یک ساختمان اعم از فلزی یا بتنی می بایست علاوه بر دوام لازم در مدت زمان پیش بینی شده جهت بهره برداری، در مقابل نیروهای جانبی(زمین لرزه) مقاوم باشد. امروزه زمین لرزه و خسارات جبران ناپذیر آن حوادثی غیر متحمل توسط مهندسین می باشد. مقاوم سازی ساختمان از دیر باز با توجه به سطح دانش و آگاهی مردم صورت می گرفته است اما مسئله ی اصلی پیدا کردن روشی کارآمد و موثر برای این امر می باشد. انتخاب شیوه ی نادرست مقاوم سازی ساختمان می تواند عملکرد سازه را نیز بدتر کند، در نتیجه دستیابی به راه حلی کارآمد و مناسب جهت افزایش مقاومت ساختمان در برابر نیروهای جانبی(زمین لرزه) دغدغه ی کنونی بسیاری از مهندسین می باشد. یک ساختمان با توجه به خطا در طراحی، به روز نبودن آیین نامه، مشکلات اجرایی، خوردگی مصالح استفاده شده طی گذر زمان، افزایش باربری ساختمان و همچنین تغییر در کاربری نیاز به مقاوم سازی داشته باشد. تاکنون روش های مختلفی جهت مقاوم سازی ساختمان ابداع شده است که با توجه به نیاز های روز افزون جامعه و پیشرفت فناوری و تکنولوژی روش ها و مصالح جدید جهت مقاوم سازی ساختمان بکار گرفته شود و جایگزین روش های سنتی نظیر ژاکت فولادی، ژاکت بتنی، کابل های پس کشیدگی، بادبندها، دیوار برشی، استفاده از صفحات فولادی و … گردد. امروزه روش های نوینی نظیر جهت مقاوم سازی ساختمان با FRP، صفحات جداساز و … جایگزین دیگر روش های سنتی در صنعت مقاوم سازی شده اند.

بررسی روش های سنتی مقاوم سازی ساختمان

۱) مقاوم سازی ساختمان در برابر زمین لرزه با ژاکت بتنی

این روش برای مقاوم سازی اجزای سازه ای بتنی ضعیف نظیر تیر، ستون، فونداسیون و دیوار برشی جهت افزایش مقاومت فشاری و برشی و هم چنین افزایش میزان شکل پذیری استفاده می شود. در این روش ابتدا سوراخ هایی با فاصله های معین در وجه پیرامونی اعضای ضعیف ایجاد کرده سپس یک مش فولادی با آرماتور های آجدار در اطراف عضو قرار می دهیم. در مرحله ی بعد سوراخ های ایجاد شده توسط چسب اپوکسی پر شده و آرماتورها به صورت سرکج یا L شکل نیز در داخل آن ها قرار می گیرد. سپس قالب هایی در پیرامون عضو قرار می گیرد و توسط بتن پر می شود. استفاده از ژاکت بتنی باعث بالا رفتن ظرفیت باربری ساختمان در مقابل نیروهای جانبی(زمین لرزه) و ثقلی می گردد. در روش ژاکت بتنی با محصور کردن بتن موجب افزایش ظرفیت برشی، افزایش ظرفیت خمشی و هم چنین افزایش سختی در اتصالات قاب می شود. عدم نیاز به پوشش ضد حریق، پیوستگی سریع بین اعضا و امکان اصلاح اتصالات قاب از مزایای ژاکت بتنی می باشد. اما استفاده از روش ژاکت بتنی با افزایش ابعاد اعضای سازه ای و کاهش فضای موجود، موجب افزایش قابل توجه وزن سازه می گردد. همچنین نیاز داشتن به قالب بندی و عملیات اجرایی زیاد و صرف زمان و هزینه ی بالا، عدم استفاده از کاربری و خرابی و آسیب زیاد در دیگر اعضای سازه ای سبب شده است تا از روش های نوین تری در صنعت مقاوم سازی ساختمان مورد استفاده قرار گیرد.

