هرهفته شنبه ها - سال سیزدهم

پرتیراژترین نشریه صنعت ساختمان

نشریه شماره   156   دوهفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

مفاهیم کلی طراحی مقاوم سازی در برابر زلزله

در زلزلههای گذشته تجربه نشان داده ؛ بسیاری از ساختمانهای رایج و روشهای معمول ساخت و ساز فاقد مقاومت اولیه در برابر نیروی زلزله میباشند. در اغلب موارد این مقاومت را میتوان با پیروی از اصول ساده و ارزان ساخت و ساز یک ساختمان خوب به دست آورد. باید توجه داشت؛ پایبندی به این قوانین ساده از تمامی خسارات وارده در زلزلههای متوسط یا بزرگ جلوگیری نمیکند، اما مانع از آوارهایی که تهدید جان را در بر دارند، میشوند و خسارات کمتری به بار میآورند. این اصول در چند دستهبندی عمده قرار میگیرند:

1- در این مرحله نقشه و طراحی ساختمان که شامل محل قرارگیری اتاقها و دیوارها، دربها و پنجرهها، تعداد طبقات و غیره است و همچنین فونداسیون و مکان قرارگیری ساختمان باید در نظر گرفته شود.

2- طراحی و دیزاین کلی سیستم اسکلت ساختمان با توجه خاص به تجهیز مقاومت جانبی.

3- در نظر گرفتن بارهای سنگین و بخشهای بحرانی با ارائه راهکارهای مورد نیاز.

در زیر برخی از اصول کلی در مورد مکانیزم آسیب و حالت شکست ساختمان ارائه شده است:

1- سازهها نباید شکننده و یا به صورت ناگهانی سقوط کنند. در عوض باید سخت ولی قابلیت انعطاف به مقدار قابل توجهی داشته باشند.

2- عناصر مقاومتی مانند مهار بندی و دیوارهای برشی در جهتهای جانبی به خوبی جهتهای بالا به پایین، در سراسر ساختمان به صورت مساوی باید مد نظر قرار گیرد.

3- اتصالات کلیه عناصر مانند دیوارها و سقف طوری باید باشد که در هنگام وقوع زلزله مانند یک واحد یکپارچه عمل کرده و نیروها را در سراسر اتصالات انتقال دهند و مانع از جدایی و شکست شوند.

4- اتصال ساختمان به فونداسیون و زمین باید به خوبی صورت پذیرد. از خاک نرم و مرطوب باید اجتناب ورزید و فونداسیون به خوبی باید در هم و در دیوارها گره خورده شود. در مکانهایی که نمیتوان از خاک نرم اجتناب کرد، باید تقویت ویژه فراهم گردد.

5- باید توجه داشت که مواد به کار رفته با کیفیت خوب باشند و در برابر باران، خورشید، حشرات و سایر عوامل تضعیف کننده به خوبی محافظت به عمل آورند.

6- زمین و مصالح ساختمانی تقویت نشده هیچ استحکام قابل اطمینانی در مقابل تنشها ندارند و در متراکم سازیها شکننده میباشند. به طور کلی باید متناسب با چوب یا فولاد تقویت شوند.

طبقه بندی ساختمانها

برای طبقه بندی ساختمانها با هدف دستیابی به مقاومت لرزه ای با هزینه مقرون به صرفه، سه پارامتر زیر مورد توجه میباشد: ترکیبی از این پارامترها میزان مناسب تقویت لرزه ای ساختمان را تعیین میکند:

1- منطقه شدت لرزه ای که ساختمان در آن قرارگرفته است.

2- اهمیت ساختمان

ميزان سفت بودن خاک فونداسیون مناطق ارتعاش

در بسیاری از کشورها، سطح (میزان) بزرگی مناطق ارتعاش بر اساس مقیاسهای شدت لرزه (ارتعاش) تعریف شده است.

- منطقه A: خطر فروپاشی و تخریب گسترده

- منطقه B: خطر سقوط و خسارتهای سنگین

- منطقه C: خطر آسیب

- منطقه D: خطر آسیب جزئی

میزان تقویت ویژه در برابر زلزله برای منطقه A باید زیاد باشد، در منطقه C به دلایل اقتصادی میتواند کمتر باشد و در منطقه D نیز این تقویت کاهش نسبی مییابد. با این حال همان طور که در قبل اشاره شد، اصول کلی یک ساختمان سازی خوب باید رعایت شود.

اهمیت ساختمان

اهمیت ساختمان باید به عنوان یکی از فاکتورها برای درجه بندی تقویت مدنظر قرار گیرد. از جمله به ساختمانهای زیر میتوان اشاره کرد که دارای اهمیت خاصی میباشند:

بیمارستانها، کلینیکها، ساختمانهای ارتباطی، ایستگاه های آتش نشانی و پلیس، امکانات تأمین آب، سینماها، تئاترها و سالنهای اجتماعات، مدارس، خوابگاهها، گنجینه های فرهنگی مانند موزهها، اماکن تاریخی و معابد و غیره.

