مقاوم سازی ساختمان

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 لرزه های پرقدرت و خطرناک قرار می‌دهد و به همین دلیل توجه به اصول و رعایت استانداردهای آن در ساخت و ساز شهری از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

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

اگرچه بشر با دانش و امکانات فعلی خود هنوز هم در برابر زلزله های بسیار شدید در سطح بالایی آسیب پذیر است، اما با افزایش سطح اطلاعات و آگاهی عمومی در خصوص زمین لرزه و ترویج اصول ایمنی و بررسی وضعیت آسیب پذیری ساختمان ها، می‌توان تا حد رضایت بخشی از تلفات و خسارت های ناشی از زلزله جلوگیری کرد.

امروزه می‌توان با شناسایی نقاط ضعف ساختمان ها و به‌کارگیری پروتکل های ایمن سازی و مقاوم‌ سازی، به خصوص در شهرهای پرتراکمی مانند تهران، می‌توان برای مقابله با زلزله‌های شدید در آینده، آمادگی بیشتری داشت.

مقاوم سازی ساختمان به چه معناست؟

به طور کلی مفهوم مقاوم سازی ساختمان، از نظر علم عمران، به افزایش و تقویت مقاومت یک سازه در برابر انواع فشارها، که اکثرا شامل عوامل طبیعی می شوند، اشاره دارد.

از مهم ترین کاربردهای آن، بالا بردن میزان استحکام ساختمان ها در برابر زمین لرزه می باشد. در حقیقت به عنوان یکی از روش های بهسازی لرزه ای سازه شناخته می شود که تاثیرات چشم گیری بر افزایش مقاومت سازه ها داشته و به شیوه های مختلف و گوناگونی قابل اجرا می باشد.

با توجه به قرارگیری کشورمان در منطقه ی زلزله خیز، بهسازی در ایران موضوعی است که دارای اهیمیتی غیر قابل انکار می باشد و از نکات حیاتی در ساخت و ساز به شمار می آید.

دلایل نیاز به مقاوم سازی

علل زیادی برای انجام مقاوم سازی سازه ها وجود دارند. در سر تا سر جهان می بینیم که بسیاری از ساختمان ها دارای ضعف هایی هستند؛ اما با وجود تفاوت در این ضعف ها، تنها به وسیله ی اجرای آن می توان آن ها را از بین برد و استحکام ساختمان ها را به طور اصولی و با استفاده از روش های روز دنیا افزایش داد و بازسازی کرد.
برخی از این ضعف ها در ساخت سازه ها عبارت اند از:

۱-خطا در طراحی:

منظور از خطا در طراحی سازه ها، در واقع اشکالات موجود در تهیه نقشه ها، بی اعتنایی به مبانی اولیه و پایه، و پیشبینی های نادرست و اشتباه است. در چنین مواقعی است که می تواند این ایراداتی که در مراحل اولیه ساخت و ساز ایجاد شده اند را از بین ببرد.

۲-خطا در اجرا:

خطاهایی که در اجرا رخ می دهند، عموما همان مشکلاتی هستند که در قالب بندی، بتن ریزی و اقداماتی از این دست ایجاد می شوند. چنین اشکالاتی اغلب به دلیل عدم نظارت، وجود نیروهای غیر متخصص در عملیات، و یا به کارگیری مصالح ارزان و بی کیفیت پیش می آیند.

۳- تغییر کاربری:

گاهی بنا به دلایلی، کاربری سازه ها تغییر پیدا می کنند و انتظارات از کاربری سازه ها متفاوت می شود. همین تغییر کاربری است که باعث می شود ساختمان ها به مقاوم سازی نیاز پیدا کنند، چراکه بارگذاری به بیش از حد پیشبینی شده می رسد و سازه توان کافی ندارد.

۴-بازسازی:

در موارد زیادی شاهد آن هستیم که طراحی ساختمان ها قدیمی شده و دیگر به اندازه ی سازه های جدید ، استحکام و مقاومت ندارند. در این شرایط باید از طریق اجرای بهسازی، توان ساختمان های قدیمی را به اندازه ی سازه های جدیدتر در برابر نیروهای وارده افزایش دهیم.

مقاوم‌ سازی ساختمان و سازه های صنعتی

دولت با هدف کاهش خطرپذیری کشور در برابر زمین لرزه ها، به منظور مطالعه و مقاوم‌ سازی ساختمان های مهم دولتی و همچنین سازه ها و تاسیسات صنعتی که شریان های حیاتی اقتصاد کشور محسوب می‌شوند، برنامه های مختلفی را ارائه کرده است.

