مقاله در مورد اهميت و لزوم مقاوم سازي بناها در برابر زلزله

اهميت و لزوم مقاوم سازي بناها در برابر زلزله
چکيده
مقاوم سازي در علم نوين مهندسي عمران به معناي بالا بردن مقاومت يک سازه (ساختمان ) در برابر نيروهاي وارده است. امروزه از اين اصـطلاح بيـشتر در مورد نيروي جانبي استفاده مي شود. مقاوم سازي در مورد ساختمانهاي از پيش ساخته شده کاربرد دارادس.اساً براي ساختمانهاي در حال احداث رعايـت اصول و مقررات فني لازم مي باشد و مقاوم سازي معناي خاصي در بر ندارد. لذا لازم است مخاطبين به اين امر مهم توجه داشته باشند که وقتي صحبت از مقاوم سازي مي شود، در مورد ساختمانهاي قديمي و جديد ساخته شده صحبت مي شود و ساختمانهايي که هنوز ساخته نـشده انـد در ايـن مقولـه مـورد بررسي قرار نمي گيرند. در اين مقاله ابتدا به بررسي وجوه مختلف بهسازي پرداخته مي شود. سپس ضرورت انجام عمليات مقاوم سازي و بـه طـور عـام تـر بهسازي مورد بحث قرار مي گيرد و در پايان به بررسي روشها و هزينه هاي مربوط به انجام عمليات بهسازي پرداخته مي شود.
کلمات کليدي : مقاوم سازي، بهسازي، نيروي زلزله
مقدمه
از ديدگاه علمي اصطلاح مقاوم سازي به طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نيروي زلزله نيست. بلکه منظور بهبود عملکـرد اجـزاء سـازه ( ساختمان ) در برابر نيروي زلزله است. به همين دليل اصطلاح بهسازي و در حالت خاص براي نيروي زلزله، بهسازي لرزه اي اصطلاح درست تري است. بهسازي در لغت به مفهوم اصلاح و اعاده وضع چيزي و در صنعت ساختمان به مفهـوم احيـاء يـا افـزودن قابليـت بهـره بـرداري ساختمان و افزايش طول عمر مفيد آن است. به عبارت دقيق تر بهسازي به مجموعه تمهيدات و عملياتي
گفته مي شود کـه قابليـت انجـام وظيفه يا وظايفي را در ساختمان ايجاد مي کند که سازه در وضع موجود قادر به انجام تمام و کمال آنها نيست. بـشر کنـوني نمـي توانـد از وقوع زلزله جلوگيري نمايد. اما مي تواند با بکار گيري يکسري روشها از بوجود آمدن خسارات مالي و فجايع انساني و همچنين آسيب هايي که ممکن است در طولاني مدت در اثر وقوع زلزله بوجود آيد جلوگيري نمايد. يکي از اين روشها مقاوم سازي سازه ها در برابر زلزلـه اسـت.
فن ترميم، تعمير و تقويت ساختمانها و سازه هاي آنها براي جوابگويي به يکي از نياز هاي اصلي انسانها يعني نياز به احساس ايمني همزمان با فن ساختمان سازي بوجود آمده، پا به پاي آن تغيير و تحول يافته، رشد کرده و به همان قدمت سـاختن اسـت. بـراي دسـتيابي بـه ايـن ايمني است که در مورد هر ساختمان در ابتداي امر سعي مي شود با کمک گرفتن از علوم و ضوابط مهندسي و به ازاء صرف حداقل وقـت و
هزينه، ميزان معيني از عملکرد مطلوب ايمني و پايايي تامين گردد و هرگاه به دليل :
– عدم ارزيابي صحيح بارها و ساير عوامل موثر بر ساختمان و يا اثرات آنها
– بدي کيفيت مصالح مصرفي و يا بدي اجرا
– اثر عوامل محيطي يا خورندگي
– عاملهاي پيش بيني نشده يا استثنايي نظير انفجار
١ دکتراي سازه، استاديار دانشکده فني دانشگاه گيلان
٣و٢ دانشجوي کارشناسي ارشد مهندسي عمران، گرايش سازه ( شماره تماس :٠٩١١١٤٠٠٦٨١)
٥و٤ دانشجوي کارشناسي مهندسي معماري
مشخصه هاي مورد نظر از حدي که براي انجام وظيفه سازه ضرورت دارد، تنزل نمايد، از طريق ترميم، تعمير و
تقويـت، وضـع سـاختمان را بهبود بخشيده و به سطحي بالاتر از سطح وظيفه ارتقاء مي دهند.
