علل ضعف ساختمان های بنایی در برابر زلزله
- عدم استفاده از سیستم های سازه ای مقاوم در برابر نیروهای ثقلی و جانبی
- عدم طراحی و محاسبه سازه ای
- استفاده از پروفیل های بسیار ضعیف برای تیر و ستون
- عدم اتصال تیرهای طاق ضربی به یکدیگر
- عدم اتصال مناسب دیوارهای متقاطع
- اجرا ناصحیح دیوار چینی
- عدم انسجام بخش های مختلف از قبیل سقف با دیوارها و دیوارها با پی
- عدم رعایت ضوابط آیین نامه ی
در سازه های بنایی، اصلی ترین عضو دیوارهای برشی میباشند که این اعضا در هنگام زلزله نیرو سقف و دیوار های عرضی را به پی انتقال میدهد. و دیگر عضو مهم سقف ها میباشد که باید از برای انتقال نیرو زلزله به دیوار برشی باید دارای یکپارچگی کافی، باشد.
حالت شکست
در سازه های بنایی اصلی ترین نوع شکست به دلیل شکست در دیوار های برشی میباشد و به دلیل اینکه سقف ها به روی دیوارها متکی میباشند، این احتمال وجود دارد که بعد از شکست دیوارهای برش تمام سقف فرو ریزد. در نتیجه در هنگام تقویت سازه های بنایی تاکید به روی تامین مقاومت دیوار های برشی است.
راهکار های ارائه شده برای ساختمان های بنای باید شامل دو ویژگی مهم زیر باشد:
- باعث عملکردی در حد عملکرد ایمنی جانی بر حسب دستوالعمل بهسازی ایران باشد
- متناسب با درآمد قشر روستا نشین، باشد.
عملکرد یک ساختمان در برابر زلزله تابع نحوه اتصال اعضا ساختمان (یکپارچگی) و نیز سختی و انعطاف پذیری ساختمان میباشد. به همین علت روش های مقاوم سازی ساختمان به دو دسته تقسیم میشود:
- روش های که باعث بهبود یکپارچگی میشوند.
- روش های که سختی و انعطاف پذیری را فراهم میکند که عموما با تقویت اعضا همراه است.
در سازه های بنایی به دلیل سنگین بودن سقف ها ناشی از کیفیت پایین مصالح و یا اجرا اندود مجدد بدون برداشتن اندود قبلی، وبا توجه به قانون اول نیوتون که بیانگر تاثیر وزن در نیرو وارده به جسم میباشد، یکی از راه کار های موثر کاهش وزن سقف و جایگزین آن با مصالح سبک میباشد.
تقویت اعضا، میتوان با تقویت کلاف های افقی و عمودی، افزایش مقاومت جانبی دیوارهای بنایی میشود. افزایش یکپارچگی باعث حفظ کلیت سازه و پایداری آن میشود، زیرا سقف ها در هنگام زلزله باید قادر به انتقال بارهای وارده به دیوارها برشی باشند.
میتوان به بستن کفها و دیوارها به یکدیگر با استفاده از کلاف ها در نقاط مختلف سازه باعث افزایش یک پارچگی شود و در سقف های طاق ضربی میتوان بعد از سبک سازی و رسیدن به آهن، یک شبکه میلگرد روی سقف اجرا کرده سپس یک لایه بتن 5تا7 سانتی متر روی آن اجرا کرد.
معیار های ارائه راهکار تقویت با در نظر گرفتن دو فاکتور تعمیر و تقویت میسر میباشد. که تعمیر به معنی، بازگرداندن ساختمان به وضیعت قبل از زلزله میباشد و اجرا فعالیت های در سیستم سازه ای در جهت افزایش مقاومت لرزه ای ساختمان با افزایش مقاومت و شکل پذیری را اصطلاحا تقویت میگوییم.
یکی از مراحل دارای اهمیت، ارزیابی خسارت وارده به یک ساختمان میباشد که تحلیل سازه ای ، برای ارزیابی مقاومت سازه ای در مقابل بارهای جانبی، باید انجام شود.
معیار اصلی تعمیر و تقویت ساختمان از نظر مهندسی، تایید مقاومت لرزه ای آن میباشد. مراحل بررسی مقاوت لرزه ای ساختمان بنایی موجود همانند ساختمان بنایی جدیدالاحداث میباشد.
اما به دلیل تنوع زیاد،کیفیت مصالح، نحوه ساخت، ساختمان های بنایی موجود مراحل بررسی مقاومت بسیار پیچیده تر است. در مدل سازی کامپیوتری سازه های موجود، جزییات ساخت ویژه که نشان دهنده نحوه اتصال اعضا سازه ای میباشد، باید در نظر گرفته شود.
