مقاوم سازی و بهسازی سازه ها در برابر زلزله

1- جنبه های مختلف بهسازی

در علم مهندسی عمران مدرن، مقاوم سازی و مقاوم سازی و بهسازی سازه ها به معنای افزایش مقاومت سازه (ساختمان) در برابر نیروها است. امروزه این اصطلاح بیشتر برای اشاره به نیروی جانبی استفاده می شود. مقاوم سازی برای سازه های پیش ساخته کاربرد دارد، اصولا برای ساختمان های در حال ساخت رعایت اصول و مقررات فنی الزامی است و مقاوم سازی معنای خاصی ندارد. بنابراین، توجه به این نکته ضروری است که وقتی از مقاوم سازی و بهسازی سازه ها صحبت می کنیم، در مورد ساختمان های قدیمی و جدید صحبت می کنیم و ساختمان هایی که هنوز ساخته نشده اند در این دسته قرار نمی گیرند. این مقاله ابتدا جنبه های مختلف بهسازی را بررسی می کند. در ادامه به ضرورت انجام عملیات مقاوم سازی و به طور کلی بهسازی پرداخته شد و در نهایت روش ها و هزینه های انجام عملیات بهسازی مورد بررسی قرار گرفت. از نقطه نظر علمی، اصطلاح مقاوم سازی قطعا افزایش مقاومت در برابر زلزله نیست. در عوض، هدف آن بهبود عملکرد اجزای (ساختمان) در برابر نیروی زلزله است. بنابراین اصطلاح بهسازی و به خصوص نیروی لرزه ای بهسازی اصطلاح دقیق تری است. بهسازی در لغت به معنای بهبود و ترمیم چیزی است و در صنعت ساختمان به معنای بهبود بازسازی یا قابلیت استفاده یک ساختمان و افزایش عمر مفید آن است. به طور دقیق تر، بهسازی مجموعه ای از مقررات و عملیات است که توانایی انجام یک کار یا وظایفی را که در حالت فعلی نمی تواند انجام دهد در ساختمان ایجاد می کند. مردم امروز نمی توانند از وقوع زلزله جلوگیری کنند، اما می توانند با روش های مختلف از خسارات مادی و بلایای انسانی جلوگیری کنند و همچنین از خساراتی که ممکن است بر اثر زلزله در درازمدت رخ دهد جلوگیری کنند. یکی از این روش ها مقاوم سازی سازه های در برابر زلزله و مقاوم سازی بنا در برابر بلاهای طبیعیمی باشد. تکنیک تعمیر، ترمیم و مقاوم سازی ساختمان ها و سازه ها به منظور رفع نیاز به احساس امنیت که یکی از نیازهای اساسی انسان است، همزمان با تکنیک ساخت و ساز که گام به گام توسعه یافت، رشد کرد. سعی شده است با کمک علم و مقررات، در ازای حداقل زمان و هزینه، عملکرد ایمنی و اطمینان مطلوبی با نرخ معینی ارائه شود و زمانی که به دلیل:

• عدم ارزیابی صحیح میله ها و سایر عوامل موثر بر سازه یا اثرات آن
• مصالح مصرفی بی کیفیت یا اجرای ضعیف
• تأثیر عوامل محیطی یا خوردگی
• عوامل غیر قابل پیش بینی یا استثنایی مانند انفجار

 

 

