آشنایی با روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان
امروزه بحث مقاوم‌سازی بناها و ساختمان‌ها ازجمله بااهمیت‌ترین مسائل در صنعت ساخت‌وساز می‌باشد، به‌طوری‌که هرروزه بر ضرورت اجرا و اعمال دقیق آن تأکید و در کنار آن استانداردهای ویژه‌ای را اعمال می‌کنند. چراکه با پیشرفت تکنولوژی و ظهور انواع سازه‌های بلند و پیچیده نیاز است تا بحث مقاوم‌سازی آن‌ها نیز پا به‌پای این صنعت رشد نماید. حال با توجه به همین گفته این بار در باب آشنایی با روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان صحبت نموده و راهنمایی جامع در این حوزه را به حضورتان عرضه می‌کنیم پس مثل همیشه با سازه افزار همراه شوید.
آشنایی با انواع روش‌های مقاوم‌سازی در صنعت ساخت‌وساز
به‌طورکلی می‌توان اذعان نمود که انواع مختلفی از روش‌ها درزمینهٔ مقاوم‌سازی انواع سازه‌ها و بخش‌های آن صورت می‌گیرد که در این بخش به ارائه انواع روش‌های مقاوم‌سازی می‌پردازیم که شامل:
- مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با FRP
- مقاوم‌سازی سازه‌ها با اضافه نمودن دیوار برشی
- مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از میراگر یا دمپر
- مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از جرم‌های متمرکز پاندولی
- مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از ژاکت‌های فلزی و بتنی
- مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از بادبندهای کمانش تاب
- مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از جدا گرهای لرزه‌ای
مقاوم‌سازی با کاشت میلگرد
مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با FRP
به‌طورکلی مزایای این روش نیز شامل:
• قابلیت افزایش مقاومت محوری، برشی و خمشی ستون
• سرعت بالای مقاوم‌سازی بدون توقف بهره‌برداری از سازه
• کمترین افزایش در ابعاد پایه در بین روش‌ها مشابه
• افزایش شکل‌پذیری و قابلیت جابه‌جایی نسبی نهایی بیشتر
• اضافه نمودن راحت ورق‌های فولادی
مقاوم‌سازی سازه‌ها با اضافه نمودن دیوار برشی
به‌طورکلی می‌توان اذعان نمود که یکی از روش‌های مقاوم‌سازی در بین ساختمان‌های بتنی اضافه نمودن دیوار برشی می‌باشد. درواقع دیوار برشی مقاومت، سختی و شکل‌پذیری سازه را به‌شدت افزایش می‌دهد و همچنین عاملی برای کاهش تغییر شکل‌ها و خسارات وارد به دیگر المان‌های بتنی سازه است. به‌طورکلی چنانچه تیر و ستون‌های سازه بتنی قابلیت تحمل بارهای ثقلی را داشته اما تحت بارهای لرزه‌ای آسیب‌پذیر باشد اضافه نمودن دیوار برشی باعث جذب نیروی جانبی لرزه‌ای توسط این دیوارها شده و از اعمال نیروها و تغییر شکل‌های لرزه‌ای به تیرها و ستون‌ها جلوگیری می‌نماید. درنتیجه، اضافه نمودن تنها دو یا چهار دیوار برشی باعث کاهش آسیب‌پذیری تمامی تیرها و ستون‌ها می‌گردد. البته لازم به ذکر است که به علت سختی زیاد دیوارهای برشی، معمولاً نیروهای زیادی در فونداسیون زیر آن‌ها ایجاد می‌گردد که مقابله با آن‌ها مستلزم تقویت شدید فونداسیون موجود و یا اضافه نمودن شمع در پای دیوارهای برشی می‌باشد. لذا این نکته باید در جانمایی دیوار برشی جهت بهسازی مدنظر قرار گیرد. همچنین اتصال دیوار برشی به سازه باید به نحوی باشد که دیافراگم سقف قادر باشد نیروی طبقه را به دیوار منتقل نماید؛ تا دیوار بتواند نیروی زلزله را به خود جذب کند و با سختی خود تغییر شکل‌های جانبی ساختمان را کاهش دهد. همچنین می‌توان با استفاده از کاشت بولت در تیر و ستون و پوشاندن این المان‌ها در بتن دیوار برشی انسجام خوبی بین دیوار و سازه موجود برقرار نمود.
