مقاوم سازی

مقاوم سازی ساختمان

براساس مطالعات صورت گرفته در دو دهه اخیر و همچنین مستندات علمی و مشاهداتی که از قرن بیستم وجود دارد، کشور ایران از نظر لرزه‌خیزی در یکی از مناطق فعال جهان قرار دارد.

گسل‌هایی که در این منطقه وجود دارد، ایران را در معرض زمین لرزه‌های پرقدرت و خطرناک قرار می‌دهد و به همین دلیل توجه به اصول مقاوم‌ سازی و رعایت استانداردهای آن در ساخت‌وساز شهری از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

در حال حاضر، با وقوع هر زمین لرزه‌ای، تلفات انسانی قابل توجهی را در مناطق مختلف به خصوص بخش‌های روستایی شاهد هستیم. از همین رو، ایران در زمینه تلفات جانی ناشی از زلزله، در صدر کشورهای لرزه‌خیر قرار دارد.

اگرچه بشر با دانش و امکانات فعلی خود هنوز هم در برابر زلزله‌های بسیار شدید در سطح بالایی آسیب‌پذیر است، اما با افزایش سطح اطلاعات و آگاهی عمومی در خصوص زمین‌لرزه و ترویج اصول ایمنی و بررسی وضعیت آسیب‌پذیری ساختمان‌ها، می‌توان تا حد رضایت‌بخشی از تلفات و خسارت‌های ناشی از زلزله جلوگیری کرد.

امروزه می‌توان با شناسایی نقاط ضعف ساختمان‌ها و به‌کارگیری پروتکل‌های ایمن‌سازی و مقاوم‌ سازی، به خصوص در شهرهای پرتراکمی مانند تهران، می‌توان برای مقابله با زلزله‌های شدید در آینده، آمادگی بیشتری داشت.

برنامه دولت یازدهم برای مقاوم‌ سازی ساختمان و سازه‌های صنعتی

دولت با هدف کاهش خطرپذیری کشور در برابر زمین لرزه‌ها، به منظور مطالعه و مقاوم‌ سازی ساختمان‌های مهم دولتی و همچنین سازه‌ها و تاسیسات صنعتی که شریان‌های حیاتی اقتصاد کشور محسوب می‌شوند، برنامه‌های مختلفی را ارائه کرده است.

یکی از جنبه‌های مهم در این برنامه‌ها، لزوم استفاده از نرم‌افزارهای محاسباتی مقاومت سازه و تجهیزات سخت‌افزاری مورد نیاز اعم از مصالح ساختمانی مدرن و مقاوم و به‌کارگیری فناوری‌های نوین تقویت سازه است. برای دستیابی به این مهم، در برنامه دولت یازدهم برای آموزش افراد چه در بخش طراحی و پیمانکاران مجری، طرح‌هایی را تببین کرده است.

اهمیت مقاوم‌ سازی ساختمان‌های تهران

وقوع زلزله ۵٫۲ ریشتری در پاییز ۹۶ در غرب استان تهران باعث شد تا بسیاری از زمین‌شناسان به تئوری «زلزله بزرگ» در تهران به شکل جدی‌تری نگاه کنند. این اتفاق همچنین تغییر رویکردی جدی نسبت به مقاوم‌ سازی ساختمان در تهران را به همراه داشت.

براساس محاسبات تخمینی انجام شده توسط زمین‌شناسان و همچنین با توجه به سوابق زمین‌لرزه‌های تهران، می‌توان دریافت کرد که هر ۱۵۰ تا ۲۰۰ سال، یک زلزله بزرگ و شدید در این منطقه رخ می‌دهد و بدین ترتیب اکنون در دوره‌ای قرار داریم که باید خودمان را برای زلزله بزرگ آماده کنیم.

اگرچه برخی از زلزله‌شناسان شناخته شده در ایران، این محاسبات تخمینی را به نوعی رد می‌کنند، اما به هر حال زلزله ۲۹ آذر در شهر ملارد و همچنین زلزله ماهدشت جنوبِ کرج باعث شد تا گمانه‌زنی‌ها در خصوص فعال شدن گسل‌های مناطق شمالی تهران یک بار دیگر شدت بگیرد. براساس حدس‌وگمان‌های قبلی، انتظار می‌رود با افزایش تنش در گسل شمال تهران، احتمال وقوع زمین‌لرزه‌ای با شدت بالاتر از ۷ ریشتر نیز وجود داشته باشد.

