علت و راه های مقاوم سازی ساختمان ؟ چگونه متوجه شویم ساختمان مقاوم است؟
در این مطلب می خواهیم درباره مقاوم سازی ساختمان با یکدیگر صحبت کنیم.
عنوان ها :
مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی ساختمان برطبق مطالعات انجام شده در دو دهه اخیر و همچنین مستندات علمی و مشاهداتی که از قرن بیستم وجود دارد، کشورمان ایران از نظر لرزه‌خیزی در یکی از مناطق فعال دنیا قرار دارد.
گسل‌هایی که در این منطقه هستند، ایران را مستعد زمین لرزه های پرقدرت و خطرناک قرار میدهد و به همین علت توجه به اصول و رعایت استانداردهای آن در ساخت و ساز شهری از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.
در شرایط کنونی، با وقوع هر زمین لرزه ای، تلفات انسانی قابل توجهی را در مناطق مختلف به خصوص بخش های روستایی مواجه میشویم. به همین علت، کشورمان در زمینه تلفات جانی ناشی از زلزله، در صدر کشورهای لرزه خیز قرار دارد.
گرچه که بشر با دانش و امکانات فعلی خود هنوز هم موفق نشده در برابر زلزله های بسیار شدید آسیب پذیریش رو کم کنه، ولی با افزایش روز به روز سطح اطلاعات و آگاهی عمومی در رابطه با زمین لرزه و ترویج اصول ایمنی و بررسی وضعیت آسیب پذیری ساختمان ها، می‌شود تا حد مطلوبی از تلفات و خسارت های ناشی از زلزله جلوگیری کرد.
امروزه می‌شود با شناسایی نقاط ضعف ساختمان ها و به‌کارگیری نکات ایمن سازی و مقاوم سازی، علی الخصوص در شهرهای شلوغی مثل تهران، می‌توان برای مقابله با زلزله‌های شدید در آینده، آمادگی بیشتری پیدا کرد.
مقاوم سازی ساختمان چه معنایی دارد؟
در حقیقت 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، دلالت دارد.
از اساسی ترین کاربردهای آن، افزایش میزان استحکام ساختمان ها در برابر زمین لرزه می باشد. به طور کلی به عنوان یکی از روش های بهسازی لرزه ای سازه شناخته می شود که تاثیرات فراوانی بر افزایش مقاومت سازه ها داشته و به روش های مختلف و گوناگونی قابل اجرا می باشد.
با توجه به قرارگیری ایران در موقعیت جغرافیایی زلزله خیز، بهسازی در ایران مسئله‌ای است که دارای اهیمیتی بسیار بالایی می باشد و از نکات حیاتی و مهم در ساخت و ساز به شمار می آید.
علل نیاز به مقاوم سازی
دلایل زیادی برای انجام مقاوم سازی سازه ها وجود دارند. در سر تا سر دنیا می بینیم که تعداد زیادی از ساختمان ها دارای ضعف هایی هستند؛ ولی با وجود تفاوت در این ضعف ها، فقط 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 شیوه های به روز دنیا افزایش داد و بازسازی کرد.
بعضی از این ضعف ها در ساخت سازه ها شامل:
۱-خطا در طراحی:
مفهوم خطا در طراحی سازه ها، در حقیقت اشکالات موجود در تهیه نقشه ها، بی توجهی به مبانی اولیه و پایه، و پیشبینی های نادرست و غلط است. در همچیم مواقعی است که می تواند این اشکالاتی که در مراحل اولیه ساخت و ساز ایجاد شده اند را از بین ببرد.
۲-خطا در اجرا:
خطاهایی که در اجرا ایجاد میشوند، اکثرا همان ایراداتی هستند که در قالب بندی، بتن ریزی و اقداماتی از این قبیل ایجاد می شوند. همچین اشکالاتی اغلب به علت عدم نظارت، وجود نیروهای غیر متخصص در عملیات، و یا به کارگیری مصالح ارزان و بی کیفیت پیش می آیند.
