بهسازی لرزه ای سازه

بهسازی (Rehabilitation) در معنای کلی لغوی یعنی اصلاح کردن یا بهبود بخشیدن وضعیت موجود سازه ، بهسازی ساختمان دو مفهوم را در بر میگیرد که شامل؛ بهسازی لرزه ای به منظور اصلاح ضعف های بوجود آمده در سازه و بازگردانی موقعیت اولیه ی سازه (Retrofitting) و بهسازی لرزه ای به منظور ارتقای کیفیت ، تغییر شرایط بهره برداری و افزایش وظایف ساختمان که اصطلاحا به آن (upgrading) می گویند ، است . 
عدم توانایی سازه در ارائه ی خدمات مورد انتظار که سازه را نیازمند بهسازی می کند دلایل مختلفی دارد که ممکن است ناشی از ؛ خطاهای طراحی و اجرایی ، بکارگیری مصالح بی کیفیت ، بهره برداری بی ضابطه از سازه ، فرسایش مصالح به مرور زمان ، فروپایگی ساختمان ، حوادث طبیعی ، افزایش بار بیش از حد مفروض در طراحی سازه و.... باشد . 
برای بهسازی ساختمان باید پس از مطالعات مهندسی ، هدف از انجام بهسازی سازه با توجه به شرایط ساختمان و ارزیابی وضعیت موجود تعیین شود و سپس با توجه به سطح عملکرد مورد نظر اقدام به بهسازی ساختمان شود . بهسازی ساختمان دارای روش های مختلفی است که کلیه ی راهکار های بهسازی ساختمان تحت ضوابط و شرایط مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان صورت می گیرد
.


بهسازی لرزه ای ساختمان


بهسازی لرزه ای

پیش از اقدام برای بهسازی لرزه ای لازم است مشخصات فنی ساختمان با دقت تحت مطالعه و بررسی مشاوران مقاوم سازی قرار بگیرد . ویژگی های فیزیکی مهم و تاثیرگذار سازه در بهسازی لرزه ای عبارتند از : ویژگی های اجزای سازه ای و غیر سازه ای ، بررسی سطح زمین لرزه در منطقه ی جغرافیایی سازه ، بررسی اولیه ی میزان مقاومت لرزه ای ، کاربری سازه ،‌شرایط بهره برداری جدید ساختمان ، نیاز کارفرما ، محدودیت های اقتصادی و اجرایی و در نهایت ضوابط و آئين نامه های جدید بهسازی لرزه ای ساختمان . پس از ارزیابی مطاعات مهندسی نیاز یه عدم نیاز به بهسازی لرزه ای با توجه به مستندات موجود و بررسی های صورت گرفته مشخص می شود ، لازم بذکر است سازه هایی که مطابق وضعیت موجود و با در نظر داشتن سطح اهمیت آنها بر پایه ی آخرین استاندارد ۲۸۰۰ ایران با دقت کافی طراحی ، اجرا و نظارت شده باشند نیازی به بهسازی لرزه ای ندارند مگر در صورتیکه سطح اهمیت و بهره برداری سازه ی مورد نظر بیش از حد فرض شده در ظراحی اولیه بوده باشد یا میزان خطر زمین لرزه از مقدار در نظر گرفته شده در ابتدا بیشتر باشد . 

 

هدف از بهسازی لرزه ای  

یکی از مراحل اولیه و مهم در بهسازی لرزه ای ساختمان هدف از بهسازی می باشد . مشاورین و طراحان مقاوم سازی با توجه به نیاز ساختمان وضعیت بهره برداری حال و آینده ی ساختمان ، هدف از بهسازی لرزه ای را در قالب گزارش فنی ارائه می دهند . 
 

