راهکار مقاوم سازی ساختمان دربرابر زلزله

مقاوم‌سازی علمی و اجرایی برای زلزله:

سال‌هاست که بعد از زلزله رودبار منجیل و بخصوص زلزله بم افراد و ارگانهای زیادی در تماس‌های تلفنی درخصوص روند مقاوم‌سازی و ایجاد ایمنی در بناهای خود مکررا سؤال می‌کنند. در این یادداشت سعی می‌شود اصول کلی آن در قالب ساده بیان شود تا افراد حسب مورد در راستای فرایند این عمل یعنی "مهمترین اصل" در تأمین ایمنی در ساختمانهای خود قرار بگیرند. امیدوارم مشکل‌گشا بوده و در صورت نیاز با دانش کافی نسبت به آن عمل بفرمایند.

ایران از کشورهای لرزه‌خیز دنیاست این را همه می‌دانیم و بهترین شاهد آن هم زلزله‌های مکرر تاریخی در پهنه ایران بزرگ است. در ضمن بنا به مطالعات عدیده دانشمندان داخلی و خارجی امروزه می‌دانیم که بیشتر شهرهای بزرگ ما در معرض زلزله‌های بزرگ و کوچک قرار دارند بخصوص مهمترین و شاید حساسترین آن، موضوع زلزله محتمل تهران است که باتوجه به گستردگی شهر و تعداد افراد ساکن در آن بحث‌های زیادی را ایجاد کرده است. هشدارهای لازم نیز جسته و گریخته در سالهای اخیر در این باره به عموم مردم توسط رسانه‌ها، متخصصین و نهادهای ملی انتقال داده شده است که بسیار مفید ارزیابی می‌شود، البته کافی به نظر نمی‌آید. ایجاد ترس و وحشت کار خداپسندانه‌ای نیست ولیکن دادن آگاهی به مردم آن هم بصورت تدریجی و مستمر در مهمترین مسئله روبرو و بخصوص با داشتن زمان کافی جهت پیاده‌سازی برخی برنامه‌های ایمنی بنظر امری حیاتی و منطقی می‌آید.

موضوع زلزله و مدیریت ابعاد مختلف یک زلزله احتمالی در یک شهر ابعاد بسیار پیچیده‌ای دارد ولیکن یکی از مهمترین ارکان آن مقاوم‌سازی بناها برای مقابله با زلزله محتمل است! در طول سالیان گذشته ساختمانهای کشور بدون توجه به امر زلزله که یک نیروی جانبی است همانند نیروی «باد» ولیکن پیچیده‌تر و وابسته‌تر به پارامترهای متعدد ساخته شده‌اند و برای بارهای ثقلی همانند وزن ساختمان و وزن افراد و بارهایی که روی کف‌ها و سقف‌ها قرار دارند بنا شده‌اند.

تا حدود اوایل سالهای ۱۳۷۰ عملاً قانون یا استاندارد خاصی برای محاسبه و اجرای نیروهای زلزله در نظر گرفته نمی‌شد، بندی در آئین‌نامه بارگذاری ساختمانها بود ولیکن جدی گرفته نمی‌شد. پس از ۱۳۷۰ آیین‌نامه ۲۸۰۰ زلزله ایران با جدیت بیشتری لحاظ کردن و نحوه محاسبه این نیرو را در دستور کار خود قرار داد البته برای ساختمانهای معمولی. سالها پس از آن هنوز این استاندارد بصورت جدی لحاظ نشد ولیکن در چند سال اخیر برای محاسبات، حداقل در روی کاغذ بصورت جدی لازم الاجراست.

البته چه اتفاقی در مرحله ساخت رخ می‌دهد که امری جداست و قابل بحث و تأمل که بیشتر مشکلات ساختمانهای امروزی هم از آنجا شروع می‌شود! لذا در صورت تفکیک ساختمانهای ایران به دو قسمت: تقریبا قبل از ۱۳۷۰ و بعد از ۱۳۷۰ دو نتیجه مهم قابل دستیابی است.

