زلزله پدیده ای است طبیعی و وجود آن یکی از اجتناب ناپذیرترین وقایع طبیعی است که سبب می گردد نیروهای محبوس در پوسته زمین آزاد و مستهلک شوند ولی زمین‌لرزه‌ها خسارات جانی و مالی قابل ملاحظه ای وارد می سازد. در خلال این قرن کلاً بیش از هزار زلزله مخرب در هفتاد کشور جهان به وقوع پیوسته و جان ۵۳/۱ میلیون نفر را گرفته است که ۸۰ درصد از تلفات جانی ناشی از این زلزله‌ها در ۶ کشور چین، ایران، پرو، شوروی سابق، گواتمالا و ترکیه بوده است و هرساله بطور متوسط نزدیک به ۳۵۰۰۰ نفر در سطح جهان قربانی زمین‌لرزه می شوند و نزدیک به ۳۸۰۰۰۰ نفر زخمی و بی خانمان می گردند. از هر ۱۵۳ زلزله خربی که در دنیا اتفاق افتاده ۶/۱۰ درصد آن مربوط به ایران بوده و در طی قرن اخیر با وقوع بیش از ۸۳ زلزله با قدرت تخریبی بالا بالغ بر ۱۲۰۰۰۰ نفر از هم میهنانمان جان خود را در اثر این وقایع از دست داده اند. سرزمین م ایران بخشی از کمربند کوهزایی آلپ- هیمالیا است که به عنوان آخرین و جوانترین نواحی کوهزایی جهان شناخته می شود و فلات ایران ازنظر وقوع زلزله یکی از فعالترین مناطق جهان می باشد.
امروزه در جوامع پیشرفته این اعتقاد پذیرفته شده است که زلزله به تنهایی مخرب نیست بلکه اشکال در عدم شناخت و برخورد نادرست با زلزله است تنها تفاوت این پدیده با پدیده‌های طبیعی دیگر از قبیل گردش روز و شب و فصول مختلف و۰۰۰ در پیچیده تر بودن قوانین حاکم بر آن است که تلقی درستی از زلزله در اذهان عمومی شکل نگرفته است از طرفی دیگر وقوع زلزله خطر جدی برای توسعه جوامع به شمار می آید چراکه سبب می گردد حاصل سرمایه گذاریهای طولانی دفعتاً نابود شده و منابع ارزشمند جانی و مالی موثر در توسعه از بین برود بنابراین آنچه در این پدیده یک فاجعه می سازد، عدم پیشگیری از تأثیر آن و عدم آمادگی جهت مقابله با عواقب آن است و تا زمانی که زیستگاه انسان در برابر زلزله تضمین کافی نیافته باشد لاجرم باید منتظر عواقب خسارت زای آن بود، پس اندیشیدن به مسائل مختلف آن کاملاً ضروری است.
برای سازه‌هایی که در آینده طرح و ساخته می شود رعایت ضوابط تدوین شده ویژه مناطق با خطر نسبی زلزله زیاد می تواند آثار تخریبی زمین‌لرزه ر تا حد زیادی کاهش دهد که مستلزم برنامه ریزیهای خاص در شهرسازی می باشد و مطالعه آسیب‌پذیری سازه‌های موجود و ارائه طرح مقاوم سازی آنها در صورت نیاز و توجیه فنی و اقتصادی حائز اهمیت و قابل بررسی است.
مباحث و روشهای مورد بحث در این رشته می تواند بینش خوبی از مسائل مربوط به زلزله و الگویی مناسب برای تعمیر و مقاوم سازی انواع سازه‌های بتنی ارائه دهد. لازم به ذکر است طرح مسئله مقاوم سازی از لحاظ پیشگیری از فجایع انسانی و مالی می تواند یک راه کار اقتصادی باشد و جا دارد مهندسین و متخصصین ایرانی بکوشند تا با بهره گیری از تجربیات ممالکی که در این زمینه قدمهای اساسی برداشته اند نقش فعال و گسترده ای در ایمن سازی ساختمانها و شهرها در برابر زلزله ایفا نمایند.
