پيشينه تاريخي
تحقيقات در خصوص بهسازي لرزه‌اي ساختمان‌هاي موجود بعد از زلزله Oki-Tokachiواندکي پس از سال ١٩٦٨ شروع شد.
تعداد زيادي از ساختمان‌هاي کوتاه مرتبه بتني آسيب ديده بودند و در ميان آن‌ها ساختمان‌هايي بودند که قبل از زلزله و افزودن ديوار سازه‌اي مقاوم‌سازي شده بودند، اين اولين تجربه ژاپني‌ها در اين خصوص بود.ژاپني‌ها مقاوم‌سازي را بر اساس عملکرد انجام مي‌دادند ولي مبتني بر يک دستورالعمل تخصصي نبود.
بنابراين مطالعات آزمايشگاهي آن‌ها روي بررسي رفتار لرزه‌اي ساختمان‌هاي مقاوم‌سازي شده متمرکز گرديد و در سال ١٩٧٧ و در قالب آیين‌نامه طراحي و مقاوم‌سازي ساختمان‌هاي بتني (توسط دولت ژاپن) منتشر گرديد. اين آیين‌نامه در سال ١٩٩٠ مورد بازبيني قرار گرفت.
استراتژي مقاوم‌سازي
اهداف مقاوم‌سازي عبارتند از: بازيافتن عملکرد اصلي سازه و ارتقاء آن هم‌چنين کاهش پاسخ لرزه‌اي سازه
با انجام تعميرات و يا جايگزيني مصالح مناسب امکان بازيافتن عملکرد اصلي سازه وجود دارد و جهت ارتقاء سطح عملکرد ساختمان راه‌هاي زير وجود دارد.
- با افزايش سختي سازه مي‌توان جلوي تغيير شکل‌هاي بزرگ را گرفت.
- با ايجاد تغييرات در پيکربندي ساختمان مي‌توان نواقصي مانند نامنظمي در توزيع سختي يا مقاومت را گرفت و اين مهم باعث کاهش خرابي در پيچش هاي بزرگ در يک قسمت خاص از ساختمان مي شود.
- با الحاق ميراگرها مي‌توان ميرايي سازه را افزايش داد که اين‌کار باعث استهلاک بيشتر انرژي و کاهش پاسخ لرزه‌اي سازه مي‌شود.
- استفاده از جداسازهاي لرزه‌اي باعث کاهش پاسخ سازه به تحريک زمين مي‌گردد و با افزايش زمان تناوب سازه، جرم مؤثر ساختمان کاهش مي‌يابد.
پس از آسيب شديدي که به ساختمان‌ها و بر اثر وقوع چند زلزله مخرب (مثل زلزله ١٩٧٨ کوبه و ١٩٨٩ لوماپريتا) وارد شد، اهميت بهسازي لرزه‌اي ساختمان‌هاي موجود علي‌الخصوص ساختمان‌هايي که در مناطق پر جمعيت شهري قرار داشتند روز به روز نمايان‌تر مي‌شد. از طرفي فشار رواني ناشي از اين زمين لرزه‌ها مردم را ترغيب به مقاوم‌سازي ساختمان‌هاي موجود مي‌نمود.
در دنيا تعداد زيادي از ساختمان‌هاي موجود به دلايل مختلف نياز به مقاوم‌سازي دارند که از جمله اين دلايل مي‌توان تغيير در آیين‌نامه‌هاي طراحي و آسيب‌هاي وارده به ساختمان‌ها ناشي از زلزله‌هاي مختلف و هم‌چنين عدم استفاده از آیین‌نامه‌هاي رايج در طراحي ساختمان‌ها را نام برد. روش‌هاي متعدد مقاوم‌سازي که قبل از وقوع زلزله و يا بعد از آن مورد استفاده واقع شده‌اند مورد ارزيابي قرار گرفتند که بعضي از اين روش‌ها مانند ميانقاب‌ها، بادبندها و ژاکت کردن اعضا باعث افزايش مقاومت جانبي و شکل‌پذيري گرديده و روش‌هايي مانند جداسازي لرزه‌اي و ميراگرها هم باعث کاهش پاسخ لرزه‌اي ساختمان‌ها شده‌اند.
ـ نگاهي به رفتار ساختمان‌ها در زلزله کوبه
نتايج بررسي‌هاي به عمل آمده روي ساختمان‌های بتني به قرار زير گزارش شده است.
1. اکثر ساختمان‌هايي که بر اساس آیين‌نامه‌هاي موجود طراحي و ساخته شده بودند آسيب شديد سازه‌اي نديده و سطح عملکرد ايمني جاني را به خوبي تأمين کرده بودند.
2. درصد ساختمان‌هاي بتني که شديدا آسيب ديده يا فرو ريخته‌اند ٧.٨ درصد گزارش شده‌اند.