کاهش ویژگی های مورد نیاز به میزان لازم برای انجام وظیفه سازه ای، بهبود وضعیت ساختمان از طریق تعمیر و مقاوم سازی و ارتقاء آن به سطح بالاتری از کار. گاهی ممکن است پس از ساخت ساختمان، کار سنگین تری از سازه لازم باشد و افزایش سطح کار مستلزم تقویت سازه ساختمان باشد. در واقع برای هر ساختمان در ابتدای طراحی و محاسبه، یک حاشیه ایمنی (فاصله بین تنش های ناشی از سطح کار و حد طراحی) در نظر گرفته شده و مشروط است که در آن کیفیت اجرا وجود دارد نقش تعیین کننده ای دارد. به عبارت دیگر در صورت به دست آمدن خواص مصالح مصرفی مناسب و روش کاربردی صحیح می توان ساختار مورد نظر را به راحتی حفظ و نگهداری کرد، در حالی که هنوز ساختمانی وجود ندارد و در ابتدا فقط روی مدل ریاضی و مصالح کار شده است. با این حال، اگر مصالح از کیفیت پایینی برخوردار باشند و اعمال شوند، ممکن است عرض حاشیه ایمنی کمتر از مقدار مورد نظر اولیه باشد و در طول زمان به سرعت کاهش یابد. حتی اگر حاشیه ایمنی را بپذیریم و بدون در نظر گرفتن کیفیت ساخت، حداقل آستانه ایمنی را تعیین کنیم، به دلیل قدیمی شدن تدریجی مصالح و اجزای ساختمان، حاشیه ایمنی باریک می شود و در پایان عمر مفید ساختمان، عرض حاشیه ایمنی به آن می رسد. تعمیر و نگهداری ساختمان معمولاً برای جلوگیری از خرابی های پیشرس انجام می شود. اما پس از وقوع آنها باید با توجه به اندازه و اهمیت عیوب و خرابی ها و شدت و ضعف آنها، عملیات تعمیر و مقاوم سازی و بهسازی سازه ها انجام شود و اگر شدت آسیب بیش از یک قسمت باشد، ممکن است لازم باشد. بازسازی تمام یا بخشی از ساختمان. به ویژه در کشورهای در حال توسعه که ساخت و ساز در اولویت است و ساخت و ساز به سرعت در حال توسعه است، کمبود افراد واجد شرایط، کمبود دانش در مورد مسائل اساسی تکنولوژی ساخت و ساز، فقدان یا عدم وجود قوانین، استانداردها و مقررات وجود دارد. قوانین، استانداردها و مقررات موجود، صلاحیت ‌های ناکافی کارگران و تکنسین‌ ها و کیفیت پایین کار دست به دست هم داده و باعث می ‌شود ساختمان‌ ها به زودی پس از اتمام کار منسوخ شده و نواقص آن برطرف شود.

2- ضرورت بهسازی

1-2- بهسازی، ضرورت مقابله با اثر خورنده زمان

بدیهی است که در جهان ابدی چیزی وجود ندارد و عمر مفیدی دارد که در طول زمان یا به دلایل دیگر تنزل می یابد و در نهایت منسوخ می شود. محصولات ساخت بشر از جمله ساختمان ها، مصالح و محصولات ساختمانی نیز از این قاعده مستثنی نیستند. با طراحی خوب و انطباق با محیط زیست، تمرین خوب و بهره برداری و نگهداری مناسب، ظاهر پوسیدگی را می توان به تعویق انداخت و عمر سرویس را افزایش داد، اما از اثرات ناشی از پیری و فرسودگی نمی توان جلوگیری کرد. پس نمی توان چیزی ساخت که فرو نمی ریزد، اما می توان با توجه به نکات فنی از سرعت و دامنه فروریختگی کاسته شد. با توجه به موارد فوق و با توجه به اینکه هر سازه باید حداقل ویژگی ها را داشته باشد تا بتوان از آنها استفاده کرد، در طراحی سازه ها نیاز به یک سطح وظیفه ای است که ویژگی ها و قابلیت های حداقل موقعیت را در بر گیرد. اما برای اینکه سازه به مرور زمان و با آسیب اندک قابلیت استفاده خود را از دست ندهد، سطح بالاتری به نام سطح طراحی، طراحی شده و فاصله سطح کار تا سطح طراحی مشخص می شود. با گذشت زمان به تدریج از ویژگی های ساختمان کاسته می شود و حاشیه ایمنی باریک می شود و زمانی که این ویژگی ها به سطح ماموریت رسید و از آن پایین آمد، عمر ساختمان به پایان می رسد و ساختمان از دسترس خارج می شود.

