بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان های بتنی
Seismic Rehabilitation and Strengthening of RC Buildings
مقدمه
برای دستیابی به بهترین طرح بهسازی و مقاو م سازی ساختمان های بتن مسلح باید به نحوی اقدام کر د
که سطح عملکرد مناسب (که در هدف طرح تعیین شده است ) تامین گردد . از این رو باید زیر بنای تمام گام های مربوط به فرآیند بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای به خوبی درک و شناخته شود.
-1 هدف بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای
از مهمترین اهداف بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای تحقق موارد زیر است؛
أ- تامین مقاومت در برابر زلزله های خفیف بدون هیچگونه آسیب
ب- تامین مقاومت در برابر زلزله های متوسط بدون هیچگونه آسیب سازه ای، ولی احتمال برخی خسارت
های غیر سازه ای وجود دارد
ج- تامین مقاومت در برابر زلزله های شدیدی که در محل سازه قبلا رخ داده یا قاب لیت وقوع دارد، بدون
فروریزی، ولی احتمال برخی خسارت های سازه ای و غیر سازه ای وجود دارد.
-2 گام های کلی و ویژه در فرآیند بهسازی و مقاوم سازی
-1-2 گام های کلی
این گام ها برای کلیه ساختمان ها اعم از فولادی، بتنی و مصالح بنایی قابل اعمال است و بیشتر جنبه عمومی یا کلی
داشته و ب ههیچ نوع از انواع ساختمان ها اختصاص ندارد. تقسیم بندی کلی این گام ها به شرح زیر است:
أ- مبانی بهسازی و مقاوم سازی و تعیین سطوح عملکرد
ب- مبانی و رو شهای تحلیل
ج- روش های مقاوم سازی
در این قسمت با این فرض که خواننده گرامی با گام های کلی آشنایی کامل و وسیع دارد، ضرورتی برای طرح مجدد و مشروح آنها وجود ندارد، لیکن مختصراً به برخی از اجزای آنها به عنوان یادآوری اشاره م یشود.
-1 مبانی بهسازی و تعیین سطوح عملکرد -1-2
اجزای این قسمت عبارتند از:
-1-1-1-2 تعیین مشخصات ساختمان
مشخصات هرساختمان می توان د شامل اطلاعات مربوط به پیکربندی از نظر معماری و ازنظر سازه ای و هم چنین اطلاعات مربوط به ا عضای سازه ای و غیرسازه ای که احتمالاً در هنگام رخداد زلزله بر روی نیروها و تغییر مکان های اعضای سازه ای اثرگذارند، باشد . در این قسمت باید اطلاعات مربوط به خواص مهندس ی مصالح به کار رفته و نحوۀ استقرار اعضای ساز های و اتصال آنها به یکدیگر نیز تعیین شود.
-2-1-1-2 تعیین مشخصات ساختگاه
یکی دیگر از اجزای مربوط به گام های عمومی در فرآیند مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای مشخص کردن وضعیت ساختگاه از نظر شرایط زیرسطحی و سطحی است که مشتمل بر نوع خاک و طبقه بندی آن است . در این مرحله وضعیت شالوده نیز باید در پی بررس یهای میدانی و انجام آزمای شهای لازم مشخص گردد.
-3-1-1-2 بررسی وضعیت ساختما نهای مجاور
در این قسمت اثر برخورد ساختمان های مجاور به "ساختمان هدف "و احتمال بروز آسیب یا خسارت د ر هنگام رخداد زلزله باید مورد بررسی قرارگیرد . در چنین شرایطی لازم است تا آسیب یا خسارت محتمل در هنگام رخداد ز لزله پیش بینی و تخمین زده شو د. به عنوان مثال، سقوط اجزای سست مانند قطعات نما و یا احتمال انفجار،
آتش سوزی، نشت مواد آلاینده، ازجمله اطلاعاتی است که باید برای اتخاذ تصمیم نهایی گردآوری شود.
-4-1-1-2 تعیین سطوح عملکرد مورد انتظار
برای تعیین سطح عملکرد مورد انتظار برای ساختمان هدف ، لازم است، مهندس مسئول طرح بهسازی با همکاری کارفرما، به دلایلی که در قسمت های قبلی مشخص کرده است ، یکی از سطوح عملکرد را ، تح ت خطر زلزله معین انتخاب نماید. لازم به ذکر است که سطوح عملکرد، شامل چهار سطح اصلی و دو سطح میانی است.
سطوح عملکرد اصلی عبارتند از :
Fully operational \ Immediate occupancy قابلیت استفاده بی وقفه
Life Safety \ Operational ایمنی جانی
Near Collapse آستانۀ فروریزش
لحاظ نشده (تعیین نشده)
سطوح عملکرد میانی عبارتند از :
Limited Collapse خرابی محدود
Limited Life Safety ایمنی جانی محدود
(Performance Objectives) -2-1-2 اهداف سطح عملکرد
هر سطح عملکرد به دو قسمت اصلی وابسته است، یکی سطح آسیب و دیگری سطح خطر لرزه ای. به عبارت دیگر برای عملکرد هر ساختمان در هنگام رخداد زمی نلرزه ، باید سطح خطر را دانست و متناسب با آن آسیب قابل قبول یا مورد انتظار را تعریف کرد . فلذا سطح هر آسیب باید متناظر با سطح خطر بوده باشد . از این رو عملکرد لرز ه ای عبارت است از تعیین حداقل خسارت مجاز (سطح عملکرد ) برای پذیرش خطر لرزه ای معین (حرکت زمین ناشی از زلزله).