برای تعیین خصوصیات مکانیکی دیوارهای بنایی موجود، یکسری آزمایشات آزمایشگاهی و در محل(درجا) لازم است. لازم به ذکر است که در ساختمان های بنایی قدیمیکه پیکربندی مصالح ممکن است از بین رفته باشد، نیاز به آزمایشات درجا و یا نمونه برداری از مصالح میباشد.
مقاوم سازی ساختمان های بنایی
ساختمان های بنایی با توجه به نوع مصالح بکار برده شده در ساخت به سه گروه و از نظر سیستم مقاومت جانبی به دو گروه تقسیم میشوند.
براساس نوع مصالح ساخت
- سازه های خشتی و گلی
- سازه های سنگی
- سازه های آجری
براساس نوع مقاومت جانبی
- کلاف دار
- بدون کلاف
در مقاوم سازی اعضا سازه ای مانند دیوارهای سازی و کلاف ها باید به توزیع یکنواخت سختی جانبی در هر دوجهت پلان توجه کرد.توزیع یکنواخت سختی در پلان و ارتفاع، بخصوص زمانی که در بین ستون ها دیوار برشی و یا ستون جدیدی اضافه میکنیم بسیار حائز اهمیت میباشد. برای دست یابی به یک توزیع مناسب نیاز است رعایت کردن موارد زیر است.
- برای اطمینان از عملکرد مشترک، باید دیوارهای سازه ای توسط کلاف هایی به هم متصل گردد.
- دیوار های سازه ای باید در هر دوجهت پلان به طو یکنواخت پراکنده باشد. تعداد و ابعاد این دیوارها بر اساس طراحی مقاوم لرزه ای تعیین میشود
- کف ها باید به صورت یک دیافراگم صلب عمل کند
- کف ها باید توسط کش های فولادی به دیوار سازه ای جهت مهار کردن دیوارها در مقابل ارتعاشات خارج از صفحه، متصل گردد
- فونداسیون ها باید قادر به انتقال بار به خاک، باشند.
مقاوم سازی ساختمان های خشتی و گلی
ساختمان های خشتی و گلی حتی در مناطق با لرزه خیزی کم، بسیار آسیب پذیر بوده و باعث میشود خسارات مالی و جانی زیادی میشود. و مقاوم سازی این ساختمان ها جهت حفظ امنیت جانی و نیز به حداقل رساندن زیان های مالی تقویت میشوند.ملاحظات فنی در این نوع ساختمان ها، در صورت نداشتن طرح خاص به دو گروه تقسیم میشوند.
- اصلاح مقاومت دیوارهای بنایی
- تامین جزییات لرزه ای لازم برای ایجاد مسیر پیوسته انتقال بار
مقاومت دیوار های خشتی و گلی با ایجاد پوشش سیمان مسلح که بروی دو سمت دیوار، افزایش مییابد. که این روش یک راه بسیار موثر در به تاخیر انداختن خرابی ساختمان است.
در زلزله Arequipa که در سال 2001 اتفاق افتاد، ساختمان های خشتی که از بیرون مسلح شده است بدون خسارت جزیی دیدند. ولی ساختمان های مسلح نشده، در اثر این زلزله خسارت دیدند یا فرو ریختند.
مقاوم سازی ساختمان های آجری و یا سنگی
روش های مقاوم سازی ساختمان های بنایی با مصالح سنگی و یا آجری به صورت میباشد:
- تعمیر دیوار های ترک خورده (مخصوص دیوارهای آجری)
- بندکشی مجدد دیوارها با سیمان (مخصوص دیوارهای آجری)
- ساخت پوشش بتن مسلح روی یک و یا دو طرف دیوار
- دوغاب ریزی
- نوسازی بخشی از دیوار
- ساخت کلاف های قائم بتن
تعمیر دیوار های ترک خورده
اگر عرض ترک ها بین 5 تا 10 میلیمتر و ضخامت دیوار ها کم باشد، میتوان از ملات سیمان برای پر کردن ترک ها استفاده کرد. درضورتی که ضخامت دیوار نرمال باشد، ولی عمق ترک ها اجازه زیاد بوده باشده باید از دوغاب های دارای ترکیب های ضد انقباض میباشند، تزریق گردد. برای ترک های باریکتر(0.3 تا 3 میلیمتر) استفاده از رزین های اپوکسی توصیه میشود و اگر عرض ترک ها بیش از 10 میلیمتر باشد نیاز به تعویض مصالح ترک خورده میباشد. و در صورت عدم امکان باز سازی به دلایل مختلف از قبیل نبود مصالح و… میتوان از پوشش بتن مسلح استفاده کرد. قبل از استفاده از پوشش بتن مسلح نیاز است ترک ها با ملات ماسه سیمان و یا با دوغاب ریزی بسته شوند.
