وقوع زمین‌لرزه‌ها و حوادث طبیعی و غیرطبیعی متعدد در سال‌های اخیر باعث آسیب‌ها و خسارت‌های مالی و جانی مختلفی شده و همین امر باعث شده است که مقاوم سازی ساختمان روزبه‌روز از اهمیت بیشتری برخوردار باشد. پیشرفت علوم و تکنولوژی‌های مختلف موجب شده است که در صنعت ساختمان‌سازی از مواد و مصالح مختلفی در جهت ایمن‌سازی، ارزان‌سازی، سریع سازی، افزایش طول عمر سازه و … استفاده شود. بهسازی و مقاوم سازی در اصل به بهبود عملکرد اجزای ساختمان در برابر زلزله و نیروهای وارده کمک می‌کند. در ادامه مطلب به بررسی چند راهکار مقاوم سازی ساختمان پرداخته خواهد شد.
منظور از مقاوم سازی ساختمان چیست؟
مقاوم سازی ساختمان در حقیقت به فرایندی گفته می‌شود که در آن عملکرد اجزای مختلف سازه در برابر بارهای موجود بهبود پیدا کرده و یا توان حمل بارهای اضافی در آنها افزایش پیدا می‌کند. با انجام مقاوم سازی ساختمان میزان خطرات احتمالی به حداقل کاهش پیدا می‌کند و نواقص سازه‌ای برطرف خواهد شد. این فرآیند می‌تواند به استحکام و طول عمر اجزای سازه کمک کند. از جمله مهم‌ترین اهداف مقاوم سازی ساختمان می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- تضمین ایمنی و کاهش خطرات
- افزایش طول عمر
- تغییر کاربری ساختمان و انطباق با نیازهای جدید
- مقاوم سازی لرزه‌ای
- حفظ ارزش‌های فرهنگی و تاریخی
- صرفه اقتصادی
چرا ساختمان نیاز به مقاوم سازی دارد؟
نیاز روزافزون جوامع بشری به مسکن باعث می‌شود که هرساله پروژه‌های بزرگی برای تأمین این نیاز در سراسر جهان انجام شود. چنانچه فرآیند ساختمان‌سازی مطابق با قوانین، استانداردها و آیین‌نامه‌های مهندسی باشد، ساختمان نیازی به مقاوم سازی نخواهد داشت اما گاهی بروز خطاهای مختلف و یا تغییر کاربری ساختمان نیاز به مقاوم سازی را تشدید می‌کند. از جمله مهم‌ترین دلایلی که ساختمان به مقاوم سازی نیاز پیدا می‌کنند می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
-
خطا در اجرای ساختمان
گاهی ممکن است که ساختمان مطابق با نقشه‌های اجرایی ساخته نشود و در مواردی همچون آرماتورگذاری، بتن‌ریزی و قالب‌گیری آن و … اشتباهاتی رخ بدهد. در اصل این خطاها که خطاهای اجرایی هستند توسط نیروهای انسانی صورت می‌گیرد و در صورت بروز آنها لازم است که اقدامات مقاوم سازی انجام شود.
-
خطا در طراحی ساختمان
طراحی ساختمان یکی از مهم‌ترین مراحل ساخت‌وساز است و در زمان اجرای آن باید به ایمنی هرکدام از بخش‌های ساختمان توجه داشت. گاهی در زمان طراحی، خطاهای مختلفی رخ می‌دهد و نتیجه این خطاها می‌تواند موجب افت عملکرد اجزای سازه شود. در این شرایط حتی اگر مراحل ساختمان‌سازی مطابق نقشه اجرا شوند باز هم امکان وجود خطا در طراحی وجود خواهد داشت و لازم است که چند راهکار مقاوم سازی ساختمان استفاده شود و نواقص برطرف گردد.