گاه ممکن است پس از اجراي ساختمان، وظيفه سنگين تري از سازه خواسته شود و بالا رفتن سطح وظيفه تقويت سازه ساختمان را ايجاب نمايد.

در واقع براي هر ساختمان، در ابتداي طرح و محاسبه يک حاشيه ايمني (حد فاصل بين تنشهاي مربوط به سطح وظيفه و حد طراحي ) در نظر گرفته مي شود که کيفيت اجرا در آن نقش تعيين کننده داشته، آنرا مشروط مـي سـازد. بـه عبـارت ديگـر در ابتـداي امـر کـه هنـوز ساختماني موجود نيست و فقط روي مدل رياضي و مصالح آن کار مي شود، اگر مشخصات مـصالح مـصرفي مناسـب و روش اجـرا صـحيح اختيار شود، ميسر است که عرض مورد نظر براي حاشيه ايمني به آساني تامين و حفظ شود. ولي اگر کيفيت مصالح نازل و اجرا بـد باشـد، ممکن است عرض حاشيه ايمني از همان ابتدا از مقدار مطلوب کمتر بوده و در طول زمان به سرعت تقليل يابد. حتي اگر صرفنظر از کيفيت اجرا، حاشيه ايمني را ثابت فرض کنيم و آستانه اي براي حداقل ايمني منظور نماييم به دليل پير شدن تدريجي مصالح، و اجـزاي متـشکله ساختمان، حاشيه ايمني آن رفته رفته باريکتر مي شود و در
انتهاي عمر مفيد ساختمان عرض حاشيه ايمني به صفر مي رسد.

براي جلوگيري از بروز پيشرس نارسائيها، معمولا به نگهداري ساختمان مبادرت مي شود. ولي پس از بروز آنها بسته بـه گـستره و اهميـت نارسائيها و خرابيها و شدت و ضعف آنها، بايد به عمليات ترميم، تعمير و تقويت اقدام گردد و اگر شدت خرابيها از حدي بيشتر باشد، ممکن است بازسازي تمام يا قسمتي از ساختمان ضرورت يابد. بويژه امروزه در کشورهاي در حـال توسـعه کـه امـر سـاختمان از اولويـت خاصـي برخوردار است و ساختمان سازي با سرعت چشمگيري توسعه مـي يابـد، کمبـود افـراد ذيـصلاح، ضـعف در شـناخت مـسائل بنيـادي فـن ساختمان، عدم يا نقص ضوابط، معيارها و مقررات مربوط به ساختمان سازي، عدم رعايت ضوابط، معيارها و مقررات موجود، ضـعف مهـارت کارگران و تکنسين ها و ضعف کيفيت کار دست به دست هم داده و باعث مي شوند که در مدت زمان کوتاهي پس از اتمام کار، سـاختمانها کهنه شوند و رفع نارساييهاي آنها ضرورت پيدا نمايد. حال که با وجوه مختلف بهسازي آشنا شديم به بررسي ضرورت بهسازي مي پردازيم :
١. بهسازي، ضرورتي براي مقابله با اثر فرساينده زمان :
به طور بديهي، هيچ چيز در جهان ابدي نيست و عمر مفيدي دارد که طي آن در اثر مرور زمان يا علل ديگر فروپايگي پيدا کرده و بالاخره از حيز انتفاع مي افتد. ساخته هاي دست بشر از جمله ساختمان ها، مصالح وفرآورده هاي ساختماني هم از اين قاعده مستثني نيستد.