ظرفیت بارگیری (تحمل) خاک فونداسیون

در اینجا سه نوع خاک مد نظر است:

-خاک سفت: این خاک ظرفیت تحمل بیش از 10 تن در متر مربع را دارد.

- خاک نرم: این خاک ظرفیت تحمل کمتر از 10 تن در متر مربع را دارد.

- خاک ضعیف: این خاک منجر به ته نشینی در مقیاس بزرگ و یا گدازش در هنگام وقوع زلزله میگردد.

ساختمان را میتوان در خاک سفت و نرم ساخت ولی ساخت و ساز در خاک ضعیف خطرناک خواهد بود. از این رو تحقیقات کافی در مورد خاک مناسب برای ایجاد باربری مجاز و طبیعت خاک باید انجام شود. از ساخت و ساز در خاک ضعیف باید اجتناب ورزید و با فشرده سازی آن، شرایط این خاک را به صورت خاک سفت و نرم بهبود بخشید.

نقشه کلی و جنبه های طراحی

1- تقارن: ساختمان به عنوان یک کل یا بلوکهای مختلف باید بر روی هر دو محور به صورت متقارن نگه داشته شود. عدم تقارن منجر به چرخش هنگام وقوع زمین لرزه میگردد و این بسیار خطرناک است. تا جایی که امکان دارد تقارن در مورد درها و پنجرهها نیز باید رعایت شود. (شکل 1.3)

2- نظم و قاعده: اشکال هندسی منظم و ساده در مقایسه با سایر اشکال در هنگام وقوع زلزله رفتار و حرکات بهتری دارند. شکل b2.3 بیان کننده اثرات پیچشی حرکت زمین در بلوکهای مستطیل شکل باریک و بلند میباشد. بنابراین حالت مطلوب زمانی است که طول یک بلوک سه برابر عرض آن باشد. اگر طولهای بلندتر مورد نیاز باشند، دو بلوک جداگانه با فاصله های مناسب بین آنها باید تهیه گردد. (شکل c2.3)

3- جداسازی بلوکها: گاهی ممکن است لازم باشد تا یک ساختمان بزرگ را به بلوکهای مختلف تقسیم (جدا) نمود، برای رسیدن به این هدف تقارن و نظم در هر بلوک باید رعایت گردد. برای جلوگیری از خسارتهای ناشی از چکش خوردگی و یا ضربه بین بلوکها فاصله ای بین 3 تا 4 سانتیمتر در طول ارتفاع بالای پایه ستون هر طبقه به طور مساوی باید در نظر گرفته شود. (شکل c2.3)

این فاصله میتواند مانند یک مفصل عمل کند. همچنین به راحتی میتوان با پر کردن و یا پوشش این فاصله به وسیله مواد ضعیف، مانع از فرو ریختن در هنگام تکانهای زلزله شد. این فواصل در ساختمانهای بزرگ مورد توجه میباشند و در ساختمانهای کوچک خیلی مناسب نمیباشند.

4- سادگی: تزئینات شامل گچبریهای بزرگ سقف، برآمدگیهای پایه های عمودی و افقی، گچبریهای سر ستونها و امثال آنها، از نقطه نظر لرزه ای خطرناک و نامطلوب به حساب میآید. سادگی بهترین روش است. در جاهایی که اصرار برای تزئینات وجود دارد باید با فولاد تقویت شود به طوری که متناسب با ساختار اصلی ساختمان یکی شده و در درون کار قرار گیرد.

توجه: برای تزئین پایه ستونها باید طوری طراحی صورت گیرد که ضریب لرزه ای در حدود 5 برابر ضریب مورد استفاده در ساختار اصلی باشد.

5- مساحت محصور: یک ساختمان کوچک محصور شده توسط دیوارهای به هم پیوسته مناسب مانند یک جعبه سفت و محکم عمل میکند، از زمانی که قدرت زلزله دیوارهای بلند مشتق شده از دیوارهای متقاطع افزایش یابد، به همان اندازه طولهایشان کاهش مییابد. بنابراین توصیه میشود به جای ساختن یک اتاق بلند و دراز، چند اتاق جداگانه محصور شده ساخته شود.

6- ساختمانهای مجزا با عملکردهای متفاوت: نظر به اینکه ساختمانهایی مثل بیمارستانها، مدارس، سالنهای مونتاژ، خوابگاهها، ساختمانهای ارتباطی و امنیتی دارای اهمیتهای مختلفی هستند، از نظر اقتصادی بهتر است به صورت بلوکهای مجزا با عملکردهای مختلفی ساخته شوند که به همان اندازه از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه و تأثیرگذار هستند.