مقاوت سازه

مقاومت هر سازه در برابر زلزله به دو عامل اساسی بستگی دارد: یكی نوع ساخت سازه و به كارگیری اصول و قوانین مهندسی در طراحی و اجرای آن و دیگری بزرگی و قدرت زلزله در سالهای اخیر از طریق رسانه های گروهی هر چند وقت یك بار خبری در مورد روش های ابداعی مهندسان سازه برای مقاوم سازی ساختمان ها یا ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله شنیده می شود؛

شیوه هایی مثل قرار دادن ساختمان روی بلوك های لغزشی، حفر كانال های بسیار بزرگ در اطراف فونداسیون ها (پی ها)، معلق كردن ساختمان از زنجیر(!)، آویزان كردن پاندول های بزرگ از سقف و.... نكته قابل تامل در مورد این راهكارها، تقریبا غیر عملی بودن آنها با توجه به وضعیت ساخت وساز در كشوری مثل ایران آنهم در مقیاس وسیع است.

البته نه تنها در ایران بلكه در اكثر كشورها این كار تا حدود زیادی نشدنی است و اگر هم قابلیت اجرایی داشته باشند بسیار هزینه بر بوده، برای تمام ساختمان ها قابلیت اجرایی ندارند. در كنار این روش ها، كارهایی مثل استفاده از جدا سازها، میرا كننده ها و جذب كننده های انرژی (قرار دادن فنرهای پلاستیكی ویژه یك یا چند لایه در پی ساختمان) برای كاهش خسارات و تلفات، عملی تر به نظر می رسد.

با توجه به توضیحات فوق، در حال حاضر بهترین راه حل یافتن شیوه هایی برای بهبود روند ساختمان سازی كنونی است. یعنی با تغییراتی چند در روش های اجرایی و صد البته با انجام كارها بر اساس ضوابط و آئین نامه ها از ابتدا تا اتمام كار اجرایی پروژه ها، می توان به نتایج بسیار بهتری دست یافت.

مقاومت هر سازه در برابر زلزله به دو عامل اساسی بستگی دارد: یكی نوع ساخت سازه و به كارگیری اصول و قوانین مهندسی در طراحی و اجرای آن و دیگری بزرگی و قدرت زلزله.
نوع، كمیت و كیفیت مصالح

از این دیدگاه ساختمان ها به طور كلی به چهار دسته ساختمان های فولادی، بتنی، ساختمان های با مصالح بنایی (آجری) و ساختمان های چوبی تقسیم می شوند. با توجه به كاربرد بیشتر و به روز بودن ساخت سازه های بتنی و فولادی در عصر حاضر، قوانین موجود در زمینه ساخت این دو نوع سازه را بیشتر مورد بحث و بررسی قرار می دهیم.

سازه های بتنی و فولادی اگر براساس اصول مهندسی و ضوابط و آئین نامه های اجرایی موجود ساخته شوند، تفاوت آنچنانی از نظر مقاومتی با هم ندارند. با یادآوری این نكته كه، فولاد در برابر حرارت و مواد شیمیایی نسبت به بتن مقاومت كمتری دارد (آتش سوزی و ذوب شدن، زنگ زدگی، پوسیدگی و...).

در زلزله هر چه اعضای سازه شكل پذیرتر و انعطاف پذیرتر باشند، خسارات مالی و جانی وارده كمتر خواهدبود. برای این كار بهتر است از فولاد كم كربن، جوش پذیر و دارای شكل پذیری بالا استفاده شود. البته صرفا فولادی بودن یك سازه تضمینی بر مقاومت آن در برابر زمین لرزه نیست. به عنوان مثال برج 20 طبقه Pinot Suarez كه یك برج فولادی بود در زلزله سال 1985 مكزیكوسیتی، كاملا فرو ریخت.

بنابراین مقاومت بالای سازه های فولادی مستلزم اجرای اتصالات و جوش ها و سایر مولفه های اجرایی آنها، به طور كاملا علمی و فنی و بر اساس آئین نامه های ملی و بین المللی موجود است.
باد بندها

در ساختمان های فولادی، بادبندها بعد از تیر و ستون و در موقع زلزله و باد حتی می توان گفت بیش از آنها دارای اهمیتند و عامل بسیار مهمی برای مقاومت در برابر زلزله و بارهای جانبی دیگرهستند. انواع باد بندهای هم مركز و خارج از مركز، به اشكال مختلف vو v معكوس و ضربدری (X) مورد استفاده قرار می گیرند.