جالب اینکه تنها پس از چند روز از وقوع زلزله‌های تهران و کرج، بسیاری از مردم در اینترنت در خصوص روش‌های مقاوم‌ سازی، تقویت سازه، تقویت تیر و ستون، تقویت بتن، تقویت ساختمان‌های بتنی و مقاوم‌ سازی با استفاده از مصالح FRP جستجو کردند. این ادعا توسط ابزار گوگل ترندز نیز قابل اثبات است.

تعریف مقاوم‌ سازی با بهسازی لرزه‌ای

هر سازه‌ای دارای یک نیاز لرزه‌ای است و اگر ظرفیت سازه با نیاز لرزه‌ایش برابر نباشد در اثر بار یا فشار جانبی آسیب‌پذیر خواهد بود. در بهسازی هدف این است که با استفاده از روش‌های تببین شده، ظرفیت سازه را تا حد امکان به نیاز لرزه‌ایش نزدیک کنیم.

در صورتی که قصد افزایش ظرفیت سازه را داشته باشیم، اصطلاحا فرایند مقاوم‌ سازی برای یک سازه اجرا می‌شود. این فرایند می‌تواند با افزایش میزان سختی و یا افزایش مقاومت انجام شود. افزایش ظرفیت سازه می‌تواند با استفاده از مهاربند، دیوار برشی و یا ژاکت‌های بتنی صورت بگیرد.

گاهی اوقات نیز می‌توان نیاز لرزه‌ای سازه را کاهش داد تا با مقدار ظرفیت سازه برابر شود. بدین ترتیب دیگر نیازی به افزایش ظرفیت سازه وجود ندارد. این کار نیز با استفاده از افزایش شکل‌پذیری، کاهش جرم، کاهش نامنظمی و استفاده از فناوری‌های نوینی مانند جداسازی لرزه‌ای و میراگرها قابل انجام است.

بنابراین می‌توان به این نتیجه رسید که مقاوم‌ سازی در واقع یکی از روش‌های بهسازی لرزه‌ای به حساب می‌آید که با کمک مجموعه عملیاتی برای توانبخشی سازه‌های موجود، از آسیب‌دیدگی و فروپاشی سازه در برابر بارهای اضافی و یا عوامل مخرب محیطی جلوگیری می‌کند.

مقاوم سازی ساختمان

مقاوم‌ سازی سازه با قاب خمشی

قاب‌های خمشی برخلاف مهاربند یا دیوار برشی، هیچ عضو اضافه‌ای ندارند و بنابراین در برابر تغییرشکل‌های جانبی مقاومت کمی دارند. این موضوع کمک می‌کند تا سازه در برابر بارهای جانبی یک زمین‌لرزه مانند یک موم تغییرشکل داده و از خرابی‌های گسترده جلوگیری کند.

مقاوم‌ سازی سازه با قاب خمشی

قاب‌های خمشی برخلاف مهاربند یا دیوار برشی، هیچ عضو اضافه‌ای ندارند و بنابراین در برابر تغییرشکل‌های جانبی مقاومت کمی دارند. این موضوع کمک می‌کند تا سازه در برابر بارهای جانبی یک زمین‌لرزه مانند یک موم تغییرشکل داده و از خرابی‌های گسترده جلوگیری کند.

مقاوم‌ سازی ساختمان با مصالح FRP

یکی دیگر از روش‌های افزایش مقاومت سازه در برابر زلزله، استفاده از مصالح FRP است. اف‌آر‌پی در واقع مخفف عبارت Fiber Reinforced Polymer به معنی پلیمر مسلح شده با الیاف است. این یک محصول ترکیبی متشکل از دو بخش الیاف و ماتریس است. از جمله الیافی که در ساخت این نوع مصالح استفاده می‌شود می‌توان به کربن، شیشه، بازالت و آرامید اشاره کرد. ماتریس‌های مورد استفاده برای تولید مصالح FRP نیز شامل رزین اپوکسی، پلی‌استر و ونیل استر می‌شود.

