‌مرکز و اثر آن برساختمان به‌درستی بررسی گردد.
استفاده از میانقاب‌ها :
پر کردن فضای بین قاب‌ها و تبدیل قاب به یکی از عنصر مقاوم در برابر زلزله باعث افزایش قدرت جذب و استهلاک انرژی می‌باشد . اما استفاده از این روش نیز منوط به تحلیل‌های پیچیده دینامیکی است که طی آن بررسی شود ، شکست این پانل‌ها و تأثیر آن بر ساختمان به ضرر ساختمان تمام نشود.
استفاده از بادبندهای میراگرهای ویسکوالاستیک:
میراگرها عموماً دارای 2 شکل زیر هستند:
الف) میراگرهای لرزه ای برش مستقیم(DSSD)
ب) میراگرهای به شکل صفحات فولادی یا ابزارهای هیستریک پلاستیک دیگر(ADAS)
تعمیر و تقویت لرزه ای اعضای موجود ساختمانی:
اعضای ساختمانی بسته به درجه مقاومت ساختمان در برابر زلزله ، سطح خسارت محتمل ، نوع اعضاء و اتصالات می‌تواند به سه طریق تزریق بتن، جایگزینی قطعات و اعضاء وجکت کردن، تعمیر یا تقویت شوند . اتصال صحیح بخش قدیم و جدید در ساختمانهای بتن مسلح در هنگام مقاوم‌سازی آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و لازم است قبل از اتصال جدید، ابتدا پوشش بتن قدیم برداشته شود و سپس محل تمیز گردد و بعد بتن قدیمی مضرس شده و درنهایت با چسب اپوکسی با ملاتهای چسبنده و یا دو غاب سیمان آغشته شده، میلگردها به هم متصل گشته و سپس بتن‌ریزی یا بتن پاشی صورت گیرد . ضمن اینکه استفاده از خا موت‌ها با تعداد بیشتر ( نه بیش‌ازحد ) شکل‌پذیری سازه و قطعه را بیشتر خواهد کرد و عملکرد آن را در برابر نیروی زلزله ارتقاء می‌بخشد . جکت کردن با پروفیل‌های فلزی و ورق‌ها ، بیشتر برای تقویت ستون‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند اما به‌طورکلی این روش برای محل اتصال تیروستون بسیار دشوار خواهد بود و به‌صورت کلی با محصور کردن بتن از بیرون صورت گرفته و با چسب به بتن متصل می‌شوند . این روش‌ها نیاز به تخریب نداشته، ضمن اینکه سطح بارگیری ستون را نیز افزایش می‌دهد . اما باید تدابیر ویژه‌ای برای مقابله با آتش‌سوزی منظور گردد.
تعمیر و تقویت ستون‌های بتن مسلح:
هدف از مقاوم‌سازی ستون‌ها ، بهبود بخشیدن مقاومت ساختمان در برابر نیروی زلزله می‌باشد و افزایش دادن مقاومت برشی و خمشی و بهبود بخشیدن شکل‌پذیری ستون از این دسته هستند . که افزایش مقاومت خمشی ستون‌ها با افزایش سطح بتن و افزودن آرماتورهای طولی و افزایش مقاومت برشی و شکل‌پذیری با افزودن خا موت‌های بسته، امکان‌پذیر است.
تعمیرات موضعی:
روش تزریق رزین برای تعمیر ستون‌های آسیب‌دیده‌ای مناسب است که فقط ترک‌های نازک در آن‌ها به وجود آمده است ، بدون اینکه آرماتورها آسیبی ببینند .
این تزریق برای ترک‌هایی که عرض آن‌ها 0.1 میلی‌متر تا 5 میلی‌متر است بکار برده می‌شود. وقیکه بتن آسیب‌دیدگی سطحی دارد، عملیات دور ریختن بتن‌های تخریب‌شده و آسیب‌دیده، تمیز کردن و پاک کردن سطح عنصر از گردوخاک، شستشوی محل تقویت ، اجرای قالب موقت و درنهایت بتن‌ریزی به ترتیب انجام می‌گیرد.
