شرایط لرزه ای کشور ایران، علتی می باشد که باعث شده تا  موضوع مقاوم سازی ساختمان ها از هر لحاظ در مقابل آثار زلزله به شکل بسیار جدی مورد توجه قرار گیرد. همانطور که  در ساخت بناهای جدید، رعایت استانداردهای طراحی ساختمان ها در برابر زلزله بسیار حائز اهمیت می باشد ، ایمن سازی ساختمان موجود که در هنگام ساخت ضوابط لازم کنونی جهت طراحی وجود نداشته است نیز از ضرورت بالایی برخوردار می باشد. مقاوم سازي سازه هاي فولادي معمولا به بهسازي و تقويت رفتار مهاربندها،اتصالات،اعضاي كششي،ديوارهاي برشي و تركيب رفتار بتن وفولاد ارتباط دارد .در طول يک زلزله شديد مقدار زيادي  انرژي ديناميکي  به سازه وارد  می گردد . همه ی آيين نامه هاي معتبر زلزله نشان از آن  دارد  که اتلاف انرژي لرزه اي از طريق رفتار الاستيک مواد روشي  غير اقتصادي می باشد. يک روش مناسب اين می باشد که تسليم در المان هاي طراحي شده يا فيوزهاي سازه اي روي دهد تا افزايش نيروها در سازه محدود گردد. در قاب هاي با  مهاربندي معمولي، مهاربندها بعنوان فيوزهاي سازه اي عمل مي کنند، اما اغلب کمانش در فشار به آنها اجازه تسليم را نمي دهد و باعث تنزل در رفتار وکاهش شکل پذيري  آنها مي شود جدیدا به منظور رفع اين مشکل مهاربندي جديدي به نام مهاربندهاي کمانش ناپذير مطرح شده  که در برابر کمانش  از مقاومت بالا برخوردار است. برای بیان اهمیت و ضرورت بحث بهسازی و مقاوم سازی باید تعیین شود  که چرا سازۀ به بهسازی و مقاوم سازی احتیاج دارد. همانطور که گفته شد به دلیل قرار گرفتن ایران در یکی از سه ناحیۀ لرزه خیز دنیا یکی از دغدغه­ های اساسی در صنعت ساخت و ساز در ایران، طراحی و اجرای سازه ها با مقاومت کافی در برابر زلزله های محتمل است. بر این اساس بروز یک یا چند مورد از شرایط زیر، بهسازی و مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله با جداسازی لرزه ای را اجتناب ناپذیر  می نماید:  

• عدم رعایت الزامات آئین نامه ای در طراحی سازه
• عدم تطابق مشخصات سازه اجرا شده با نقشه های طراحی (ایرادات اجرایی و عدم نظارت مناسب)
• تغییر کاربری سازه مورد نظر (تبدیل ساختمان ­های مسکونی به اداری، تجاری و …)
• اضافه ساخت سازه و اتصال سازه های دیگر به سازۀ اصلی (اضافه کردن طبقات و بالکن)
• افزایش بارها نسبت به بارهای پیش بینی شده
• استفاده از روش‌های ترکیبی فوق
• محدود نمودن در استفاده از سازه یا تغییر کاربری
• اصلاح کلی یا موضعی اعضای آسیب‌دیده و ندیده و در صورت امکان تبدیل اعضای غیرسازه‌ای به اعضای سازه‌ای

مهم ترین روش های مقاوم سازی ساختمان های فلزی

• افزودن قاب مهاربند
• اجرای دیوار برشی
• افزودن قاب خارجی
• اجرای ژاکت بتنی
• اجرای ژاکت فولادی

 

کدام ساختمان ها به مقاوم سازی نیاز دارند؟

با توجه به عملکرد ساختمان ها در زمان وقوع زلزله و بعد از آن، به طور کلی می توان آن ها را در چهار دسته تقسیم بندی نمود: 

•دسته اول، ساختمان هایی وجود دارند که به علت  نوع کاربری و استفاده ای که دارند، قابلیت انتقال تجهیزات را ندارند  و از سویی باید عملکرد خود را بعد از زلزله نیز حفظ نمایند. این ساختمان ها شامل مراکز درمانی، ایستگاه های مخابراتی و تلویزیونی، مراکز امنیتی و پالایشگاه ها می باشند.

•    دسته دوم شامل ساختمان هایی می باشد که در حال حاضر شرایط ویژه ای ندارند، اما پس از زلزله به عنوان مراکز خدماتی و کمک رسانی استفاده می شوند و نیاز می باشد حتما سالم باشند. بعضی از سوله ها، مساجد، مدارس، مراکز مدیریت کلان و مراکز مدیریت بحران از این جمله به شمار می روند.

• دسته سوم، ساختمان هایی اند که قبل و بعد از زلزله اهمیت خاصی ندارند  اما  در صورت آسیب جدی تلفات جانی زیادی را تجربه خواهند کرد شبیه به  مراکز عمومی، استادیوم، برج ها و … . 