بطورکلی موضوع از آنجا آغاز می شود که ساختمانی در اثر زلزله خسارت می بیند و یا بعلل مختلف از جمله تغییر مقررات آئین نامه ای، کوتاهی یا کاستی در طراحی یا اجرای کارگاهی و یا تغییر درکاربری ساختمان و اضافه نمودن تعداد طبقات و …لازم آیدکه آنرا به گونه ای مقاوم نمود تا با شرایط جدید مطابقت داشته باشد ضمن آنکه ساختمان تقویت شده می بایست الزامات آئین نامه ای را برآورده سازد. درهر صورت مقاوم نمودن یک ساختمان وتعمیر آن ممکن است بسیار پرهزینه باشد که تصمیم نهایی در مورد اینکه آیا تعمیر انجام شود یا نه؟ و اگر انجام شود به چه نحوی باشد نیاز به یک برسی همه جانبه اقتصادی دارد، ولی در برخی مواقع با ساختمانهای تاریخی و ابنیه میراث فرهنگی مواجه هستیم که دراینگونه موارد مسئله اقتصادی قضیه منتفی است.
در مراجع مختلف تعریف گوناگونی از مقاوم سازی انجام شده است که بعنوان یک تعریف جامع و کامل می توان چنین بیان نمود. « اصلاح منطقی خصوصیات سازه ای یک ساختمان موجود برای اینکه تحت اثر زلزله‌های آتی رفتار آن بهبود یابد». دیوارهای برشی، قابهای خمشی، دیافراگم های افقی و اتصالات بیش از همه مستعد خسارت هستند و هرکدام به نحو مشخصی گسیخته می شوند. اقدامات متداول تعمیر و تقویت عبارتند از:
- خارج سازی اعضاء خسارت دیده و جایگزینی آن توسط اعضای جدید
- ضخیم نمودن و بزرگ سازی و مقاوم نمودن اعضاء
- اضافه نمودن دیوارهای برشی، مهاربندیهای قائم هم مرکز و خارج از مرکز(CBF و EBF) و ستونهای جدید به سازه و …
- تبدیل اتصالات برشی به اتصالات مقاوم خمشی
- کاهش جرم بوسیله حذف طبقات فوقانی
- بررسی خصوصیات دینامیکی سازه تعمیرشده
تقسیم بندی درمقاوم سازی سازه‌ها می تواند به شکل کمی تری نیز بیان شود بدینصورت که مقاوم سازی ممکن است به دو روش افزایش مقاومت و یا افزایش شکل پذیری انجام پذیرد. روش افزایش مقاومت غالباً وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که مقاومت سازه ساختمانی کافی نبوده و بالا بردن شکل پذیری آن نیز به راحتی میسر نباشد که می توان به روشهایی از قبیل اضافه نمودن دیوار بال(Wing Wall) به ستونها و دیوارهای برش، اضافه نمودن مهاربندهای هم مرکز(CBF) خارج از مرکز(EBF) اشاره نمود که بایستی در اتصال موارد فوق به سازه نهایت دقت را مبذول داشت در این روش سیستم قاب مهار بندی فولادی یک سیستم مقاوم سازی مطلوب به حساب می آید زیرا کمترین وزن اضافی را به سازه اولیه می افزاید.
روش افزایش شکل پذیری در مواردی که مقاومت سازه ناکافی باشد و مقاوم سازی آن از طریق مهاربندها و دیوارهای برشی امکان پذیر نباشد اصلاح شکل پذیری می تواند بعنوان یک گزینه مفید و قابل بررسی مورد توجه قرارگیرد. بعنوان مثال با تقویت مقاومت برشی در ستونها می توان شکست برشی را به گسیختگی خمشی تغییر داد روشهایی از قبیل محاط نمودن ستون با ورق فولادی و سپس پر نمودن این فاصله با ملات، قراردادن نبشی در گوشه ستونها و تیرها و متصل نمودن آنها به کمک تنگهای فولادی، کاهش ارتفاع تیر در نزدیکی ستون و با اضافه نمودن مهاربندی خارج از مرکز و … از این گروه به شماره می آید.
در ادامه بحث سعی می شود که مطالب فوق با جزئیات بیشتری بررسی شوند و نشان دادن نمونه‌های عملی از کاربرهای آنها دید بهتری از بحث مقاوم سازی ارائه شود در انتها پروژه تعیین آسیب‌پذیری و مقاوم سازی لرزه ای بیمارستانهای بتنی امام خمینی تبریز مورد بررسی قرارگرفته است لازم به ذکر است که پروژه اخیر به پیشنهاد موسسه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله وتصویب استانداری محترم آذربایجان شرقی به کارفرمایی سازمان مسکن و شهرسازی استان درحال انجام است.