ضوابط بهسازی لرزه ای ساختمان

پیش از اجرای بهسازی لرزه ای سازه لازم است اقداماتی صورت گیرد یکی از این موارد مطالعات ، محاسبات و بررسی ویژگی های فنی ساختمان است که لازم است در کنار تعیین هدف از بهسازی لرزه ای انجام گیرد و در ادامه به آنها اشاره می کنیم

۱بهسازی اجزای سازه ای و غیر سازه ای ساختمان در بهسازی لرزه ای 
۲بررسی اسکلت سازه پیش از بهسازی ساختمان 
۳تعیین سطح خطر بروز زلزله ساختمان مورد نظر در بهسازی لرزه ای ساختمان
۴ارزیابی اولیه مقاومت لرزه ای ساختمان قبل از بهسازی لرزه ای سازه
۵تعیین وضعیت ساختمان و میزان آسیب پذیری آن با گذر زمان 
۶تعیین هدف از انجام بهسازی لرزه ای ساختمان
۷بررسی محدودیت های اقتصادی تاثیرگذار در انتخاب روش بهسازی ساختمان
۸انجام مطالعات و محاسبات جهت تعیین نیاز یا عدم نیاز ساختمان به بهسازی لرزه ای 
 

راهکارهای بهسازی لرزه ای ساختمان 

راه های بهسازی ساختمان با در نظر گرفتن معیارهای مقاوم سازی انتخاب میگردد . روش های بهسازی ساختمان باید به گونه ای باشد که علاوه بر رفع نواقص موجود در سازه و مستقل از تامین سطح عملکرد مورد نظر ساختمان قادر به ارائه ی بهترین شیوه پاسخگویی به سطح مورد نظر در قالب طرح بهسازی باشد . با انتخاب بهترین روش بهسازی ساختمان و در نظر داشتن معیارهای بهسازی سازه ها می توان به سطح عملکرد لرزه ای مورد نظر و تامین هدف مقاوم سازی لرزه ای ساختمان دست پیدا کرد . راهکارهای بهسازی لرزه ای سازه را می توان به صورت تکی یا ترکیب با یکدیگر جهت تقویت سازه های بکار گرفت 
۱- بهسازی و مقاوم سازی اجزای سازه که درای عملکرد ضعیف و مقاومت پایین می باشند . 
۲- بهسازی ساختمان با هدف تامین سختی جانبی لازم برای سازه ی موجود
۳- بهسازی ساختمان با هدف افزایش مقاومت کل ساختمان
۴- بهسازی ساختمان از طریق کاستن از جرم کلی ساختمان
۵- بهسازی لرزه ای ساختمان با استفاده از جداگرهای لرزه ای 
۶- بهسازی ساختمان با بکارگیری سیستم های غیرفعال اتلاف انرژی
۷- بهسازی ساختمان با اجرای انواع روش های مقاوم سازی ساختمان 
۸- بهسازی ساختمان از طریق تغییر کاربری سازه

راه های بهسازی سازه ها 

جهت ارائه ی راه های مناسب بهسازی سازه در ابتدا باید ساختمان مورد نظر توسط کارشناسان و مشاوران بهسازی با دقت تحلیل و مطالعه شود . جهت انجام مطالعات بهسازی لرزه ای سازو ارزیابی میزان آسیب پذیری لرزه ای آن باید اطلاعات مربوط به خصوصیات لرزه ای سازه (زمان تناوب و نسبت میرایی) و اطلاعات مربوط به مشخصات مصالح بکار رفته در سازه را بدست بیاوریم . در مراحل بعدی مطالعات بهسازی لرزه ای سازه جهت ارائه ی راهکار بهسازی مناسب نیازمند جمع آوری اطلاعات در حیطه ی پیکربندی و سیستم سازه هستیم . این اطالاعات شامل : نوع سازه ،‌اندازه های مقاطع ، نحوه ی قرارگیری میلگرد ها در بتن ، نحوه ی اتصال اجزای سازه به یکدیگر ، اعضای موثر در مقاومت نهایی سازه ، باربری ساختمان و ... می باشد . ضمنا جهت تحلیل سازه ای لازم است اطلاعات اجزای اصلی و غیر اصلی ساختمان و جزئیات آنها به دقت تعیین و مدلسازی گردد . یکی دیگر از پارامترهای مهم در ارائه ی راهکارهای بهسازی لرزه ای سازه ارزیابی کیفی پی و شالوده ی سازه می باشد که شامل : ویژگی های خاک محل احداث ساختمان ، مشخصات ژئوتکنیکی خام ، موقعیت قرارگیری سازه و هندسه ی آن و مشخصات فنی میلگردهای بکار رفته در بتن می باشد . 
جمع آوری اطلاعات برای ارائه ی یک راهکار مناسب بهسازی لرزه ای سازه از طریق ؛ بازدید مجلی ،‌نمونه گیری ، حفاری و بررسی نتایج مربوط به آن ، آزمایش ها و ...قابل دست یابی است . یکی از پارامترهای بسیار مهم که طی مطالعات پیش از بهسازی لرزه ای ضرورت دارد ،‌بررسی تفاوت های احتمالی مندرجات نقشه های سازه با آنچه اجرا شده است می باشد که با بازدید از سازه قابل درک است . بازدید از سازه علاوه بر موارد ذکر شده امکان تشخیص آسیب های ظاهری سازه نظیر ؛ نشست پی که باعث افزایش آسیب پذیری ساختمان در هنگام وقوع زمین لرزه می شود را نیز فراهم می کند . 