• دسته چهارم نیز ساختمان های معمولی می باشند که در هیچ یک از دسته های بالا قرار نمی گیرند  همانند؛ منازل مسکونی، ساختمان های اداری و تجاری معمولی. مشاوره مقاوم سازی ساختمان های دسته اول و دوم زیر نظر دولت می باشند و باید تحت نظارت آن ها قرار گیرد. ولی  دسته سوم بین دولت و مردم به اشتراک است و دسته آخر به طور کامل به عهده مردم می باشد.  

روش های مقاوم سازی و تقویت ساختمان اسکلت فولادی

 

مقاوم سازی ساختمان اسکلت فولادی با قاب خارجی : 

یکی از راه های مقاوم سازی اسکلت فلزی یا فولادی از طریق افزودن قاب خارجی (بتنی یا فولادی) می باشد ، مقاوم سازی اسکلت فولادی به این صورت منجر به بالا رفتن سطح مقاومت و میزان شکل پذیری سازه می شود . در این روش قاب پیرامونی ، اطراف سازه را در بر می گیرد و با محصور سازی تمام ساختمان  موجب ایجاد نوعی پیوستگی درتمام سازه می شود.

مقاوم سازی با ژاکت فولادی از طریق ایجاد سیستم یکپارچه نیروهای ناشی از زلزله را در تمام قاب پخش می نماید و از تمرکز آن ها در یک بخش پیشگیری می کند . به دنبال  آن تمرکز نیروهای لرزه ای در فونداسیون و دال طبقات نیز شکل نخواهد گرفت . قاب خارجی موجب تقویت پیرامون سازه می شود که کاهش حجم خرابی فضای داخلی ساختمان و در نتیجه کاهش هزینه و وقت را به دنبال دارد.

مقاوم سازی ساختمان اسکلت فولادی با مهاربند : 

چنانچه که ساختمان های اسکلت فولادی از مهاربند برخوردار نباشند و یا مهاربندهای موجود از اتصالات ضعیفی داشته باشند ، در برابر زلزله آسیب پذیر خواهند بود .  افزودن مهاربند به قاب های فولادی موج تقویت ساختمان های فولادی که دارای ضعف جوشکاری و در نهایت اتصالات ضعیف می شود . در واقع این ایده یک روش سریع محسوب می شود که افزایش مقاومت و استهلاک نیروهای لرزه ای را به دنبال خواهد داشت. لازم به ذکر است که قبل از افزودن مهاربند به قاب های فولادی نیاز است  برخی اجزای سازه همچون  ستون ها یا پی  ساختمان مورد بررسی قرار گیرد تا در برابر کمانش موضعی از مقاومت کافی برخوردار باشند .   

مقاوم سازی با اضافه نمودن دیوار برشی و یا بادبند فلزی

مقاوم سازی با اضافه نمودن دیوار برشی سختی خمشی و برشی سازه را زیاد می کند و باعث مستهلک سازی نیروی وارد بر ساختمان و پیشگیری  از تغییر شکل اجزای سازه ای می شود. از میان دو نوع دیوار برشی بتنی و فولادی، نوع فولادی آن به علت ابعاد کمتر و در نتیجه تاثیر کمتر در معماری سازه بیشتر مورد توجه قرار می گیرد. اجرای بادبند نیز موجب بیشتر شدن سختی، کاهش نیاز به شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم می گردد. در این ایده  به طور معمول از سیستم های مهاربندی همگرا استفاده می شود. چرا که  مهاربندهای واگرا به  علت پرهزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا و تأمین جزئیات تیر پیوند از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشند.

   سخن پایانی بهسازی و مقاوم ‌سازی لرزه‌ای ساختمان ‌ها موجب عملکرد اجزاء سازه می گردد، به گونه ای که بعد از اجرای طرح مقاوم‌ سازی، ظرفیت باربری المان‌های سازه نظیر تیر، ستون و دال افزایش می یابد. مقاوم سازی در علم مهندسی عمران به مفهوم افزایش مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده می باشد. استفاده از کامپوزیتFRP  روند پروژه‌ های مقاوم‌ سازی سازه ‌های بتنی و فلزی را افزایش می دهد و به خوبی بهبود می یابد که موجب رفع نقاط ضعف موجود در سیستم‌ های مقاوم سازی با ورق‌های فولادی و ژاکت بتنی خواهد شد. لازم به ذکر است که درسال های اخیر با ایجاد تکنیک های جدیدی در تولید محصولات مقاوم سازی، از قبیل کامپوزیت های FRP،  مصالح ترمیمی بتن و ... توسعه یافته است. مقید کردن اعضای بتنی به وسیله  FRP موجب زیاد شدن مقاومت خمشی این اعضا شده و ضمن اینکه  نرمی و سرویس پذیری این اعضا را نیز بهبود بخشیده و موجب افزایش آن می شود.