جکت های بتنی (زره‌پوش‌های بتنی) :
روش جکت کردن در حالت‌های که ستون آسیب‌دیدگی شدید دارد و یا ستون مقاومت کافی در برابر نیروی زلزله را ندارد. به‌کاربرده می‌شود، تا مقاومت ستون افزایش پیدا کند . جکت بتنی مسلح بسته به شرایط موجود در اطراف ستون می‌تواند ازیک‌طرف ، د و طرف ، سه طرف و یا هر چهار طرف ستون صورت گیرد، ولی توصیه می‌شود که جکت در هر چهار طرف ستون انجام شود تا عملکرد ستون در برابر زلزله بهتر شود. باید توجه داشت که اگر جکتها فقط در طول طبقه باشند و از سقف طبقه عبور نکنند، فقط مقاومت فشاری محوری و مقاومت برشی ستون‌های افزایش خواهد یافت ولی مقاومت خمشی ستون‌ها در محل‌های اتصال تیر به ستون افزایش نخواهد یافت . بنابراین تقویت ستون بدون عبور جکتها از محل اتصال به سقف ، ساختمان را در مقابل زلزله تقویت نخواهد کرد و رسیدن به مقاومت خمشی مناسب برای ستون‌ها با گذراندن آرماتورها و جکت از سقف طبقه امکان‌پذیر خواهد بود.
جکت های فلزی (زره‌پوش‌های فلزی) :
جکت فلزی از چهار پروفیل که در چهار طرف ستون بتنی گذاشته می‌شود، تشکیل‌شده است . که با بست های فلزی به یکدیگر متصل می‌شوند . این بست ها به پروفیل نبشی جوش می‌شوند . فضای خالی بین جکت فلزی و ستون بتنی می‌بایست با ملات سیمان از نوع بدون انقباض یا با چسب زرین پر شود و برای مقابله با آتش‌سوزی می‌توان روی جکت را بتن پاشی کرد . اما نکته مهم این است که جکت های فلزی می‌بایست حتماً از سقف عبور کنند وگرنه تقویت ستون نتیجه‌ای نخواهد داشت.
تعمیر و تقویت تیرهای بتن مسلح :
هدف از تقویت یا مرمت تیرها، ایجاد مقاومت و سختی کافی در تیرهای سالم و یا آسیب‌دیده‌ای است که قادر به تحمل بار قائم یا زلزله نمی‌باشند . اما درروند مقاوم‌سازی می‌بایست از ایجاد سختی زیاد در تیرها در مقایسه با ستون‌ها خودداری کرد زیرا این امر موجب افزایش تنش در ستون‌ها شده و نقاط خرابی به ستون‌ها منتقل می‌گردد که این بدترین نوع آسیب‌پذیری است . روش‌های تقویت تیرها کاملاً مشابه روش‌های اشاره‌شده در ستون‌ها می‌باشد، یا به عبارتی می‌توان از روش‌های جکت کردن بتنی یا فولادی برای آن‌ها استفاده کرد اما در هنگام جکت بتنی و فلزی باید دقت کرد تا محل اتصال تیر به ستون نیز کاملاً تقویت شود.
تقویت اتصالات در قاب‌های بتنی :
در ساختمانهای بتنی اغلب به علت عدم اجرای کامل و صحیح جزئیات اجرایی در محل اتصالات تیر به ستون، باعث می‌شود تا اعضاء متصله، قبل از اینکه بتوانند نیروهای داخلی خود را به‌وسیله اتصال انتقال دهند . اتصال قاب توان خود را به علت خردشدگی ازدست‌داده و درنتیجه سیستم سازه‌ای منهدم می‌گردد . روش‌های ذیل ، مؤثرترین روش‌ها برای تقویت ا اتصالات در قاب‌های خمشی بتنی می‌باشند :
الف) زره‌پوش بتنی ستون‌ها در محل اتصال
ب) زره‌پوش بتنی تیرها در محل اتصال
ج) تقویت مستقیم اتصال شامل: ( زره بتن مسلح اتصال، استفاده از حلقه‌های فلزی، استفاده از ماهیچه‌های بتنی فولادی)
اما در کلیه روش‌های فوق‌الذکر افزایش سطح مؤثر اتصال به‌منظور کاهش تنش برشی و نیز انتقال مفاصل پلاستیک به خارج از محل اتصال موردنظر می‌باشد.