هدف از یک سطح عملکرد می تواند مشتمل بر سطوح مختلفی از آسیب برای سطوح مختلفی از حرکت زمین باشد.
که در ای نصورت به نام هدف دوگانه یا چند گانه تعبیر م یشود. سطح عملکرد بیانگر شرایط حدی مربوط به میزان و نحوه خسارت وارده بر سازه است که برای یک ساختمان معین و تحت اثر یک زلزله معین قابل قبولی تلقی می شود این شرایط حدی بوسیله خرابی های فیریکی در خود سازه، خطر جانی برای ساکنین ساختمان و میزان قابلیت سرویس دهی سازه پس از وقوع زلزله توصیف می گردد. سطوح عملکردی برای سیستم سازه ای و غیرسازه ای به طور جداگانه تقسیم می شود.
سطح عملکرد هدف به دو دسته تقسیم م یگردد.
(Structural Performance Level) SP-n أ- سطح عملکرد سازه ای
(Non-structural Performance Level) NP-n ب- سطح عملکرد غیر سازه ای
هر یک از این دو سطح می تواند مستقل از یکدیگر و یا با ترکیب هر دو سطح، عملکرد کلی ساختمان را ب ه دست
دهد. سطوح و محدوده های عملکرد سازه ای با یک عنوان و یک عدد معرفی می شوند . عدد مذکور را " عدد نمایش می دهند . سطوح عملکردی س ازه ای که عبارتند از Sp–n عملکرد سازه ای " می نامند و به طور مخفف به "قابلیت استفاده بی وقفه " ، "ایمنی جانی " و "آستانه فرو ریزش " وضعیتهای خرابی مجزایی هستند که می توانند مستقیما در ارزیابی و بهسازی برای معرفی معیارهای فنی به کار روند. سایر عملکردهای سازه ای تعیین شده که عبارتند از "خرابی محدود " و "ایمنی جانی محدود " و "غیرقابل قبول " در حقیقت موقعیت هایی در سیستم طبقه بندی و شماره گذاری هستند که به صاحب ساختمان اجازه می دهد که بتواند به دلخواه عملکرد ساختمان را در این محدوده انتخاب کند. ذیلا تعریف و توضیح وضعیت خرابی در سطوح مختلف عملکرد ارائه می شود.
-1-2-1-2 سطوح عملکرد سازه ای عبارتند از:
(Immediate Occupancy) Sp– أ- استفاده بی وقفه یا اشغال فوری، 1
در این سطح از عملکرد، ساختمان دارای عناصر اساسی افقی و قائم که در برابر زلزله مقاوم باشند
(سیستم های لرزه بر)، بوده و کلیه خواص و شاخصه های قبل از زلزله و ظ رفیت لرزه ای خود را حفظ می مشخص شده است. B تا A نمایند. این سطح عملکرد بر روی منحنی ظرفیت در شکل 6 با محدوده
(Damage Control) Sp– ب- کنترل خسارت یا خرابی محدود، 2
این سطح از عملکرد، بیان عملکردی است که بین دو سطح عملکردی استفاده بی وقفه و ایمنی جانی قرار
مشخص شده است. G تا B می گیرد. این سطح عملکرد بر روی منحنی ظرفیت در شکل 6 با محدوده
در این حالت در اثر وقوع زلزله خرابی های محدودی ایجاد می گردد، به گونه ای که با انجام مرمت
بخشهای آسیب دیده، ادامه بهره برداری میسرمی باشد. این حالت در حقیقت یک سطح عملکردی نیست
Sp– قابلیت استفاده بی وقفه) و 3 ) Sp– بلکه یک محدوده ای از خرابی پس از زلزله است که بین سطح 1 (ایمنی جانی) متغییراست. این وضعیت می تواند معرف بسیاری از حالاتی باشد که در آن بخواهیم خرابی سازه را به یک سطح بالاتر از ایمنی جانی محدود کنیم ولی مسأله سکونت مورد توجه است. مثالی از این حالت "خرابی محدود"، حفظ جنبه معماری آثار برجسته مثل ساختمانهای تاریخی و یا سازه های محتوی
وسایل ارزشمند می باشد. لازم به توضیح است که این محدوده غالبا برای مشخص کردن حالات بین
سطوح عملکرد "استفاده بی وقفه" و " ایمنی جانی" بکار می رود و عملکرد قابل انتظار از اکثر
ساختمانهای جدید برای زلزله ای با 15 درصد احتمال در 50 سال را در بر می گیرد.
(Life Safety) Sp– ج- ایمنی جانی، 3
در این حالت براثر وقوع زلزله در سازه خرابی ایجاد می شود ولی میزان خرابی در حدی که منجر به
خسارت جانی شود، نیست. این سطح عملکرد معرف وضعیتی از خرابی پس از زلزله است که در آن
خسارت قابل توجهی به سازه اعمال شده ولی هنوز حاشیه اطمینان تا سقوط کل یا بخشی از سازه وجود
دارد. سطح خرابی از آنچه که برای سطح عملکرد "آستانه فروریزش" در نظر گرفته می شود، کمتر است.