نگاهی به مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله

کشور ما در منطقه ای زلزله خیز واقع شده است از این رو توجه به امر مقاوم سازی ساختمان ها, تأسیسات مهم و شریان های حیاتی بسیار ضروری به نظر می رسد

کشور ما در منطقه‌ای زلزله‌خیز واقع شده است. وقوع هر چند روز یک زلزله آن هم با شدت حدود ۴ ریشتر نشان‌دهنده وجود یک خطر دایمی است. چرا که هر از چند گاه نیز زلزله‌ای مخرب با تلفات انسانی و مالی وسیع به وقوع پیوسته و پس از چندی دوباره کارها به همان روال چرخیده است. زلزله بم از نظر توجه به مسائل پایه‌ای و ریشه‌ای در مدیریت بحران و به تبع آن افزایش پایداری بناها و تأسیسات در برابر خطر زلزله یک نقطه عطف محسوب می‌شود. از این رو توجه به امر مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، تأسیسات مهم و شریان‌های حیاتی بسیار ضروری به نظر می‌رسد تا بلکه بتوان از طریق مقاوم‌سازی ساختمان‌ها ضمن حفظ جان انسان‌ها، افزایش پایداری سازه‌های مهم در برابر زلزله، حفظ سرمایه‌های ملی و ارتقای توان کشور برای مدیریت مطلوب بحران ناشی از زلزله کمک کرد.

● مقاوم‌سازی چیست؟

«مقاوم‌سازی» در علم مهندسی عمران به مفهوم بالا بردن مقاومت یک سازه (ساختمان) در برابر نیروهای وارده است. امروزه از این اصطلاح بیشتر در مورد نیروی زلزله استفاده می‌شود. از دیدگاه علمی، مقاوم‌سازی واژه کاملاً درستی برای این منظور نیست. چرا که منظور از اصطلاح «مقاومت‌سازی» به طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزای سازه (ساختمان)‌ در برابر نیروی زلزله است. به همین دلیل اصطلاح «بهسازی» و در حالت خاص برای نیروی زلزله، «بهسازی لرزه‌ای» اصطلاح درست‌تری است.

برای همین منظور، سازمان پیشگیری و مدیریت بحران تهران به دنبال آن است با تدوین طرح بهسازی لرزه‌ای نسبی ساختمان‌های پایتخت، به روشی ساده و به دور از محاسبات پیچیده مقاوم‌سازی ساختمان‌ها را از طریق آموزش‌ نیروهای نیمه ماهر و جوشکاران جوان عملی کند.

یکی از موضوعات مهم و اساسی در راهبرد کاهش خطرپذیری در برابر زلزله، مقاوم‌سازی ساختمان‌های موجود با کمترین هزینه با سرعت بالا و به صورت ساده است تا دست کم جان شهروندان در زلزله‌ای متوسط به بالا حفظ شود و در حقیقت آستانه ریزش ساختمان‌ها ارتقا یابد.

در حال حاضر به واسطه هشدارهایی که درباره زلزله تهران داده می‌شود، مسأله مقاوم‌سازی به طور جدی در حال پیگیری است. برای ساخت یک سازه و ساختمان معمولی باید به بسیاری از موارد توجه کرد. از جمله مهم‌ترین این موارد می‌توان به پی ساختمان و جوشکاری آن اشاره کرد در حالی که پی ساختمان از اصلی‌ترین موضوعات ساخت و ساز محسوب می‌شود و به عنوان مثال برای ساخت پی باید به میزان دقیق و حساب شده نسبت آب و سیمان را رعایت کرد اما متأسفانه کارگران ساختمانی غیرماهر و آموزش ندیده به این اصول توجه نمی‌کنند و همچنین در جوشکاری ساختمان باید از تکنسین‌های جوشکاری که دارای پروانه جوشکاری هستند استفاده کرد، اما این سهم نیز در کشور ما رعایت نمی‌شود. از آنجا که گسل‌های اصلی و فرعی بسیاری در شمال، غرب، جنوب و شرق تهران وجود دارد و خاک جنوب تهران به دلیل وجود سفره‌های زیرزمینی بسیار در این منطقه سست است، بنابراین به هنگام وقوع زلزله سطح آب‌های زیرزمینی بالا آمده و بسیاری از ساختمان‌ها واژگون می‌شوند و یا در زمین فرو می‌روند.