راهکارهای بهسازی لرزه ای

 

روش های بهسازی لرزه ای ساختمان 

ارزیابی ساختمان موجود و بهسازی سازه جهت مقاوم سازی ساختمان میتواند از نوع ابتدایی و تنها با هدف بهسازی در سطوح پایین تر باشد و یا به روش پیشرفته صورت بگیرد که اهداف بهسازی بیشتری با عملکرد مطلوب تری مد نظر است.
 

بهسازی موضعی ساختمان

بهسازی موضعی ساختمان جهت بهبود عملکرد اجزای ضعیف سازه و با هدف افزایش سختی اعضای ساختمان در برابر سطوح مختلف زلزله صورت میگیرد که نیازمند رعایت برخی ضوابط و الزامات می باشد
۱بهسازی موضع اجزای ساختمان نباید سبب کاهش سطح عملکرد اولیه ساختمان شود
۲بهسازی موضعی ساختمان باید به نحوی باشد که باعث افزایش انتقال نیروهای ناشی از زلزله در اجزایی از سازه که دارای وضعیت بحرانی هستند ، نشود
 

مطالعات بهسازی لرزه ای 

پیش از ارزیابی سازه و جهت اطلاع از میزان آسیب پذیری ساختمان لازم است ویژگی های لرزه ای سازه مثل میرایی و مشخصات مصالح بکار رفته در ساختمان به دقت مورد ارزیابی قرار بگیرید تا از این اطلاعات برای مطالعات بهسازی لرزه ای ساختمان استفاده شود . 
نسبت میرایی و زمان تناوب سازه از ویژگی های لرزه ای سازه است که می توان با استفاده از نرم افزارهای مربوطه و ضوابط موجود در آیین نامه ها آنها را به صورت تحلیلی محاسبه کرد . ضمنا اسکلت سازه و مصالح بکار رفته در آن نیز سایر شواهد مورد نیاز برای انجام مطالعات بهسازی لرزه ای را در اختیار ما می گذارد .
در صورت الزام در داشتن خصوصیات لرزه ای واقعی سازه در برخی پروژه های حساس می توان با توجه به امکانات و شرایط موجود از طریق ثبت ارتعاشات محیطی با دستگاه های کالیبره شده به مقادیر واقعی این اطلاعات دست پیدا کرد و پس از تحلیل و نتیجه گیری مقادیر به دست آمده با نرم افزار های مربوطه ، برآورد صحیح آنها را ثبت کرد . 
 