بیشتر بخوانید: انواع سازه نگهبان و چگونگی اجرای آن
مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از میراگر یا دمپر
همان‌طور که میدانید با توجه به اینکه ایران بر روی گسل‌های خطرناکی قرار دارد و همواره در معرض زلزله است، درواقع غیر مقاوم بودن بخش وسیعی از ساختمان‌های موجود در کشور و در کنار آن اهمیت زیاد مسئله مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در مقابل نیروهای لرزه‌ای، امروزه بحث جدیدی میان دانشمندان و مهندسین طراح سازه‌ها مطرح‌شده است. طراحی نوع جدیدی از ساختمان‌ها است که شامل یک سیستم مهاربند لرزه‌ای باشند که فقط در مقابل ارتعاشات مختلف ناشی از زلزله عمل نموده و در تحمل بارهای استاتیکی هیچ نقشی نداشته باشند. به‌طورکلی در این روش‌ها ممانعت از لرزش ساختمان‌ها در هنگام زلزله در رأس کار قرار دارد. درواقع این نوع از سیستم‌ها بر این پایه این استوار می‌باشند که سازه را در مقابل زلزله جداسازی کنند. در همین راستا وجود میراگر لرزه‌ای (Damper) که عامل اتلاف انرژی لرزه‌ای وارد به ساختمان است و به کار بستن آن‌ها در ساختمان‌ها می‌تواند یک ساختمان را بهینه‌سازی کند ضروری می‌باشد؛ بنابراین به جرست می‌توان اذعان نمود که هدف اصلی در این روش جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از پی به سازه می‌باشد که این کار توسط میراگر یا دمپر انجام می‌شود.
مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از جرم‌های متمرکز پاندولی
یکي از شیوه‌های معمول کنترل غيرفعال سازه‌ها در اثر زمین‌لرزه، بهره‌گیری از سيستم ميراگر تنظيم شونده جرمي یا پاندولی است. جالب است بدانید که ساختار اين ميراگر متشکل از سه پارامترهاي اصلي يعني جرم، استهلاک و سختي می‌باشد. ميراگر تنظيم شونده جرمي عموماً در طبقه بام نصب می‌گردد تا با اثرگذاری روي مد اول لرزشي سازه سبب کاهش دامنه پاسخ‌ها و طبیعتاً کمترین میزان آسیب به سازه می‌شود. ای روش ازجمله روش‌های پرکاربرد در بحث مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر زلزله می‌باشد.
مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از ژاکت‌های فلزی و بتنی
ژاکت‌های بتنی و فلزی یکی از روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی می‌باشد که ضمن افزایش مقاومت و شکل‌پذیری سازه، تأثیر قابل‌توجهی در وزن ساختمان ندارد. به‌طورکلی در این روش مقطع تیر و ستون در محل‌های آسیب‌پذیرشان با استفاده از ورق‌های فولادی تقویت می‌گردند و این ورق‌ها توسط بولت به عضو مربوطه متصل می‌گردند. کاربرد این روش نیز معمولاً در محصور کردن بتن، افزایش مقاومت برشی، افزایش مقاومت خمشی، افزایش مقاومت فشاری و همچنین افزایش سختی جانبی می‌باشد. مقاوم‌سازی با ژاکت فلزی برحسب مورد می‌تواند به‌صورت دور پیچ، نواری وی و یا موضعی باشد. از طرف دیگر می‌توان اذعان نمود که در حوزه مقاوم‌سازی ستون‌های ضعیف سازه که فاقد آرماتورهای عرضی و یا طولی کافی می‌باشند استفاده از ژاکت فلزی مرسوم است. مزایای این روش به‌طور خلاصه بدین شرح است:
• امکان اصلاح اغلب مشکلات سازه‌ای در قاب‌های بتنی
• عدم نیاز به قالب‌بندی
• سرعت اجرای بیشتر نسبت به ژاکت بتنی
• گزینه مناسب برای محصور کردن بتن ستون‌ها
• عدم وجود مشکلات معماری
بیشتر بخوانید : آشنایی با نیلینگ یا میخکوبی
مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از بادبندهای کمانش تاب
جالب است بدانید که مهم‌ترین ضعف سیستم‌های مهاربند فولادی ناشی از اختلاف ظرفیت فشاری و کششی است. به‌طورکلی این امر درنتیجه کمانش فشاری این مهاربندها است. در حقیقت ظرفیت فشاری مهاربند معمولی توسط نیروی کمانشی کنترل‌شده و این مقدار معمولاً بسیار کمتر از ظرفیت کششی مهاربند خواهد بود. از همین رو در طراحی لرزه‌ای معمولاً از ظرفیت فشاری این المان‌ها صرف‌نظر می‌شود. علاوه بر این، زوال مقاومت تحت بارگذاری چرخه‌ای ضعف دیگر مهاربندهای معمولی است که موجب می‌شود که نتوان از قابلیت استهلاک انرژی فولاد در بارگذاری‌های رفت و برگشتی بهره گرفت. با توجه به همین مسائل بود که در سال ۱۹۸۹، مهاربند کمانش تاب برای اولین بار در ژاپن مورداستفاده قرار گرفت.