-
تغییر کاربری ساختمان
کاربری ساختمان می‌تواند میزان بسیاری از بارهای وارده به اجزای آن را تعیین کند. زمانی که کاربری سازه تغییر پیدا کند، ظرفیت باربری آن نیز تغییر خواهد کرد. به عنوان نمونه ظرفیت ساختمان‌های مسکونی و تجاری متفاوت هستند و به همین دلیل در زمان تغییر کاربری سازه باید اقدام به مقاوم سازی ساختمان کرده تا از بروز حوادث و خسارت‌های احتمالی جلوگیری شود
-
فرسودگی ساختمان
برخلاف امروز که از موادی همچون یونولیت سقفی و مصالح مدرن در ساختمان استفاده می‌شود، در گذشته از مصالح سنتی و قدیمی استفاده می‌شود که طول عمر کوتاهی دارند. بعد از گذشت زمان این مواد و مصالح دچار پوسیدگی و فرسودگی می‌شوند و نیاز به بهسازی و مقاوم سازی خواهند داشت. در حقیقت می‌توان گفت تمام ساختمان‌هایی که بیش از ۲۰ سال عمر دارند به مقاوم سازی نیاز خواهند داشت. در مقاله دیگری از سایت مادفوم به بررسی کامل یونولیت دیواری، ویژگی‌ها، مزایا و معایب و کاربردهای آن پرداخته شده و اطلاعات مفیدی در اختیار خواننده قرار خواهد داد
مزایای مقاوم سازی سازه چیست؟
مقاوم‌سازی سازه‌های مختلف می‌تواند از جنبه‌های متعددی مورد توجه قرار بگیرد و به مزایا و معایب آن پرداخته شود. این عملیات می‌تواند فواید مختلف و متعددی داشته باشد که مهم‌ترین آنها شامل موارد زیر هستند:
- باعث افزایش ایمنی سازه‌ها در برابر نیروهای بیرونی مانند زلزله می‌شود.
- طول عمر ساختمان افزایش پیدا می‌کند.
- برای مدت‌های طولانی نیازی به بازسازی ساختمان و تعمیر آن وجود نخواهد داشت.
- در کاهش هزینه‌ها در بلند مدت بسیار مؤثر خواهد بود.
روش های مقاوم سازی ساختمان
به صورت کلی روش‌ها و متدهای مقاوم‌سازی ساختمان می‌تواند به نوع اسکلت و کاربری آن بستگی داشته باشد. پارامترهایی مانند شرایط اقتصادی، میزان نیاز سازه به مقاومت، مدت زمان موجود برای انجام عملیات تعمیر و ترمیم و … می‌توانند در انتخاب روش مقاومت سازی مؤثر باشند. مقاوم‌سازی سازه‌ها می‌تواند در بسیاری از موارد حتی از ساختن ساختمان از ابتدا نیز پیچیده‌تر باشد چرا که در ساخت ساختمان دسترسی به تمامی بخش‌ها امکان‌پذیر است و به‌راحتی می‌توان تغییرات مورد نظر را در آن اجرا کرد درحالی‌که در مقاوم‌سازی ممکن است به‌راحتی نتوان به بخش‌های مختلف دسترسی داشت. ازجمله رایج‌ترین روش‌های افزایش مقاومت ساختمان می‌توان موارد زیر را عنوان نمود:
مقاوم سازی با damper
damper یک جاذب هارمونیک یا لرزه‌ای است و می‌تواند انواع نوسانات و ارتعاشات مکانیکی موجود در سازه‌ها را جذب کند. استفاده از این روش می‌تواند در کاهش خرابی‌ها و آسیب‌های مختلف در ساختمان بسیار مؤثر باشد.
استفاده از جرم متمرکز پاندولی
از دیگر روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان‌ها خصوصاً در زمان زلزله استفاده از جرم‌های پاندولی است که با نام میراگر تنظیم شونده جرمی نیز شناخته می‌شوند. این میراگرها دارای سه پارامتر اصلی شامل جرم, استهلاک و سختی هستند و معمولاً در بام‌ها و کف ساختمان‌ها نصب می‌شوند. نحوه عملکرد این میراگرها به این شیوه است که با اثرگذاری بر روی فاز اول لرزشی سازه سبب کاهش دامنه پاسخ می‌شوند.
