بررسی راهکارهای بازسازی و تقویت سازه ها

بعد از جنگ جهانی دوم همراه با توسعه اقتصادی در بسیاری از کشورهای پیشرفته دنیا، ساختمان های مدرنی نیز ساخته شد.

پیشرفت اقتصادی این کشورها، پیشرفت های اساسی در زمینه طراحی و محاسبه سازه ها در برابر زلزله و تحقیقات مربوطه را نیز به همراه داشت.

در این راستا مشخصات تعداد زیادی از ساختمان های ساخته شده، نیازهای مقاومت ساختمان در برابر زلزله را مطابق آخرین آئین نامه ها برآورده نمی ساخت. همچنین ساختمان های متعدد در ضمن زلزله های دهه های اخیر خسارت کلی دیدند.

بنابراین ضرورت توسعه روش های ارزیابی رفتار ساختمان های موجود در برابر زلزله و همچنین روش های اصلاح و تقویت به منظور مرتفع نمودن نقاط ضعف این ساختمان ها در جهان، اهمیت خاص خود را پیدا کرد و کشورهای مختلف بسته به نیاز و امکانات خود گام هایی در این زمینه برداشته اند.

دسته بندی روش های اصلاح ساختمان های بتن مسلح به منظور مقاوم کردن:
در واقع ارزیابی ساختمان، جهت و تکنیک مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله را روشن می کند. پارامترهای اساسی در انتخاب روش اصلاح ساختمان ها عبارتند از:

• هزینه بازسازی.
• زمان بازسازی.
• اخلال در بهره برداری از ساختمان ضمن تقویت.
• شدت زلزله عامل.
• نظر کارفرما.
• مهندسی طراح باید با توجه به همه این پارامترها، طرح های مربوطه را تهیه نمایند.

1 - برنامه ریزی و تهیه طرح های اولیه تقویت:
جهت برنامه ریزی امر تقویت ساختمان، بعد از تعیین شدت زلزله در منطقه مورد نظر برای طراحی باید رفتار مورد نیاز برای سازه را نیز مشخص نموده و مقدار مقاومت و شکل پذیری لازم و سیاست اولیه برای رسیدن به این اهداف مطالعه و تعیین گردند.

مطالعه امکان استفاده از ساختمان در ضمن تقویت و بررسی نیروی کار ماهر جهت این کار نیز جزء مطالعات اولیه تهیه طرح تقویت می باشد.

انتخاب روش مقاوم سازی ساختمان:
به طور کلی باید روش هایی به کار گرفته شوند که رفتار سازه های تقویت شده با آن ها در برابر زلزله به وسیله آزمایش یا آنالیز تایید و مشخص شده باشد. مقاوم سازی ساختمان های بتن مسلح در برابر بارهای جانبی به یکی از صورت های زیر خواهد بود

• افزایش مقاومت جانبی.
• افزایش شکل پذیری سازه.
• ترکیب حالت اول و دوم که در بیشتر ساختمان ها عملا این روش مرسوم است.
• متعادل کردن سختی و مقاومت سازه در پلان و ارتفاع.

بنابراین باید موارد فوق برای هر ساختمان مطالعه و پس از انتخاب یکی یا ترکیبی از آن ها و با توجه به بازدهی روش های ختلف تقویت، تکنیک مناسب را اختیار نمود. در انتخاب روش تقویت باید موارد زیر نیز مد نظر باشد.

الف) از دیدگاه سازه ای:

• جلوگیری از ازدیاد فرم های غیر ضروری.
• رعایت تقارن در پلان و ارتفاع ساختمان.
• استفاده از سیستم های نامعین سازه ای.

ب) از نظر معماری، شهرسازی، نوع مصالح مصرفی و نحوه ساخت نیز بررسی لازم باید به عمل آید.