عمر مفيد ساختمان ها به عوامل مختلفي از جمله کيفيت طرح، کيفيت اجرا (که خود تابع کيفيت مصالح و کيفيت کاربرد آنهاست )، کيفيت رويارويي با شرايط محيطي، کيفيت بهره برداري و بالاخره کيفيت نگهداري بستگي دارد. هر چند با طراحي خوب و مناسب با شرايط محيطي، با اجراي خوب و بهره برداري و نگهداري صحيح مي توان پديدار شدن فروپايگي را به تاخير انداخت و عمر مفيد را طولاني تر کرد، ولي در نهايت ازعوارض پيري و فرسودگي گريزي نيست. به عبارت ديگر نمي توان چيزي ساخت که فروپايگي پيدا نکند ولي مي توان با رعايت نکات فني سرعت و دامنه فروپايگي را کاهش داد.
با توجه به مطالب فوق و با عنايت به اين که هر ساختمان بايد ويژگي هاي حداقلي را دارا باشد تا بتواند مورد بهره برداري قرار گيرد، در طراحي ساختمان ها براي آنها يک سطح وظيفه در نظر مي گيرند که متضمن ويژگي ها و قابليت هاي حداقل مورد نياز است. ولي براي اينکه با گذشت زمان و با وارد شدن اندک خدشه اي، ساختمان قابليت بهره برداري خود را از دست ندهد، طراحي در سطح بالاتري انجام مي پذيرد که اصطلاحا به آن سطح طراحي گفته مي شود و فاصه بين سطح وظيفه و سطح طراحي، حاشيه ايمني نام دارد.
با گذشت زمان به تدريج ويژگي هاي ساخمان تقليل يافته و حاشيه ايمني آن باريکتر مي شود و وقتي اين ويژگي ها به
سطح وظيفه رسيده و از آن تنزل نمود، عمرمفيد ساختمان به پايان مي رسد و ساختمان از حيز انتفاع مي افتد.
٢. ضرورت بهسازي از ديدگاه سوانح و حوادث :
احتمال تقليل قابليت ساختمان در اثر سوانح و حوادث را نيز نبايد از نظر دور داشت. گاه اتفاق مي افتد که ساختمان در اثر زلزله، جاري شدن سيل و يا بروز يک آتش سوزي يا مشابهات آنها کيفيت مطلوب خود را از دست مي دهد و حاشيه ايمني آن باريکتر مي شود وحتي ممکن است ساختمان به طورکامل غير قابل بهره برداري گردد.
٣. بهسازي، هنري به قدمت انسان و ضرورتي برخاسته از نيازغريزي اوست :
مي دانيم که به عنوان يک اصل ، انسان حاضر نيست آنچه را که به زحمت به دست مي آورد به سادگي ازدست بدهد و کوشش مي کند حتي المقدور جلو فروپايگي را گرفته و با جبران فروپايگي هاي احتمالي واز طريق رفع آنها، يعني بهسازي، عمر مفيد آنچه را در اختيار دارد افزوده و از آن به نحو احسن و بهينه استفاده کند. اين حکم کلي، شامل حال ساختمان ها هم مي شود.
اين تلاش و کوشش انسان، در گذشته براي حفظ فضا هاي زيست و کار جريان داشته و امروز نيز جريان دارد و به همين ترتيب مي توان پذيرفت که بهسازي همزاد ساختن است، يعني از موقعي که انسان ياد گرفت براي خود سرپناهي بسازد، پا به پاي آن، بهسازي را هم فرا گرفت. چه وقتي انسان هنوز ساختن را نمي دانست و از غارها و مامن هاي طبيعي براي زندگي و حفاظت خود در برابر عوامل جوي و حيوانات استفاده مي کرد، به تدريج بهسازي اين فضا ها را ياد گرفته بود. نقاشي هاي موجود بر ديوارهاي غارهايي را که محل سکونت انسان هاي اوليه بوده اند، علاوه بر آثار هنري باقيمانده از آن دوران، مي توان نوعي بهسازي تلقي نمود
که به منظور مطلوب کردن فضاي زيستي به عمل آمده است. به عنوان جمله معترضه مي توان گفت که اگرساختن را فن تلقي کنيم، بهسازي نوعي هنر است، همانطور که اگر خياطي را فن بدانيم، رفوگري هنر است و رفوگري قالي هنر اندر هنر است، زيرا قاليبافي خود فن و هنر توامان مي باشد. اين هنر بهسازي با زندگي انسان عجين بوده و براي پاسخگويي به يک نياز غريزي انسان، که احساس آرامش و امنيت است به وجود آمده و تا به امروز هم نقش خود را از دست نداده است.
