مقاوم سازی ساختمان تخریب شده در زلزله

مقاوم سازی ساختمان تخریب شده در زلزله

مقاوم سازی ساختمان تخریب شده در زلزله

مقاوم سازی ساختمان تخریب شده در زلزله

در نقاط زلزله خیز اهمیت پیش بینی اقداماتی در راستای مقاوم سازی ساختمان نسبت به سایر مناطق جغرافیایی دو چندان خواهد بود. در برخی از مواقع سازه های موجود در چنین مناطقی به دلیل خطاهای اجرایی و طراحی یا عدم پیش بینی فرآیندهای بهسازی لرزه ای در معرض تخریب قرار دارند. خسارات وارد شده به ساختمان در اثر زلزله به دسته تقسیم می شوند که یا اجزای سازه ای یا اجزای غیرسازه ای را در بر می گیرند.

خسارات سازه ای در اثر زلزله

انواع خسارات سازه ای پدید آمده در سازه بر اثر زلزله عبارتند از:
۱-ترک در بتن
۲-خستگی اجزای سازه
۳-آسیب دیدگی پوشش های بتنی
۴-پدیده ی خستگی و شکست
۵-تخریب کلی اعضا
۶-کمانش آرماتورهای اصلی

خسارات غیر سازه ای در اثر زلزله

انواع خسارات غیرسازه ای ایجاد شده در سازه بر اثر زمین لرزه عبارتند از ترک و تخریب نما و میان قاب سازه ها.

تقویت سازه های آسیب دیده در زلزله

عامل اصلی در آسیب دیدگی و یا تخریب سازه ها در اثر زلزله، عدم وجود توانایی و مقاومت لازم در تحمل نیروهای وارده ناشی از زمین لرزه است. سازه ا در اثر وقوع زمین لرزه ظرفیت باربری و مقاومت خود را به مقدار قابل توجهی از دست می دهند که این مسئله مقدمه ی تخریب کلی سازه خواهد بود. به منظور جبران ظرفیت باربری از دست رفته و برقراری شرایط لازم برای بهره برداری مجدد لازم است اقداماتی در راستای مقاومت سازی سازه در نظر گرفته شود. این اقدامات سبب افزایش ظرفیت باربری، بهبود شکل پذیری و کاهش نیروهای وارد بر سازه می شود.
امروزه بیشتر سازه های مسکونی، شهری و صنعتی از نوع بتنی هستند که پایداری آنها مستلزم رعایت ضوابط و آیین نامه های مربوطه است که متاسفانه در برخی مواقع مورد بی توجهی طرحان و مجریان قرار می گیرد و استفاده از مصالح بی کیفیت می تواند احتمال تخریب آن ها در اثر زلزله را تشدید کند. به همین دلیل در صورت عدم رعایت موارد لازم حین ساخت لازم است تهمیداتی برای ترمیم آسیب های ایجاد شده در اثر زلزله و افزایش مقاومت بتن سازه در نظر گرفته شوند.

روش های مقاوم سازی سازه تخریب شده در زلزله

برای ترمیم و بازگردانی مقاومت لازم در ساختمان های تخریب شده در اثر وقوع زمین لرزه، روش های گوناگونی وجود که پس از تعیین مقاومت ساختمان و براساس نظر مهندسین انتخاب می شوند. که در ادامه به برخی از آنها اشاره می کنیم:

۱-استفاده از الیاف FRP

مقاوم سازی ساختمان با FRP، شیوه ای نوین در اصلاح نارسایی های ناشی از تخریب سازه در اثر زلزله، جبران ظرفیت باربری از دست رفته و ارتقای آن و افزایش شکل پذیری ساختمان است. مصالح FRP ار ترکیب الیاف و رزین تشکیل شده و جایگزین مناسبی برای روش های سنتی محسوب می شوند. برای اتصال الیاف FRP به سطوح مختلف و ایجاد پوششی برای محافظ محصول از رزین اپوکسی FRP استفاده می شود. این مصالح علی رغم داشتن مقاومت زیاد، وزن ناچیزی داشته و استفاده از آنها علاوه بر آسان بودن از سرعت بالایی نیز برخوردار است. بر خلاف روش های صنتی تقویت سازه، استفاده از این روش اختلالی در معماری سازه ایجاد نکرده و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه تر از سایر روش ها محسوب می شوند. اجرای FRP می تواند سبب بهبود عملکرد و افزایش ظرفیت باربری سازه گردد.

