مبحث پایداری سازهها و حفظ ایمنی ساکنین در برابر بلایای طبیعی، بهویژه زلزله، یکی از دغدغههای اصلی در صنعت ساختمانسازی مدرن محسوب میشود. با گذشت زمان، تغییر آییننامههای لرزهای، فرسودگی مصالح، خطاهای اجرایی یا تغییر کاربری سازهها، نیاز به بازنگری در ظرفیت باربری ساختمانها بیشازپیش احساس میشود. در این میان، شناخت انواع روش های مقاوم سازی ساختمان نهتنها برای مهندسان عمران و طراحان سازه، بلکه برای مالکان و سرمایهگذاران نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. انتخاب استراتژی مناسب برای تقویت سازه میتواند تفاوت میان یک ساختمان ایمن و یک سازه آسیبپذیر را رقم بزند. فرآیند مقاومسازی تنها به معنای افزودن مصالح جدید نیست، بلکه مهندسی دقیق رفتار سازه در برابر بارهای جانبی و ثقلی است.
چرا مقاوم سازی ساختمان اهمیت دارد؟
اهمیت مقاومسازی ساختمان فراتر از صرفاً رعایت قوانین شهرداری یا استانداردهای ملی ساختمان است؛ این مسئله مستقیماً با حفظ جان انسانها و سرمایههای ملی گره خورده است. بسیاری از ساختمانهای موجود در بافتهای شهری بر اساس آییننامههای قدیمی طراحی شدهاند که شاید پاسخگوی نیازهای لرزهای امروز نباشند. زلزلههای مخرب دهههای اخیر نشان دادهاند که ضعف در اتصالات، کمبود خاموتها، ضعف بتن یا عدم شکلپذیری کافی در سازههای فولادی میتواند منجر به فجایع جبرانناپذیری شود. علاوه بر بحث ایمنی جانی، مقاومسازی از دیدگاه اقتصادی نیز توجیهپذیر است. تخریب و نوسازی کامل یک ساختمان هزینههای بسیار سنگینی را به مالکان تحمیل میکند و اثرات زیستمحیطی ناشی از نخالههای ساختمانی را افزایش میدهد. در مقابل، بهسازی لرزهای با استفاده از روشهای نوین مهندسی، عمر مفید سازه را افزایش داده و با هزینهای به مراتب کمتر، سطح عملکرد ساختمان را به استانداردهای مطلوب میرساند.
روشهای اصلی مقاوم سازی ساختمان
مهندسی زلزله و سازه در دهههای اخیر پیشرفتهای چشمگیری داشته و راهکارهای متنوعی را برای ارتقای عملکرد ساختمانها ارائه کرده است. انتخاب روش مناسب بستگی به عوامل متعددی از جمله نوع اسکلت (بتنی یا فولادی)، میزان ضعف سازه، بودجه پروژه و امکان تخلیه یا عدم تخلیه ساختمان دارد. برخی از این روشها بر افزایش سختی جانبی تمرکز دارند، در حالی که برخی دیگر به دنبال افزایش شکلپذیری یا کاهش نیروهای وارد بر سازه هستند. در ادامه به تشریح تخصصی متداولترین و کارآمدترین تکنیکهای مورد استفاده در سطح جهانی میپردازیم که هر کدام ویژگیهای منحصر به فردی را برای شرایط خاص پروژه ارائه میدهند.
مقاومسازی با ژاکت بتنی
روش ژاکت بتنی یکی از راهکارهای سنتی و بسیار موثر برای افزایش ظرفیت باربری ثقلی و جانبی ستونها و تیرهای ضعیف است. در این روش، با افزودن یک لایه بتن جدید مسلح به آرماتور در پیرامون عضو سازهای موجود، ابعاد مقطع افزایش مییابد. این افزایش ابعاد منجر به بالا رفتن سختی و مقاومت نهایی عضو میشود. اجرای صحیح ژاکت بتنی نیازمند زبر کردن سطح بتن قدیمی، کاشت میلگرد (بولتدوزی) برای ایجاد پیوستگی میان بتن قدیم و جدید و استفاده از قالببندی دقیق است. از آنجایی که کیفیت سطح نهایی و تراکم صحیح بتن در لایه جدید بسیار حیاتی است، پیمانکاران باید در انتخاب تجهیزات دقت کافی داشته باشند. استفاده از قالبهای مدولار و استاندارد در این مرحله ضروری است و کارفرمایان میتوانند برای تامین این نیازها به مراجع معتبری که خدمات خرید قالب بتن را ارائه میدهند مراجعه کنند تا از کیفیت اجرایی ژاکت اطمینان حاصل شود. این روش اگرچه سختی سازه را به خوبی افزایش میدهد، اما به دلیل افزایش ابعاد ستونها، ممکن است تغییراتی در معماری داخلی ایجاد کند که باید پیش از اجرا مد نظر قرار گیرد.