آزمایش های غیر مخرب در بهسازی لرزه ای سازه

آزمایش های غیر مخرب در بهسازی لرزه ای بدون نیاز به نمونه برداری و بدنبال آن ایجاد اختلال در سازه ، امکان تحلیل و بررسی خصوصیات و مشخصات فنی ساختمان را به کارشناسان می دهد . لازم بذکر است انجام آزمایش های غیر مخرب در سازه باید توسط کارشناسان با دانش لازم و تحلیل آنها از راه های مورد تایید انجام پذیرد . 
آزمایش های غیر مخرب بهسازی لرزه ای برای تحلیل سازه در سازه های فولادی و بتنی قابل انجام می باشند . 
برای انجام آزمایش غیر مخرب در سازه های فولادی ، آزمایش های پیشنهادی مشابه آزمایش کیفیت جوش است . طی آزمایش غیر مخرب در اسکلت های فولادی جهت انجام بهسازی لرزه ای ویژگی های مثل : ضخامت پوشش رنگ ، میزان خوردگی فلز‌ ، ابعاد ترک ها ، مقاومت گسیختگی فلز و غیره مشخص می گردد . بخش مهمی از کنترل کیفیت در آزمایش های غیر مخرب بهسازی لرزه ای سازه های فولادی نیز بازرسی چشمی می باشد . 
همین آزمایش های غیر مخرب بهسازی لرزه ای در سازه هایی با اسکلت بتنی در تشخیص کاستی های بتن کاربرد دارند . 
به کمک آزمایش های غیر مخرب بهسازی لرزه ای در اسکلت بتنی می توان به اطلاعات مهمی مثل : میزان یکنواختی ، مقاومت فشاری ، محل و ابعاد میلگردها و ... دست پیدا کرد . 
روش هایی که عموما برای تعیین ضعف های داخل بتن در آزمایش های غیر مخرب استفاده می شود شامل : انعکاس امواج صوتی ، سرعت عبور امواج فراصوت ، آزمایش های رادیوگرافی ، آزمایش های الکترومگنتیک و ... می باشد . 
همین آزمایش های غیر مخرب را می توان برای بهسازی لرزه ای ساختمان های بنایی و مقاوم سازی ساختمان های قدیمی نیز استفاده کرد . 
هرگونه تغییر در چگالی ، مدول الاستیسیته ، محل قطع شدن آجر چینی ها و بررسی ترک های موجود به کمک آزمایش های غیر مخرب بهسازی در سازه های بنایی قابل دستیابی و ارزیابی می باشد . 
 

آزمایش های مخرب در بهسازی لرزه ای سازه 

بدلیل احتمال ایجاد عدم پایداری ، زمان و هزینه ی زیاد انجام آزمایش مخرب باید سعی بر این باشد که تا جای ممکن از انجام آزمایش های مخرب در بهسازی لرزه ای سازه جلوگیری گرد و با جایگزینی آزمایش های غیر مخرب در کنار استفاده از شواهد و مدارک موجود به تحلیل و ارزیابی اطلاعات لازم پرداخت . 
در صورت لزوم برای انجام آزمایش های مخرب بهسازی لرزه ای ، لازم است نمونه برداری با دقت لازم و کنترل حداقل میزان تنش انجام گیرد و پس از آن نقاطی که نمونه برداری شده فورا ترمیم گردند تا از هرگونه خطر احتمالی جلوگیری شود . 
 
مدلسازی ساختمان در بهسازی لرزه ای
ارائه ی بهترین راهکاری بهسازی لرزه ای ساختمان باید بر اساس آزمایش های صورت گرفته و تحلیل و بررسی وضعیت سازه ی موجود در قالب یک مدل بر آورد شود که مدلسازی تحلیلی نامیده می شود . تمامی مقاطع و اندازه های بکار رفته در مدل سازی بهسازی لرزه ای در صورت عدم تغییر ، خسارت یا انحراف ناشی از آسیب های لرزه ای بر اساس همان نقشه های اجرایی سازه در نظر گرفته می شود و در غیر این صورت لازم است ابعاد مقاطع جدید طی یک بازرسی وضعیت جدید اندازه گیری و بر آورد شود . 
 
