مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله

نویسنده: آهنکده
۰۵ مهر ۱۳۹۹

کشور ما ایران، به عنوان یک کشور زلزله خیز در سطح جهان شناخته می‌شود و همه ما تا حدودی از زمین‌لرزه‌هایی که در سال‌های اخیر کشور ما را لرزانده است خبر داریم. سه زلزله بزرگ اخیر ایران از لحاظ تلفات به ترتیب زلزله شهر بم در سال ۱۳۸۲ با حدود ۴۰ هزار نفر تلفات، زلزله سال ۱۳۵۹ شهر طبس با نزدیک به ۲۰ هزار نفر تلفات و زلزله شهر بویین زهرای قزوین با زیر ۱۳ هزار نفر کشته هستند. امروزه در بحث شهرسازی و ساختمان‌سازی رعایت نکاتی که برای مقابله با زلزله انجام می‌شود، قابل چشم پوشی نیست.

یکی از مهم‌ترین نکات در بحث مقابله با زلزله، مقاوم‌سازی ساختمان است. امیدوار هستیم در سال‌های آینده با نظارت دقیق و کنترل شدید ناظران مربوط، اجازه ساخت ساختمان‌هایی که برای مقابله با زلزله حرفی برای گفتند ندارند، داده نشود. این امر نه در سطح شهر تهران بلکه در تمامی ایران قابل بررسی و نظارت است. در زیر به راه‌هایی برای مقاوم سازی ساختمان‌ها در برابر زلزله و دیگر اقدامات لازم در این خصوص اشاره کرده‌ایم.

مقاوم سازی در برابر زلزله چیست؟

به مجموعه اقدامات جهت بهبود مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده را، به طور کلی مقاوم سازی می‌گویند. هدف از مقاوم‌سازی، بالا بردن توانِ سازه در مقابلِ فشار بیش از حد نیروهای مستقیم و انرژی‌های لرزه‌ای است. مقاوم‌سازی یا بهسازی، بر روی اجزای ساختمان تاثیر گذاشته و در صورت نبود توانِ مقاومتیِ کافی و یا خراب شدن مصالح قدیمی، بر روی بنا اجرا می‌شود.

باید اذعان داشت در مقایسه با ساخت یک بنای جدید، تقویت بنای موجود از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. از طرفی دیگر ترمیم یک سازه از تخریب و ساخت دوباره آن، از هزینه کم‌تری برخوردار است. در مقاوم‌سازی ساختمان نیاز نیست که کل یک بنا را مقاوم کنیم، در واقع با دانستن نقاط ضعف یک سازه، به راحتی می‌توانیم سراغ همان ایراد برویم. برای مقاوم‌سازی یک ساختمان شیوه‌های مقاوم‌سازی متفاوتی وجود دارد که در زیر به طور خلاصه به آن می‌پردازیم.

مقاوم‌سازی ستون از طریق ژاکت بتنی

این روش با استفاده از میلگرد در طول ستون و بتن در دورِ آن اجرا می‌شود. ژاکت بتنی برای ترمیم ستون‌های بتنی که دچار آسیب دیدگی شده‌اند کاربرد دارد. در صورت استفاده کردن از روش ژاکت بتنی، بهتر است از بتن خود تراکم استفاده کنید.

مقاوم‌سازی ستون از طریق ژاکت فولادی

استفاده از ژاکت فولادی برای تقویت ستون‌ها باعث افزایش مقاومت فشاری و برشی ستون می‌شود.

مقاوم‌سازی ستون بتنی و فولادی با مصالح FRP

استفاده از مصالح FRP برای تقویت و افزایش ظرفیت برشی ستون کاربرد دارد. در این روش ظرفیت برشی مسبب افزایش مقاومت خمشی ستون می‌شود و باعث تقویت بنا در برابر زلزله و نیروهای لرزه‌ای می‌شود. اگر دور ستون‌های بتنی از الیاف FRP (الیاف شیشه و کربن) به صورت مارپیچ استفاده کنیم حداقل تا دو برابر مقاومت ستون خود را بالا برده‌ایم.

استفاده از الیاف FRP در دور ستون فولادی نیز مانند بتنی است. به صورت مارپیچ و یا ترکیبی بر دور ستون پیچیده می‌شود و مقاومت فشاری و توان در برابر نیروهای وارده بر ستون را افزایش می‌دهد. در زیر به مزایای استفاده از این الیاف برای ستون می‌پردازیم.

  • افزایش مقاومت خمشی ستون
  • افزایش مقاومت برشی در ستون
  • افزایش شکل‌پذیری ستون
  • بالا بردن طول عمر در ستون
  • عدم تغییر قابل توجه در ضخامت ستون
  • وزن پایین مصالح FRP
  • انعطاف بالای الیاف FRP
  • پوشش ترک‌های ستون
  • سهولت در اجرا و هزینه پایین نسبت به سایر شیوه‌های مقاوم‌سازی ستون

مقاومسازی تیرهای ساختمان

  

مقاوم‌سازی تیر با ژاکت بتنی

در تیرهای بتنی که دچار آسیب شده‌اند به کار می‌رود. دور تیر بتنی را با میلگرد اسکلت (آرماتور) می‌زنند و درون آن را با بتن مجدداً پر می‌کنند.

