اجرای مقاوم سازی ساختمان
اجرای مقاوم سازی ساختمان به مجموعه اقداماتی گفته می‌شود که برای افزایش مقاومت سازه در برابر بارهای وارده، به ویژه بارهای زلزله، انجام می‌شود. این اقدامات می‌توانند در قالب تقویت عناصر سازه‌ای، اصلاح رفتار سازه و اصلاح نشست سازه صورت گیرند.
انواع راهکارهای اجرای مقاوم سازی ساختمان
- تقویت عناصر سازه‌ای: این روش شامل افزایش مقاومت و سختی عناصر سازه‌ای، مانند تیرها، ستون‌ها، و دیوارهای برشی، با استفاده از روش‌هایی مانند استفاده از میلگردهای فولادی، ورق‌های فلزی، یا کامپوزیت‌های FRP است.
- اصلاح رفتار سازه در برابر بارهای زلزله: این روش شامل بهبود رفتار سازه در برابر بارهای زلزله با استفاده از روش‌هایی مانند افزایش انعطاف‌پذیری سازه، کاهش بارهای وارده به سازه، یا تغییر نحوه توزیع بارهای وارده به سازه است.
در ادامه به بررسی برخی از روش‌های متداول مقاوم سازی ساختمان می‌پردازیم.
استفاده از میلگردهای فولادی
استفاده از میلگردهای فولادی یکی از روش‌های متداول مقاوم سازی ساختمان است. این روش شامل افزودن میلگردهای فولادی به عناصر سازه‌ای، مانند تیرها، ستون‌ها، و دیوارهای برشی، است. میلگردهای فولادی با افزایش مقاومت کششی سازه، مقاومت آن در برابر بارهای زلزله را افزایش می‌دهند.
استفاده از ورق‌های فلزی
استفاده از ورق‌های فلزی نیز یکی از روش‌های متداول مقاوم سازی ساختمان است. این روش شامل افزودن ورق‌های فلزی به عناصر سازه‌ای، مانند تیرها، ستون‌ها، و دیوارهای برشی، است. ورق‌های فلزی با افزایش سختی سازه، مقاومت آن در برابر بارهای زلزله را افزایش می‌دهند.
استفاده از کامپوزیت‌های FRP
کامپوزیت‌های اف آر پی (Fiber Reinforced Polymers) از ترکیب الیاف تقویت‌کننده، مانند الیاف شیشه، کربن، یا آرامید، با یک ماتریس پلیمری تشکیل می‌شوند. کامپوزیت‌های FRP دارای خواص مکانیکی عالی، مانند مقاومت کششی و سختی بالا، وزن سبک، و مقاومت در برابر خوردگی هستند. این ویژگی‌ها باعث شده است که کامپوزیت‌های FRP به عنوان یک روش نوین و کارآمد برای مقاوم سازی ساختمان مورد استفاده قرار گیرند.
روش‌های دیگر مقاوم سازی ساختمان
علاوه بر روش‌های ذکر شده، روش‌های دیگری نیز برای مقاوم سازی ساختمان وجود دارد، مانند استفاده از شاتکریت، کابل‌های پس‌تنیدگی، و روش‌های غیرمخرب.
انتخاب روش مناسب برای مقاوم سازی ساختمان باید با توجه به عوامل مختلفی، مانند نوع سازه، شرایط سازه، و بودجه، انجام شود.
ارتباط مقاوم سازی ساختمان با نشست نامتقارن
نشست نامتقارن به وضعیتی اطلاق می‌شود که سازه در طول زمان به صورت نامتناسب و ناهمگن در نقاط مختلف فرو رفتگی نشان می‌دهد. این نوع نشست ممکن است به دلیل عواملی مانند عدم یکنواختی خاک‌های پایه، عدم توزیع بارها، مشکلات سازه‌ای و غیره رخ دهد.
