مقاوم سازی
مقاوم سازی
#از ایده تا اجرا

مقاوم سازی ساختمان

 

امروزه یافتن راه‌حل های مناسب جهت مقاوم‌ سازی ساختمان‌ ها و ترمیم و تقویت سازه‌های صنعتی، نفت و گاز، دریایی و… با توجه به اینکه جایگزین نمودن سازه‌های موجود با سازه‌های جدید در اغلب موارد از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و هم چنین امکان توقف فعالیت بسیاری از این سازه ها که جزئی از سازه های حیاتی محسوب میشوند وجود ندارد، اهمیت شایانی پیدا کرده است. انتخاب غلط یک شیوه‌ نامناسب مقاوم‌سازی ساختمان حتی می‌تواند عملکرد سازه را بدتر هم بکند. هم چنین در مقایسه با ساختن یک سازه‌ جدید، تقویت سازه موجود و مقاوم سازی ساختمان ها حتی می‌تواند پیچیده‌تر باشد؛ زیرا شرایط سازه‌ای از قبل ثابت شده است و علاوه بر این همواره دسترسی به نواحی که نیاز به تقویت در سازه ها و ساختمان ها دارند به سادگی و به راحتی ممکن نیست.

انواع مقاوم سازی انجام شده توسط مهندسان مشاور ایستابن و دلایل آن :

 به دلایل مختلفی نظیر تغییر کاربری ساختمان، پایین بودن مقاومت بتن، ضعف اجرا یا طراحی و یا اضافه کردن طبقات، مالکین ساختمان با مشکلات سازه‌ای و بعضی مواقع موانع قانونی و عدم تایید مهندس ناظر یا سازمان نظام مهندسی مواجه می‌شوند و سازه دارای مشخصات بالا برای حفظ استحکام و عدم آسیب پذیری و حفظ ایمنی برای خود سازه و انسان ها نیاز به مقاوم سازی و تقویت اجزای اصلی و بنیادی ساختمان می باشد.

اجزای غیر سازه‌ای شامل کلیه اجزاء و محتویات داخل ساختمان به‌جز قسمت‌های سازه ای یعنی تیرها، ستون‌ها، کف‌ها و غیره هستند. اجزای غیر سازه‌ای معمول در ساختمان‌ها مواردی چون: سقف‌‌های کاذب، پنجره‌ها، لوازم اداری، رایانه‌ها، قفسه‌ها، کشوها و اشیای داخل آن‌ها، تجهیزات حرارتی، برودتی و تهویه، تجهیزات الکتریکی، مبلمان، چراغ‌ها و لوسترها هستند. معمولاً اجزای غیر سازهای توسط مهندسان سازه تحلیل نمی‌شوند، بلکه مهندسان معمار، مکانیک، برق و یا طراحان داخلی نوع و مشخصات آن‌ها را تعیین می‌کنند؛ یا بدون دخالت طراح حرفه‌ای، توسط مالکان یا مستأجران پس از ساخت ساختمان، خریداری و نصب می‌شوند.

با توجه به عملکرد سازه‌ها در حین زلزله در چند دهه اخیر مشاهده‌ شده است که عملکرد اجزای غیر سازه‌ای نقش مهمی در بهره‌ برداری سازه در بعد از زلزله دارند، به‌طور مثال در بیمارستانی که باید سطح خدمات‌رسانی بی‌وقفه را در زلزله فراهم کند نمی‌تواند دچار خرابی در سقف کاذب و یا فروریختن دیوارها غیر باربر باشد یا ممکن است در یک ساختمان مسکونی به دلیل عدم استفاده از وال پست، دیوار با ستون‌ها درگیر نباشند و در حین زلزله فروریزد و با توجه به غیر سازه‌ای بودن دیوارها باعث خسارت‌های سنگینی شوند. مالکان خانه می تواند با مقاوم سازی و تقویت اجزای غیر سازه ای در ساختمان، تلفات و خسارات ناشی از فروریختن اجزای غیرسازه ای را کاهش دهند.

