بهسازی سازه ای و مقاوم سازی ساختمان

بهسازی سازه ای و مقاوم سازی ساختمان 

تهیه کننده :جلال حمره

کلمات کلیدی :

بهسازی لرزه ای ، ساختمان زلزله، مقاوم سازی، خرابی

چکیده:

عدم توانایی ساختمان در انجام وظایق، به تناسب نوع ساختمان و انتظار بهره بردار متفاوت است. این عدم توانایی ممکن است ناشی از نارسایی طرح، نامناسب بودن اجراء بهره برداری بی ضابطه از ساختمان ، از دست رفتن مشخصه های مصالح و تجهیزات در اثر فرساینده زمان، سانحه و حادثه، یا حاصل تغییر و تحول در شرایط زیست و کار و سنگین تر شدن وظایف مورد انتظار ساختمان باشد.

در این راستا توجه به مفاهیمی مانند مقاوم سازی و بهسازی و حتی تعمیرات اساسی حائز اهمیت می شود.

مقدمه:

کشور ایران در منطقه زلزله خیز قرار گرفته است و در طول سالیان گذشته زلزله های زیادی در مناطق مختلف آن اتفاق افتاده است. در سالیان اخیر با تکیه برمطالعات تحلیلی، تجارب آزمایشگاهی و نیز دستاورد های بدست امده از زلزله های بزرگ می توان گفت که مسالة طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله ، پیشرفت بسیار خوبی داشته است و خوشبختانه در دهه های اخیر طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله بر اساس آیین نامه مربوطه اجباری شده است. اما همواره بیم آن می رود که عدم اجرای خوب و دقیق ساختمانها بر اساس مطالعات و تجربیات در صنعت ساختمان، ایمنی لازم و مطلوب را به دنبال نداشته باشد. گرچه جلوگیری کامل از خسارت ناشی از زلزله شدید بسیار دشوار است لیکن با افزایش سطح اطلاعات در رابطه لرزه خیزی کشور، آموزش همگانی و ترویج فرهنگ ایمنی، شناسایی و مطالعه دقیق وضعیت در رابطه لرزه خیزی کشور، شناسایی و مطالعه دقیق وضعیت آسیب پذیری مستعدثات و ایمن سازی صحیح و اصولی انها، می توان تا حد مطلوب تلفات و خسارات ناشی از زلزله های آتی را کاهش داد.

در اولین ضوابط مربوط به طراحی ساختمانها در برابر زلزله ، با این استدلال که در موقع زلزله ، ساختمان تحت اثر (شتاب زمین) شتاب می گیرد و این شتاب به پدید آمدن نیروری انیرسی می انجامد ، در صدی از وزن ساختمان و اشیاء مواد و بارهای دیگر موجود در ان را به صورت نیروی افقی بر ساختمان اثر دادند و تصور حاکم این بود که با تامین مقاومت اجزا و عناصر سازه ای در برابر این نیرو در محیط ارتجاعی ، می توان ایمنی رادر برابر زلزله را تامین کرد و مانع خرابی ساختمان شد. به این ترتیب «طراحی برای مقاومت در برابر زلزله» شکل گرفت. ولی بدلیل قدرت تخریبی زیاد مشاهده شده در زلزله های شدید و نامشخص بودن آن، در هر تجدید نظر، درصد منظور شده در ضوابط افزایش داده می شد وخیلی زود آشکار گردید که با پذیرش رفتار ارتجاعی اجزاء و عناصر سازه ای، ابعاد این اجرا و عناصر بطور غیر متعارف بزگ می شوند و عملاً امکانات موجود انسان پاسخگوی این راه حل نیست. رسوبات ذهنی آن دوره هنوز هم کاملاً از بین نرفته و عده ای از مهندسان، تامین ایمنی در برابر زلزله را به «تامین مقاومت» تعبیر می کنند.