بادبندهای X برای مقابله با باد كاربردی ترند تا در برابر زلزله و در برابر بارهای متناوب از شكل پذیری كمتری برخوردارند، زیرا كه در این نوع بادبندها در هنگام وارد شدن نیروهای جانبی، همواره یك عضو مورب آن در كشش و دیگری در فشار است و این باعث شكست آنی یا اصطلاحا شكست ترد می شود.

طراحی و اجرای بادبندها باید با نهایت دقت و بر اساس اصول و قوانین مهندسی خصوصا در مورد محل قرارگیری خود بادبندها، نوع و اندازه پروفیل مصرفی، مقدار و نوع و طول جوش ها، نوع درز جوش و... صورت گیرد.
تیر و ستون های بتنی

بتن مسلح بتنی است كه در آن برای مقاومت و شكل پذیری بیشتر در قدیم از مواد و الیافی طبیعی مثل موی اسب، بز و در عصر حاضر از فولاد (اكثرا میلگرد یا سیم های ضخیم و...) یا از الیاف مصنوعی استفاده می شود.
در اجرای این نوع اعضا رعایت نكات زیر الزامی است:

بكار بردن میزان آرماتور در حد مورد نیاز طبق نقشه نه بیشتر و نه كمتر، فاصله گذاری مناسب بین آرماتورها، عدم استفاده از میلگردها و مسلح كننده های زنگ زده و آغشته با گرد و خاك یا هر ماده دیگر، برس كشیدن آرماتورها قبل از بتن ریزی و تمیز كردن آنها، استفاده از بتن با عیار (مثلا بتن با عیار 350 یعنی بتنی كه در هر متر مكعب آن كه در حدود 4/2 تن وزن دارد میزان سیمان مصرفی 350 كیلوگرم است) سیمان خواسته شده طبق نقشه اجرایی، رعایت زمانبندی بتن ریزی، استفاده از سیمان با تیپ بندی متناسب با شرایط محیطی محل احداث سازه و نیز متناسب بامقاومت خواسته شده، استفاده از سنگدانه ها (شن و ماسه )با دانه بندی مناسب و درصد اختلاط صحیح و نهایتا استفاده از آب مناسب بتن ریزی. زیرا هر آبی كه املاح آن از حد طبیعی بیشتر یا كمتر باشد برای بتن ریزی مناسب نیست و بتن ساخته شده با آن مقاومت مطلوب را نخواهد داشت. بهترین آب برای ساخت بتن، آب آشامیدنی و قابل شرب است.
یك بتن ایده آل

بتن مصالحی است متشكل از سنگدانه (شن وماسه حدودا 70 درصد) و مابقی آب و سیمان است. بتن بعد از 28 روز به حدود 90 درصد از مقاومت نهایی خود می رسد و هر آن به مقاومت آن افزوده می شود تا به مقاومت كامل خود برسد.

برای دستیابی به یك بتن ایده آل باید نسبت آب به سیمان مناسب بوده، دانه بندی استاندارد و مقاومت و سختی كافی سنگدانه ها (شن وماسه) و مخلوط كردن آنها با نسبت های تعیین شده نیز باید بر اساس دستور العمل های موجود باشد. استفاده از نوع سیمان (تیپ 1،۲، ۳، 4،۵، ضد سولفات) متناسب با شرایط محیطی و مقاومت مورد نیاز مهمترین عامل در كیفیت بتن است، متراكم كردن كامل و هواگیری بتن در هنگام بتن ریزی به كمك لرزاندن بتن در مدت زمان معین برای خروج آب و حباب اضافی بتن و جلوگیری از تخلل (حفره حفره شدن) بتن و در نتیجه كاهش مقاومت آن بعد از گیرش بتن نتیجه ای بی نقص را به همراه خواهد داشت.
شكل هندسی نقشه ساختمان

یك سازه مقاوم در برابر زلزله دارای نقشه ساده، متقارن وبدون كشیدگی در سطح(پلان) و ارتفاع (نما و مقاطع عرضی) است؛ چنین سازه ای دارای توزیع مقاومت یكنواخت و پیوسته بوده، در برابر زلزله مقاوم تر است. هرچه نقشه یك ساختمان ساده تر باشد، باعث قدرت بیشتر مهندسان در درك رفتار لرزه ای سازه از یك طرف و از جهت دیگركسب اطلاعات بیشتری از رفتار دینامیكی (حركتی) اتصالات آن می شود. بهترین شكل پلان به صورت مربع یا اشكال منظم هندسی نزدیك به آن (مثلا مستطیلی) است.