٤. ضرورت بهسازي از لحاظ حفظ محيط زيست :
امروزه مساله بهسازي از ديدگاه حفظ محيط زيست هم يک ضرورت تلقي مي شود، زيرا ريختن نخاله حاصل از تخريب هر ساختمان و برداشتن مصالح از منابع محدود کره خاکي ما براي ساختن ساختماني به جاي آنچه تخريب شده، به محيط زيست آسيب مي رساند و با اقدام به بهسازي مي توان ساختمان هاي تخريبي و در نتيجه حجم نخاله حاصل از تخريب و حجم مصالح لازم براي بازسازي و نوسازي را کاست و به اين ترتيب به حفظ محيط زيست کمک نمود.
٥. ضرورت بهسازي از ديدگاه طراحي ساختمان ها در برابر زلزله :
در نسل جديد آيين نامه هاي طراحي ساختمانها در برابر زلزله، تصريح مي شود که ايمني در برابر زلزله امري نسبي و با رعايت ضوابط و قيود آيين نامه اي نمي توان به ايمني مطلق در برابر زلزله دست يافت به طوري که در هيچ زلزله اي هيچ سازه و ساختماني، هيچگونه
آسيبي نبيند و با عنايت به اينکه :
– يک زلزله با بزرگي مشخص، در نقاط مختلف، شدتهاي مختلفي دارد و بزرگترين شدتها در منطقه اي بسيار محدود، حول مرکز
زلزله پديدار مي شوند و بتدريج که از اين منطقه دور مي شويم، شدت زلزله به سرعت کاهش مي يابد(مگر در محل گسل )
– هزينه ايمن سازي ساختمانها و سازه آنها در برابر زلزله با تقليل احتمال آسيب ديدن ساختمان و سازه، به صورت تصاعدي افزايش مي يابد.
– هنوز نمي توان نيروهاي زلزله را با دقت رياضي برآورد کرد.
– با دانش امروز بشر، به صفر رساندن احتمال آسيب ديدن ساختمانها از زلزله، حتي با هزينه هاي غير معقول، غير ممکن است.
زيرا نيرويي که کوه هاي پر صلابت و پوسته زمين را مي شکافد، مي تواند همه تمهيدات را بي اثر سازد.
– حتي اگر بتوانيم نيروهاي زلزله را کاملا دقيق برآورد کرده و با صرف هزينه هاي هنگفت، احتمال آسيب ديدن از زلزله را به صفر نزديک کنيم، تعداد قليلي ساختمان خواهيم داشت که همه امکانات را بلعيده اند و اين با منطق زندگي اجتماعي و امکانات موجود هماهنگي ندارد.
در آيين نامه ها و مقررات جديد طراحي سازه ها و ساختمانها در برابر زلزله، با برداشتي احتمال انديشانه و با قبول خطر آسيب ديدن بسيار شديد، حتي در هم شکستن کامل کسر کوچکي از ساختمان ها، احتمال حساب شده و مشخصي را براي آسيب ديدن بقيه ساختمان هاي متعارف، که آنها را ساختمان هاي خلل پذير و يا خدشه پذير (Dissipative) مي نامند، مي پذيرند و فقط ساختمان هاي معدودي را، که از لحاظ زندگي اجتماعي، وضع ويژه و اهميت خاصي دارند يا آسيب ديدن آنها، نظير مخازن مواد شيميايي سمي و مهلک يا نيروگاه هاي اتمي، باعث لطمات گسترده و فراگير مي شود، از ساختمان هاي متعارف مستثني مي کنند. اين نوع ساختمانها را در مقام مقايسه با نوع اول، ساختمانهاي
خلل ناپذير (Non dissipative) مي نامند که احتمال بروز خرابي در آنها بسيار اندک است، بدون اينکه به صفر برسد.