بهسازی لرزه ای و تفاوت آن با مقاوم سازی:

عملکرد ساختمان، مشتمل بر او مؤلفه است ، عملکرد سازه ای و عملکرد غیر سازه ای عملکرد سازه ای به سازه ساختمان مربوط می شود و عملکرد و غیر سازه ای ، اقلام معماری و تاسیساتی را شامل می گردد. لذا می توان نتیجه گرفت که مقاوم سازی جزئی از یک کل به نام بهسازی لزه ای است و اطلاق نام جزء به کل و کاربرد واژه مقاوم سازی به جای بهسازی لرزه ای گمراه کننده است و این شبه را ایجاد می کند که همانند قرن بیش ، هنوز فقط به مقاومت می اندیشیم و می خواهیم سازه و اجزای  سازه ای ساختمان موجودی را چنان تقویت کنیم که در برابر زلزله مقاومت کند. این کار اگر غیر ممکن نباشد بسیار مشکل ، پر هزینه و زمانبر است، در حالی که بهسازی لرزه ای ، جامع نگر فرا گیر است و همه اجزا و عناصر ساختمان، اعم از سازه ای و غیر سازه ای را شامل می شود و می تواند در درجات مختلف صورت گیرد و می توان با رعایت موازین بهسازی لرزه ای متناسب با امکانات ، درجه ایمنی مورد نیاز کم یا زیاد اختیار نمود و هزینه لازم برای بهسازی را کاهش یا افزایش داد. به عبارت دیگر، تفاوت میان مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای ، تفاوت موجود بین یک جزء محدود و غیر قابل انعطاف و بایک کل فراگیر و انعطاف پذیر است. بهسازی لرزه ای (seismic rehabilitation) بیانگر مفهومی مرکب از  « بهسازی » که مفهومی است گسترده . و فراگیر و دارای وجوه مختلف و متعدد و « لرزه ای» که مشخص می کند چه نوع بهسازی مد نظر است. برای شناخت «بهسازی لرزه ای » باید دو مفهوم فوق مورد بررسی و واکاوی قرار داده شود تا بتوان با نگاه کردن به امر« بهسازی لرزه ای» از زوایای مختلف، جوهر اصلی آن را دریافت. بهسازی در صنعت ساختمان به معنی ایجاد قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی است در ساختمان، که سازه ساختمان یا اجزا و عناصر آن در وضع موجود قادر به انجام تمام و کمال ان وظیفه یا وظایف نیستند.

اگر بهسازی به منظور پاسخگویی به تغییر و تحول شرایط بهره برداری و سنگین تر شدن وظایف مورد انتظار از ساختمان باشد . اعم از اینکه در ساختمان، سازه ساختمان یا اجزاء عناصر ان ، فروپاشیدگی به وجود آمده باشد یا خیر، ارتفاء کیفیت یا ارتفاء وضع (upgrading) نامیده می شود . اگر بهسازی به منظور جبران نا بسامانی ها و باز گرداندن ساختمان سازه یا اجزاء و عناصر به وضع اولیه باشد، بازگردان کیفیت یا به وضع اولیه گفته می شود. بهسازی طیفی گسترده از خدمت مهندسی و فعالیتهایی را در بر میگرد که ممکن است به منظور های مختلف فنی، اقتصادی ، اجتماعی، فرهنگی ، زیبایی شناسی و حتی سیاسی ، انجام داده شوند مانند :

- نمای ساختمان را به منظور تلطیف منظر یا هماهنگی با محیط اطراف بهسازی می کنند .

- به منظور کم کردن بار ساختمان ، دیوار های جداگر آن را تخریب و با مصالح سبک تر جایگزینی می نمایند.

- دیوار های ساختمان را به منظور کاهش الودگی صوتی، بهبود شرایط زیست و افزایش رفاه بهره برداری         کننده گان، عایق بندی صوتی می کنند. بهسازی صرفنظر از نوع و گستردگی ان، مستلزم دخالت در وضع موجود ساختمان است و همانطور که بهسازی ، طیفی گسترده را شامل می شود میزان دخالت در وضع ساختمان، اجزاء و عناصر ان نیز طیفی گسترده از بسیار کم تا بسیار زیاد را پوشش می دهد که از ترمیم (make up وClean up ) آغاز شده و پس از عبور از تعمیر (Repair) تقویت (Stren sthening)، باز پیرائی( تعمیر و رنگ) (Refurbishing)  تعمیر اساسی (Reconditioning) ، تغییر نوع بهره برداری و گرد شکار (Remodding) ، بازسازی (Restoralion)،جایگزینی (atbstitution) یا تعویض(Restorgtion)در ساختمانهای پیش ساخته ، به احیای (Restoration)  بناهای قدیمی می رسد. بدیهی است که اثر هیچ کدام از این راه حلها وافی به مقصود نبود، اگر ساختمان مزاحمتی نداشت، به حال خود رها می شود یا تخریب و به جای ان بنایی دیگر با مشخصه های دیگر احداث می گردد که (نوسازی) (Reconstrudion) گفته می شود .