۳- تغییر کاربری:
بعضی اوقات بنا به دلایلی، کاربری سازه ها تغییر پیدا می کنند و انتظارات از کاربری سازه ها بالا می رود. همین تغییر کاربری است که باعث می شود ساختمان ها به مقاوم سازی نیاز پیدا کنند، چون که 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 و فرسوده شده و دیگر به اندازه ی سازه های جدید ، استحکام و مقاومت کافی را ندارند. در این موارد باید از طریق اجرای بهسازی، توان ساختمان های قدیمی را به اندازه ی سازه های جدیدتر در برابر نیروهای وارده بالا ببریم.
بیشتر بخوانید : نمای ویلا در شمال | نمای ویلا در تهران | ساخت نمای ویلا در شمال
مقاوم سازی ساختمان و سازه های صنعتی
دولت با هدف کم کردن خطرپذیری کشور در برابر زمین لرزه ها، به منظور مطالعه و مقاوم سازی ساختمان های مهم دولتی بعلاوه سازه ها و تاسیسات صنعتی که از شریان های حیاتی اقتصاد کشور به حساب می‌آیند، برنامه های متفاوتی را ارائه کرده است.
یکی از نکات 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 رسیدن به این مهم، در برنامه دولت یازدهم برای آموزش افراد در بخش طراحی و پیمانکاران مجری، طرح‌هایی را تهیه کرده است
اهمیت مقاوم سازی ساختمان های تهران
وقوع زلزله ۵٫۲ ریشتری در پاییز ۹۶ در غرب استان تهران باعث شد تا خیلی از زمین‌شناسان به تئوری «زلزله بزرگ» در تهران به شکل خیلی جدی تری بنگرند. این اتفاق همچنین تغییر رویکردی جدی نسبت به مقاوم سازی ساختمان آجری در تهران را به همراه داشت.
طبق محاسبات تخمینی انجام شده توسط زمین شناسان و همچنین با توجه به سوابق زمین‌لرزه‌های تهران، می‌شود دریافت کرد که هر ۱۵۰ تا ۲۰۰ سال، یک زلزله بزرگ و شدید در این موقعیت جغرافیایی رخ میدهد و به همین علت اکنون در دوره‌ای قرار داریم که باید خودمان را برای زلزله بزرگی آماده کنیم.
گرچه که بعضی از زلزله شناسان شناخته شده در ایران، این محاسبات تخمینی را به نوعی قبول ندارند، ولی به هر حال زلزله ۲۹ آذر در شهر ملارد و همچنین زلزله ماهدشت جنوبِ کرج باعث شد تا گمانه‌زنی‌ها در خصوص فعال شدن گسل‌های مناطق شمالی تهران دوباره مورد توجه قرار بگیرد. طبق حدس و گمان های قبلی، انتظار میرود با افزایش تنش در گسل شمال تهران، احتمال وقوع زمین لرزه ای با شدت بالاتر از ۷ ریشتر نیز رخ بدهد.
جالب اینجاست که تنها بعد از چند روز از وقوع زلزله های تهران و کرج، بسیاری از مردم در اینترنت در مورد 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.
تعریف مقاوم سازی با بهسازی لرزه ای
هر سازه ای دارای یک نیاز لرزه‌ای است چنانچه ظرفیت سازه با نیاز لرزه‌ایش برابر نباشد در اثر بار یا فشار جانبی آسیب‌پذیر خواهد بود. در بهسازی هدف این است که با استفاده از روش‌های تببین شده، ظرفیت سازه را تا جیی که امکان دارد به نیاز لرزه‌ایش نزدیک کنیم.
در مواقعی که قصد افزایش ظرفیت سازه را داشته باشیم، اصطلاحا فرایند مقاوم سازی برای یک سازه اجرا می‌شود. این فرایند ار می‌توان با افزایش میزان سختی و یا افزایش مقاومت انجام داد. افزایش ظرفیت سازه می‌تواند با استفاده از مهاربند، دیوار برشی و یا ژاکت‌های بتنی انجام گیرد.