در اين آيين نامه ها به ازاي پذيرش احتمال بروز نارسايي در ساختمان ها، شرايط و محدوديت هايي در نظر گرفته مي شود که با رعايت آنها مي توان اميدوار بود که در زلزله هاي شديد، ساختمان ها و سازه آنها در محل هايي از پيش تعيين شده محدودي آسيب ببيند، بدون اينکه در هم شکسته و فرو بريزد، به طوري که جان و مال مردم حفظ شده و بعلاوه با صرف هزينه هاي معقول و در مدت زماني متعارف بتوان ساختمان و سازه آنرا بهسازي نموده و دوباره قابل بهره برداري نمود. به عبارت ديگر در طراحي ساختمان ها در برابر زلزله، مي پذيرندکه در موقع زلزله، برخي قسمتها نقشي نظير نقش فيوز در مدارهاي الکتريکي را ايفا کرده و با تحمل آسيب ها، نيروهاي زلزله را جذب و مستهلک نمايند و پس از اينکه موج حادثه از سر گذشت، اين قسمت ها بهسازي شده و به حالت قبل از زلزله برگردانده شوند. اين همان مقوله اي است که امروزه تحت عنوان سازه هاي شکل پذير (Ductile) در آيين نامه ها وارد شده و پذيرفته اند که در زلزله هاي شديد، در نقاط مشخصي از سازه ساختمان ها، مفصلهاي خميري تشکيل شوند و بخش عمده انرژي ناشي از زلزله را با تغيير شکل هاي خميري مستهلک نمايند. اما اين قسمت ها طوري باشند که بسادگي بتوان آنها را بهسازي کرد. به اين ترتيب، بهسازي به عنوان جزء لاينفک طراحي سازه ها در برابر زلزله در آمده و از اين ديدگاه هم يک ضرورت تلقي مي شود نه يک تفنن !
٦. بهسازي، ضرورت زمان :
مي دانيم که روز به روز به حجم و عمر ساختمان ها (شامل پلهل و تمام تاسيسات زيربنايي ) که از ديدگاه اقتصادي بسيار با ارزشند و بخش عمده اي از ثروت ملي کشورها را
تشکيل مي دهند، افزوده مي شود، ولي امکانات لازم براي جايگزيني آنها به همان نسبت افزايش نمي يابد. با توجه به اين واقعيت، عده اي معتقدند که با کم شدن آهنگ رشد جمعيت و ميل کردن آن به سمت صفر در کشورهاي توسعه يافته، آغاز قرن بيست و يکم با کاهش ساخت و ساز و افزايش بهسازي آنچه فعلا موجود است، همراه خواهد بود.
٧. بهسازي و جلوگيري از آسيب هاي اجتماعي و بزهکاري پس از وقوع زلزله :
با بررسي دقيق آسيب هاي اجتماعي و بزهکاري جوانان پس از زلزله و ترسيم آن براي افراد جامعه مي توان حس لزوم بهسازي را در آنها تقويت نمود. نتايج تحقيقات انجام شده پس از زلزله بم نشان دهنده آنست که انطباق خوبي مابين اطلاعات کتابخانه اي و مشاهدات و برداشتهاي مربوطه در اين زمينه وجود دارد. با توجه به اينکه تبعات پس از زلزله ناشي از آثار روحي رواني مي تواند تا مدتها جامعه را تحت تاثير قرار دهد، از اينرو مي توان با انجام بهسازي آسيب هاي اجتماعي و بزهکاري جوانان پس از زلزله را تا حدود قابل توجهي در جامعه کاهش داد.
٨. جلوگيري از اختلالات رواني و استرس در افراد بحران زده از طريق بهسازي و مديريت قبل از بحران :
اگرچه تلاش متخصصان پزشکي در گذشته توانست انواع بيماريهاي فراگير را ريشه کن کند و جان ده ها هزار انسان را نجات دهد، امروزه بايد اين انگيزه در جامعه مهندسي ايجاد شود تا با بکارگيري انواع روش هاي بهسازي بتوان علاوه بر نجات جان انسانها، از طيف گسترده اي از مشکلات روحي رواني که پس از وقوع زلزله بروز مي کنند جلوگيري نمود. سازندگي، آباداني و بازگشت به زندگي عادي از مهمترين نيازهاي يک جامعه زلزله زده مي باشد. اما

فایل : 17 صفحه

فرمت : Word