بندکشی مجدد دیوارهای آجری با ملات سیمان
ملات های دیوار های آجری یا بلوکی که بدون روکش اجرا شده اند، با گذشت زمان بخصوص زمانی که در معرض شرایط آب و هوایی قرار میگیرند و یا زمانی که برای ساخت این دیوارها از ملات با کیفیت پایین استفاده شوند، باعث کاهش مقاومت دیوار میشوند. با جایگزین بخشی از ملات اولیه بندهای افقی آجرکاری، میتوان خصوصیات مکانیکی دیوار را بهبود بخشید.
ساخت پوشش بتنی مسلح روی یک یا دو سمت دیوار:
از این روش معمولا زمانی استفاده میشود که دیوار در هنگام وقوع زلزله ترک خورده و یا خسارت دیده است و یا دیوار برای مقاصد نوسازی ضروری باشد. استفاده از این روش در افزایش مقاومت برشی و افزایش سختی جانبی بسیار موثر است.پوشش مسلح برای دیوارهای آجری و سنگی باید به ترتیب 30 و 50 میلیمتر باشد. مراحل این روش به شرح زیر است:
- قسمت ها سست و شل و نازک کاری دیوار برداشته شود و در ترک ها دوغاب سیمان پر شوند.
- برای اتصال شبکه فولادی سوراخ های در داخل دیوار به فواصل یکسان (50 تا 60 سانتی متر) اجرا شود
- سطح دیوار توسط واترجت، آماده سازی شود
- شبکه میلگرد با استفاده از میلگرد به دیوار بسته شود
- بتن رو دیوار و شبکه فولادی شات شده
دوغاب ریزی
دوغاب ریزی یک روش موثر برای مقاوم سازی، ساختمان ها سنگی موجود و خسارت دیده میباشد، دوغاب ریزی سبب شده که سنگ های شل بهم چسبسیده و ایجاد پیوستگی در سازه بنایی میکند. از این روش اخیرا برای ساختمان های سنگی خسارت دیده در اثر زلزله، در یوگسلاوی سابق بکار برده شده است. این رو شعلاوه بر بهبود مقاومت کششی باعث افزایش سختی نیز میشود.
ترکیب دوغاب شامل 90 درصد سیمان پرتلند و 10 درصد سیمان پوزولانی میباشد. نسبت حجمی آب به سیمان بین 1:1 و یا 1:0.9 متغییر است.
نوسازی بخشی از دیوار
در مواردی که دیوارها داری ترک های بزرگتر از 10 میلیمتر میباشند نیاز به بازسازی، بخش آسیب دیده اس. پس از بازسازی، برای ایجاد پیوستگی بهتر بین بخش قدیم و بخش بازسازی شده میتوان از دوغاب ریزی استفاده کرد.
ساخت کلاف های قائم
در اثر زلزله، ریزش جزئی و جدایی دیوار ها در کنج ها و اتصالات T شکل ساخته شده از مصالح سنگی لاشه ایف بسیار مشاهده شده است. زمانی که این خرابی ها به وجود میآید ولی همچنان دیوار ها پابرجا میباشند، برای ایجاد کلاف های قائم نیاز است بخش های مجاور، با دقت کامل برداشته شود. لازم به ذکر است اجرا کلاف ها باید به در پلان متقارن باشد و این کلاف ها در تراز طبقات به یکدیگر متصل باشند.ابعاد کلاف ها با توجه به ابعاددیوار های متصل به آن تعیین میشود و در هر صورت این ابعاد نباید کمتر از 20 سانتی متر باشد. فاصله این کلاف ها از هم نباید بیشتر از 5 متر شود.
در مواردی که مصالح آجری در کنج ها خسارت ندیده باشند و یا برداشتن آنها غیر ممکن است، بجای ساخت کلاف های قائم از میلگرد های مجزا در داخل دیوار استفاده میشوند. در این حالت، میلگردها درون کانال های عمودی بریده شده در داخل آجر کاری قرار داده میشوند و توسط قلاب های عرضی به نام رکاب به دیوارها تکیه کرده و گیردار میشوند.