در این مورد، مقاوم‌سازی ساختمان می‌تواند به دو صورت کمک کند:
تقویت سازه: با استفاده از روش‌های مقاوم‌سازی مانند اضافه کردن عناصر تقویتی مانند ستون‌ها، بالاگذاری‌ها، سیستم‌های تیرچه‌ای و فیبرکامپوزیت، می‌توان سازه را در نقاط ضعف و آسیب‌پذیرتر تقویت کرده و توزیع بارها را بهبود بخشید. این باعث کاهش نشست نامتقارن و افزایش یکنواختی فرو رفتگی در سازه می‌شود.
تعادل بارها: در برخی موارد، نشست نامتقارن ممکن است به دلیل توزیع نامناسب بارها در سازه رخ دهد. با اصلاح و تعادل بارها، می‌توان نشست نامتقارن را کاهش داد. این شامل تغییرات در طراحی سازه، تغییرات در توزیع بارها و اصلاح سیستم پشتیبانی سازه می‌شود.
بنابراین، اجرای مقاوم‌سازی ساختمان می‌تواند به کاهش نشست نامتقارن کمک کند. با انتخاب روش‌های مناسب مقاوم‌سازی و توجه به نیازمندی‌های سازه، می‌توان بهبود قابل توجهی در نشست نامتقارن ساختمان داشت. مهندسان متخصص در این زمینه می‌توانند با تحلیل و بررسی دقیق سازه و استفاده از روش‌های مناسب، به کاهش نشست نامتقارن و افزایش پایداری سازه کمک کنند.
ساختمان هایی که نیاز به مقاوم سازی دارند
به طور کلی، تمامی ساختمان هایی که در مناطق زلزله خیز قرار دارند، نیاز به مقاوم سازی دارند. این ساختمان ها شامل ساختمان های مسکونی، تجاری، صنعتی، آموزشی و … می شوند.
در ادامه به برخی از ساختمان هایی که به طور خاص نیاز به مقاوم سازی دارند، اشاره می کنیم:
- ساختمان های قدیمی: ساختمان های قدیمی به دلیل استفاده از مصالح و روش های ساخت قدیمی، معمولاً مقاومت کمتری در برابر زلزله دارند.
- ساختمان های با کاربری خاص: برخی از ساختمان ها مانند بیمارستان ها، مدارس و مراکز درمانی، به دلیل اهمیت بالایی که دارند، باید دارای مقاومت بیشتری در برابر زلزله باشند.
- ساختمان های با بارگذاری زیاد: ساختمان هایی که بارگذاری زیادی دارند، مانند ساختمان های بلند مرتبه، نیاز به مقاوم سازی بیشتری دارند.
- ساختمان هایی که دچار آسیب شده اند: ساختمان هایی که در اثر حوادث طبیعی یا انسانی دچار آسیب شده اند، باید قبل از بهره برداری مجدد، مقاوم سازی شوند.
در برخی موارد، ممکن است یک ساختمان نیاز به مقاوم سازی کلی داشته باشد. در این موارد، تمامی اجزای ساختمان باید تقویت شوند. در برخی موارد دیگر، ممکن است یک ساختمان فقط نیاز به مقاوم سازی موضعی داشته باشد. در این موارد، فقط اجزای آسیب دیده یا آسیب پذیر ساختمان باید تقویت شوند.
مقاوم سازی ساختمان بدون شناژ
مقاوم‌سازی ساختمان بدون نیاز به شناژ (تخریب کامل ساختمان) معمولاً به عنوان روشی اقتصادی و کم مزاحم برای تقویت و بهبود قدرت سازه‌های موجود استفاده می‌شود.
روش افزایش قابلیت انعطاف سازه: در این روش، با افزودن عناصر جدید به سازه و تغییراتی در طراحی و مواد استفاده شده، سازه به قدرت انعطافی بیشتری دست پیدا می‌کند. به عنوان مثال، افزودن پیچ‌ها، نصب پشتیبان‌های فولادی یا بتنی، و استفاده از مواد پیشرفته مانند الیاف کامپوزیتی (مانند FRP) می‌تواند بهبود مقاومت و انعطاف سازه را فراهم کند.