مقاومسازی با ژاکت فولادی
ژاکت فولادی روشی است که در آن ورقهای فولادی یا پروفیلهای نبشی و تسمه در اطراف تیرها و ستونهای بتنی قرار میگیرند تا عملکرد آنها را بهبود بخشند. برخلاف ژاکت بتنی که وزن قابل توجهی به سازه اضافه میکند، ژاکت فولادی افزایش وزن کمتری دارد و سرعت اجرای آن نیز بالاتر است. این روش با ایجاد محصورگی غیرفعال (و در صورت پیشتنیدگی، محصورگی فعال) بر روی هسته بتنی، مانع از فروپاشی بتن در کرنشهای بالا میشود و شکلپذیری ستون را به شدت افزایش میدهد.
دیوار برشی بتنی و فولادی
اضافه کردن دیوارهای برشی یکی از موثرترین راهکارها برای کنترل تغییر مکانهای جانبی (Driift) در ساختمانهای قدیمی یا ضعیف است. این دیوارها میتوانند سختی جانبی سازه را به شدت افزایش دهند و بخش بزرگی از نیروی زلزله را جذب کنند. دیوارهای برشی میتوانند به صورت بتنی در قابهای موجود اجرا شوند یا به صورت ورقهای فولادی درون قابها نصب گردند. اجرای دیوار برشی بتنی نیازمند اتصال دقیق به تیرها و ستونهای موجود از طریق کاشت میلگرد است. در پروژههای بزرگ که سرعت و یکپارچگی اهمیت دارد، استفاده از سیستمهای قالببندی پیشرفته میتواند راهگشا باشد. به عنوان مثال، تکنولوژیهایی مانند قالب تونل فرم که در سیستمهای صنعتیسازی استفاده میشوند، الهامبخش روشهایی هستند که سرعت و دقت بتنریزی دیوارهای برشی را تضمین میکنند، هرچند که کاربرد مستقیم آنها بیشتر در ساختوساز اولیه است، اما اصول صلبیت و یکپارچگی آنها در طراحی دیوارهای برشی تقویتی نیز مد نظر قرار میگیرد. این روش میتواند الگوی توزیع نیرو در فونداسیون را تغییر دهد، لذا بررسی و تقویت فونداسیون نیز معمولاً همراه با این روش الزامی است.
مقاوم سازی ساختمانهای بتنی و فولادی؛ تفاوتها و چالشها
فرآیند مقاومسازی در سازههای بتنی و فولادی تفاوتهای بنیادینی با یکدیگر دارد که ناشی از ماهیت مصالح و رفتار اتصالات آنهاست. در سازههای بتنی، چالش اصلی معمولاً ایجاد پیوستگی بین بتن قدیم و جدید و تضمین رفتار یکپارچه است، در حالی که در سازههای فولادی، تمرکز بیشتر بر روی تقویت اتصالات جوشی یا پیچی و جلوگیری از کمانش موضعی اعضا است. یکی از مسائل مشترک و بسیار مهم در هر دو نوع سازه، بحث دسترسی به نقاط مرتفع و پیرامونی ساختمان جهت اجرای عملیات تقویت است. چه برای نصب ژاکتهای بتنی در ارتفاع و چه برای جوشکاری بادبندها یا ورقهای تقویتی در نمای ساختمان، نیاز به سکوهای کار مطمئن وجود دارد. در این مرحله، برآورد دقیق هزینههای اجرایی از جمله هزینه داربست فلزی نقش مهمی در بودجهبندی پروژه ایفا میکند، زیرا بخش قابل توجهی از زمان و هزینه پروژه صرف تامین دسترسی ایمن به نقاط مختلف سازه میشود.
نمونههایی از روشهای مقاومسازی در شرکتهای معتبر جهانی
صنعت مقاومسازی و بهسازی لرزهای یک حوزه بینالمللی است و شرکتهای بزرگ ساختمانی در سراسر جهان پروژههای عظیمی را در این زمینه مدیریت میکنند. بررسی عملکرد این شرکتها دیدگاه روشنی از استانداردهای روز دنیا به ما میدهد. به عنوان مثال، شرکت آمریکایی Bechtel یکی از پیشگامان در پروژههای زیرساختی و مقاومسازی سازههای حیاتی در برابر مخاطرات طبیعی است که از تکنولوژیهای پیشرفته تحلیل خطر استفاده میکند. شرکت سوئدی Skanska نیز در اروپا و آمریکا پروژههای نوسازی و مقاومسازی متعددی را با تمرکز بر پایداری و کاهش اثرات کربنی اجرا کرده است که در آنها از مصالح نوین و روشهای کممداخله استفاده میشود.
در همین راستا، شرکت فرانسوی Vinci Construction و زیرمجموعههای آن، تخصص ویژهای در مقاومسازی بناهای تاریخی و سازههای بتنی پیچیده دارند و اغلب از تکنیکهای پیشتنیدگی خارجی برای تقویت پلها و ساختمانها بهره میبرند. شرکت آمریکایی Turner Construction نیز که در مدیریت ساخت پروژههای بزرگ شهرت دارد، در پروژههای مقاومسازی شهری از سیستمهای مدیریت پروژه پیشرفته برای به حداقل رساندن اختلال در کاربری ساختمانها حین مقاومسازی استفاده میکند. همچنین شرکتهای Bouygues Construction و Fluor Corporation در پروژههای صنعتی و نیروگاهی خود، استانداردهای سختگیرانهای را برای مقاومسازی در برابر انفجار و زلزله اعمال میکنند.
نظر شما