۲-استفاده از ژاکت فولادی

استفاده از ژاکت فولادی یکی دیگر از روش های مقاوم سازی ساختمان تخریب شده در زلزله محسوب می شود که علاوه بر افزایش مقاومت سازه سبب بهبود شکل پذیری اجزای آن نیز خواهد شد. در این روش ابتدا نواحی آسیب دیده ترمیم شده و سپس اتصال ورق های آسیب دیده به آنها با کمک بولت انجام می گیرد تا مشارکت ورق های فولادی در تحمل لنگرهای خمشی و نیروهای برشی تامین گردد. به منظور برقراری اتصال صحیح بین بتن و ورق های فولادی، حفره هایی در بتن و ورق های فولادی ایجاد شده که پس از تعبیه ی بولت ها در این نقاط، فضای باقی مانده ی آنها را با اپوکسی پر می کنند. مقاوم سازی ساختمان تخریب شده در زلزله به کمک ژاکت فولادی می تواند به روش دورپیچ، نواری یا موضعی انجام گیرد.
محصور کردن اجزای سازه با ژاکت بتنی سبب تاخیر در خرد شدگی و افزایش مقاومت بتن خواهد شد.
یکی دیگر از کاربردهای ژاکت فلزی در مقاوم سازی ستون ها بوده که در این فرآیند ورق های فلزی به کمک بولت صورت گرفته و اجرای صحیح آن مستلزم برقراری اتصال به ورق های فولادی به تیر و فونداسیون در بخش بالایی و پایین ستون ها است. اجرای ژاکت فلزی برای ستون ها نه تنها سبب افزایش مقاومت خمشی و برشی آن ها شده بلکه از کمانش آرماتورهای طولی پیشگیری خواهد کرد. در برخی شرایط می توان از این روش برای جبران استحکام لازم در ستون هایی که فاقد آرماتورگذاری کافی و صحیح بوده استفاده کرد.
یکی دیگر از کاربردهای ژاکت فولادی در مقاوم سازی تیرهای آسیب دیده در اثر زلزله است. البته نکته ی قابل توجه در استفاده از این روش برای تقویت تیرها، پیشگیری از پدیده ی ستون ضعیف تیر قوی بوده که مستلزم مقاوم سازی ستون ها است.

۳-مقاوم سازی با دیوار برشی

یکی از روش های مناسب برای جبران مقاومت از دست رفته در ساختمان های تخریب شده بر اثر زلزله، استفاده از دیوار برشی است. مقاوم سازی با دیوار برشی می تواند نیاز اجزای سازه به شکل پذیری را کاهش داده و افزایش مقاومت سازه را بدنبال داشته باشد. برای مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده بر اثر زلزله به منظور انتقال نیروها به زمین معمولا از عملیات شمع کوبی نیز استفاده می شود. علاوه بر این در برخی اوقات به دلیل افزایش وزن سازه در اثر اجرای دیوارهای برشی توصیه می شود اقداماتی به منظور مقاوم سازی فونداسیون صورت گیرد.