3. درصد ساختمان‌هايي که به علت طبقه نرم در همکف آسيب جدي ديده‌اند ١٧ درصد و آن‌هايي که طبقه نرم همکف را نداشتند ٧ درصد گزارش شده که خيلي کمتر از ساختمان‌هاي با طبقه نرم در همکف هستند.
4. ساختمان‌هاي بتن‌آرمه‌اي که آسيب ديده بودند قبل از سال ١٩٨١ طراحي و ساخته شده بودند به ويژه آن‌هايي که مربوط به قبل از ســال ١٩٧١ بودند، چون آیین‌نامه‌هاي لرزه‌اي ژاپن مربوط به ســال ١٩٥٠ است که زير ساخت آن شبيه اولين آیين‌نامه ژاپن مربوط به سال ١٩٢٤ مي‌باشد. اين آیين نامه طي سال‌هاي ١٩٧١ تا ١٩٨١ مورد بازبيني قرار گرفته بود.
در يک نگاه آماري آسيب شديد يا فروريزي ساختمان‌هايي که فاقد طبقه نرم در همکف بودند و قبل از سال ١٩٧١ طراحي و ساخته شده بودند ٨.١ درصد و ساختمان‌هاي مربوط به سال‌هاي قبل از ١٩٨١- ٣.٧ درصد و مواردي که بر اساس آیين‌نامه‌هاي جاري طراحي و ساخته شده‌اند ١.١ درصد گزارش شده است. و اين نسبت‌ها براي ساختمان‌هايي که داراي طبقه نرم در همکف بودند براي قبل از سال ١٩٧١ ـ ١٢.٢ درصد و قبل از سال ١٩٨١ ـ ١١.٧ درصد و براي آیين‌نامه‌هاي رايج ٢.٤ درصد گزارش شده‌اند.
بنابراين بررسي آسيب‌پذيري ساختمان‌هاي باقي مانده که امکان تجربه زلزله شديد را در آينده دارند بسيار ضروري به نظر مي‌رسد. بدين ترتيب مقاوم‌سازي تعداد زيادي از پروژه‌ها بعد از زلزله کوبه آغاز گرديد.
براي اين منظور ابتدا براي ارتقاء آیين‌نامه‌هاي موجود دولت ژاپن اقدام به انتشار استانداردي براي مقاوم‌سازي ساختمان‌هاي بتني موجود نموده و هم‌چنين با تخصيص بسته‌هاي تشويقي خاص از جمله وام‌هاي کم‌بهره، معافيت‌هاي مالياتي و غيره قوانيني جهت الزام مقاوم‌سازي ساختمان‌هاي با اهميت بالا را وضع نمود. ليکن چون غالب ساختمان‌ها در سطح خطر زلزله کوبه پاسخگو نبودند، اغلب ساختمان‌ها نياز به مقاوم‌سازي داشتند، از طرفي موارد زير به عنوان موانعي بر سر راه مقاوم‌سازي بودند.
1) مقاوم‌سازي لرزه‌اي براي مالکان ساختمان‌ها جذابيت کمتري نسبت به از نو ساختن آن‌ها دارد.
2) از آن‌جايي که دوره بازگشت يک زلزله بزرگ طولاني است، انجام مقاوم‌سازي با ترديد همراه بود.
3) بهسازي يک ساختمان موجود بسيار پيچيده‌تر از يک ساختمان نوساز است و براي مهندسين و دست‌اندرکاران داراي زحمت زياد و دستمزد کمتري است.
به هر تقدير پس از اجماع به عمل آمده پس از زلزله کوبه راهکارهاي زير جهت مقاوم‌سازي پيش‌روی قرار گرفت:
1.گسترش روش‌هاي ارزيابي ظرفيت لرزه‌اي
2.توسعه روش‌هاي مقاوم‌سازي ساختمان‌هاي موجود
3.آموزش مهندسين
4.يارانه‌هاي دولتي، وام‌هاي کم‌بهره، معافيت‌هاي مالياتي و نظاير آن، جهت افزايش انگيزه مردم جهت مقاوم‌سازي ساختمان‌هاي موجود.
ـ تشکيل شبکه‌اي از گروه‌هاي فني براي افزايش ظرفيت لرزه‌اي ساختمان‌ها
اين شبکه متشکل از ٧٦ کميته بود که به شرکت‌هاي مرتبط به طراحي و ساخت ساختمان‌ها و دانشگاهيان، مهندسين، معماران و مشاوران وابسته بود.
فعاليت‌هاي اين کميته‌ها عبارت بودند از:
1.مبادله اطلاعات مربوط به بهسازي لرزه‌اي
2.برگزاري سمينارها جهت ارتقاء دانش مهندسان
3.پشتيباني دولت به گروه‌هاي مهندسي براي تأسيس مراکز ارتقاي بهسازي لرزه‌اي و موارد مشابه
تکنيک‌هاي مقاوم‌سازي
بسياري از روش‌هاي مقاوم‌سازي که در ساختمان‌هاي موجود استفاده شدند اهداف زير را دنبال مي‌کنند:
١. افزايش مقاومت
٢. افزايش شکل‌پذيري
٣. ترکيب مناسبي از اين دو مورد
عملکرد مورد نياز به وسيله مقاومت و شکل‌پذيري ارزيابي مي‌شود. در ساختمان‌هاي کوتاه و متوسط افزايش مقاومت محتمل‌ترين گزينه جهت افزايش عملکرد است، حتي اگر شکل‌پذيري لازم هم موجود باشد مقاومت لازم بايد وجود داشته باشد تا تغيير شکل‌ها در ناحيه غير خطي کنترل شود.