نقشه های دایره ای هم مناسبند. نقشه هایی كه شمای كلی آنها بصورت (L - صلیبی - U - H -T) هستند، نامناسب بوده، محاسبات این سازه ها كه دارای نقشه های كشیده هستند، پیچیده تر از دیگر ساختمان هاست ..و حتما باید از درز زلزله استفاده شود
ارتفاع ساختمان

نسبت ارتفاع (h ) به عرض (b) ساختمان نباید از 4 تجاوز كند. اگر این نسبت بین 4 تا 6 باشد حالت بحرانی داشته، هر چه این نسبت بیشتر شود احتمال واژگونی و از جا كنده شدن ساختمان وجود دارد. حتی الامكان باید سعی شود كه تمام طبقات دارای ارتفاع یكسان و یكنواخت بوده و در ساختمان طبقات با ارتفاع غیر معمول كوتاه یا بلند نداشته باشیم.

پرهیز از داشتن تراز های دو قسمتی در ساختمان و ساخت باز شوها در دیافراگم ها (منظور از دیافراگم صفحه ای است فرضی كه نقاط مقاوم را به هم متصل می كند تا به صورت یكپارچه عمل كرده و در برابر نیروها مقاومت كنند. عمده ترین دیافراگم ها در ساختمان ها سقف طبقات هستند كه باعث عملكرد همزمان و هم جهت تیر ها و ستون ها و به طور كلی عمل كردن همزمان تمام اجزای طبقه و نهایتا كل سازه می شوند) نیز امری ضروری است.
شرایط زمین محل احداث

اگر ناگزیر به ساخت در یك زمین با نقشه نامنظم باشیم، با ایجاد درز انقطاع (جدا كننده) با عرض مناسب پلان را به شكل های منظم هندسی تقسیم می كنیم تا هم اجرا راحت و اصولی تر باشد و هم از ضربه زدن ساختمان های مجاور به همدیگر در هنگام زلزله جلوگیری شود. دوری از احداث سازه روی سطوح شیب دار یا تپه ها، از مواردی است كه می تواند ما را به ساخت سازه ای مقاوم رهنمون شود.

البته ساخت وساز در اینگونه مكان ها هم ضوابط خاص خود را دارد ‍؛ از جمله قرار دادن عناصر مقاوم مركز سختی در پایین شیب.
پی سازی

اجرای فونداسیون ساختمان باید به طور كاملا فنی و دقیق روی زمین با مقاومت كافی و كنترل شده، باخاك كاملا متراكم و دارای دانه بندی و جنس مطلوب باشد، تا احیانا مسئله نشست و لغزش در پی رخ ندهد.

به جرات می توان گفت كه خرابی در فونداسیون ساختمان ها، همواره به سبب گسیختگی خاك زیر آن صورت می گیرد و واژگونی در اثر بلندشدن پی بندرت پیش می آید.در انتها، شایان ذكر اینكه، اگرچه ممكن است برای مالكان ،پیمانكاران ، سازندگان و شركت های بیمه از نظر هزینه های اجرایی، تفاوت چندانی بین فروریختن كامل یا آسیب دیدگی جزئی سازه وجود نداشته باشد كه منجر به عدم كارایی آن شده كه نیاز به تخریب كامل و جایگزینی داشته باشد، ولی برای ساكنان ساختمان ها این تفاوت بسیار حیاتی و در واقع مرز بین زندگی و مرگ است.

بنابراین، رعایت نكات فوق هر چندكه نتواند مانع آسیب دیدگی جزئی ساختمان ها شود ولی، اگر از تخریب صد در صد آنها جلوگیری كند، در این صورت بازهم در كارمان موفق بوده ایم و تا حدودی به اهدافمان رسیده ایم.... ولی مسلم بدانید كه، در پیش گرفتن مسیر رعایت قوانین و مقررات و بندهای آئین نامه های اجرایی به یك جا ختم می شود و آن جایی است كه با ساخت سازه های مقاوم در برابر زمین لرزه و سایر نیروهای خارجی و داخلی وارد بر ساختمان ها، تلفات و خسارات جانی و مالی، تا حد بسیار زیادی كاهش پیدا خواهد كرد...، امید آن داریم كه چنین شود.