مقاوم سازی سازی با الیاف FRP
دیگر راهکار مقاوم سازی ساختمان استفاده از الیاف FRP است که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این روش می‌تواند برای تقویت انواع سازه‌های قدیمی و سازه‌هایی با خطاهای اجرایی و محاسباتی کاربرد دارد و مهم‌ترین مواد به کار رفته در آن الیاف کربن و رزین اپوکسی است. در حقیقت این روش مقاوم سازی با استفاده از یک پلیمر تقویت شده با فیبر انجام می‌شود که علی رغم وزن بسیار کم می‌تواند مقاومت کششی بالایی داشته باشد.
به عنوان نمونه زمانی که بار وارده بر ستون افزایش پیدا می‌کند می‌توان با استفاده از کامپوزیت FRP آن را دورپیچ کرد. از مهم‌ترین مزیت‌های این راهکار مقاوم سازی ساختمان می‌توان مواردی همچون وزن کم الیاف FRP و مقاومت کششی بالای آن، سرعت بالای اجرا و مقاومت در برابر خوردگی اشاره کرد. این روش می‌تواند برای مقاوم سازی ستون‌ها، تیرها، دال، فونداسیون، دیوار برشی، دیوار باربر و غیر باربر و … به کار برود. در مقاله دیگری از سایت مادفوم به نکات و فاکتورهای مهم در خرید یونولیت پرداخته شده که مطالعه آن خالی از لطف نخواهد بود.
مقاوم سازی ساختمان با دیوار برشی
دیوار برشی معمولاً با هدف مقابله با بارهای جانبی مختلفی مانند باد و زلزله به کار می‌رود. این دیوارها در حقیقت نوعی از سیستم‌های سازه‌ای هستند که مقاومت جانبی ساختمان یا سازه را تأمین می‌کنند و معمولاً از مصالح و موادی همچون چوب، بتن و سایر مصالح بنایی ساخته می‌شوند.
مقاوم سازی سازه به روش ژاکت بتنی
روش ژاکت بتنی یک راهکار مقاوم سازی ساختمان مرسوم است که می‌تواند تأثیر زیادی بر روی مقاومت کلی اجزای سازه داشته باشد. در این روش میلگردهای فولادی به صورت طولی یا عرضی در مقطع بتن کاشته شده و بعد از قالب‌بندی، مجدداً بتن‌ریزی می‌شود. این روش مقاوم سازی می‌تواند به‌منظور افزایش ظرفیت باربری انواع تیر بتنی، ستون بتنی، دال بتنی، فونداسیون بتنی و دیوارهای برشی به کار گرفته شود. برای اجرای این روش لازم است که ابتدا میلگردها متناسب با طرح مقاوم سازی با استفاده از چسب کاشت میلگرد در داخل تیرها، ستون‌ها و … قرار بگیرند و سپس عملیات بتن‌ریزی انجام شود تا در نهایت مقاومت اجزای سازه افزایش پیدا کند
مقاوم سازی ساختمان به روش ژاکت فولادی
این روش نیز از رایج‌ترین و کاربردی‌ترین روش‌های مقاوم سازی بتنی و فولادی است و تأثیر ویژه‌ای در افزایش تحمل باربری ساختمان دارد. در این روش قطعات فولادی در دور المان مورد نیاز (مانند ستون) قرار گرفته و میزان شکل‌پذیری و مقاومت آن را افزایش می‌دهند. این روش وزن کلی سازه را به میزان کمی افزایش می‌دهد اما ظرفیت باربری کلی سازه به شدت افزایش پیدا می‌کند.
تقویت سازه با کاشت میلگرد و آرماتور
کاشت میلگرد و آرماتوربندی از دیگر روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان‌ها هستند و با استفاده از این روش می‌توان بتن‌های جدید را به بتن‌های قدیمی اتصال داد و یا اجزای فولادی و بتنی را به هم متصل نمود. کاشت میلگرد می‌تواند به صورت دو جزئی و سه جزئی و با استفاده از چسب‌های کاشت صورت بگیرد مقاومت سازه‌ها را به شکل قابل توجهی افزایش دهد. علاوه بر این روش‌ها می‌توان از مصالح دیگری همچون بلوک یونولیت برای کاهش وزن ساختمان و افزایش ایمنی آن استفاده نمود.