چنانچه این اتفاق رخ دهد، تمام راه‌های ارتباطی قطع می‌شود، شبکه‌های آب، برق و گاز آسیب می‌بیند و به گفته برخی کارشناسان طبق بررسی‌ها تهران سه روز متمادی در آتش می‌سوزد چرا که در تهران اصول شهرسازی رعایت نشده و ساختمان‌ها به صورت فشرده ساخته شده است. به همین علت در هنگام وقوع زلزله راهی برای کمک‌رسانی و یا دور شدن از حوادث بعد از آن وجود ندارد.

در این جا است که لزوم مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در جهت افزایش پایداری سازه‌های مهم در برابر زلزله اهمیت خود را نشان می‌دهد. اما سؤالی که مطرح می‌شود این است که چه ساختمان‌هایی به مقاوم‌سازی نیاز دارند.

● چه ساختمان‌هایی نیاز به مقاوم‌سازی دارند؟

در ابتدا ساختمان‌ها را به چهار دسته تقسیم می‌کنیم. دسته اول ساختمان‌های حیاتی هستند که به دلیل نوع کاربری و استفاده‌ای که دارند امکان انتقال تجهیزات را نداشته و از طرفی باید عملکرد خود را بعد از زلزله نیز حفظ کنند. این ساختمان‌ها شامل مراکز درمانی، ایستگاه‌های مخابراتی و تلویزیونی، مراکز امنیتی و پالایشگاه‌ها هستند. دسته دوم را ساختمان‌هایی تشکیل می‌دهند که در حال حاضر شرایط خاصی ندارند اما پس از زلزله به عنوان مراکز خدماتی و کمک‌رسانی مورد نیاز هستند و لازم است حتماً سرپا باشند. برخی از سوله‌ها، مساجد، مدارس، مراکز مدیریت کلان و مراکز مدیریت بحران از این جمله محسوب می‌شوند. از سوی دیگر ساختمان‌هایی که قبل و بعد از زلزله اهمیت خاصی ندارند ولی در صورت آسیب جدی تلفات جانی زیادی در پی خواهند داشت مانند مراکز عمومی، استادیوم، برج‌ها و .... . دسته چهارم نیز ساختمان‌های معمولی هستند که هیچ کدام از موارد فوق را شامل نمی‌شوند مانند منازل مسکونی، ساختمان‌های اداری و تجاری معمولی.

اهمیت و نیاز مقاوم‌سازی از دیدگاه کلان به ترتیب از دسته اول ساختمان‌ها آغاز و به دسته چهارم کاهش می‌یابد. همچنین مقاوم‌سازی دسته اول و دوم کاملاً به عهده و وظیفه دولت است. اما دسته سوم بین دولت و کارفرمایان خصوصی (مردم) مشترک بوده و دسته چهارم کاملاً به عهده مردم است. اما از طرفی مقاوم‌سازی دسته اول و دوم تقریباً تأثیری مستقیم در کاهش مستقیم تلفات زلزله ندارد و تنها مقاوم‌سازی دسته سوم و چهارم است که در کاهش مستقیم تلفات زلزله نقش دارند.

بدیهی است که هزینه و زمان لازم برای مقاوم‌سازی دسته سوم و چهارم به قدری زیاد است که عملاً این امر را غیرممکن ساخته است. چرا که برخی از ساختمان‌ها که قدیمی هستند و برخی دیگر نوساز که در آن اصول و مقررات مربوطه رعایت نشده است و به این ترتیب اگر بخواهیم مقاوم‌سازی را به آنها نیز تعمیم دهیم عملاً‌ باید دوباره کشور را بسازیم. بنابراین دولت موظف است که مقاوم‌سازی را معطوف به ساختمان‌هایی از جمله مراکز درمانی، مخابراتی، مدارس و مراکز مدیریت بحران کند و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها و مراکز شخصی را به عهده خود مردم بگذارد و دولت صرفاً می‌تواند تسهیلات و قوانین لازم را در اختیار آنها قرار دهد.

به هر حال مقاوم‌سازی در هر دو زمینه چه ساختمان‌های قدیمی و بافت فرسوده و چه ساختمان‌های نوساز مطرح است. در مورد نوسازی ساختمان‌ها نیاز به ضوابط منسجم‌تری برای کنترل دقیق طراحی، ساخت براساس نقشه‌های اجرایی، جوشکاری صحیح و بتن‌ریزی قابل اعتماد وجود دارد مخصوصاً حتی پس از محاسبات و طراحی مناسب، ضعف جوشکاری در ساختمان‌های فلزی و ... کم بودن مقاومت بتن در سقف و پی ساختمان‌های فلزی و در کل ساختمان‌های بتنی، معضل بزرگی است و هیچ نوع کنترلی بر آنها وجود ندارد.