برای مثال یکی از روش‌های رایج در مقاوم‌ سازی ساختمان، استفاده از تیرهای بتنی با مصالح FRP است. این نوع تیرها تنها پس از ۳ الی ۴ روز مقاومت کششی بسیار بالا (تا ۳ برابر فولاد) را ارائه می‌دهند و بدین ترتیب ظرفیت خمشی مقطع سازه را افزایش می‌دهند.

بهسازی سیستم سازه‌ای ساختمان

در بهسازی لرزه‌ای سازه‌های ساختمان سه روش رایج دیوار برشی، قاب خمشی، جداساز لرزه‌ای، میراگر و بادبند به‌کار گرفته می‌شود که هر کدام مزایای خاص خود را دارند.

استفاده از میراگر در مقاوم‌ سازی ساختمان

ساختمان‌هایی با تعداد طبقه بالا به راهکارهای مقاوم‌ سازی بهینه‌تری نیاز دارند. میراگرها در واقع تجهیزات ویژه‌ای برای جذب انرژی وارد شده به سازه هستند که اثرات مخرب زمین‌لرزه را به خود جذب می‌کنند و اجازه نمی‌دهند سازه ساختمان آسیب ببیند.

نقش جداساز لرزه‌ای در بهسازی ساختمان

یکی از روش‌های رایج در بهسازی ساختمان و محافظت از سازه در برابر زلزله، استفاده از سیستم جداساز لرزه‌ای است. این سیستم شامل اجزای سازه‌ای است که در ساختمان‌هایی با ارتفاع زیاد را از فوندانسیونی که بر روی بستر لرزه‌خیز قرار گرفته است جدا می‌کند و بدین ترتیب ساختمان در برابر زمین لرزه مقاومت بالاتری را ارائه می‌دهد.

مهاربند یا بادبند برای مقاوم‌ سازی

بادبندها یا مهاربندها اجزایی کارآمد هستند که به‌صورت مورب در قابل‌های سازه‌ای اجرا شده و مقاومت سازه در برابر بارهای جانبی را تا حد محسوسی افزایش می‌دهند. طراحی مهاربند در واقع از ساختار مثلث الهام گرفته شده است. همانند مثلث که اگر خطوط تشکیل دهنده آن تغییر طول ندهند، زوایای بین آنها همواره ثابت می‌ماند، در صورتی که مهاربند نیز به یک تکیه‌گاه ثابت متصل شود، در برابر نیروهای خارجی همچون زمین لرزه‌های شدید مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد. این همان خاصیتی است که در اجزای خرپایی نیز وجود دارد.

ستون بتنی با کامپوزیت FRP

استفاده از الیاف FRP در ستون‌ها باعث افزایش ظرفیت برشی شده و گسیختگی سازه از حالت برشی به خمشی تغییر پیدا می‌کند. این موضوع شکل‌پذیری سازه در برابر بارهای جانبی را تا حد محسوسی افزایش می‌دهد و در نتیجه علاوه بر مقاومت بیشتر در برابر زلزله و خوردگی نیز مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهند.

مقاوم سازی چیست

مزایای استفاده از FRP

استفاده از کامپوزیت‌های FRP در مصالح خصوصیات ویژه‌ای به آنها اضافه می‌کند. این نوع از کامپوزیت‌ها در روش‌های نوین مقاوم‌ سازی ساختمان همواره مورد توجه قرار دارند و با هزینه‌ای نه چندان زیاد می‌توانند مقاومت کلی ساختمان در برابر زلزله‌های شدید را افزایش دهند. در ادامه به چند مورد از مزایای مهم استفاده از FRP در ساختمان‌ها اشاره خواهیم کرد.

  • مقاومت کششی بالا
  • مقاومت زیاد در برابر خوردگی و شرایط محیطی نامطلوب
  • وزن کمتر نسبت به فولاد
  • نفوذناپذیری مغناطیسی
  • قابلیت استفاده به صورت خارجی و مقاوم‌ سازی آسان‌تر
  • حمل و نقل آسان و سرعت اجرا
  • امکان استفاده در مصالح مختلف و قابلیت تولید در فرم‌های گوناگون

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *