نحوه ضد زلزله کردن ساختمان

ممکن است عملیات ضد زلزله کردن ساختمان در هنگام اجرا و ساخت یک واحد ساختمانی ما را متحمل هزینه های بیشتر نماید، اما از طرفی اعمال چنین تمهیداتی مسلماً می تواند از هرگونه خسارات جبران ناپذیری در آینده جلوگیری نماید. حال با این توضیحات با نوشتاری در باب آشنایی با نحوه ضد زلزله کردن ساختمان از پرشین سازه در خدمت شما هستیم. پس با ما همراه باشید تا بیشتر بدانیم.

آشنایی با سازوکار پدیده ای به نام زلزله

جالب است بدانید که کره زمین از سه لایه اصلی تشکیل شده است که به ترتیب پوسته، گوشته و هسته نامیده می شود. بیرونی ترین سطح کره زمین که ما بر روی آن قرارگرفته ایم پوسته است و پوسته از صفحات سنگی سختی تشکیل شده است که بر روی گوشته قابلیت حرکت و لغزش دارند. درواقع گوشته دارای مواد مذاب داغ بوده و به همین دلیل صفحات پوسته زمین به راحتی بر روی آن سر می خورد. حال اگر دو یا چند صفحه با یکدیگر تلاقی پیدا کنند، به این نقطه تلاقی گسل می گویند. به طورکلی صفحات سنگی پوسته زمین ثابت نیستند و در طول سال های متوالی به آرامی بر روی گوشته حرکت می کنند. حال اگر صفحات برای مدتی حرکتی نداشته باشند، انرژی درونشان ذخیره می شود، در چنین حالتی در صورت حرکت صفحات این انرژی جمع شده در آن ها به شدت تخلیه شده و عاملی برای زلزله می باشد.

مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

به طورکلی مقاوم سازی را می توان به مفهوم بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده دانست و طبیعتاً مراد از این نیروهای وارده بر ساختمان ها نیروهای ناشی از زلزله است؛ اما باید در نظر داشت که از دیدگاه علمی، مقاوم سازی واژه کاملاً صحیحی بدین منظور نیست، زیرا اگر منظور بهبود عملکرد اجزای سازه (ساختمان) در برابر نیروی زلزله باشد، بهسازی و در حالت خاص برای نیروی زلزله، بهسازی لرزه ای اصطلاح مناسب تری خواهد بود.

ویژگی های یک ساختمان ضد زلزله

مسلماً ساخت یک ساختمان ضد زلزله با استفاده از مصالح سبک می تواند رویه بسیار مناسبی در باب ضد زلزله کردن یک سازه باشد؛ اما باید در نظر داشته باشید که این راهکار تنها روش کارگشا نبوده و موارد دیگری نیز در راستای بهبود یک ساختمان در مواجه با زلزله وجود دارد که شامل:

۱. سبک بودن ساختمان

همان طور که میدانید آجر یا بلوک های بتنی به علت وزن بسیار بالایی که دارند معمولاً از کم ترین مقاومت در برابر زلزله برخورد بوده و وقتی نیروی ناشی از زلزله آغاز می شود، به راحتی دیوارها فروریخته و بعد سقف ریزش می کند؛ بنابراین شاید ازجمله مهم ترین ویژگی های یک ساختمان ضد زلزله سبک بودن آن است.

۲. به کارگیری مصالح و تکنیک های جدید

همان طور که در سایر مقالات وبلاگ پرشین سازه اشاره کردیم، امروزه عرصه ساخت وساز با مصالح و تکنیک های به روز و پیشرفته ای مواجه شده است؛ بنابراین اختراع و بهره مندی از مصالح و تکنیک های جدید در طراحی ساختمان، می تواند تأثیر شگرفی بر مقاومت خانه ها در برابر زلزله گذارد و مرگ و میر ناشی از زمین لرزه را به شدت کاهش دهد.

۳. اهمیت دادن به اتصالات صحیح

به طورکلی یک ساختمان ضد زلزله دارای اتصالات صحیحی است که به خوبی توانایی تحمل لرزش های ناشی از زلزله را داشته و مسلماً دیر تر فرومی ریزد تا به ساکنین فرصت خروج از بنا را دهد؛ بنابراین در بیان ویژگی ساختمان های ضد زلزله می توان اتصالات صحیح را نیز ازجمله ویژگی های قابل توجه نام برد.

۴. انعطاف پذیری در ساختمان

انعطاف مصالح یک ساختمان سبب می شود که هنگام وارد شدن فشار و وزن بالا به آن، شکستگی رخ ندهد و تغییر شکل خطرناکی در ساختمان ایجاد نگردد. در این میان یکی از مصالحی که این ویژگی را به بهترین شکل اجرا می کند، ساندویچ پانل است. جالب است بدانید که ساندویچ پانل سازه ای می باشد که از چندلایه متصل به هم تشکیل شده که هرکدام خاصیت فیزیکی و مکانیکی دارند و مختص به مکانی با کاربرد می باشند. لازم به ذکر است که امروزه ساندویچ پانل جایگزین مناسبی برای مصالح سنتی مثل آجری و سیمانی است.

۵. نظم در ساخت وساز

بر همگان کاملاً واضح است که سازه ی منظم انرژی زلزله را به صورت یکنواخت در کل ساختمان پخش می کند و سبب می شود ساختمان به یک باره فرونریزد ؛ بنابراین نظم در ساخت وساز یک بنا می تواند کلید مهمی در یک اجرای موفق باشد.

۶. داشتن نقشه اصولی و مهندسی

یک ویژگی ساختمان های ضد زلزله این است که طبق نقشه اصولی ساخته می شوند و پی ریزی آن ها و همچنین کلیه مراحل ساختشان به خوبی رعایت شده و تحت نظارت متخصصین امر صورت می پذیرد.

روش های مقاوم سازی یک ساختمان

برای ساخت یک ساختمان ضد زلزله باید موارد خاصی را در هنگام عملیات ساخت اعمال کرد. درواقع در یک حالت کلی می توان این موارد را شامل توجه به ساختارهای زیر دانست که شامل:

۱. ساخت ساختمانی با اسکلت بتنی

به طورکلی زمانی که ساخت ساختمان با اسکلت بتن آرمه باشد ، ساختمان را بتنی می نامند. درواقع اگر ساخت ساختمان های بتنی به صورت درست اجرا شود، ساختمان در برابر زلزله از خود مقاومت خوبی نشان می دهد. از طرفی ساختمان های ضد زلزله با اسکلت بتنی در برابر آتش سوزی نیز ایمن می باشند. در همین راستا باید یادآور شد، در این میان اسکلت های فلزی با احتمال زنگ زدگی و همچنین ضعفی که در برابر آتش سوزی دارند، چندان مناسب استفاده برای یک ساختمان ضد زلزله نبوده، بنابراین بسیاری از کارشناسان استفاده از اسکلت فلزی را در ساخت ساختمان های ضد زلزله توصیه نمی کنند.
به طورکلی در ایران، اکثر ساختمان های مسکونی را با اسکلت فلزی و با روش جوشکاری می سازند. نصب و اتصال اجزای تیر، پل ها و ستون ها در اسکلت ساختمان های ضد زلزله با اسکلت فلزی به دو روش پیچ و مهره یا جوشکاری انجام می شود که نیازهای یک ساختمان ضد زلزله را چندان برطرف نمی کند؛ بنابراین استفاده از اسکلت های بتنی می توان تا حد زیادی به ایمنی و امنیت ساختمان افزود.

۲. توجه به پی ساختمان

ازجمله مهم ترین مواردی که در ساختمان سازی باید به آن توجه داشت، می توان به پی ساختمان و جوشکاری های آن اشاره کرد. پی ساختمان از اصلی ترین موضوعات ساخت و ساز محسوب می شود؛ برای آشنایی با اهمیت موضوع باید اذعان داشت که برای ساخت پی باید به میزان دقیق و حساب شده نسبت آب و سیمان را رعایت کرد. همچنین در جوشکاری ساختمان باید از تکنسین های جوشکاری که دارای پروانه جوشکاری هستند استفاده کرد تا یک پی اصولی و حرفه ای برای ساختمان ایجاد شود.

۳. مقاوم سازی ساختمان با جداساز لرزه ای

به طورکلی با توجه به رویکردهای جدید برای بهسازی ساختمان در برابر بارهای لرزه ای می توان از جداساز لرزه ای بهره برد. چراکه این موارد قابلیت جلوگیری از ورود نیروهای لرزه ای (مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله با جداسازی لرزه ای) به اعضا را دارد.

۴. مقاوم سازی ساختمان با اضافه نمودن دیوار برشی

یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان های بتنی اضافه نمودن دیوار برشی به آن می باشد. چراکه این نوع از دیوارها مقاومت، سختی و شکل پذیری سازه را به شدت افزایش داده و باعث بهبود رفتار لرزه ای سازه در کنار کاهش تغییر شکل ها و خسارات وارد به دیگر المان های بتنی سازه می گردد؛ بنابراین چنانچه تیر و ستون های سازه بتنی قابلیت تحمل بارهای ثقلی را داشته اما تحت بارهای لرزه ای آسیب پذیر باشد اضافه نمودن دیوار برشی باعث جذب نیروی جانبی لرزه ای توسط این دیوارها شده و از اعمال نیروها و تغییر شکل های لرزه ای به تیرها و ستون ها جلوگیری می نماید. درنتیجه، اضافه نمودن تنها دو یا چهار دیوار برشی باعث کاهش آسیب پذیری تمامی تیرها و ستون ها می گردد.

۵. مقاوم سازی ساختمان با اضافه نمودن بادبند

جالب است بدانید که اضافه نمودن مهاربند فولادی برای مقاوم سازی سازه بتنی، افزایش سختی، کاهش نیاز به شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم را به همراه خواهد داشت. همچنین عموماً استفاده از سیستم های مهاربندی واگرا در مقاوم سازی و تقویت ساختمان های بتنی به دلیل پرهزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا مرسوم نمی باشد اما انواع سیستم های مهاربندی همگرا می توانند در این نوع بهسازی و تقویت سازه های بتنی و فولادی موردتوجه قرار گیرند.

۶. مقاوم سازی ساختمان با استفاده از میراگر یا دمپر

میراگرها یک سیستم مهاربند لرزه ای در ساختمان ها و پل ها به شمار می روند که فقط در مقابل ارتعاشات مختلف ناشی از زلزله ساختمان را ایمن نموده و در تحمل بارهای استاتیکی هیچ نقشی ندارند که این مسئله باعث ساده سازی پیش بینی رفتار سازه تحت بارگذاری لرزه ای می شود. جالب است بدانید که درحالی که معمولاً مصالح می تواند در حدود ۵% میرایی بحرانی را تأمین نماید، با استفاده از میراگرهای لرزه ای در کنار المان های باربر جانبی و یا اتصالات سازه ای، قادر خواهیم بود میرایی سازه را تا بیش از ۵۰% افزایش دهیم؛ که این به معنای استهلاک قابل توجه انرژی ارتعاشی زلزله است. لازم به ذکر است که اضافه کردن میراگرها همانند جداسازهای لرزه ای راهبرد نسبتاً غیرمعمولی برای بهسازی لرزه ای تلقی می شود. چراکه میراگرها باعث کاهش جابجایی کلی سازه خواهند شد. استفاده از میراگر در مهاربندها ساده ترین و پرکاربردترین ابزار می باشند که می توان از آن ها در تمامی طبقات استفاده نمود.