۲) مقاوم سازی ساختمان در برابر زمین لرزه با ژاکت فولادی

ژاکت فولادی یکی از روش های مقاوم سازی اجزای ضعیف ساختمان های بتنی می باشد. مقاوم سازی ساختمان با ژاکت افزایش مقاومت فشاری، مقاومت برشی، مقاومت خمشی و شکل پذیری سازه را در بردارد. این روش نسبت ژاکت بتنی افزایش وزن زیادی ندارد و از لحاظ اجرا آسان تر می باشد. همچنین مانند روش ژاکت بتنی نیازی به قالب بندی نمی باشد و افزایش ابعاد کمی داریم در نتیجه از لحاظ معماری مشکل ساز نمی باشد. در این روش اجزای سازه ای آسیب دیده مانند تیر و ستون با استفاده از ورق های فولادی تقویت می شوند. به گونه ای که ورق های فولادی توسط بولت به عضو آسیب دیده متصل می گردد. مقاوم سازی ساختمان با ژاکت فولادی در هر بخش و طبقه قابل اجرا می باشد و نیازی نیست از روی فونداسیون تا ستون مورد نظر مقاوم سازی شود. از معایب ژاکت فولادی می توان به هزینه ی بالا، نیاز داشتن به پوشش ضد حریق در ساختمان های مهم، مقاوم نبودن در برابر آتش سوزی، صعوبت اجرا و نیاز داشتن به حجم زیادی از گروت می توان اشاره کرد. استفاده از روش مقاوم سازی ژاکت فولادی باعث خورده شدن و زنگ زدگی اعضا به مرور زمان می شود. همچنین جهت کاشت بولت و برشگیر فولادی امکان دارد به اعضای سازه آسیب وارد شود.

۳) مقاوم سازی ساختمان در برابر زمین لرزه با پیش تنیدگی و پس کشیدگی

پیش تنیدگی روشی می باشد برای مقاوم سازی ساختمان و سازه های بتنی مسلح که توسط رشته های فولادی یا آرماتورها با مقاومت بالا انجام می شود. پیش تنیدگی یعنی ایجاد یک تنش ثابت دائمی در عضو بتنی که در اثر این تنش ثابت، مقداری از تنش های ایجاد شده توسط بار مرده و زنده خنثی می گردد که این امر سبب بالا رفتن ظرفیت باربری می شود. به عبارتی نیروی فشاری مورد نیاز در بتن توسط کشش در فولاد با مقاومت بالا تولید می گردد. در این روش ابتدا کابل ها در حد فاصل دو انتهای المان روی بستر پیش ساخته کشیده می شوند، سپس المان مورد نظر بتن ریزی می شود و بعد از رسیدن به مقاومت کافی کابل های پیش تنیده در دو انتهای تیر بریده می شوند و نیروی پیش تنیدگی بصورت یک نیروی فشاری بر عضو یا المان اعمال میشود. در نتیجه هنگامیکه فولاد قبل از بتن ریزی کشیده شود به آن پیش تنیدگی می گویند. کاربرد پیش تنیدگی در دال های بتنی روی زمین، ساخت پارکینگ ها، ساختمان ها و … می باشد.

۴) مقاوم سازی ساختمان در برابر زمین لرزه با دیوار برشی

با استفاده از دیوار برشی در سازه های فولادی و بتنی با بالا بردن سختی سازه علاوه بر افزایش ظرفیت تحمل بار ثقلی موجب افزایش بی نظیر در تحمل نیروهای جانبی(زمین لرزه) می شود. در علم مهندسی سازه دیوار برشی به دیواری اطلاق می گردد که وظیفه خنثی کردن اثر بارهای جانبی وارد شده بر سازه را بر عهده دارد. به دلیل این که این دیوار ها برای مقابله با نیروهای جانبی که سبب ایجاد نیروهای برشی در سازه می شوند به دیوار برشی موسوم اند. دیوار های برشی نسبت به دیگر اعضای سازه مانند تیر و ستون حجیم تر می باشند تا بتواند سختی بالایی داشته باشد و این امر سبب می شود که دیوار های برشی بتوانند تمام نیروی زمین لرزه وارد به ساختمان را جذب به خود کند زیرا نیرو به سمت سختی در ساختمان حرکت می کند در نتیجه هرچه سختی بالاتر نیروی بیشتری جذب میشود و از آسیب رسیدن به دیگر المان های سازه جلوگیری نماید. دیوار برشی مقاومت، سختی و شکل پذیری سازه را بشدت افزایش می دهد و باعث بهبود رفتار لرزه ای سازه و کاهش تغییر شکل های و خسارات وارد به دیگر المان های بتنی سازه می گردد. البته باید توجه داشت که بعلت سختی زیاد دیوارهای برشی، معمولا نیروهای زیادی در فونداسیون زیر آنها ایجاد می گردد که مقابله با آنها مستلزم تقویت شدید فونداسیون موجود و یا اضافه نمودن شمع در پای دیوارهای برشی می باشد. اتصال دیوار برشی به سازه باید به نحوی باشد که بتواند نیروی طبقه را به دیوار منتقل نماید تا دیوار بتواند نیروی زمین لرزه را به خود جذب کند و با سختی خود از تغییر شکل های جانبی ساختمان را کاهش دهد. برای این منظور در تراز سقف ها باید اتصالات مناسبی توسط کاشت بولت بین دیوار برشی و دال بر قرار گردد. همچنین می توان با استفاده از کاشت بولت در تیر و ستون و پوشاندن این المان ها در بتن دیوار برشی انسجام خوبی بین دیوار و سازه موجود بر قرار نمود. چنین آرماتورهای دیوار برشی باید در طبقات بصورت پیوسته باشد تا نیروهای لرزه ای بتواند بصورت پیوسته در ارتفاع دیوار از بالا به پایین و نهایتا به فونداسیون منتقل گردد. دیوار سختی را در نقاط خاصی که مد نظر خودمان است می بریم تا نیروی زمین لرزه را به آنجا انتقال دهیم. در نتیجه آنچه که در طراحی دیوار برشی می بایست به آن توجه داشت عبارتند از: ظرفیت بالای جذب انرژی، مقاومت بالا، شکل پذیری و حداقل کاهش در سختی. زیرا در صورت عدم طراحی درست و مناسب دیوار برشی مستعد شکست برشی می باشد و هم چنین در صورت عدم تخمین صحیح و درست تعداد دیوار برشی و محل قرار گیری آن ها موجب ایجاد نیروهای بالا رانش می شود. دیوار برشی برای موقعیت بهتر مرکز سختی در نواحی محیطی پلان جانمایی می شود به گونه ای که بار های مرده و حداثر تنش های کششی و خمشی ناشی از بار جانبی را جذب و خنثی نماید. تغییر شکل ساختار دیوار برشی در خمش می باشد. دیوار های برشی می توانند مسطح باشند اما برای ایجاد سختی خمشی بیشتر و سازگاری بهتر با پلان به صورت پروفیل هایی با مقاطع L، T، I و U شکل به کار می رود.