بعضی اوقات نیز می‌شود نیاز لرزه‌ای سازه را کاهش داد تا با مقدار ظرفیت سازه برابر شود. به همین دلیل دیگر نیازی به افزایش ظرفیت سازه وجود ندارد. این کار نیز با استفاده از افزایش شکل‌پذیری، کاهش جرم، کاهش نامنظمی و استفاده از فناوری‌های جدیدی مانند جداسازی لرزه‌ای و میراگرها قابل اجرا است.
بنابراین می‌شود به این نتیجه رسید که مقاوم سازی در واقع یکی از روش‌های بهسازی لرزه‌ای به شمار میرود که با کمک مجموعه عملیاتی برای توانبخشی سازه‌های موجود، از آسیب‌دیدگی و فروپاشی سازه در برابر بارهای اضافی و یا عوامل مخرب محیطی جلوگیری می‌کند.
بیشتر بخوانید : طراحی نمای ویلا در شمال | نما ویلایی آجری، سنگی و شیشه ای
انواع روش های مقاوم سازی ساختمان و سازه
با مصالح FRP
اف‌آر‌پی در حقیقت مخفف عبارت Fiber Reinforced Polymer به معنای پلیمر مسلح شده با الیاف است. این یک محصول ترکیبی است که از دو بخش الیاف و ماتریس تشکیل شده است. از جمله الیافی که در ساخت این نوع مصالح مورد استفاده قرار میگیرد می‌توان به کربن، شیشه و آرامید اشاره کرد.
با قاب خمشی
قاب‌های خمشی برعکس مهاربند یا دیوار برشی، هیچ عضو اضافه‌ای ندارند و لذا در برابر تغییرشکل‌های جانبی مقاومت کمی دارند. این موضوع کمک می‌کند تا سازه در مقابل بارهای جانبی یک زمین‌لرزه مثل یک موم تغییرشکل داده و از خرابی‌های گسترده جلوگیری کند.
با دیوار برشی
در این شیوه با الحاق دیوار برشی به سازه بتنی می‌شود سختی سازه را به میزان دلخواه افزایش داد و بالا رفتن ظرفیت تحمل بارهای ثقلی، ظرفیت سازه در تحمل بارهای جانبی ناشی از زمین‌لرزه نیز افزایش می‌یابد.
مهاربند یا بادبند برای مقاوم سازی
بادبندها یا مهاربندها اجزایی کارآمد هستند که به‌صورت مورب در قالب‌های سازه‌ای اجرا شده و مقاومت سازه در مقابل بارهای جانبی را تا حد محسوسی افزایش می‌دهند. طراحی مهاربند در حقیقت از ساختار مثلث الهام گرفته شده است. مانند مثلث که اگر خطوط تشکیل دهنده آن تغییر طول ندهند، زوایای بین آنها همیشه ثابت می‌ماند، در موقعی که مهاربند نیز به یک تکیه‌گاه ثابت متصل شود، در مقابل نیروهای خارجی همانند زمین لرزه‌های شدید مقاومت بسیار خوبی از خود نشان میدهد. این در واقع همان خاصیتی است که در اجزای خرپایی نیز وجود دارد.
ستون بتنی با کامپوزیت FRP
استفاده از الیاف FRP در ستون‌ها باعث زیاد شدن ظرفیت برشی شده و گسیختگی سازه از حالت برشی به خمشی تغییر پیدا می‌کند. این مسئله شکل‌پذیری سازه در برابر بارهای جانبی را تا حد محسوسی افزایش میدهد و در نتیجه علاوه بر مقاومت بیشتر در برابر زلزله و خوردگی نیز مقاومت خوبی از خود بروز میدهد.
بیشتر بخوانید : مدل سازی ۳ بعدی (۳D MAX)
بهسازی سیستم سازه‌ای ساختمان
در بهسازی لرزه‌ای سازه‌های ساختمان سه شیوه متداول دیوار برشی، قاب خمشی، جداساز لرزه‌ای، میراگر و بادبند به‌کار گرفته می‌شود که هر کدام مزایای خاص خود را دارند.