ساختمانهای قدیمی تقریباً بصورت کامل فاقد ملزومات لازم برای زلزله است و ساختمانهای جدیدتر بخصوص ۵ تا ۱۰ سال اخیر ملزومات طراحی را روی کاغذ شامل می‌شوند ولیکن امکان اجرای بد در آنها بسیار زیاد دیده می‌شود. لذا در یک جمع‌بندی بنظر می‌رسد نه روی ساختمانهای قدیم و نه روی ساختمانهای جدیدتر می‌توان حساب کامل روی ایمنی آنها باز کرد مگر در بررسی‌های تکمیلی به اثبات برسد.

حال باتوجه به جمع‌بندی اولیه می‌توان نسبت به فرآیند مقاوم‌سازی پرداخت، اولین قدم در این فرایند شناخت کامل از وضعیت اسکلت ساختمان است که شاید لازم باشد که در صورت عدم وجود نقشه‌های سازه‌ای نسبت به سونداژ و بررسی اسکلت از نزدیک نیز اقدام شود که هم هزینه‌بر و هم با تخریب‌های موضعی همراه است. بعد از شناسایی اسکلت، مرحله ارزیابی سازه‌ای که امروزه بخوبی در کشور و با وجود نرم‌افزارهای کامپیوتری مدلسازی می‌شود و نسبت به اضافه کردن یا کنترل بارهای جانبی (زلزله) روی سازه اقدام می‌شود و در این صورت است که عملاً مهندس زلزله به مشکل و ضعف‌های سازه‌ای در برابر زلزله محتمل پی می‌برد! این بخش به مرحله «تعیین آسیب‌پذیری سازه» معروف است.

عموماً این کار باید در سه مرحله بصورت زیر انجام شود: مرحله اول: غربال اولیه که براساس تجربه مهندس زلزله و سازه و شناخت کامل از عملکرد سازه‌ها در زلزله‌های گذشته و تطبیق آن با ساختمان موردمطالعه انجام شود و عوامل مؤثری وجود دارند که این غربال را یا به سمت ضعف و یا سمت مناسب سوق می‌دهند. اگر سازه مناسب تشخیص داده شد، کار تمام است و می‌توان تصور کرد که یک عملکرد «حداقلی» در برابر زلزله حاصل، خواهد داشت، اگر پاسخ منفی بود می‌بایستی غربال دوم که براساس سونداژهای محلی از ساختمان صورت می‌گیرد بصورت کاملاً دقیق و براساس دیتایل‌های اجرا شده انجام شود، دوباره مثبت یا منفی بودن این غربال مشخص می‌کند که سازه نیاز به بررسی بیشتر دارد یا نه! در صورت نیاز در این مرحله حتماً باید سازه مدلسازی و از طریق محاسبات دقیق براساس زلزله مطرح و ... مورد ارزیابی کامپیوتری و تحلیلی قرار گرفته و نقاط ضعف سازه بصورت کامل و روشن شناسایی شود.

البته باتوجه به ردیف غربال از بالا به پایین، هزینه و نیروی متخصص آن بیشتر شده و عملیات زمانبرتر و موضوع تخصصی‌تر می‌شود.