گفتنی است که روشهای یاد شده در این مجموعه تنها راه حلهای موجود نمی باشند، بلکه نمونه ای از روشهایی هستند که اغلب با هزینه‌های مناسب و با تکنیک نسبتاً ساده قابل اجرا می باشند.
آسیب‌پذیری و مقاوم سازی سازه‌های بتن مسلح، مطالعه موردی مقاوم سازی بیمارستان امام خمینی تبریز/یاسائی باشیز حسین
/توسط Arash Eslamiزلزله پدیده ای است طبیعی و وجود آن یکی از اجتناب ناپذیرترین وقایع طبیعی است که سبب می گردد نیروهای محبوس در پوسته زمین آزاد و مستهلک شوند ولی زمین‌لرزه‌ها خسارات جانی و مالی قابل ملاحظه ای وارد می سازد. در خلال این قرن کلاً بیش از هزار زلزله مخرب در هفتاد کشور جهان به وقوع پیوسته و جان ۵۳/۱ میلیون نفر را گرفته است که ۸۰ درصد از تلفات جانی ناشی از این زلزله‌ها در ۶ کشور چین، ایران، پرو، شوروی سابق، گواتمالا و ترکیه بوده است و هرساله بطور متوسط نزدیک به ۳۵۰۰۰ نفر در سطح جهان قربانی زمین‌لرزه می شوند و نزدیک به ۳۸۰۰۰۰ نفر زخمی و بی خانمان می گردند. از هر ۱۵۳ زلزله خربی که در دنیا اتفاق افتاده ۶/۱۰ درصد آن مربوط به ایران بوده و در طی قرن اخیر با وقوع بیش از ۸۳ زلزله با قدرت تخریبی بالا بالغ بر ۱۲۰۰۰۰ نفر از هم میهنانمان جان خود را در اثر این وقایع از دست داده اند. سرزمین م ایران بخشی از کمربند کوهزایی آلپ- هیمالیا است که به عنوان آخرین و جوانترین نواحی کوهزایی جهان شناخته می شود و فلات ایران ازنظر وقوع زلزله یکی از فعالترین مناطق جهان می باشد.
امروزه در جوامع پیشرفته این اعتقاد پذیرفته شده است که زلزله به تنهایی مخرب نیست بلکه اشکال در عدم شناخت و برخورد نادرست با زلزله است تنها تفاوت این پدیده با پدیده‌های طبیعی دیگر از قبیل گردش روز و شب و فصول مختلف و۰۰۰ در پیچیده تر بودن قوانین حاکم بر آن است که تلقی درستی از زلزله در اذهان عمومی شکل نگرفته است از طرفی دیگر وقوع زلزله خطر جدی برای توسعه جوامع به شمار می آید چراکه سبب می گردد حاصل سرمایه گذاریهای طولانی دفعتاً نابود شده و منابع ارزشمند جانی و مالی موثر در توسعه از بین برود بنابراین آنچه در این پدیده یک فاجعه می سازد، عدم پیشگیری از تأثیر آن و عدم آمادگی جهت مقابله با عواقب آن است و تا زمانی که زیستگاه انسان در برابر زلزله تضمین کافی نیافته باشد لاجرم باید منتظر عواقب خسارت زای آن بود، پس اندیشیدن به مسائل مختلف آن کاملاً ضروری است.
برای سازه‌هایی که در آینده طرح و ساخته می شود رعایت ضوابط تدوین شده ویژه مناطق با خطر نسبی زلزله زیاد می تواند آثار تخریبی زمین‌لرزه ر تا حد زیادی کاهش دهد که مستلزم برنامه ریزیهای خاص در شهرسازی می باشد و مطالعه آسیب‌پذیری سازه‌های موجود و ارائه طرح مقاوم سازی آنها در صورت نیاز و توجیه فنی و اقتصادی حائز اهمیت و قابل بررسی است.
مباحث و روشهای مورد بحث در این رشته می تواند بینش خوبی از مسائل مربوط به زلزله و الگویی مناسب برای تعمیر و مقاوم سازی انواع سازه‌های بتنی ارائه دهد. لازم به ذکر است طرح مسئله مقاوم سازی از لحاظ پیشگیری از فجایع انسانی و مالی می تواند یک راه کار اقتصادی باشد و جا دارد مهندسین و متخصصین ایرانی بکوشند تا با بهره گیری از تجربیات ممالکی که در این زمینه قدمهای اساسی برداشته اند نقش فعال و گسترده ای در ایمن سازی ساختمانها و شهرها در برابر زلزله ایفا نمایند.