جهت افزايش مقاومت قاب‌هاي موجود المان‌هايي به آن‌ها اضافه شده‌اند و يا به منظور افزايش ظرفيت خمشي و يا بهبود شکل‌پذيري ساختمان‌هاي موجود اجزاي قاب‌ها با الحاق مصالح جديد مسلح شده‌اند.
المان‌هايي که به منظور افزايش مقاومت ساختمان‌هاي موجود به کار گرفته شده‌اند عبارتند از ميانقاب‌ها، بادبندها، ديوارهاي دو طرف ستون‌ها، پشت‌بندها و نيز افزايش قاب‌هاي پيراموني و ميانقاب‌ها و ديوارهاي کناري داخل قاب‌ها و قطعات پيش‌تنيده بين قاب‌ها و يا بين ستون‌ها نصب مي‌شوند. امکان استفاده از ديوارهاي فولادي به عنوان ميانقاب در قاب‌هاي موجود وجود دارد.
زماني که نياز به مقاومت جانبي بالا داشته باشيم بايد ديوار يکپارچه عمل کند و بدين منظور بين قاب‌ها و ميانقاب‌ها بايد اتصال مناسبي برقرار باشد.
براي ايجاد يکپارچگي اگر بازشوهايي هم در ديوارهاي جانبي قرار داشته باشند بايد با بتن پر گردد يک ديوار سازه‌اي موجود ممکن است به وسيله جايگزيني يک ديوار بتني تقويت شود.
جهت برقراري اتصال بين ميانقاب‌ها و ستون‌های فولادي بدين ترتيب عمل مي‌شود که روي ستون‌ها گل‌ميخ‌هايي نصب مي‌شود و بعد مهارهايي هم با چسب به ميانقاب‌ها چسبانده مي‌شود و بعد فضاي بين اين دو بتن‌ريزي مي‌شود بنابراين علي‌رغم اينکه با هم اتصال ندارند با هم درگير مي‌شوند اين نوع اتصال رواداري زيادي را جهت اتصال قاب‌هاي فولادي به قاب يا ميانقاب‌هاي موجود دارا مي‌باشد.
اين افزايش به شرطي صورت مي‌گيرد که طول عضو از نظر جانبي مقاوم‌سازي شوند. مقاوم شدن جانبي براي رسيدن به رفتار شکل‌پذير مهم است. اتصال تير به ستون هم نياز به محصور شدن توسط المان‌هاي فولادي دارند هر چند که اجراي آن آسان نمي‌باشد.
زماني که قصد داريم فقط شکل‌پذيري يک ستون را با استفاده از ژاکت فلزي يا بتني افزايش دهيم بايد يک فاصله در ابتدا و انتهاي ستون قرار گيرد که اين افزايش ظرفيت خمشي باعث ايجاد سختي برشي نشود.
نتيجه‌گيري
ـ رفتار ميانقاب‌ها شبيه ديوارهاي يکپارچه هستند و مقاومت آن‌ها کمي کمتر از ديوارهاي يکپارچه هستند.
ـ بلوک‌هاي بتني باعث افزايش مقاومت قاب اصلي مي‌شوند.
ـ بادبندهاي کششي اگر شکل‌پذيري مناسبي داشته باشند مفيد هستند.
ـ بادبندهاي فشاري و ديوارهاي فولادي به دليل جاري شدن اتصالات و يا ستون‌هاي مرزي نمي‌توانند وارد مرحله غير خطي شوند.
ـ بادبندهاي Xو Vباعث افزايش مقاومت و شکل‌پذيري مي‌شوند.
شرکت فنی و مهندسی مارین سازه مفتخر است آمادگی خود را به منظور ارائه خدمات فنی و مهندسی ( طرح و اجرا ) در زمینه‌های مختلف مهندسی به شرح زیر در شهرهای تهران، کرج، هشتگرد، قزوین، سمنان، قم، قشم، کیش و سایر نقاط کشور اعلام نماید.
1. طراحی، تولید، نصب و راه‌اندازی انواع اسکله‌های شناور بتنی در کاربری‌های متنوع و چند منظوره
2. بهسازی لرزه‌ای و مقاوم‌ساز انواع سازه‌ها و ساختمان‌ها ( طرح و اجرا )
3. طراحی و اجرای کلیه نقشه‌های معماری و سازه
4. طراحی و اجرای سازه‌های خاص