۴-استفاده از جداگرهای لرزه ای

به منظور پیشگیری از آسیب مجدد سازه در اثر وقوع دوباره ی زمین لرزه ها در آینده می توان از جداساز یا جداگرهای لرزه ای استفاده کرد. استفاده از این مصالح سبب تفکیک نیروهای حرکتی بین ساختمان و زمین می شود بنابراین هنگام وقوع مجدد زمین لرزه، وجود این المان ها مانع از انتقال نیروهای ناشی از زمین لرزه به سازه ی اصلی می شود. البته استفاده از جداگرها به منظور مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله تنها برای سازه هایی با وزن و ارتفاع مشخص قابل استفاده است به همیت دلیل نسبت به سایر روش ها کمتر مورد توجه قرار می گیرد.

۵-استفاده از ژاکت بتنی

یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان استفاده از ژاکت بتنی است. ژاکت بتنی در واقع یک روکش بتنی است که از فولاد و بتن تشکیل شده و استفاده از آن سبب افزایش مقاومت خمشی و برشی اجزای سازه خواهد شد. در استفاده از این روش اطراف المان های سازه با پوشش های بتنی پوشیده می شود. برای اجرای ژاکت بتنی در ابتدا حفره هایی در فاصله های معین در نواحی اطراف المان مورد نظر ایجاد می شود و پس از تعبیه آرماتورهای فولادی، حفره های ایجاد شده با چسب اپوکسی پر می شوند و در نهایت قالب هایی در اطراف عضو بتنی مورد نظر تعبیه شده و درون آن را با بتن پر می کنند. نحوه ی اجرای حفره ها در المان مورد نظر باید به گونه ای باشد که سبب ضعف در المان ها نگردد.
از این روش برای مقاوم سازی دیوار، ستون و تیرها استفاده می شود. استفاده از ژاکت بتنی سبب بهبود مقاومت و وضعیت شکل پذیری سازه می شود.

۶-استفاده از مهاربندهای فولادی

استفاده از روش مهاربندی همگرا در تقویت سازه های بتنی از طریق افزایش سختی و مقاومت برشی امکان پذیر خواهد بود. استفاده از این روش معمولا وزن قابل توجهی را به سازه اضافه نکرده و بر خلاف مهاربندی واگر یک روش اقتصادی با اجرایی ساده تر محسوب می شود.
۷-استفاده از میراگر (دمپرها)
میراگرها بر پایه افزایش ضریب میرایی سازه ایجاد شده اند. استفاده از میراگرها نیز همانند جداگرهای لرزه ای سبب ترمیم ساختمان تخریب شده در اثر زلزله نخواهد شد اما به عنوان راهکارهای مهمی برای پیشگیری از تخریب مجدد سازه در اثر وقوع دوباره زمین لرزه محسوب می شوند. در این روش، میراگرها سبب جذب انرژی حاصل از حرکات زمین و پیشگیری از ورود سیستم سازه به ناحیه غیر خطی می شود. استفاده از میراگرها بخش زیادی از انرژی ایجاد شده را پیش از رسیدن پاسخ سازه به بیشترین مقدار خود، تلف می کنند و می توان از مزایای آن در تمام طبقات بهره برد. برخی از میراگر از نظر معماری نیز دارای ظاهری زیبا بوده که در صورت اجرای آنها بصورت نمایان، تداخلی در ظاهر سازه ایجاد نگردد.
۷-استفاده از مهاربند کمانش تاب
استفاده از مهاربند در سازه های تخریب شده در اثر زلزله و به منظور تأمین مقاومت از دست رفته، روشی کارآمد برای افزایش سختی و مقاومت سازه محسوب می شود. استفاده از این روش نه تنها در مقاوم سازی سازه های فولادی بلکه در سازه های بتنی نیز کاربرد دارد. سیستم مقاوم سازی با مهاربند کمانش تاب ظرفیت استهلاک انرژی را به میزان قابل توجهی افزایش داده و از تحرک سازه در اثر زمین لرزه می کاهد. علاوه بر موارد ذکر شده، سیستم مهاربند کمانش تاب قادر است در برابر نیروهای فشاری و کششی، مقاومت مناسبی از خود نشان داده و دچار کمانش نشود.