بطورکلی موضوع از آنجا آغاز می شود که ساختمانی در اثر زلزله خسارت می بیند و یا بعلل مختلف از جمله تغییر مقررات آئین نامه ای، کوتاهی یا کاستی در طراحی یا اجرای کارگاهی و یا تغییر درکاربری ساختمان و اضافه نمودن تعداد طبقات و …لازم آیدکه آنرا به گونه ای مقاوم نمود تا با شرایط جدید مطابقت داشته باشد ضمن آنکه ساختمان تقویت شده می بایست الزامات آئین نامه ای را برآورده سازد. درهر صورت مقاوم نمودن یک ساختمان وتعمیر آن ممکن است بسیار پرهزینه باشد که تصمیم نهایی در مورد اینکه آیا تعمیر انجام شود یا نه؟ و اگر انجام شود به چه نحوی باشد نیاز به یک برسی همه جانبه اقتصادی دارد، ولی در برخی مواقع با ساختمانهای تاریخی و ابنیه میراث فرهنگی مواجه هستیم که دراینگونه موارد مسئله اقتصادی قضیه منتفی است.
در مراجع مختلف تعریف گوناگونی از مقاوم سازی انجام شده است که بعنوان یک تعریف جامع و کامل می توان چنین بیان نمود. « اصلاح منطقی خصوصیات سازه ای یک ساختمان موجود برای اینکه تحت اثر زلزله‌های آتی رفتار آن بهبود یابد». دیوارهای برشی، قابهای خمشی، دیافراگم های افقی و اتصالات بیش از همه مستعد خسارت هستند و هرکدام به نحو مشخصی گسیخته می شوند. اقدامات متداول تعمیر و تقویت عبارتند از:
تقسیم بندی درمقاوم سازی سازه‌ها می تواند به شکل کمی تری نیز بیان شود بدینصورت که مقاوم سازی ممکن است به دو روش افزایش مقاومت و یا افزایش شکل پذیری انجام پذیرد. روش افزایش مقاومت غالباً وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که مقاومت سازه ساختمانی کافی نبوده و بالا بردن شکل پذیری آن نیز به راحتی میسر نباشد که می توان به روشهایی از قبیل اضافه نمودن دیوار بال(Wing Wall) به ستونها و دیوارهای برش، اضافه نمودن مهاربندهای هم مرکز(CBF) خارج از مرکز(EBF) اشاره نمود که بایستی در اتصال موارد فوق به سازه نهایت دقت را مبذول داشت در این روش سیستم قاب مهار بندی فولادی یک سیستم مقاوم سازی مطلوب به حساب می آید زیرا کمترین وزن اضافی را به سازه اولیه می افزاید.
روش افزایش شکل پذیری در مواردی که مقاومت سازه ناکافی باشد و مقاوم سازی آن از طریق مهاربندها و دیوارهای برشی امکان پذیر نباشد اصلاح شکل پذیری می تواند بعنوان یک گزینه مفید و قابل بررسی مورد توجه قرارگیرد. بعنوان مثال با تقویت مقاومت برشی در ستونها می توان شکست برشی را به گسیختگی خمشی تغییر داد روشهایی از قبیل محاط نمودن ستون با ورق فولادی و سپس پر نمودن این فاصله با ملات، قراردادن نبشی در گوشه ستونها و تیرها و متصل نمودن آنها به کمک تنگهای فولادی، کاهش ارتفاع تیر در نزدیکی ستون و با اضافه نمودن مهاربندی خارج از مرکز و … از این گروه به شماره می آید.
در ادامه بحث سعی می شود که مطالب فوق با جزئیات بیشتری بررسی شوند و نشان دادن نمونه‌های عملی از کاربرهای آنها دید بهتری از بحث مقاوم سازی ارائه شود در انتها پروژه تعیین آسیب‌پذیری و مقاوم سازی لرزه ای بیمارستانهای بتنی امام خمینی تبریز مورد بررسی قرارگرفته است لازم به ذکر است که پروژه اخیر به پیشنهاد موسسه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله وتصویب استانداری محترم آذربایجان شرقی به کارفرمایی سازمان مسکن و شهرسازی استان درحال انجام است.
گفتنی است که روشهای یاد شده در این مجموعه تنها راه حلهای موجود نمی باشند، بلکه نمونه ای از روشهایی هستند که اغلب با هزینه‌های مناسب و با تکنیک نسبتاً ساده قابل اجرا می باشند.