یکی از جنبه های مهم در این برنامه ها، لزوم استفاده از نرم افزارهای محاسباتی مقاومت سازه و تجهیزات سخت افزاری مورد نیاز اعم از مصالح ساختمانی مدرن و مقاوم و به‌کارگیری فناوری های 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 ساختمان‌ های تهران

وقوع زلزله 5.2 ریشتری در پاییز 96 در غرب استان تهران باعث شد تا بسیاری از زمین‌شناسان به تئوری «زلزله بزرگ» در تهران به شکل جدی تری نگاه کنند. این اتفاق همچنین تغییر رویکردی جدی نسبت به مقاوم‌ سازی ساختمان آجری در تهران را به همراه داشت.

براساس محاسبات تخمینی انجام شده توسط زمین شناسان و همچنین با توجه به سوابق زمین‌لرزه‌های تهران، می‌توان دریافت کرد که هر 150 تا 200 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 زلزله شناسان شناخته شده در ایران، این محاسبات تخمینی را به نوعی رد می‌کنند، اما به هر حال زلزله 29 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 حدس و گمان های قبلی، انتظار می‌رود با افزایش تنش در گسل شمال تهران، احتمال وقوع زمین لرزه ای با شدت بالاتر از 7 ریشتر نیز وجود داشته باشد.

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

انواع روش های مقاوم سازی ساختمان و سازه

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.

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
• حمل و نقل آسان و سرعت اجرا
• امکان استفاده در مصالح مختلف و قابلیت تولید در فرم‌های گوناگون

مقاوم‌سازی ستون‌های بتنی 

شاید یکی از متداول‌ترین مصالح مورد استفاده در آرماتورهای ساختمانی، بتن مسلح برای ستون‌های بتنی باشد. 

برخلاف تصور برخی افراد، بتن فقط از سیمان سخت شده تشکیل نشده بلکه سیمان تنها بخشی از ترکیب بتن مسلح را تشکیل می‌دهد. ترکیب استاندارد بتن مسلح شامل سیمان، آب، سنگدانه‌ها و فولاد است. 

کامپوزیت‌های فولادی بتن، عناصر کامپوزیت همه کاره و بادوام در زمینه ساخت و ساز هستند. مواد کامپوزیتی عموماً خواص بهتری نسبت به اجزای تشکیل دهنده جداگانه خود دارند. 

همانطور که قبلا ذکر شد، بتن بدون آرماتور فولادی به خوبی تحت فشار عمل می‌کند اما مقاومت کمی در برابر کشش دارد. 

فولاد دارای استحکام کششی بالایی است اما فاقد مقاومت در برابر اکسیداسیون ناشی از قرار گرفتن در معرض رطوبت است. 

با ترکیب این دو ماده، کامپوزیت‌های بتن و فولاد، استحکام فشاری و کششی بالایی پیدا می کنند، در حالی که میلگرد در زیر لایه مستحکم بتن از اکسیداسیون محافظت می‌شود. 

دال ها، تیرها و ستون‌های کامپوزیت ساخته شده از این مواد به طور گسترده در پروژه‌های مختلف ساختمانی و مقاوم‌سازی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند و به دلیل پایداری و دوام خود شناخته می‌شوند. 

مقاوم‌سازی تیرها 

تقویت تیر‌های فولادی ممکن است در پروژه‌های ساخت و ساز مسکونی و بازسازی غیر معمول باشد، اما در ساختمان های مرتفع و آسمان خراش‌ها امری ضروری است. 

فولاد دارای استحکام فشاری و کششی، شکل‌پذیری و دوام بسیار خوبی است که آن را به یکی از مصالح پیشرو مورد استفاده در پروژه‌های مختلف ساخت و ساز و تقویت ساختمان‌های صنعتی و تجاری تبدیل می‌کند. 

برخلاف تصور رایج، فولاد به طور کلی در مقایسه با بتن مقرون به صرفه است زیرا بیشتر فولادی که امروزه تولید می‌شود بازیافتی یا فولاد A۹۹۲ است. 

بازیافت فولاد در مقایسه با تولید فولاد از سنگ‌های آهن تازه استخراج شده، هزینه مواد کمتر و فرآیند تولید پیچیده‌تری دارد. 

استحکام کلی چشمگیر فولاد و وزن نسبتا کم، نصب آن را آسان می‌کند. تیر فولادی نیز می‌تواند به راحتی به تولید انبوه برسد، به خصوص اگر در ساخت و ساز یا مقاوم سازی نیاز به چندین تیر فولادی مشابه باشد. 

مقاوم‌سازی ساختمان با فولاد کاملا رایج است که امکان طراحی، ساخت و ساز و یا تقویت بیشتر را فراهم می‌کند. 

فولاد دارای شکل‌پذیری و سازگاری قابل توجهی است که به اشکال مختلف شکل می‌گیرد. تیرها و ستون‌های فولادی با استفاده از فولاد نورد گرم شکل می‌گیرند.

نمونه کارهای ما