مقاوم سازی ساختمان در برابر نیروی زلزله

مقاومت پایین ساختمان‌ها امروزه تبدیل به معضل بزرگی شده است. زیرا هر ساله در نقاط مختلف دنیا زلزله‌هایی چند ریشتری رخ می‌دهد و خسارات جانی و مالی بسیاری را به بار می‌آورد. کشور ما هم از جمله نقاط زلزله خیز کره زمین است که تاکنون خسارات بسیاری ناشی از زلزله را متحمل شده است. به خاطر همین امروزه سختگیری‌ها و حساسیت‌ها برای قوانین ساخت و ساز بیشتر از قبل شده است. البته مقاوم سازی ساختمان تنها محدود به افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله نمی‌شود،‌ بلکه بهسازی ساختمان جهت کاهش مصرف انرژی را هم شامل می‌شود. اما ما در این محتوا می‌خواهیم روش‌ها و اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر نیروهای لرزشی ناشی از زلزله را بررسی کنیم.

مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله چیست؟

مقاوم سازی در معماری و ساختمان‌سازی به معنای تقویت و افزایش مقاومت ساختمان در برابر فشارها و نیروهای وارده است که یکی از مهم‌ترین این نیروها نیروی لرزشی ناشی از زلزله است. توانایی مقاومت یک ساختمان در برابر زلزله به عوامل مختلفی بستگی دارد که از جمله آنها ساختار مواد و مصالح مورداستفاده و نوع طراحی ساختمان است. در گذشته چندان به این موضوع اهمیت نمی‌دانند و اغلب خانه‌ها به صورت خشت و گلی و بدون هیچ طراحی خاصی توسط خود افراد ساخته می‌شد. اما حسنی که خانه‌های قدیمی داشت این بود که خانه‌ها با فاصله‌ها زیادی از هم ساخته می‌شدند و چندان ارتفاعی نداشتند(نهایت تا دو طبقه)،‌ اما امروزه با توجه به ارتفاعات بالای ساختمان‌ها و نزدیکی مجتمع‌ها و برج‌ها به یکدیگر تنها راه کاهش خسارات مقاوم سازی ساختمان است.

لذا زمانی که شما تصمیم به بازسازی ساختمان خود می‌گیرید، یکی از مهم‌ترین اقداماتی که جهت بهبود ساختمان می‌توانید انجام دهید، همین مقاوم سازی ساختمان است. همانطور که گفتیم مقاوم سازی ساختمان تنها محدود به افزایش مقاومت آن در برابر زلزله نمی‌شود، بلکه تمام اقداماتی که مصالح و پی ساختمان را نسبت به تمامی فشارها و…مقاوم کند را در برمی‌گیرد.

چه ساختمان‌هایی نیاز به مقاوم سازی در برابر  زلزله دارند؟

مقاوم سازی در برابر زلزله برای ساختمان‌های مختلفی انجام می‌شود که به هر دلیل نکات و قوانین مقاوم سازی در آنها رعایت نشده است. بنابراین این کار تنها مختص ساختمان‌های قدیمی و بنایی نیست. بلکه ساختمان‌هایی هستند که به تازگی بهره‌برداری شده‌اند اما به علت مشکلات مقاومتی که داشته‌اند نیاز به مقاوم سازی پیدا کرده‌اند. این مقاومت پایین ساختمان به دلایل مختلف خطاهای انسانی و غیر انسانی می‌تواند رخ دهد که نوع انسانی آن علی‌الخصوص برای ساختمان‌های چند طبقه رایج‌تر است. چرا که افرادی سودجو به علت کمتر شدن هزینه‌ ساخت و ساز، مصالحی را در ساختمان به کار می‌برند که مقاومت پایینی دارد و پاسخگو نیروهای وارده بر آن نیست. اما خطاهای غیرانسانی مربوط به مواردی مانند آسیب مصالح می‌شود و یا زمانی که بارهای وارده بر ساختمان افزایش پیدا می‌کند که یک مورد آن تغییر کاربری ساختمان است. علاوه بر این در صورتی که ساختمانی با استفاده از مصالحی ساخته شود که این مصالح از خاک نرم ساخته شده‌اند، در اثر نیروی زلزله تبدیل به ماسه شده و تحمل وزن آنها کاهش پیدا کرده و فرو می‌ریزند. به این ترتیب برخی از دلایل نیاز ساختمان به مقاوم سازی عبارتند از: بروز اشتباه و مشکل در طراحی ساختمان، خطا در اجرای ساختمان،‌تغییر کاربری و…

به این ترتیب نه تنها خانه‌های قدیمی بلکه ممکن است ساختمان‌های تازه ساخت هم نیاز به مقاوم سازی داشته باشند. اما مقاوم سازی ساختمان‌های قدیمی خود با توجه به نوع ساخت بنا به چند دسته تقسیم می‌شود که عبارتند از:

1. ساختمانهای قدیمی بنایی(خشت و گل یا آجر و بلوک سیمانی)
2. ساختمان‌های قدیمی بتنی
3. ساختمان‌های قدیمی فولادی

زمانی که صحبت از ساختمانهای قدیمی می‌شود، منظور تنها ساختمان‌های خشت و گلی نیست بلکه هر ساختمانی که مدت زیادی از ساخت آن گذشته و مصالح مورد استفاده آن قدیمی شده‌اند ساختمان قدیمی محسوب می‌شود. بنابراین انتخاب روش مقاوم سازی براساس نوع سازه ساختمان انتخاب می‌شود که در ادامه بیان می‌کنیم. اما پیش از آن بیایید ببینیم نیروی زلزله با ساختمان چه می‌کند.

زلزله چگونه بر ساختمان تاثیر می‌گذارد؟

هنگام وقوع زلزله نیروی ایجاد شده در زمین حرکت می‌کند و آن را تکان می‌دهد. نیرو در فواصل کوتاه و سریع در تمام جهات پخش می‌شود. اما ساختمان‌های ما اغلب به گونه‌ای ساخته می‌شوند که بتوانند در برابر نیرهای عمودی مانند باد و باران مقاومت کنند و متاسفانه آنها نمی‌توانند در برابر نیروهای جانبی مقاومت کنند و این نیروهای افقی منجر به لرزش ساختمان می‌شود و نابرابری در حرکت لرزشی تعادل ساختمان را بر هم می‌زند و در نهایت قاب نگهدارنده شکسته و ساختمان فرو می‌ریزد. به این ترتیب می‌توانیم متوجه اهمیت مقاوم سازی ساختمان در برابر نیروی زلزله شویم. اما در صورت انجام تمامی اقدامات مقاوم سازی نمی‌توان انتظار داشت که ساختمان ۱۰۰٪ در برابرزلزله مقاوم شده است، چنین ساختمانی در هیچ کجای دنیا وجود ندارد. با این وجود علم هموراه در حال پیشرفت است و همواره در حال یافتن راه‌های بهتری برای مقاوم سازی ساختمان در برابر این نیروی طبیعی زمین است.

چگونه می‌توان ساختمانی مقاوم در برابر زلزله ساخت؟

حال که به اهمیت این موضوع پی بردیم بهتر است گریزی به روش‌های مقاوم‌سازی در برابر زلزله هم داشته باشیم. همانطور که گفتیم روش‌های مقاوم سازی ساختمان همواره در حال تغییر و پیشرفت است. اما از جمله رایج‌ترین روش‌ها آن به قرار زیر است:

1. با استفاده از دیوار برشی
2. مقاوم سازی با ژاکت بتنی
3. مقاوم سازی با FRP
4. با قاب خمشی

اما همانطور که گفتیم انتخاب روش مناسب مقاوم سازی براساس نوع سازه و مصالحی که در ساخت آن به کار رفته انتخاب می‌شود. به این ترتیب در ابتدا به بیان روش‌های مقاوم سازی ساختمان‌ها بنایی می‌پردازیم.

مقاوم سازی ساختمان بنایی

ساختمان‌های با مصالح بنایی از رایج‌ترین انواع ساختمان‌ها هستند که در آن از مصالحی مانند آجر و بلوک سیمان و یا سنگ برای ساخت استفاده می‌کنند و در آن تمام و یا قسمتی از بارهای قائم توسط دیوارها تحمل می‌شود. در این ساختمان‌ها دیوارها از آجر ساخته شده و مابین آنها برای اتصال آجرها از ملات سیمانی استفاده می‌شود. این ملات سیمانی هنگامی که به آخرین حد مقاومت خود می‌رسد از هم فروپاشیده و می‌شکند. به خاطر همین در این صورت دیوار فرو می‌ریزد. اما در ساختمان‌های بتنی و یا زمانی که برای چسباندن مصالح به یکدیگر از متریالی چون چسب سنگ استفاده شود، این مواد هنگامی که به اوج مقاومت خود می‌رسند منعطف شده و به این ترتیب دیوار تخریب نمی‌شود و تنها کمی خم می‌شود. به همین خاطر است که عمده خسارات جانی و مالی در زلزله در این ساختمان‌ها رخ می‌دهد. اما آیا این ساختمان را چگونه می‌توان در برابر ساختمان مقاوم کرد بدون اینکه خراب کنیم و از اول بسازیم.

مقاوم کردن ساختمان بنایی بستگی به نوع مصالحی است که در آن به کار رفته دارد. زیرا این ساختمان‌ها براساس نوع مصالح به سه دسته ساختمان‌های خشت و گلی، سازه‌های آجری و سازه‌های سنگی تقسیم می‌شوند.