بهسازی لرزه ای ساختمان با استفاده از سیستم لوله ای 
تا کنون استفاده از قاب خمشی یکی از سیستم های متداول در بهسازی لرزه ای ساختمان بوده است اما باید توجه داشت که بهسازی لرزه ای ساختمان های بلند مرتبه به این روش خطراتی نیز دارد که بهتر است در بهسازی لرزه ای سازه های مرتفع از یک روش برای جایگزینی قاب های خمشی استفاده کرد . برای درک بهتر این مطلب توجه داشته باشید که ساختمان های بلند مرتبه که دارای طبقات زیادی می باشند در برابر نیروهای جانبی از سختی کافی برخودار نیستند و در معرض بادهای شدید یا نیروهای جانبی ناشی از زلزله ممکن است به حرکت در بیایند . به همین دلیل سیستم قاب خمشی برای تامین سختی چنین سازه هایی در برابر فشار های جانبی گزینه ی مناسبی نمی باشند . یکی از سیستم های جدید برای بهسازی ساختمان های بلند مرتبه استفاده از سیستم لوله ای می باشد . 
سیستم لوله ای از دو قاب خارجی و داخلی تشکیل شده است . قاب داخلی در سیستم لوله ای در واقع مجموعه ای از تیرها ، ستون ها و یا دیوارهای برشی در یک سازه می باشند که قابلیت تحمل نیروهای برشی ناشی از بارهای جانبی را دارد و قاب خارجی آن از ستون هایی با فاصله ی کم از یکدیگر بعلاوه ی تیرها تشکیل شده است که در بخش خارجی ساختمان احداث می شوند و دارای عرض وسیع تری می باشند و وظیفه ی تحمل در برابر فشارهای جانبی ناشی از زمین لرزه را دارد . این سیستم ترکیبی از جنس فولاد و بتن است که امکان استقامت در برابر نیروهای جانبی را به سازه می دهد . 
از مزایای این سیستم اقتصادی بودن آن نسبت به اجرای قاب خمشی می باشد بعلاوه این سیستم وزن سبکی دارد که علاوه بر بهسازی لرزه ای ساختمان امکان افزودن ظبقات را به سازه می دهد . 
ضمنا لازم به ذکر است همانند تمام روش ها در بهسازی لرزه ای ، این روش نیز معایبی دارد که می توان به امکان بروز لنگر برشی در سازه اشاره کرد که این ویژگی ممکن است بکارگیری حداکثر مقاومت ساختمان را محدود کند . 
 
بهسازی لرزه ای ساختمان با بادبند : 
استفاده از بادبند یا قاب های مهاربند در بهسازی لرزه ای ساختمان عموما در ساختمان هایی با ارتفاع معمول کاربرد دارد و همانطور که پیش تر به آن اشاره شد برای بهسازی ساختمان های بلند مرتبه توصیه نمی گردد . بادبندهای مورد استفاده در دو نوع بادبند هم محور و برو محور وجود دارند . 
بهسازی لرزه ای ساختمان با استفاده از بادبند هم محور سبب کاهش جا به جایی جانبی ساختمان تحت نیروهای ناشی از زلزله می گردد . ضمنا در این مدل بهسازی بدلیل محوری بودن انتقال نیروهای جانبی ، از نظر اقتصادی نیز به صرفه است . ضمنا نحوه ی طراحی و اجرای بهسازی با بادبندهای هم محور از سهولت کافی برخودار است . اجرای بادبند هم محور جهت بهسازی در این روش عموما به دو شکل صورت می گیرد . یا بادبند از نقطه ی تقاطع محور تیر و ستون ها گذر می کنند یا در محل تقاطع محور های دو بادبند احداث می گردند البته باید توجه داشت که بهسازی ساختمان با این روش ، سازه را زمان احداث درها و پنجره ها از نظر معماری با مشکلاتی مواجه می کند . از معایب بهسازی ساختمان با بادبند هم محور لازم است به احتمال وقوع پدیده ی کمانش و به دنبال آن کم شدن ویژگی شکل پذیری سازه ها اشاره کرد . اما بهسازی لرزه ای با بادبند برون محوری این ضعف موجود در بادبندهای هم محوری را ندارد . در واقع در سیستم بهسازی لرزه ای با بادبند برون محوری دو ویژگی اساسی یعنی سختی جانبی زیاد و جذب انرژی بالا یا به بیان دیگر خاصیت شکل پذیری زیاد ، همزمان با یکدیگر وجود دارند . تعبیه ی سیستم بادبند برون محور با اندکی انحراف از محل تیر است که اصطلاحا به این تیر ، تیر پیوند می گویند . 
 
بهسازی لرزه ای ساختمان با دیوار برشی : 
از روش اجرای دیوار برشی برای بهسازی لرزه ای ساختمان غیر مرتفع استفاده می گردد . هدف از اجرای دیوار برسی افزایش مقاومت سازه در سمتی که وزش باد بیشتر است می باشد ، به همین دلیل آنها را در دو انتهای مخالف سازه احداث می کنند . 
نح.ه ی عملکرد دیوار برشی جهت بهسازی ساختمان در برابر نیاز به تامین مقاومت پیچشی چندان مطلوب نمی باشد و در حد تامین حداقل مقاومت لازم است . 


 
 
تماس با ما