در سالهای اخیر دستورالعملی تحت عنوان «بهسازی لرزه‌ای» که ترجمه ناقص و دست و پا شکسته‌ای از یک دستورالعمل امریکایی که در نبود آئین‌نامه‌های داخلی خوب ولیکن در کلان مشکلات زیادی را ایجاد می‌کند در کشور فراهم شده است. به هر حال براساس این دستورالعمل یا روش‌های تحلیل دقیق (توصیه اینجانب) پس از شناسایی نقاط ضعف می‌توان نسبت به مقاوم‌سازی آن از طرق مختلف موجود اقدام کرد. روش‌هایی در دنیا و بسیاری هم در ایران توسط خود ایرانیان توسعه یافته است که بنابراینکه ضعف سازه چیست و اسکلت بتنی، فولادی و یا آجری است و درخصوص سازه‌های صنعتی هم همینطور از کدام روش بصورت بهینه استفاده کرد. مروری بر روش‌های موجود مقاوم‌سازی در گوگل می‌تواند در این زمینه مفید باشد. مراحل مقاوم‌سازی عموماً در دو مسیر طی می‌شود یکی ایجاد انعطاف‌پذیری در سازه که توان مقابله با حرکت‌های زلزله را به ساختمان داده و در خنثی‌سازی آن عمل می کند و دیگری در راستای مقاومت که وضعیت ضعیف را تقویت می کند. بهترین روش ترکیب این دو ایده است ولیکن باتوجه به ساخت و ساز در ایران عملاً حرکت روی مسیر انعطاف‌پذیری برای سازه‌های موجود امری ثانویه است و دستیابی به آن فقط پس از مقاوم‌سازی تا حدود کمی بهتر می‌شود لذا برای همین‌منظور است که حتی نام «دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای» بنظر غلط می‌آید در ایران بهسازی لرزه‌ای نداریم فقط مقاوم‌سازی داریم که البته تا حدود بسیار کمی به انعطاف‌پذیری نیز پس از اجرا کمک می‌کند. پس از مطالعه روش‌های مختلف حداقل ۳ روش بر روی سازه و تحلیل روش بهینه که مقرون بصرفه نیز باشد انتخاب شده و نقشه‌های اجرایی ترسیم می‌شود. تجربه در این مورد حساس‌ترین نقطه کل مراحل مقاوم‌سازی است، در مرور مکتوبات مقاوم‌سازی در دنیا، بسیاری از طرح‌های مقاوم‌سازی حتی توسط افراد شناخته شده منجر به تضعیف سازه شده است تا کمک به آن! این یک مسئله جدی است. موارد زیادی حتی در کشور بخصوص در پروژه های مقاوم سازی و دیگر مقاوم‌سازی‌ها در صتعت سراغ دارم که مقاوم‌سازی انجام شده منجر به ضعف سازه شده و در زمان زلزله مشکل‌آفرین خواهد بود تا کمک‌کننده !!!

پس توجه به این امر از دیدگاه حقیر مهمترین بخش فرایند است، چه بسا اضافه کردن ناخواسته یک صفحه فلزی در ناحیه‌ای رفتار لرزه‌ای سازه را تغییر داده و منجر به خرابی آن شود!!! در هر صورت پس ازتهیه نقشه‌های اجرایی براساس تجربه نه فقط رسم نقشه‌ها و ارائه دیتال‌های غیراجرایی و غیرمفید، مدارک در اختیار کارفرما قرار گرفته و در این مرحله باید کارفرما با یک پیمانکار سالم و با تجربه نسبت به آن اقدام کند. اگر تجربه کافی در انتخاب روش مقاوم‌سازی باشد، کمترین زمان، هزینه و کمترین تخریب در مراحل مقاوم‌سازی بوجود خواهد آمد ولیکن به هر حال چون این یک امر اجرایی است نیاز به بنایی داشته و زمانی را برای تکمیل آن نیاز خواهد داشت.

بهترین توصیه شاید این باشد که زمانی که عملیات بازسازی کل ساختمان یا نقاشی لازم است، این امر صورت بگیرد تا هزینه‌ها بصورت جدی کاهش یابد. البته ناگفته نماند که مسایل مهمی باید توسط فرد متخصص در خصوص تراز ایمنی، انتخاب روش تحلیل اعم از استاتیکی یا دینامیکی، خطی یا غیر خطی، سیستم فعال یا غیر فعال و ....تصمیم گرفته شود که مسلما تجربه در این امر ضروری است.

فرایند کلی مقاوم‌سازی که اصلی‌ترین بحث در ایمنی در برابر زلزله است در بالا بصورت اجمالی توصیح داده شد، امید است این آگاهی عمومی در ارتقاء سطح دانش فنی و عمومی مردم مفید واقع شود و عملا باعث شود که با نگاه دقیقتری به مسیله پرداخته شود. ایجاد سیستم های انگیزشی همانند وام های مقاوم سازی و تقلیل عوارض شهرداری برای افراد داوطلب برای مقاوم سازی بعنوان تشویق عموم مردم به این امر در کاهش خطرات ناشی از زلزله در شهرها نیز بسیار سودمند ارزیابی می شود.