مقاوم سازی سازه خشت و گلی

خانه‌های خشت و گلی از ارزانترین ساختمان‌ها هستند که در گذشته در شهرها و همچنان در برخی روستاها دیده می‌شوند. این ساختمان‌ها در مناطق زلزله خیز بسیار کم هم  با کوچکترین لرزشی فرو ریخته و خسارات بسیاری را برجا می‌گذارند. همانطور که همواره در آمار زلزله‌های گذشته دیده‌ایم بیشترین میزان خسارت به روستاها و مناطق محرومی مربوط می‌شود که خانه‌های خشت و گلی داشته‌اند. اما مقاوم سازی چنین ساختمان‌هایی بسیار ارزان‌تر از ساختمان‌های بتنی و فلزی است و به صورت زیر انجام می‌شود:

1. اصلاح مقاومت مصالح دیوارها:‌ با ایجاد پوشش سیمان مسلح در دو سمت دیوار
2. تامین جزییات لازم برای ایجاد مسیر پیوسته انتقال بار: این اقدام نیز برای کاهش شدت فشار وارد شده بر یک قسمت انجام می‌شود.

مقاوم سازی سازه آجری و سنگی

همانطور که گفتیم از رایجترین انواع ساختمان ها چه در شهر و چه در روستا، ساختمان‌های آجری و سنگی است که بخاطر انعطاف پایین سیمان به کار رفته در ساخت‌ آنها مقاومت کمی در برابر زلزله دارند. در واقع از جمله دلایل ریزش چنین ساختمان‌هایی استفاده از ملات بی کیفیت ، دیوار چینی غلطاست اما روش‌های مقاوم سازی این سازه‌ها هم به صورت زیر است:

1. ایجاد سیمان مسلح در دو یا یک طرف دیوار مانند سازه خشت و گلی
2. تعمیر دیوارهای آسیب دیده و ترک خورده
3. ساخت کلاف قائم بتنی(برای تحمل نیروها)
4. دوغاب ریزی

مقاوم سازی ساختمان بتنی

کم بودن مقاومت این ساختمان های به دلایل مختلفی از جمله طراحی اشتباه، مقاومت کم بتن و بی کیفیت بودن مصالح به کار رفته می‌تواند رخ دهد. اما به این منظور از روش‌های مختلفی برای مقاوم سازی استفاده می کنند. در صورتی که مقاومت بتن از ۱۷۰ کیلوگرم بر سانتی مترمکعب کمتر باشد از روش ژاکت بتنی استفاده می‌کنند تا مقاومت بتن را بالاتر ببرد. در غیر اینصورت برای مقاوم سازی می‌توانیم از ورق‌های فولادی استفاده کنیم و به عنوان راه آخر و در صورت نبود ورق فولادی می‌توانیم از الیاف FRP استفاده کنیم. علاوه بر این با استفاده از دیوار برشی نیز می‌توان سیستمی برای باربری جانبی در ساختمان ایجاد کرد.

مقاوم سازی ساختمان فولادی

در چنین ساختمان‌هایی مقاومت ساختمان در برابر نیروهای وارده به میزان زیادی به مقاومت و کیفیت جوشکاری ورق‌های فولاد به یکدیگر و کیفیت فولاد به کار رفته وابسته است. در این ساختمان‌ها معمولا سقف‌ها به صورت طاق ضربی ساخته می‌شوند که مقاومت بسیار کمی در برابر لرزش دارند. به همین خاطر مقاوم سازی چنین سقفهایی بسیار ضروری است. حال نحوه مقاوم سازی چنین ساختمانی اجرای شبکه فولادی با بتن روی سقف و در نهایت برچیدن سقف طاق ضربی است.

اهمیت مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

همانطور که تاکنون بیان کردیم، زلزله از جمله بلایای طبیعی است که بدون آگاهی قبلی رخ می‌دهد و جان و مال انسان‌های زیادی را می‌گیرد. بنابراین همواره تلاش در جهت کاهش میزان خسارت‌ها در چنین مواقعی انجام می‌شود. اما یکی از مهم‌ترین اقدامات در این زمینه مقاوم سازی ساختمان‌ها است که متاسفانه در کشور ما هنوز عده زیادی به این موضوع بی توجه هستند. علاوه بر این روستاهای زیادی در نقاط مختلف کشورمان وجود دارند که خانه‌های خود را از خشت و گل می‌سازند و مقاومت این خانه ها در برابر زلزله تقریبا صفر است. همچنین ساختمان های آجری و سنگی زیادی هم در شهرها هستند که مقاومت خوبی در برابر زلزله ندارند. چنین ساختمان‌هایی باید برای مقاوم سازی ساختمان خود اقدام به بازسازی ساختمان و بهبود مصالح جهت افزایش مقاومت ساختمان کنند.