2-2- ضرورت بهسازی از نظر سوانح و حوادث

امکان کاهش ظرفیت ساختمان در اثر حوادث را نباید نادیده گرفت. گاهی ممکن است بر اثر زلزله، سیل، آتش سوزی و دلایلی از این دست، ساختمان کیفیت مطلوب خود را از دست داده، حاشیه ایمنی را کم کرده و حتی ساختمان را کاملا غیر قابل استفاده کند.

3-2- بهسازی، شغل قدیمی

ما می دانیم که به عنوان یک اصل، یک شخص حاضر نیست به سادگی آنچه را که به سختی به دست آورده است از دست بدهد و سعی می کند تا حد امکان از تصادفات جلوگیری کند و آنها را تعمیر کند تا خرابی های احتمالی، یعنی بهسازی، طول عمر را جبران کند. آنچه را که دارید اضافه کنید و از آن به بهترین شکل استفاده کنید. این قانون کلی در مورد ساختمان ها نیز صدق می کند. انسان ها در گذشته سعی کرده اند از محل زندگی و کار خود محافظت کنند و امروز نیز ادامه دارد، بنابراین قابل قبول است که بهسازی یک دوقلو است، یعنی از زمانی که انسان یاد گرفت قدم به قدم برای خود پناهگاه بسازد، بهسازی را نیز آموخته است. زمانی که انسان نمی دانست چگونه غارها و حصار های طبیعی را برای زندگی و محافظت از خود در برابر عناصر و حیوانات بسازد و از آن استفاده کند، بهسازی به تدریج این فضا ها را درک کرد. نقاشی های روی دیوار غارهایی که انسان های اولیه در آن زندگی می کردند، به همراه آثار هنری باقی مانده از آن دوره، می توان گفت نوعی بهسازی ساخته شده برای بهینه سازی فضای زندگی است. به عنوان یک جمله اعتراضی می توان گفت که اگر تولید را یک تکنیک بدانیم، بهسازی یک هنر است، همانطور که خیاطی را یک تکنیک می دانیم، گلدوزی یک هنر است و قالی دوزی در آن هنر است. هنر، زیرا فرش بافندگی به خودی خود یک هنر همزمان است. این نوع هنر بهسازی با زندگی انسان عجین شده و برای رفع نیاز غریزی بشر ایجاد شده است و این نیاز احساس آرامش و امنیت است که تا به امروز کارکرد خود را از دست نداده است.  

 

4-2- ضرورت بهسازی در حفاظت از محیط زیست

امروزه از منظر زیست محیطی، موضوع بهسازی نیز ضروری تلقی می شود، زیرا در هنگام تخریب هر ساختمانی زباله ها را تخلیه می کند و موادی را از منابع محدود سیاره ما برای ساختن ساختمان ها به جای ساختمان های تخریب شده می گیرد. این به محیط زیست آسیب می رساند و می توان از بهسازی برای کاهش تعداد ساختمان های تخریب شده، در نتیجه کاهش میزان آوار های ناشی از تخریب و میزان مصالح مورد نیاز برای بازسازی و نوسازی و در نتیجه به حفاظت از محیط زیست کمک می کند.

