گزارش کاراموزی مقاوم سازي سازه ها در مقابل زلزله

دسته بندي : فنی و مهندسی » عمران
گزارش کاراموزي مقاوم سازي سازه ها در مقابل زلزله در 37 صفحه ورد قابل ويرايش


فهرست مطالب

عنوان صفحه



مقاوم سازي سازه ها مقابل زلزله 1

راهكارهاي مقاوم سازي لرزه اي 2

مقاوم سازي سطح سازه 4

اضافه كردن ديوارهاي سازه اي بتن مسطح 4

استفاده از بادبندهاي فولادي 6

جداسازي لرزه اي 8

مقاوم سازي سطح عضو 8

زره پوش كردن ستون 9

گزينش روشهاي مقاوم سازي 10

راههاي مقاوم سازي ساختمان ها 13

ازمايش 15

سراي مقاوم سازي 16

روش و هزينه ي انجام مقاوم سازي ؟ 20

نتايج مقاوم سازي تا چه حد قابل اطمينان است؟ 21

طرح هاي مقاوم سازي دولتي چه نتايجي در بر داررد؟ 22

سوپر فريم R.Cفناوري نوين براي مقابله با زلزله 23

ساختمان فلزي يا بتن آرمه 24

توصيه هاي طراحي و ساخت 25

اجزاي اصلي سازه سوپر فريم R.C 27

ساير موارد فني 31

نتيجه گيري 33

منبع 34



مقاوم سازي سازه ها مقابل زلزله

چکيده

شمار زيادي از سازه هاي موجود که در مناطق زلزله خيز واقع شده اند بر اساس آيين نامه هاي طراحي لرزه اي قديمي که ديگر اعتباري ندارند ، ساخته شده اند . علاوه بر آن شماري از زلزله هاي اصلي که در طول سالهاي اخير اتفاق افتاده اند بر اهميت سبک شدن براي کاهش خطر لرزه اي تاکيد مي کنند .

مقاوم سازي لرزه اي سازه هاي موجود يکي از موثرترين روشها براي کاهش اين خطر است .در سالهاي اخير تحقيقات مهمي به مطالعه در رابطه با راهکارهاي مختلف جهت ترميم و تقويت سازه هاي بتن مسلح براي بالا بردن عملکرد لرزه اي آنها اختصاص داده شده است .

بهرحال عملکرد لرزه اي سازه ميتواند توسط مقاوم سازي يا ترميم افزايش يابد . که در اين مقوله مهندس راهکاري را بر اساس ارزيابي لرزه اي سازه انتخاب مي کند .

بنابراين نيازهاي اساسي ترميم و تحقيقات مختلف روي راهکارهاي مقاوم سازي ميبايست قبل از انتخاب روش روش مقاوم سازي بررسي شود .در اين مقاله مشخصات راهکارهاي مختلف مورد بحث و بررسي قرار گرفته و همچنين رابطه بين مقاوم سازي و خصوصيات سازه اي شرح داده شده است.علاوه بر آن چند مورد از مطالعات سازه اي که براي مقاوم سازي اعمال شده ، ارايه شده است.





راهکارهاي مقاوم سازي لرزه اي

معرفي

شمار زيادي از راهکارهاي موجود مقاوم سازي لرزه اي بسته به نوع و شرايط مختلف سازه موجود است . بنابراين انتخاب نوع مقاوم سازي روند پيچيده اي دارد و تحت تاثير توام فناوري ، شرايط اقتصادي و اجتماعي قرار دارد .در زير عواملي که روي انتخاب راهکارهاي مقاوم سازي تاثير مي گذارد را بررسي مي کنيم :

مقايسه هزينه مقاوم سازي و اهمبت سازه
نيروي انساني موجود
طول مدت اجرا يا زمان عدم استفاده
تکميل و تقويت بر اساس عملکرد مورد نظر کارفرما
توجه به تناسب معماري و نقش سازه اي و تکميل سازه موجود
تداخل برگشت پذيري
کنترل کيفيت سطح عملکرد
اهميت سياسي و تاريخي سازه
سازگاري روش مقاوم سازي با سيستم سازه اي موجود
عدم نظم در سختي ، مقاومت و شکل پذيري
تناسب سختي ، مقاومت و شکل پذيري
کنترل آسيب وارده به مولفه ها و اجزاي غير سازه اي
ظرفيت مناسب باربري سيستم فونداسيون
مصالح تعمير و تکنولوژي موجود





بطور کلي دو روش براي افزايش ظرفيت لرزه اي سازه هاي موجود وجود دارد .اولين روش مقاوم سازي سطح سازه است که شامل اصلاحات کلي سيستم سازه اي است .به شکل6 نگاه کنيد. اصلاحات کلي متداول شامل اضافه کردن ديوارهاي سازه اي، بادبند هاي فولادي يا جداکننده هاي پايه است .دومين روش مقاوم سازي سطحي عضو مي باشد (به شکل 7 نگاه کنيد). در اين روش اعضايي که ظرفيت شکل پذيري ناکافي دارند ظرفيتشان به منظور برآورده کردن حالات حدي افزايش مي يابد.مقاوم سازي سطح عضو شامل روشهايي از قبيل اضافه کردن بتن ، فولاد يا زره پوش کردن ستون باالياف پليمري مرکب به منظور محدود کردن است .