سازه های بتنی به عنوان بخش گسترده ای از سازه ها چنانچه بر حسب محاسبات دقیق و روابط شکل پذیری طراحی و اجرا شوند ساختمان های بسیار مطلوبی خواهند بود اما کیفیت ساخت در برخی سازه ها به دلایل مختلف بسیار نامطلوب است.

کیفیت بد بتن، آرماتور گذاری نامناسب، اجرای بد بتن ریزی، مصالح نامرغوب، خطاهای طراحی، خطاهای اجرایی، افزایش بار سازه، تاثیر شرایط محیطی مخرب و خطر زلزله در اکثر نقاط کشور ایران از جمله عواملی هستند که باعث ضعف سازه های بتنی و نیاز آن ها به مقاوم سازی ساختمان می شوند.

بسياري از سازه‌هاي بتن‌آرمه موجود كه بر مبنای آئین‌نامه‌های قبل از سال 1970 طراحي و اجرا گرديده‌اند، دارای جزئیات ضعيف آرماتورگذاري بوده كه مشكلاتي همچون ظرفيت تغيير مكان جانبي پايين، قابليت استهلاك انرژي پائين، زوال مقاومت و بروز مكانيزم در محل‌هاي نامطلوب در سازه را به همراه داشته كه كليه اين موارد منجر به فروپاشي و انهدام سازه مي‌گردد. جزئیات غيرشكل‌پذير در يك سازه بتن‌آرمه در قالب مواردي همچون مقاومت برشي ضعيف اتصال بواسطه عدم آرماتورگذاري عرضي در هسته اتصال، ظرفيت برشی پائين ستون منتهی به اتصال، كم بودن طول هم‌پوشانی آرماتورهای طولی ستون، عدم رعایت ناحیه خاموت گذاری فشرده در تیر و طول مهاری ناكافي آرماتورهای تير در ناحيه اتصال مطرح می باشد. ضعف در ناحيه اتصال تير به ستون به همراه عامل نامطلوب ستون ضعيف-تير قوی پايداری سازه را به مخاطره مي‌اندازد. وقوع مكانيزم در تير در مقايسه با ستون ارجح بوده و مكانيزم ستون در مقايسه با ناحيه اتصال غير بحراني‌تر می باشد. بروز مكانيزم و تشكيل مفصل در ناحيه اتصال تير به ستون، منجر به دوران‌های فزاينده در تير و ستون گشته که باعث از بين رفتن ظرفيت باربری ستون مي‌گردد و ايمني سازه را متأثر مي‌نمايد.