- مفهوم لرزه ای از زمانی در نوشته ها و خدمات مهندسی وارد شد . که مهندسان به تجربه دریافتند تأمین ایمنی آنچه می سازند ، ناگزیر باید اثر تکانهای شدید زمین را که به صورت ادواری حادث می شوند در نظر بگیرند. در واقع لطمات ناشی از زلزله های بزرگ و کوچک و کوشش برای احتراز از این لطمات، محمل اصلی تکوینی و رشد روشها و مشخص شدن معیارهای تأمین ایمنی ساختمانها در برابر زلزله بوده اند  و بطور طبیعی ، هر چه مراکز تجمع بزرگتر شده اند به دلیل افزایش آسیب پذیری با لقوه آنها در برابر آنها ضرورت تأمین ایمنی آنها در برابر زلزله محسوستر و تلاش برای یافتن راه حلی به منظور تأمین ایمنی بیشتر شده است . پیشگامان این راه دانشمندان کشور ژاپن و در پی آنان دانشمندان ایالات متحده آمریکا بوده اند. که در نهایت برای اولین بار ضوابط و معیارهایی برای تامین پایداری ساختمانها در برابر زلزله در آیین نامه متحد الشکل آمریکا U.B.C مطرح شدند. در کشور ما نیز پس از زلزله ویرانگر بویین زهرا در سال 1341 ، تلاش برای تدوین اولین مدرک آیین نامه ای به منظور تأمین ایمنی ساختمانها در برابر زلزله ، به اینکار و هدایت آقای مهندس علی اکبر معین فر در چار چوب دفتر فنی سازمان برنامه آغاز گردید. در اولین ضوابط مربوط به طراحی ساختمانها در برابر زلزله ، با این استدلال که در موقع زلزله،ساختمان تحت اثر(شتاب ساختمان) شتاب میگیرد که اثر انرا به صورت نیروی افقی بر ساختمان اثر دادند و به این ترتیب «طراحی برای مقاومت در برابر زلزله » شکل گرفت ولی خیلی زود اشکار گردید که پذیرش رفتار ارتجاعی اجزاء و عناصر سازه ای، ابعاد این اجزاء و عناصر بطور غیر متعارف بزرگ می شوند و عملاً امکانات موجود انسان پاسخگوی این راه حل نیست . وقتی مهندسان دریافتند که تامین ایمنی در ساختمانها در برابر نیروهای زلزله با همان الگوی تأمین ایمنی در برابر بارهای قائم عملی نیست، جستجوی راه حلهای دیگر را در دستور کار شان قرار دادند. در اولین پژوهشها مشخص گردید که باید فوق ماهوی موجود بین بارهای قائم و نیروی ایزسی ناشی از زلزله رادربررسی ایمنی ساختمانها در برابر زلزله مدنظر داشت. مقادیر بارهای قائم در جریان زلزله تغییر نمی کند و ثابت اند ولی نیروهای ایزس تابع شتاب داده شده به ساختمان در اثر زلزله اند و با تغییر مقدار شتاب تغییر می کنند در واقع نماینگر انرژی حرکتی القاء شده به ساختمان می باشند که باید توسط ساختمان جذب و مستملک شوند، با عنایت به اینکه بخشی از این انرژی می تواند با تغییر شکلهای ارتجاعی و بخشی دیگر با تغییر شکلهای فرا ارتجاعی جذب شوند و اگر ساختمان قادر به جذب و اتلاف انرژی حرکتی از این طریق نباشد ، خرای آن حتمی خواهد بود . مهندسان کوشش کردند با پذیرش خرابیهای محدود قابل کنترل و با قبول در هم شکستن موضعی بخشهایی از اجزا و عناصر متشکله سازه ساختمان که خراب آنها باعث فروپاشی ساختمان نمی شود و پس از زلزله، بسادگی قابل بهسازی اند ، نیروهای زلزله را جذب و مستملک نمایند. به عبارت دیگر سعی کردند که اگر نمی توانند از بروز خرابی جلوگیری کنند، آنرا به جایی منتقل نمایند که آثار زیانبارش کمتر و جبران آنها پس از زلزله آسانتر باشد.

-       منابع:

1- دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای بنایی غیر مسلح موجود (نشریه شماره 376)

2-سازمان مدیریت برنامه ریزی کشور 1386 محبی مقدم، بهروز ((بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود)) 1387

3- WWW.articles.ir/articlev.2aspx