به‌طورکلی مهاربند کمانش تاب چه از نقطه‌نظر فنی و چه اقتصادی، می‌تواند جایگزین سیستم‌های متعارفی چون مهاربند معمولی و دیوار برشی باشد چراکه از مزایای بی‌شماری ازجمله موارد زیر برخوردار می‌باشد:
• کاهش حجم مصالح مصرفی در اعضاء سازه‌ای، اتصالات آن‌ها و پی ساختمان
• پیش ساخته بودن، نصب آسان و سریع و درنتیجه کاهش زمان اجرایی پروژه‌ها
• افزایش شکل‌پذیری و قابلیت اطمینان رفتار سازه در برابر زلزله و درنتیجه افزایش سطح عملکرد سازه
• عدم ایجاد خسارت در دیوارهای غیر سازه‌ای پس از وقوع زلزله به دلیل عدم کمانش مهاربندها.
• امکان نصب مهاربند کمانش تاب (BRB) در انواع سازه‌های بتن مسلح و فولادی، بدون وجود محدودیت در طول مهاربند.
• قابلیت تغییر و تنظیم جداگانه سختی و مقاومت مهاربند کمانش تاب
• تأثیرناپذیری از عوامل جوی و شرایط محیطی و درنتیجه عدم نیاز به نگهداری در زمان بهره‌برداری از سازه
مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از جدا گرهای لرزه‌ای
جداسازی لرزه‌ای یکی از روش‌های کنترل ارتعاشات لرزه‌ای با جداسازی سازه از زمین در ساختمان‌ها و پل‌ها می‌باشد. در این روش برخلاف روش‌های مرسوم در مقاوم‌سازی و بهسازی لرزه‌ای که موجب افزایش سازه می‌شود، تمرکز بر روی کاهش پاسخ لرزه‌ای و نیرو و شتاب ورودی زلزله به سازه است. به‌طورکلی درروش جداسازی لرزه‌ای، سازه بر روی تکیه‌گاه‌هایی که قابلیت تغییر شکل جانبی زیادی دارند قرار می‌گیرد؛ بنابراین در صورت وقوع زلزله، عمده تغییر شکل‌ها در تکیه‌گاه رخ‌داده و سازه مانند جسمی صلب با تغییر شکل‌های کوچکی ارتعاش می‌کند. از طرفی نصب جداگر باعث افزایش زمان تناوب و میرایی سازه می‌گردد و بدین ترتیب به‌جای تقویت ظرفیت باربری سازه نیاز لرزه‌ای کاهش می‌یابد. به عبارت ساده‌تر به‌جای آنکه نیروی زلزله وارد سازه شده و تمهیداتی برای مقابله با آن در نظر گرفته شود از ورود نیروی زلزله به سازه جلوگیری شده و نیروی زلزله در تراز جداساز میرا می‌شود.
مقاوم‌سازی با کاشت میلگرد
کاشت میلگرد درواقع عملیاتی است که طی آن میلگرد در هر سایزی در بتن موجود که از قبل در محل اجراشده جایگذاری می‌شود و می‌تواند همچون میلگردهای انتظار که قبل از بتن‌ریزی در محل کارگذاری می‌شوند، عملکرد سازه‌ای داشته باشد. جالب است بدانید که عملیات اجرای کاشت میلگرد در بتن که امروزه نزد مهندسان عمران طرفداران زیادی داشته، در صورت اجرای صحیح و در نظر گرفتن تمامی مسائل مربوطه می‌تواند تا حد قابل‌توجهی ظرفیت باربری مقطع بتنی را افزایش دهد. لازم به ذکر است که به جهت استفاده از تکنولوژی روز در عملیات کاشت میلگرد می‌توان تا حد زیادی از هدر رفت زمان، منابع مالی و منابع انسانی در پروژه جلوگیری کرد.
بیشتر بخوانید: بانک اطلاعات ساختمان | پروژه های در حال ساخت
اهمیت مقاوم‌سازی بناها و ساختمان‌ها در چیست؟
سخن آخر
همان‌طور که در طول این نوشتار نیز اشاره شد، اهمیت مقاوم‌سازی ساختمان‌ها بخصوص در کشور زلزله‌خیزی مانند ایران بر هیچ‌کس پوشیده نیست و ارائه انواع روش‌های پیشرفته و به‌روز و در کنار آن اعمال و اجرای آن بر روی انواع سازه‌ها می‌تواند در راستای کاهش خسارات مالی و جانی در حوادث مختلف بسیار مؤثر باشد؛ بنابراین توجه و ضرورت اجرای انواع رویه‌های مقاوم‌سازی ازجمله مهم‌ترین اقدامات در راستای استانداردسازی بنا به‌حساب می‌آید. در پایان نیز از حمایت و همراهی شما عزیزان با وبلاگ سازه افزار جامع‌ترین سایت نیازمندی‌های صنعت ساختمان سپاس‌گزاریم.