استفاده از میراگر در مقاوم سازی ساختمان
ساختمان‌هایی با تعداد طبقه بالا به راه حل های بهینه‌تری نیاز دارند. میراگرها در حقیقت تجهیزات ویژه‌ای برای جذب انرژی وارد شده به سازه هستند که تاثیرات مخرب زمین‌لرزه را به خود جذب می‌کنند و اجازه نمی‌دهند سازه ساختمان آسیب ببیند.
نقش جداساز لرزه‌ای در بهسازی ساختمان
یکی از روش‌های متداول 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 بالا را از فوندانسیونی که بر روی بستر لرزه‌خیز قرار گرفته است جدا می‌کند و به این ترتیب ساختمان در مقابل زمین لرزه مقاومت بالاتری را از خود ارائه میدهد.
مزایای استفاده از FRP
استفاده از کامپوزیت‌های FRP در مصالح ساختمانی مزیت های ویژه‌ای به آنها اضافه می‌کند. این نوع از کامپوزیت‌ها در روش‌های جدید مقاوم سازی ساختمان همواره مورد توجه قرار دارند و با بودجه ای نه چندان زیاد می‌توانند مقاومت کلی ساختمان در برابر زلزله‌های شدید را افزایش دهند. در ادامه مطلب به چند مورد از فواید مهم استفاده از FRP در ساختمان‌ها اشاره خواهیم کرد.
- مقاومت کششی بسیار زیاد
- مقاومت زیاد در مقابل 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 مختلف
مقاوم سازی ستون‌های بتنی
شاید یکی از رایج‌ترین مصالح مورد استفاده در آرماتورهای ساختمانی، بتن مسلح برای ستون‌های بتنی باشد.
برعکس تصور بعضی از افراد، بتن تنها از سیمان سخت شده تشکیل نشده بلکه سیمان فقط بخشی از ترکیب بتن مسلح را تشکیل میدهد. ترکیب استاندارد بتن مسلح عبارت است از سیمان، آب، سنگدانه‌ها و فولاد.
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.
همان‌گونه که قبلا اشاره شد، بتن بدون آرماتور فولادی به خوبی تحت فشار عمل می‌کند اما مقاومت کمی در مقابل کشش دارد.
فولاد دارای استحکام کششی زیادی است اما فاقد مقاومت در مقابل اکسیداسیون ناشی از قرار گرفتن در معرض رطوبت است.
با ترکیب این دو ماده، کامپوزیت‌های بتن و فولاد، استحکام فشاری و کششی بسیار 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 متریال به طور گسترده در پروژه‌های مختلف ساختمانی و مقاوم‌سازی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند و به دلیل پایداری و دوام خود شناخته میشوند.
بیشتر بخوانید : اجرای سازه بتنی | خدمات اجرایی ساختمان
مقاوم سازی تیرها
تقویت تیر‌های فولادی ممکن است در پروژه‌های ساخت و ساز مسکونی و بازسازی غیر معمول باشد، ولی در ساختمان های مرتفع و آسمان خراش‌ها نکته‌ای اساسی به شمار میرود.
فولاد استحکام فشاری و کششی بسیار بالایی دارد، همچنین از شکل‌پذیری و دوام بسیار بالایی برخوردار است که آن را به یکی از مصالح پیشرو و مورد استفاده در پروژه‌های مختلف ساخت و ساز و تقویت ساختمان‌های صنعتی و تجاری تبدیل می‌کند.
برعکس تصور عموم، فولاد به طور کلی در مقایسه با بتن خیلی اقتصادی تر 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 پیچیده‌تر و سخت‌تری دارد.
استحکام کلی چشمگیر فولاد و وزن نسبتا کم، نصب آن را بسیار راحت 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 شبیه به هم باشد.
مقاوم‌سازی ساختمان با فولاد کاملا متداول است که امکان طراحی، ساخت و ساز و یا تقویت بیشتر را فراهم می‌کند.
فولاد از شکل‌پذیری و سازگاری قابل توجهی برخوردار است که به اشکال مختلف شکل میگیرد. تیرها و ستون‌های فولادی با استفاده از فولاد نورد گرم شکل می‌گیرند.
بیشتر بخوانید : خدمات آزمایشگاهی ساختمان
ما را در شبکه‌های اجتماعی نیز دنبال کنید