مقاوم سازي سطح سازه

مقاوم سازي سطح سازه بطور معمول براي افزايش مقاومت جانبي سازه هاي موجود مورد استفاده قرار مي گيرد . از اين قبيل مقاوم سازي ساختمانهاي بتن مسلح مي توان بادبندهاي فولادي ، کابلهاي پيش تنيده ، ديوارهاي پر کننده ، ديوارهاي برشي ، پرکننده ها با مصالح بنايي و جداکننده هاي پايه را نام برد .روشهايي که در زير شرح داده ميشود معمولا براي مقاوم سازي سطح سازه مورد استفاده قرار مي گيرد :

اضافه کردن ديوارهاي سازه اي بتن مسلح

اضافه کردن ديوارهاي سازه اي يکي از متداولترين روشهاي مقاوم سازي سطح سازه براي تقويت سازه هاي موجود مي باشد . بطور کلي تعمير و ترميم ديوار برشي موجود يا پرکننده براي يکي از دهانه هاي قاب استفاده مي شود .علاوه بر آن به منظور کاهش زمان و هزينه از شاتکريت يا پانلهاي پيش ساخته استفاده مي شود . تحقيقاتي که در زمينه ديوارهاي سازه اي انجام شده است و يافته ها به نسبت تحقيقات دقيق انجام شده گزارش شده است .تحقيقات نشان مي دهد که روند پرکنندگي نقش مهمي در پاسخ پانلها و سازه هاي ديگر ايفا کرده است . روند پرکنندگي با سخت کردن سازه مي تواند برش پايه را افزايش دهد .اثرات واژگوني و برش پايه در محل پر کننده سخت کننده متمرکز شده است .بنابراين در اين محلها فونداسيون ميبايست تقويت شود.

JIRSA و KREGER در 1989 ديوارهاي پرکننده يک طبقه را در کاربرد براي چهار نمونه آزمايش کردند.در آزمايش آنها از يک قاب بتن مسلح سه دهانه ، تک طبقه غير شکل پذير تا تکنيکهاي ساختمان سازي در دهه 1950 را مدل کنند. در اين سازه فاصله آرماتورهاي برشي ستون زياد بود و فشردگي وصله ها براي تامين مقاومت کششي نهايي کافي نبود .در آزمايش آنها ابتدا ديوارهاي سه گانه در محل بازشو تغيير يافت .آرماتورهاي طولي در نزديکي ستونهاي موجود براي افزايش پيوستگي فولاددر 4 نمونه اضافه شد.در ابتداي 3آزمايش شکستهاي ناشي از وصله هاي لب به لب ناقص ستونبا وجود ترميم پرکننده هاايجاد شد.(شکل 8را نگاه کنيد(





جداسازي لرزه اي

اخيرا ، شمار زيادي از محققان روي جداسازي لرزه اي بعنوان روشي براي مقاوم سازي تحقيقاتي انجام داده اند. هدف اين نوع از مقاوم سازي ، جدا کردن سازه از زمين در طول حرکت زمين هنگام وقوع زلزله است .محل قرارگيري بين روبنا و فونداسيون آن است .بدليل خصوصيات عالي استهلاک انرژي اين روش بهترين براي ساختمان با ارتفاع کم و بار زياد است .

استهلاک انرژي اضافي متداولترين روش براي زياد کردن استهلاک انرژي يک سازه شامل قرار دادن ميراگرهاي اصطکاکي ، ويسکوالاستيک و هيسترزيس بعنوان مولفه هاي مهاربندي قابها مي باشد .تعدادي از محققان مطالعاتي بر روي استهلاک انرژي اضافي داشته اند .از طرف ديگر FEMA 356 در مورد بعضي جنبه هاي منفي اين روش صحبت مي کند.

هنگاميکه تغيير مکانهاي جانبي در اثر استفاده از استهلاک انرژي اضافي کاهش پيدا مي کنند نيروها در سازه افزايش مي يابد .