ﯾﮑﯽ از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین اﻧﻮاع ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ها در ﺟﻬﺎن، ساختمان‌های ﺑﻨﺎﯾﯽ می‌باشند لذا مقاوم سازی ساختمان بنایی از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار است. به‌طوری‌که ﺑـﯿﺶ از 30 درﺻـﺪ ﺟﻤﻌﯿﺖ ﺟﻬﺎن در ساختمان‌های ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺑﻨﺎﯾﯽ ﺳﺎﮐﻦ ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﻋﻼوه ﺑﺮ اﯾﻦ در ﮐﺸﻮر ﻣﺎ ﻧﯿﺰ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺑﻨﺎﯾﯽ ﻏﺎﻟﺒﺎً (به‌ویژه ﻧـﻮع آﺟـﺮی آن ﺑﺮای ﺳﺎﺧﺖ واﺣﺪﻫﺎی ﻣﺴﮑﻮﻧﯽ ﯾﮏ ﯾﺎ چندطبقه و ﯾﺎ واﺣﺪﻫﺎی ﺗﺠـﺎری و ﺗﻮﻟﯿـﺪی ، ﻣـﺪارس و بیمارستان‌های ﺷـﻬﺮﻫﺎی ﻣﺘﻮﺳـﻂ، ﮐﻮﭼـﮏ، بخش‌ها و روﺳﺘﺎﻫﺎ ﻣﺘﺪاول اﺳﺖ. ﻃﺒﻖ آﻣﺎر ارائه‌شده ﺗﻮﺳﻂ ﻣﺮﮐﺰ آﻣﺎر اﯾـﺮان، در ﺳـﺎل 1388، 78 درﺻـﺪ ساختمان‌های ﮐﺸـﻮر (به‌جز ﺷـﻬﺮ ﺗﻬﺮان) از آﺟﺮ ساخته‌شده‌اند ﮐﻪ ﻋﻤﺪﺗﺎً دارای دﯾﻮارﻫﺎی آﺟﺮی ﺑﺎرﺑﺮ و سقف‌های ﻃﺎق ﺿﺮﺑﯽ می‌باشند، ﻋﻠﺖ اﺻـﻠﯽ اﯾـﻦ ﮐـﺎرﺑﺮد وﺳـﯿﻊ، آﺳـﺎن ﺑﻮدن ﺗﻮﻟﯿﺪ آﺟﺮ، حمل‌ونقل ﻣﺘﺪاول، ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺑﻮدن هزینه‌ها، ﻋﺪم ﻧﯿﺎز ﺑﻪ فنّاوری ﺑﺮﺗﺮ در ﻣﺮاﺣﻞ ساخت‌وساز، و ﻫﻤﭽﻨـﯿﻦ ﺗﺼـﻮر ﻋﻤـﻮﻣﯽ و ﮐﻠﯽ ﻣﺒﻨﯽ ﺑﺮ ﻋﺪم ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﺗﺨﺼﺺ وﯾﮋه در ﻫﻤﻪ ﻣﺮاﺣﻞ ﻓﻮق را می‌توان ﻧﺎم ﺑﺮد. نکته‌ای ﮐﻪ ﺑﺎﯾﺪ در ﻣﻮرد ساختمان‌های ﺑﻨﺎﯾﯽ ﺑـﻪ آن اﺷـﺎره ﮐـﺮد اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ در اﺣﺪاث این‌گونه ساختمان‌ها در ﮐﺸﻮر، ﺿﻮاﺑﻂ و دستورالعمل‌های ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻓﺮآﯾﻨـﺪ ساخت‌وساز، ﭼﻨـﺪان موردتوجه ﻗـﺮار ﻧﮕﺮﻓﺘـﻪ اﺳﺖ و ساختمان‌های ﻣﻮﺟﻮد ﺑﻨﺎﯾﯽ اﮐﺜﺮاً در ﺑﺮاﺑﺮ زﻟﺰﻟـﻪ آسیب‌ پذیرند.

ساختمان های فولادی در صورت طراحی مناسب و اجرای دقیق دارای مقاومت و شکل پذیری بسیار مناسب می باشد ولی با توجه به عدم استفاده از نیرو های اجرایی متخصص و فرض های اشتباه ساخت ساختمان های فولادی دارای معایب و ایراداتی می باشد که نیاز به مقاوم سازی و بهسازی دارد. ساختمان های فولادی اغلب تحت بار های لرزه ای به دلیل کمانش موضعی آسیب دیده و عملکرد مناسبی ندارند. و یا به دلیل خوردگی نیاز به مقاوم سازی دارند. در این مقاله سعی شده است که به مقاوم سازی ساختمان های فولادی را در برابر بار های لرزه ای و ثقلی پرداخت شود.