مقاوم‌سازی تیر با ژاکت فولادی

با اضافه کردنِ ورق‌های فولادی به صورت دور‌پیچ و یا ترکیبی، باعث بالا رفتن مقاومت تیرهای بتنی – فولادی می‌شود. ورق‌های فولادی در این روش توسط بولت به تیر وصل می‌شوند.

مقاوم‌سازی با ورق فولادی

در این روش ورق‌های فولادی به تیر توسط رزین‌های مخصوص چسبانده می‌شود. این شیوه در تیرهای بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد و توانِ بارِ خمشی تیر را بالا می‌برد.

مقاوم‌سازی تیر بتنی و فولادی با استفاده از مصالح FRP

استفاده از مصالحی که در آن‌ها الیاف FRPاستفاده شده باشد باعث بالا رفتن مقاومت کششی بتن و در نتیجه آن سبب افزایش مقاومت خمشی تیر نیز می‌شود. استفاده از این مصالح در تیرهای فولادی نیز رایج است و مسبب بالا رفتن انعطاف تیر فولادی خواهد شد. استفاده از مصالح FRP یکی از روش‌های نوین مقاوم‌سازی به شمار می‌رود که مزایای آن را به طور خلاصه بیان می‌کنیم.

  • افزایش مقاومت خمشی تیر
  • افزایش شکل‌پذیری تیر
  • بالا بردن طول عمر در تیر
  • عدم تغییر قابل توجه در ضخامت تیر
  • وزن پایین مصالح FRP
  • افزایش مقاومت برشی در تیر
  • انعطاف بالای الیاف FRP
  • پوشش ترک‌های تیر
  • سهولت در اجرا و هزینه پایین نسبت به سایر شیوه‌های مقاوم‌سازی تیر

مقاومسازی دال بتنی

دال بتنی به سازه‌های بتنی – فولادی که عمدتاً به صورت افقی و در سقف استفاده می‌شوند گفته می‌شود. دال‌های بتنی نیز دچار آسیب دیدگی خواهند شد و روش‌های ترمیمی برای آن‌های وجود دارد.

مقاوم‌سازی با افزایش حجم دال بتنی

افزایش ضخامت دالِ بتنی از مرسوم‌ترین شیوه‌های مقاوم‌سازی‌اش است. در صورت ترک خوردگی و خوردگی بر سطحِ آن و یا خرابی در اجزای فولادی آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش با برداشتن لایه اصلی بتنی و تمیز کردن میلگردهای آرماتور و تقویت آن‌ها با استفاده از رزین و وسایل مخصوص صورت می‌گیرد.

افزایش صفحات فولادی برای افزایش مقاومت دال بتنی

یکی از شیوه‌هایی که برای افزایش مقاومت و جلوگیری از خیز دال بتنی به کار می‌رود، استفاده از ورق‌های فولادی است. در صورت اتصال صحیح این ورق‌ها و پر کردن فضای بین ورق و بتن، تا حد زیادی شاهد افزایش مقاومت دال بتنی خواهیم بود.

مقاوم‌سازی دال بتنی با مصالح FRP

وقتی از مصالح FRP برای تقویت دال بتنی استفاده می‌کنیم، افزایش ظرفیت تحمل بار، افزایش مقاومت در برابر خوردگی، جبرانِ کمبود مقاومتیِ بتن و افزایش مقاومت خمشی آن را اصلاح کرده‌ایم.

  • افزایش مقاومت خمشی دال‌های یک‌طرفه و دوطرفه
  • افزایش مقاومت برشی
  • افزایش شکل‌پذیری دال بتنی
  • بالا بردن طول عمر در دال بتنی
  • عدم تغییر قابل توجه در ضخامت دال بتنی
  • وزن پایین مصالح FRP
  • انعطاف بالای الیاف FRP
  • پوشش ترک‌های دال بتنی
  • سهولت در اجرا و هزینه پایین نسبت به سایر شیوه‌های مقاوم‌سازی دال بتنی

مقاومسازی دیوارهای ساختمان

مقاوم‌سازی با شاتکریت بتنی دیوار

در این روش با استفاده از شبکه میلگردی که در سراسر دیوار ساخته شده است و دستگاه شاتکریت تقویت دیوار و عملیات بتن پاشی صورت می‌گیرد. استفاده از شبکه میلگرد و بتن مسبب افزایش مقاومت لرزه‌ای دیوار خواهد شد.

مقاوم‌سازی دیوار با مصالح FRP

همان‌طور که اشاره کردیم مصالح FRP از جنس شیشه و یا کربن هستند. استفاده از این الیاف پلیمری را می‌توان بهترین راه حل برای تقویت و افزایش مقاومت دیوار بیان کرد. مزایای استفاده از مصالح FRP را در زیر مرور می‌کنیم.

  • افزایش مقاومت خمشی و برشی در دیوارها
  • بالا بردن طول عمر در دیوار
  • عدم تغییر قابل توجه در ضخامت دیوار (حداکثر ۵ میلی‌متر)
  • آب‌بندی کردن مناسب دیوار
  • افزایش حداقل وزن ممکنِ دیوار
  • قابلیت اتصال به انواع دیوار : بتنی، آجری و…
  • پوشش ترک‌های دیوار
  • سهولت در اجرا و هزینه پایین نسبت به سایر شیوه‌های مقاوم‌سازی دیوار

آهنکده تولید کننده‌ی محتوا‍