5-2- به ضرورت بهسازی از منظر طراحی لرزه ای ساختمان نگاه کنید

در نسل جدید ضوابط طراحی ضد لرزه ساختمان، قید نسبی بودن ایمنی در برابر مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای امری نسبی است و در صورت رعایت ضوابط و مقررات، دستیابی به ایمنی مطلق ضد لرزه ای غیر ممکن است. در هر زلزله هیچ سازه و ساختمانی آسیب نمی بیند و مورد توجه قرار نمی گیرد: زلزله ای با بزرگی معین در نقاط مختلف شدت متفاوتی دارد. بیشترین شدت در یک منطقه بسیار محدود نزدیک مرکز زلزله ظاهر می شود. هر چه از این منطقه دور می شویم به تدریج از شدت زلزله کاسته می شود (به جز محل گسل). با کاهش خطر آسیب به ساختمان‌ ها و سازه‌ ها، هزینه حصول اطمینان از حفاظت ساختمان‌ ها و سازه‌ ها در برابر زلزله به طور تصاعدی افزایش یافته است. نیروی لرزه ای را نمی توان به صورت ریاضی تخمین زد. با دانش بشر امروزی، حتی با هزینه های غیر منطقی، کاهش خطر آسیب زلزله به ساختمان ها غیرممکن است، زیرا نیروی شکستن کوه های ناهموار و پوسته زمین می تواند همه اقدامات را باطل کند. حتی اگر بتوانیم قدرت یک زلزله را نسبتاً دقیق تخمین بزنیم و با هزینه هنگفتی احتمال خسارت زلزله را به صفر برسانیم، چند ساختمان خواهیم داشت که همه امکانات را می بلعند که منطقی نیست. در قوانین و مقررات جدید طراحی لرزه‌ای سازه‌ ها و ساختمان‌ ها، با درک مدبرانه و پذیرش خطر آسیب جدی، حتی اگر قسمت کوچکی از ساختمان به طور کامل تخریب شود، احتمال آسیب باقی ‌مانده نیز محاسبه می ‌شود. به عنوان یک ساختمان متعارف تعیین شده است.به منظور پراکنده ساختن ساختمان ها، تنها چند ساختمان با اهمیت اجتماعی یا تخریب خاص، مانند مخازن مصالح، پذیرفته می شود. مواد شیمیایی سمی و کشنده یا نیروگاه های هسته ای می توانند صدمات گسترده ای به جز ساختمان های معمولی ایجاد کنند. این نوع ساختمان در مقایسه با نوع اول، ساختمان غیر اتلاف پذیر نامیده می شود و احتمال خرابی آن بسیار کم است و به صفر نمی رسد.

قابلیت اطمینان نتایج مقاوم سازی

در اینجا نکته ای است که در بسیاری از مشکلات ساختمانی در کشور ما کلید خورده است، به طور کلی از نظر کارشناسی می توان به نتایج مطالعه مقاوم سازی دست یافت. ساختمان هایی از این نوع کاملاً تهدید کننده زندگی هستند و دستیابی به این هدف بسیار ساده تر از تحقق اهداف مقاوم سازی در یک محیط ساختمان مانند است که در آن همه دستگاه ها و سیستم های پیشرفته و حساس باید در حین و پس از زلزله به کار خود ادامه دهند. بهتر است بودجه ها به طور همزمان تخصیص داده شود که می تواند به طور موثری از تلفات جانی بکاهد.

 

   

 

در نتیجه به طور خلاصه بنا به دلایل مختلف سازه نیاز به تعمیر و مقاوم سازی و بهسازی سازه ها دارد که با این عملیات می توان میزان پیر شدن سازه را کاهش داد و از حاشیه ایمنی و در دسترس بودن آن جلوگیری کرد و عمر مفید آنها را افزایش داد. اما باید توجه داشت که اگرچه این عملیات موثر است اما می تواند حاشیه ایمنی را افزایش داده و سرعت قدیمی سازی ساختمان را کاهش دهد، اما به طور کلی عملیات تعمیر و مقاوم سازی و بهسازی سازه ها عمدتاً با تضاد بوده و معمولاً بسیار سخت و دشوار است و زمان بر است و چون عملیات به عوامل متعددی بستگی دارد که برخی از آنها را نمی توان قبل از شروع عملیات حدس زد و شناسایی کرد. معمولاً نمی توان زمان مورد نیاز را پیش بینی کرد و هزینه های مربوطه را به درستی برآورد کرد. ترکیب این عوامل منفی مستلزم رسیدگی دقیق عملیات بهسازی و به حداقل رساندن نیاز به تعمیر و تقویت سازه ساختمان است. به همین دلیل مشکل قدیمی بودن ساختمان را باید از زمان طراحی در نظر گرفت.