مقاوم سازي سطح عضو

مقاوم سازي سطح عضو مي تواند با استراتژي موثرتري نسبت به مقاوم سازي سطح سازه انجام شود .زيرا اعضايي که نياز به افزايش عملکرد لرزه اي آنها در سازه وجود دارد انتخاب شده و مقاوم سازي ميشوند . مقاوم سازي سطح عضو شامل اضافه کردن بتن ، فولاد يا الياف پليمري مرکب براي استفاده در ستونها و اتصالات بتن مسلح مي باشد.مخصوصا در سازه هاي دال تخت اگر دال براي اثرات ترکيبي بارهاي جانبي و ثقلي طراحي نشده باشد شکست ناشي از برش پانچ اتفاق مي افتد.پس مقاوم سازي محلي کارايي بسيار مهمي در اتصالات ستون به دال دارد .اخيرا تحقيقاتي در رابطه با مقاوم سازي سطح عضو در آمريکا در مورد ستونها ، اتصالات تير به ستون و اتصالات دال به ستون انجام شده است .

زره پوش کردن ستون

مقاوم سازي ستون امري حياتي براي عملکرد لرزه اي سازه محسوب مي شود .براي جلوگيري از سازوکار طبقه در طول زلزله ، ستونها نبايد ضعيفترين اعضاي يک سازه ساختماني باشند .پاسخ ستون در يک سازه ساختماني توسط ترکيب نيروي محوري ، خمشي و برشي کنترل ميشود .بنابراين زره پوش کردن ستون مي تواند براي افزايش مقاومت برشي و خمشي ستون استفاده شود تا ستون آسيب نبيند .اخيرا تحقيقاتي با تکيه بر کاربرد کامپوزيتها انجام شده است .بويژه مصالح الياف پليمري مرکب براي مقاوم سازي ستون استفاده ميشود .

اگر زره پوشها بطور موثر ستون را محصور کنند از شکست ستون در ناحيه مفصل پلاستيک جلوگيري ميشود.

مقاوم سازي اتصالات دال به ستون

در اتصالات دال به ستون شکست برش پانچ ناشي از انتقال لنگرهاي نامتعادل بحراني ترين نوع از آسيب سازه اي است . مقاوم سازي اتصالات دال به ستون به منظور جلوگيري از شکستهاي ناشي از برش سودمند است و تحقيقات زيادي در رابطه با مقاوم سازي اتصالات دال به ستون انجام شده که شامل اضافه کردن بتن به سرستون يا صفحات فولادي به دو قسمت دال استکه مي تواند از شکست هاي ناشي از برش پانچ جلوگيري کند .هر دو راه حل نشان دهنده افزايش مقاومت دور تا دور سطح برش پانچ ميباشد .جزييات اين روش در شکل12 نشان داده شده است.

دسته يک و دو و در موارد کمي به دسته سوم معطوف شده است.

در نتيجه به اينجا مي رسيم در حال حاضر که دولت دست به کار مقاوم سازي شده است بايد توجه خود را معطوف به ساختمانهايي بکند که يا در دسته يک هستند و يا در دسته دو. و مقاوم سازي ساختمانها و مراکز شخصي به عهده خود افراد است و دولت صرفا مي تواند تسهيلات و قوانين لازم را در اختيار قرار دهد.

روش و هزينه انجام مقاوم سازي؟

در حال حاضر در کشور ما تنها مرجع مقاوم سازي دستورالعملي است که توسط سازمان مديريت و برنامه ريزي کشور با همکاري پژوهشکده مهندسي زلزله، تدوين شده است تحت عنوان "دستورالعمل بهسازي لرزه¬اي ساختمانهاي موجود" . متاسفانه روش اجراي اين دستورالعمل هنوز به طور کامل براي کارشناساني که از آن استفاده مي کنند مشخص نيست و هنوز مراکز مختلف در خصوص نحوه استفاده از آن توافق ندارند و متخصصان امر به سليقه خود آن را اجرا مي نمايند. هرچند سازمان مديريت با برگزاري دوره¬هايي سعي دارد آموزش هاي لازم را به کارشناسان بدهد.

براي ساختمانهاي شخصي هنوز تجربه مقاوم سازي کاملي وجود ندارد اما مراجعه به مهندساني که قبلا اين کار را در پروژه هاي دولتي انجام داده اند مي تواند مفيد باشد.

مراحل انجام مقاوم سازي به اين صورت است:1- ابتدا بازرسي از ساختمان و ارزيابي اوليه و کيفي انجام مي شود. 2- بازرسي کامل و مطالعات کمي:در اين مرحله احتمالا انجام برخي آزمايشات يا کنده کاري ها در ساختمان ضروري است. در اين مرحله نياز يا عدم نياز ساختمان به مقاوم سازي مشخص مي شود. 3- ارايه طرح مقاوم سازي: پس از انجام مطالعات کمي و درصورت نياز، طرح مقاوم سازي ساختمان به صورت نقشه و دستور کار ارايه مي شود. 4- اجراي طرح مقاوم سازي: ممکن است در اين مرحله برخي از قسمتهاي ساختمان به صورت موقت تخليه شود. در ساختمانهاي شخصي بسته به نوع ساختماتن وتعداد طبقات و ... ممکن است نياز به تخليه کامل ساختمان باشد.