استفاده از بادبندهای کمانش تاب
بادبندهای کمانش تاب معمولاً برای طراحی لرزه‌ای ساختمان‌های بتنی مسلح استفاده می‌شود. این سیستم از یک غلاف و یک هسته فلزی ساخته می‌شود و هسته آن در برابر نیروهای محوری وارده شده به سازی مقاومت بسیار خوبی خواهد داشت و سختی خمشی نیز مانع از کمانش هست خواهد شد.
مقاوم سازی با میراگر
از جمله روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان، پل‌ها و … جداسازی لرزه‌ای از طریق کنترل ارتعاشات لرزه‌ای است که در آن بیشتر تمرکز بر روی کاهش پاسخ لرزه‌ای، نیرو و شتاب ورودی زلزله به سازه می‌باشد. جداسازی لرزه‌ای باعث انعطاف‌پذیری پایه سازه می‌شود و بهتر است که در یکی از طبقات مانند تراز پی نصب شود تا اثرات زلزله را در بالاترین حد ممکن کاهش بدهد.
انواع ساختمان برای مقاوم سازی
همان‌طور که گفته شد امروزه ساختمان‌ها به روش‌های مختلفی ساخته می‌شوند و مصالح مورد استفاده در هر کدام از آنها متفاوت است به گونه که مثلاً دانسیته یونولیت استفاده شده در آنها متفاوت بوده و در نهایت تحمل فشارهای خاصی را دارد. همچنین ممکن است ساختمان‌ها عمر بالایی داشته باشند و به روش‌های منسوخ شده قدیمی ساخته شده باشند و کمتر از مصالح مدرن در آنها استفاده شده باشد. به همین دلیل روش مقاوم‌سازی هر کدام از آنها با همدیگر متفاوت خواهد بود.
- مقاوم کردن ساختمان‌های قدیمی می‌تواند با روش‌های دیوار برشی، ژاکت فولادی و بتنی، میراگر و دمپر و یا جداگرهای لرزه‌ای انجام شود.
- مقاوم ساختن ساختمان‌های ترک‌خورده می‌تواند با کاشت میلگرد و … انجام شود هرچند که قبل از هر چیز باید ترک‌های موجود در سازه ترمیم شود.
- ساختمان‌های فلزی می‌توانند با استفاده از مهاربندها، قاب‌های خارجی، دیوارهای باربر، دیوارهای برشی، FRP و … مقاوم شوند.
- ساختمان‌های بتنی نیز می‌توانند با توجه به شرایط با استفاده از انواع روش‌های دیوار برشی، ورق‌های فولادی، شاتکریت بتنی، الیاف FRP، سیستم‌های جاذب انرژی، جداگرهای لرزه‌ای و… تقویت شوند.
جمع‌بندی نهایی
مقاوم‌سازی ساختمان امروزه به عنوان یکی از مباحث مهم و ارزشمند در صنعت ساختمان‌سازی شناخته می‌شود و از آنجایی که امکان تخریب تمامی ساختمان‌های ضعیف و ساختن آنها از ابتدا وجود ندارد این مبحث بیش‌ازپیش مورد توجه قرار گرفته است. از روش‌های مختلفی برای مقاوم‌سازی سازه‌ها استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها استفاده از الیاف FRP، کاشت میلگردها، استفاده از دیوارهای برشی، استفاده از جداگرهای لرزه‌ای و … هستند. در مقاله‌ای با عنوان یونولیت چیست نیز اطلاعات جامع و کاملی در مورد یونولیت به عنوان یکی از جدیدترین، مدرن‌ترین و کاربردی‌ترین مصالح ساختمانی پرداخته شده که می‌تواند بسیار مفید باشد.