روش تقویت سازه با استفاده از پیچ و مهره: این روش شامل اضافه کردن پیچ‌ها و مهره‌ها به سازه برای افزایش قدرت و ایمنی آن است. با نصب پیچ‌ها و مهره‌ها در نقاط استراتژیکی سازه، می‌توان استحکام سازه را بهبود داد. این روش معمولاً برای سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش استفاده از الیاف کامپوزیتی تقویت شده با رزین (FRP): FRP یا الیاف کامپوزیتی تقویت شده با رزین می‌تواند در تقویت سازه‌های بتنی و فولادی بدون نیاز به شناژ مؤثر باشد. این الیاف قوی و سبک به سازه اضافه می‌شوند و باعث افزایش مقاومت و انعطاف سازه می‌شوند.
روش استفاده از پشتیبان‌های فولادی: استفاده از پشتیبان‌های فولادی، مانند تیرهای فولادی، می‌تواند قدرت سازه را بهبود بخشد. این پشتیبان‌ها در نقاط ضعف سازه نصب می‌شوند و می‌توانند بارهای ناگهانی را جذب کرده و توزیع کنند.
اصلاح رفتار سازه در برابر بارهای زلزله
افزودن سیستم‌های ضدزلزله: این شامل اضافه کردن عناصر و سیستم‌های اضافی به سازه است که طراحی شده‌اند تا نیروها و انرژی زلزله را جذب و تخلیه کنند. برخی از مثال‌ها عبارتند از استفاده از جاذب‌های زلزله (مانند جاذب جرمی و جاذب سازه‌ای)، ورق‌های روزنه‌ای، عموده‌های تقویت شده، و ایجاد دیافراگم‌های تقویت شده.
تقویت عناصر سازه‌ای: در این روش، عناصر سازه‌ای که در معرض خطر زلزله هستند، تقویت می‌شوند تا مقاومت و انعطاف‌پذیری آنها در برابر انرژی زلزله افزایش یابد. این می‌تواند شامل افزودن پوسته‌های فولادی یا فیبرکامپوزیت به ستون‌ها و دیوارهای بتنی، قرار دادن تیرهای فولادی در سازه، استفاده از بلوک‌های بتنی تقویت شده با فولاد و استفاده از پیچ و مهره‌های کششی باشد.
استفاده از سیستم‌های آبندی: این سیستم‌ها برای افزایش اتصالات و اصلاح رفتار سازه در برابر زلزله استفاده می‌شوند. مثال‌هایی از این سیستم‌ها شامل استفاده از پیچ و مهره‌های کششی (مانند پیچ‌های کششی با ظرفیت بالا)، پیچ‌های کششی تحت پیش‌بارگذاری و استفاده از پیچ‌های کششی در اتصالات دیوارها و پیچ‌های تسمه‌ای در سازه است.
استفاده از عایق‌های زلزله: این عایق‌ها برای کاهش نیروهای زلزله و انتقال انرژی زلزله به سازه استفاده می‌شوند. مثال‌هایی از این عایق‌ها شامل عایق‌های لاستیکی تحت قرارگیری در سازه، عایق‌های کششی، عایق‌های آبندی، و همچنین استفاده از عایق‌های تقویت شده با فولاد هستند.
این فقط چند مثال از روش‌های موجود برای اصلاح رفتار سازه در برابر بارهای زلزله است و هر سازه و شرایته‌های زمینی خاص نیازمند تحلیل و بررسی دقیق توسط مهندسان متخصص است. در عمل، استفاده از ترکیبی از این روش‌ها و سایر روش‌های مقاوم سازی می‌تواند منجر به بهبود مقاومت سازه در برابر بارهای زلزله شود.