هزينه انجام مقاوم سازي سه قسمت است: 1- هزينه مراحل 1و2 فوق که تقريبا برابر هزينه طراحي مجدد ساختمان است. 2- هزينه مرحله 3: بسته به نوع ساختمان و نوع مقاوم سازي مورد نياز متغير است و ممکن است از يک تا چند برابر هزينه طراحي ساختمان باشد. 3- هزينه اجرا: کاملا بستگي به طرح مقاوم سازي دارد ولي معمولا هزينه اين کار نسبت به همان مقدار عمليات اجرايي در ساختمانهاي در حال ساخت بيشتر است ( به دليل کم بودن حجم کار- تداخل با ساکنين ساختمان- هزينه هاي تخريب و ...).

نتايج مقاوم سازي تا چه حد قابل اطمينان است؟

در اينجا نکته اي وجود دارد که شاه کليد بسياري از مشکلات ساختمان سازي کشور ما است. به طور کلي از ديدگاه کارشناسي در سطح بالايي مي توان به نتايج کار مقاوم سازي اطمينان داشت مخصوصا در ساختمانهاي معمولي. چرا که هدف از مقاوم سازي در اينگونه ساختمانها صرفا ايمين جاني است و دستيابي به اين هدف بسيار سهل تر از دستيابي به اهداف مقاوم سازي در ساختماني مانند مخابرات است که در آن تمام دستگاه ها و سيستم هاي پيشرفته و حساس نيز بايد در حين و بعد از زلزله به کار خود ادامه دهند.

شاه کليدي که از آن گفتيم اين است که، مهندسان و پيمانکاران و کارفرمايان، تغييري نمي کنند، اما چرا طراحي و اجراي ساختمانها معمولا غير ايمن است اما، به مقاوم سازي مي توان تا حد زيادي مطمئن بود؟ پاسخ در اينجاست که به دليل علمي بودن و تخصصي بودن و از همه مهمتر جديد بودن بحث مقاوم سازي، کارفرمايان و پيمانکاران هيچگونه ادعايي مبني بر مهارت تجربي در اين زمينه ندارند و کار در دست مهندسان واقعي است و علاوه بر آن کارفرماياني به مقاوم سازي دست مي زنند که حساسيت خاصي به اين موضوعات قائل هستند و اين باعث مي شود مهندسان راحت تر کار خود را انجام دهند. در حالي که در ساختمان سازي که آن هم کاري بسيار علمي و دقيق است، متاسفانه به غير از مهندسان، همه مدعي هستند و حاصل کار را مي بينيم.

طرح هاي مقاوم سازي دولتي چه نتايجي در بر دارد؟

همانطور که پيشتر نيز به اشاره شد، طرح هاي مقاوم سازي دولتي هيچ تاثيري در کاهش خطرات زلزله ندارد و تنها دو نتيجه عمده را در بر خواهند داشت اول افزايش قدرت رويارويي با بحران هاي پس از زلزله و دوم کاهش خسارات مالي به بدنه دولت. البته تعدادي پروژه هاي مقابله با زلزله در بخش شريانهاي حياتي در دست انجام است که انجام دادن و به ثمر نشستن آن پروژه ها مي تواند تا حدودي به کاهش تلفات جاني و خطرات زلزله منجر شود.

در خصوص طرح هاي مقاوم سازي دولت بايد گفت که انتخاب ساختمانهايي که بايد مقاوم سازي شوند بر اساس يک طرح جامع انجام شده و مي شود که اين طرح از ديدگاه هاي مديريت بحران و امداد و نجات بسيار ناقص و معيوب است. به طوري که در عمل گاهي شاهد مقاوم سازي ساختمانهايي هستيم که به نظر نمي رسد در يک طرح جامع و هدفمند نيازي به مقاوم سازي داشته باشند.

نکته اي که بار ديگر نياز به اشاره دارد اين است که دولت در حالي دست به مقاوم سازي و صرف بودجه هاي زيادي در اين زمينه مي زند که مشکل اساسي شهرهايي مانند تهران آمار بالاي تلفات و خسارات در صورت وقوع زلزله است و با اين روشها نمي توان آمار تلفات را کاهش داد. بهتر است همزمان و به صو.رت موازي بودجه هايي اختصاص داده شوند که بتوانند در زمينه کاهش خسارات نيز مثمر ثمر واقع شوند. اليته اين بودجه ها بايد فراتر از پخش چند برنامه کوتاه تلوزيوني و چاپ چند پوستر و کتاب باشد.