فرآیند کار مهندسان مشاور ایستابن


کارفرمایان و مالکان ساختمان

برخی از کارفرمایان و پیمانکارن بهنگام ساخت ساختمان ی بتنی و فلزی دچار اشتباهات اجرایی میشوند که باعث کاهش استقامت ساختمان در مواجهه با عواملی همچون زلزله شده و در نتیجه می بایست با ارائه طرح مقاوم سازی مناسب ساختمان مذکور را تقویت نمود. برخی از اشتباهات اجرایی رایج در انواع ساختمان ها عبارتند از:

  • تخریب تیرها جهت عبور تاسیسات
  • آب بند نبودن قالب بندی و در نتیجه خارج شدن شیره بتن
  • عدم رعایت اندازه تیرها مطابق نقشه ها و همچنین رعایت نکردن ضخامت پوشش بتنی تیرها
  • هم راستا نبودن ستون های بتنی اجرا شده
  • جابجا شدن قالب ها در زمان بتن ریزی
  • کرموشدگی بتن بعد از باز کردن قالب ها
  • اشتباه در تعداد و قطر آرماتور مصرفی و فاصله آن ها از یکدیگر
  • جابجایی صفحه ستون‌هادر حین بتن ریزی فونداسیون
  • عدم اجرا طول جوش مطابق با نقشه های اجرایی
  • کافی نبودن ابعاد و جوش ورقهای وصله ستون
  • کافی نبود نبشی‌های نشیمن زیر تیر‌ها
  • اتصال نامناسب تیرچه یا شمشیری پله به تیر اصلی
  • اتصال نامناسب اعضای بادبند در ساختمان فلزی
  • استفاده از پروفیل‌های I شکل قدیمی‌به جای اعضای بادبند در ساختمان فلزی
  • اتصال نادرست تیر پاگرد پله به تیر اصلی

یکی دیگر از عواملی که ما را ملزم به ارائه طرح مقاوم سازی ساختمان و بهسازی لرزه ای می کند فرسودگی و آسیب های ایجاد شده در تیرها، ستون ها و سقف ها در طول مدت بهره برداری از ساختمان می باشد.

خرابی های رایج در ساختمان های فولادی عبارتند از:

  • خوردگی
  • از بین رفتن و اکسید شدن جوش ها
  • کمانش در اعضای فشاری
  • عوارض ناشی از خستگی
  • و…

هم چنین خرابی های رایج در ساختمان های بتنی عبارتند از:

  • به وجود آمدن ترک در تیرها و ستون ها
  • خوردگی و اکسید شدن میلگردها
  • از بین رفتن پوشش بتن

وجود خرابی در ساختمان ها باعث می شود که اعضا قادر به انجام وظایفی که مهندس طراح و محاسب برای آن ها پیش بینی کرده، نبوده و ادامه بهره برداری از آن ها بدون انجام مقاوم سازی و بهسازی می تواند باعث به وجود آمدن خطرات و خسارت های جانی و مالی فراوانی به هنگام پدیده هایی همچون زلزله گردد.

هر ساختمانی به منظور کاربری مشخصی طراحی شده و می بایست الزامات آیین نامه های مرتبط را برای حصول سطح ایمنی و پایداری مورد انتظار تامین نماید. با این وجود و در طول عمر سرویس دهی یک ساختمان ممکن است مالکان تمایل به تغییر در کاربری آن داشته باشند. به عنوان مثال یک ساختمان با کاربری مسکونی تبدیل به یک انبار نگهداری شود. هر گونه تغییر در کاربری یک ساختمان می تواند موجب به وجود آمدن بارهای بیشتر در ساختمان گردیده به طوری که ساختمان با همان وضعیت قبلی قادر به مقاومت در برابر بار وارده نبوده و اعضای باربر ثقلی و جانبی مختلف دچار گسیختگی شود. به همین علت و قبل از اجرای هر گونه تغییر در کاربری ساختمان لازم است تا مطالعات و بررسی های لازم صورت گرفته و در صورت لزوم طرح مقاوم سازی متناسب ارائه شود.

در طول مدت بهره برداری از ساختمان ممکن است نیاز به نصب تجهیزات مکانیکی سنگین در بخشی از ساختمان گردد. نصب تجهیزات مکانیکی سنگین در هر بخش از ساختمان منجر به افزایش بار وارد بر ساختمان شده، در نتیجه ساختمان نیازمند مقام سازی جهت افزایش ظرفیت باربری آن می گردد.