۷. مقاوم سازی ساختمان با اضافه نمودن جدا گرهای لرزه ای

نصب جداسازهای لرزه ای در تراز پایه ساختمان، باهدف جداسازی حرکتی بین سازه و زمین صورت می گیرد. درواقع جداسازهای لرزه ای، المان هایی هستند که سختی جانبی آن ها نسبت به سختی محوری شان بسیار کمتر بوده، لذا با وقوع زلزله، این المان ها می بایستی مانع انتقال نیرو به سازه ی اصلی شوند. لازم به ذکر است که عملکرد جدا گرها فقط در محدوده خاصی از جرم و ارتفاع ساختمان مطلوب است و به همین دلیل این روش به صورت خیلی محدود و فقط برای ساختمان های دارای وزن و ارتفاع مشخصی مؤثر بوده و به همین دلیل کمتر از سایر روش ها در جهان مورد استقبال کارشناسان قرارگرفته است.

۸. مقاوم سازی سازه با استفاده از ژاکت های فلزی و بتنی

یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان های بتنی استفاده از پوشش بتنی در پیرامون المان های مختلف از قبیل دیوار برشی، ستون و تیر می باشد و معمولاً مقاوم سازی با ژاکت فلزی برحسب مورد می تواند به صورت دور پیچ، نواری و یا موضعی باشد. به طورکلی در این روش ابتدا سوراخ های به فواصل معین در وجوه پیرامونی المان های ضعیف ساختمان ایجاد می گردد و سپس یک مش فولادی با آرماتورهای آجدار در پیرامون عضو موردنظر قرار می گیرد. سپس سوراخ های ایجادشده توسط چسب اپوکسی پر شده و آرماتورهای دوخت ال شکل در داخل آن قرار می گیرد. در این مرحله قالب هایی در پیرامون عضو قرار داده شده و سپس داخل آن توسط بتن پر خواهد شد. جالب است بدانید که استفاده از ژاکت فلزی روشی مناسب برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی بوده و ضمن افزایش مقاومت و شکل پذیری اعضای این نوع سازه ها وزن قابل ملاحظه ای را نیز به ساختمان اضافه نمی نماید.

۹. ​مقاوم سازی دیوار به روش FRP (الیاف کربن یا الیاف شیشه)

استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازی دیوارهای برشی بتنی، باربر جانبی بنایی مسلح و غیرمسلح و حتی تیغه ها و جان پناه ها مرسوم می باشد. این سیستم قادر به افزایش مقاومت خمشی و برشی دیوار می باشد، همچنین به خاطر ایجاد پیوستگی در اجزای دیوارهای ساخته شده از بلوک از فروپاشی موضعی دیوار جلوگیری کرده و تا حد زیادی از حرکت خارج از صفحه ی دیوار نیز کاسته می شود و گسیختگی های این مدهای شکست را به تأخیر می اندازد.
جالب است بدانید که این سیستم را می توان همچنین برای ترمیم خرابی های دیوار، جایگزین کردن میلگردهای خورده شده و یا حذف شده (ناشی از ایجاد سوراخ در دیوار برای دیوار، پنجره و یا عبور تأسیسات) و همچنین عایق کاری رطوبتی دیوار نیز استفاده کرد. همچنین قابل ذکر است که این سیستم تنها پس از ۲۴ ساعت بعد از اجرا آماده به سرویس می باشد. از این روش در تقویت ستون ها و تیرها، مقاوم سازی دال ها و اتصالات، دیوارهای برشی بتنی، دیوارهای آجری و بسیاری از موارد دیگر می توان استفاده نمود.

سخن آخر

همان طور که در طول این مقاله از پرشین سازه با ما همراه بودید، بحث مقاوم سازی یک بنا چه عمومی و چه خصوصی از اهمیت بالایی برخوردار است. این مسئله می تواند بااهمیت تر از سایر نقاط جهان تلقی شود اگر بحث زلزله خیز بودن کشور ایران را نیز در نظر بگیریم. به طور خلاصه هدف ما از این نوشتار آشنایی شما با رویه های ضد زلزله کردن یک سازه بود که امیدواریم همه گیر شده و در کشور نیز شاهد ساختمان های استاندارد و باکیفیت باشیم.