تقویت ساختمان با استفاده از دیوارهای برشی:
یکی از محبوب ترین تکنیک های تقویت به منظور افزایش مقاومت سازه در برابر زلزله اضافه نمودن دیوار برشی در جای مناسب توسط بتن ریزی درجا است زیرا این روش بسیار قابل اعتماد، تجربه شده و نتایج آن به خوبی قابل پیش بینی می باشد.

به طور کلی روش های تقویت ساختمان های بتن مسلح به وسیله دیوار برشی به شرح زیر می باشد.

• 1 - پر کردن فضای خالی دهانه قاب موجود با دیوار بتن مسلح.
• 2 - پر کردن بازشوهای دیوارهای موجود به منظور افزایش مقاومت آن ها.
• 3 - افزایش ضخامت دیوار برشی موجود با بتن مسلح.
• 4 - تقویت دیوار برشی موجود با پوشش آن به وسیله ورق فلزی که با بلت به بدنه دیوار فیکس می شود.
• 5 - احداث دیوار برشی مجزا به صورت بتن ریزی درجا که از داخل سقف عبور کرده و با فوندانسیون ها نیز کاملا درگیر است.

ترمیم و بازسازی ساختمان:

• روش های اتصال دیوارها به تیر، ستون و دیوار موجود.
• 1 - استفاده از میلگرد اتصال یا آنکربلت (مکانیکی یا شیمیایی).
• 2 - ایجاد کلید برشی از طریق در آوردن حفره در بتن موجود.
• 3 - جوش کردن میلگرد های دیوار اضافه شده به میلگرد تیر، ستون یا دیوار موجود.
• 4 - میلگرد دیوار جدید، بدنه تیر بتنی بالا و پایین را در بر گرفته و ادامه می یابد.
• 5 - میلگرد دیوار جدید قلاب شده و دور تیر و ستون چهار طرف می گردد.
• 6 - بدون هیچ گونه اتصالی.

مقدار مقاومت سازه پس از تقویت با دیوار برشی و هدف از تقویت:
مقاومت برشی قاب وقتی دهانه آن با دیوار بتن مسلح پر شود افزایش می یابد. ولی مقاومت خمشی و مقاومت در برابر بلند شدن فوندانسیون ممکن است کمتر از مقاومت برشی باشد.

بنابراین کمترین مقدار مقاومت های برشی، خمشی و مقاومت در جلوگیری از بلند شدن فوندانسیون به عنوان مقاومت پس از تقویت محسوب می شود.

چون دیوار برشی اضافه شده بار قائم سازه را افزایش می دهد لذا غالبا کنترل فوندانسیون ها ضرورت پیدا می کند.

هدف نهایی از تقویت این است که مقاومت سازه را به آن مقدار مقاومت، که جهت مقابله با بار زلزله مورد نیاز است برسانیم. در این راستا برای مواقعی که ظرفیت ساختمان با شکست خمشی و یا بلند شدن فوندانسیون ارتباط پیدا می کند باید شکل پذیری کافی برای دیوار مد نظر باشد.

به طور کلی برای کلیه ساختمان هایی که رفتار آن ها در برابر زلزله با شکست برشی ارتباط پیدا می کند روش تقویت با دیوار برشی مناسب است.

روشن است که اضافه کردن دیوار، مسیر پنجره ها، هواکش و غیره را مسدود می کند که در طراحی باید این امور مد نظر باشند.

دیوارها باید تا حد امکان به صورت متقارن در پلان ساختمان توزیع شده که ایجاد پیچش نکنند. همچنین این گونه دیوارها باید به صورت ممتد در ارتفاع ساختمان ادامه یابند.

بدیهی است وقتی بار محوری ستون های دو طرف دیوار ناشی از بار قائم طبقات زیاد باشد، مساله بلند شدن فوندانسیون ها مطرح نبوده و دیوار اکثرا باعث افزایش مقاومت برشی سازه خواهد بود.

این مساله در جایگزینی دیوارها در پلان ساختمان با توجه به هدف تقویت باید مورد نظر قرار گیرد.