تقویت و بازسازی دیوارهای برشی :
از آنجائی که دیوارهای برشی به لحاظ دارا بودن سختی و مقاومت زیاد در برابر نیروهای جانبی مهم‌ترین عنصر مقاوم سازه در برابر زلزله می‌باشد، ازاین‌رو می‌بایست آسیب‌های آن را جدی گرفت و لذا روش‌های ذیل برای تقویت دیوارهای برشی توصیه می‌شوند. این روش زمانی بکار می‌رود که مقاومت لازم دیوار ناکافی باشد و این روش عموماً برای افزایش مقاومت برشی بکار می‌رود و اگر افزایش مقاومت خمشی نیز لازم باشد، باید بال‌هایی در اطراف دیوار ایجاد گردد و همواره باید دقت داشت تا آرماتور و بتن تقویتی به کمک قلاب ومضرس نمودن سطح بتن موجود به دیوار موجود اتصال یابند.
تقویت دیافراگم:
در دیافراگم‌های بتنی، عمدتاً 3 نوع نقطه‌ضعف :عدم‌کفایت ظرفیت برشی در صفحه ، عدم‌کفایت ظرفیت برشی در لبه دیاگرام ، تنش برشی بزرگ در اطراف شکاف‌ها و نامنظمی‌های دیاگرام ممکن است وجود داشته باشد ،لذا روش‌های زیر را می‌توان برای مقاوم‌سازی دیافراگم‌ها به کاربرد:
الف) افزایش ظرفیت برشی توسط اجرای دال بتن مسلح بر روی دیافراگم موجود
ب) کاهش برش در دیافراگم بتنی با اضافه نمودن اعضاء قائم نظیر دیوارهای برشی و بادبندها
ج) افزایش ظرفیت برشی در کناره‌ها با ساختن تیر در کناره دال و اتصال آن به دیواره
د) افزایش ظرفیت برشی با اتصالات فلزی
ه ) کاهش میزان برش در کناره‌ها توسط عنصر مقاوم در مقابل نیروی افقی مثل دیوارهای برشی
و) اضافه نمودن عضوی در کنار بازشوها به‌منظور توزیع نیروهای وارده در دیافراگم و اتصال آن به دیافراگم
ز) افزایش مقاومت اطراف بازشو
ح) بستن بازشوهای داخل دیافراگم‌ها توسط بتن مسلح
ط) کاهش تنش‌های برشی در محل بازشوها
تقویت و مقاوم‌سازی پی‌ها و شالوده‌ها:
علیرغم مشکلات اجرایی فراوان در هنگام مقاوم‌سازی پی‌ها، چون درنهایت تمام نیروهای ناشی از زلزله از این طریق به زمین منتقل می‌شوند، لذا لازم است تا این کار به هر شکل ممکن صورت گیرد . اما می‌توان به‌طورکلی، علل تخریب پی‌ها در اثر زلزله را به علل افزایش نیروهای فشاری وارد بر خاک ، افزایش نیروهای فزایش مقادیر نیروهای ناشی از ، ( Uplift ) بالابرنده لنگر در پای ستون‌ها و ایجاد نیروهای خمشی زیاد در پی‌ها، واژگونی پی‌ها به علت عدم مقاومت لازم برای مقابله با آن ، لغزش پی‌ها به علت عدم شرایط مناسب خاک و ساختمان و پدیده روانگرایی، عنوان کرد.
روش‌های تقویت پی‌ها:
– افزایش سطح پی
– اصلاح مشخصات مکانیکی خاک از طریق تزریق بتن و یا روش‌های دیگر
– انتقال بخشی از نیروی وارد بر شالوده به پی‌های دیگر از طریق تغییر یا افزایش عناصر مقاوم در سیستم باربر جانبی
– افزایش مقاومت پی در مقابل نیروهای بالابرنده با به‌کارگیری مهار یا کوبیدن شمع‌های اضافی در خاک یا افزودن وزن شالوده