۵)مقاوم سازی ساختمان در برابر زمین لرزه با بادبند ها

استفاده از بادبند در مقاوم سازی ساختمان بتنی در برابر زمین لرزه روشی بسیار کارآمد و موثر است به گونه ای که علاوه بر افزایش مقاومت برشی و افزایش سختی ساختمان باعث می شود تا نیاز سازه به شکل پذیری کاهش یابد. مقاوم سازی ساختمان در برابر زمین لرزه با استفاده از بادبند نیز مانند روش دیوار برشی افزایش سختی و مقاومت قاب را به همراه دارد. اجرای سریع تر بادبند نسبت به دیوار برشی باعث شده است از عمومیت بیشتری برخوردار باشد. اجرای نادرست بادبند ها سبب پیچش و ناپایداری سازه می گردد. در روش مقاوم سازی با بادبند می بایست اعضای اضافه شده دارای مقاومت فشاری و کمانشی بالایی برخوردار باشند. بادبند ها نیز با استفاده از مقاطع ناودانی و سپری و همچنین I شکل ساخته می شوند و به صورت X ، K و V شکل بین دو ستون در طبقات در یک یا دو جهت ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. بادبند ها به طور کلی به دو دسته انواع بادبند همگرا و انواع بادبند واگرا تقسیم می شوند. با توجه به صعوبت اجرا و بالا بودن هزینه سیستم واگرا زیاد در مقاوم سازی ساختمان در برابر زمین لرزه مرسوم نیست. سیستم های مهاربندی همگرا(بادبند ضربدری)در صنعت مقاوم سازی و بهسازی ساختمان فولادی و بتنی مورد توجه بی نظیری قرار گرفته است. بادبند ها ممکن است برای تحمل نیروی کششی و نیروی فشاری طراحی گردند اما بیشتر برای تحمل کشش طراحی می شوند. در ساختمان های کم ارتفاع که تحت بارهای جانبی کم می باشند از بادبند هایی که فقط تحمل کشش دارند جوابگو می باشد. در استفاده از بادبند ها می بایست ستون های مجاور برای برش تقویت گردند و هم چنین پی نیز برای افزایش نیرو به دلیل کشش و فشار ایجاد شده کنترل گردند. از مزایای استفاده از بادبند در مقاوم سازی ساختمان می توان به سرعت منایب برای اجرا، هزینه مناسب جهت افزایش و تقویت سختی و مقاومت سازه و وزن مناسب آن اشاره کرد. متمرکز شدن نیروها در دهانه ی مهاربند شده، افزایش نیروی محوری در ستون ها و به طبع آن نیاز به تقویت آن ها، ایجاد نیرو های زیاد در فونداسیون و لزوم تقویت آن ها از معایب بادبند ها می باشد.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.