مهندسین ناظر و مشاور

یکی از مسائلی که منجر به بروز ضعف سازه ای در ساخت و احداث پروژه های ساختمانی می گردد، خطاهای اجرایی می باشد. از جمله خطاهای رایج در ساختمان ها که مهندسین را مجاب به ارائه طرح تقویت و مقاوم سازی جهت رفع آن ها می کنند عبارتند از:

  • کیفیت و اجرای نامناسب بتن ریزی
  • خطا در آرماتوربندی
  • استفاده از مصالح با کیفیت پایین
  • رعایت نکردن خیز منفی در وسط دهانه تیر و تیرچه های بلند
  • جوشکاری نامناسب و غیر قابل قبول در سازه های فولادی
  • اشکال در قالب بندی
  • ضعف پیچ ها به کار رفته در اسکلت های فلزی
  • گسیختگی صفحات اتصال در ساختمان های فولادی
  • عدم رعایت رواداری مجاز در انتهای تیر و در محل اتصال به ستون فلزی
  • رعایت نکردن ضوابط و مقررات در اجرای اجزای غیر سازه ای مانند دیوار ها و تیغه ها
  • اتصال ستون های افقی در قسمت درز انقطاع دو ساختمان مجاور

این مشکلات در هنگام وقوع زلزله بیشتر خود را نشان می دهند و در بسیاری از موارد باعث فرو ریختن و تخریب کلی ساختمان ها بعلت مسائلی همچون تشکیل طبقه نرم می شوند.

عوامل مؤثر در بروز خطاهای طراحی که منجر به ارائه طرح مقاوم سازی می گردند می تواند بسیار متنوع بوده که از آنجمله عبارتند از:

  • طراحی خیلی قوی مهاربندها و خیلی ضعیف ستون ها در قاب ساده مفصلی
  • عدم محاسبه ظرفیت خمشی برای طراحی برشی
  • مقدار آرماتور به کار رفته از حداقل مجاز توصیه شده در آیین نامه می باشد
  • مقدار آرماتور مورد نیاز ناحیه ای از ستون از حد مجاز توصیه شده در آیین نامه بیشتر است
  • عدم تعریف صحیح ویژگی های مصالح فولاد، بتن و میلگرد در محیط نرم افزار محاسبات
  • خطا در تهیه نقشه های اجرایی

بسیاری از ساختمان هایی که چندین سال از ساخت آن ها میگذرد بر اساس آیین نامه ها و روش هایی طراحی و ساخته شده اند، که امروزه از درجه اعتبار ساقط گشته و برای عملکرد مناسب نیاز به مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای دارند. به عنوان مثال بسیاری از سازه هایی که تا سال ۱۹۸۰ در در دنیا ساخته شده اند با وجود اهمیت های زیادی که دارند در مقابل زلزله مقاوم نیستند. علت این امر هم فقدان دانش و شناخت کافی از زلزله در زمان ساخت آن سازه ها است.

نکته حائز اهميت دیگری که امروزه توجه بسیاری باید به آن نمود مطالعه و بررسی زلزله های گذشته است. این اقدام برای ما که در منطقه لرزه خیزی مثل ایران زندگی می کنیم اهمیتی چندین برابر دارد و کمک شایانی به ارائه طرح مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای مناسب تر میکند.

در برخی از ساختمان ها با درخواست مالک ساختمان، نیاز به تغییر کاربری ساختمان و یا افزایش طبقات آن می باشد. هرگونه تغییر در سیستم سازه ای یک ساختمان می تواند منجر به افزایش بار مرده و زنده، ضریب اهمیت ساختمان و همچنین سطح عملکرد ساختمان گردد. در نتیجه نیاز به طراحی مجدد سازه و تعیین سطح عملکرد و در صورت نیاز ارائه طرح مقاوم سازی می باشد.

جهت آشنایی با سبک ها و اطلاعات بیشتر ما را در اینستاگرام دنبال کنید.