تصور اینکه زلزله مخربی در تهران رخ دهد برای همه مشکل است اما هر چه زمان می گذرد و بررسی های بیشتری در این باره صورت می گیرد واقعیات تلخ تری روشن می شود.

مسأله مهم بعدی، قطعات الحاقی و غیر بار ساختمان مثل دیوارهای اطراف و متغیرها، دست‌انداز بام، بالکن و پنجره و شیشه مخصوصاً نماهای شیشه‌ای است که به علت عدم اتصال کافی به سازه ساختمان در اثر وقوع زلزله حتی مواقعی که اسکلت ساختمان مقاوم‌ است، احتمال جدایی و ریزش آنها به داخل و خارج ساختمان وجود دارد و حتی در برخی موارد آوار و شیشه بر سر افرادی که در حال خروج از ساختمان هستند فرو ریخته و باعث جراحات یا فوت آنها شده است. مسأله مهم بعدی، بازسازی ساختمان‌های فرسوده است که ظاهر شکیلی به آن می‌دهد و ضعف‌های سازه‌ای آن را می‌پوشاند و این در حقیقت خواسته یا ناخواسته نوعی تقلب در ساخت و فروش به حساب می‌آید. در حالی که شهرداری‌های مناطق به هیچ وجه نباید به ساختمان‌هایی که استحکام واقعی سازه‌ای ندارند اجازه بازسازی بدهد.

از طرفی مقاوم‌سازی درباره ساختمان‌های بسیار قدیمی که عمدتاً متشکل از دیوار باربر و بعضاً همراه بایک نیم‌ اسکلت فلزی هستند به علت هزینه‌های بالا و مشکلات اجرایی، اگر محال نباشد، به غیرممکن نزدیک است. در مورد ساختمان‌های نیمه قدیمی و بعضاً جدیدتر که به صورت اسکلت بتنی اجرا شده به علت پوشش میلگرد در داخل بتن و عدم دسترسی آسان به آن و عدم وجود مصالحی که به راحتی به بتن متصل شود تشخیص موارد ضعف و همچنین مقاوم‌سازی آن بسیار مشکل بوده و اجرای ورق و پروفیل‌های فلزی جوشکاری شده روی اسکلت بتنی به صورت وصله و پینه راهگشا نخواهد بود.

در ساختمان‌های اسکلت فلزی به علت ماهیت آن، اجرای مقاوم‌سازی عملی‌تر است، اما به علت هزینه زیاد و تخریب قسمت‌های زیادی از نازک‌کاری و سفت‌کاری برای دسترسی به تیرها، ستون‌ها و اتصالات و همچنین چند واحدی بودن ساختمان‌ها و عدم حصول توافق هماهنگ میان مالکان واحدها، معمولاً از اجرای آن اجتناب می‌ورزند و در صورت اجرا نیز رسیدن به یک نتیجه ایده‌آل ممکن نیست. در این گونه موارد گزینه بهتر، تخریب و نوسازی کامل ساختمان است و وضعیت فونداسیون و مقاومت آن در برابر نیروی زلزله نیز باید بررسی شود.

در این میان یکی از روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، ساخت خانه‌های متحرک است که از جمله روش‌های پیشرفته در امر مقاوم‌سازی در برابر زلزله محسوب شده و از این روش در ساخت ساختمان‌ها، آپارتمان‌ها، کارخانه‌ها و ساختمان‌های مراکز تجاری استفاده می‌شود. این روش بسیار کم خرج است و در مناطقی که از نظر مقاومت در برابر زلزله از سطح پایینی برخوردارند و در نواحی زلزله‌خیز سراسر جهان واقع شده‌اند بسیار مناسب و مقرون به صرفه است. به این ترتیب تمام اصول ساختمان‌سازی به سمت ساختمان‌سازی مکانیکی متحول می‌شود. این ساختمان‌ها در برابر تمامی بلایای طبیعی از قبیل سیل، آتشفشان، رانش زمین و همچنین در برابر زلزله‌های خطرناک و مهیب هم مقاوم هستند. در این طریقه مقاوم‌سازی که شیوه مهندسی ساختمانی «هاپکن» نام دارد، دیوارهای خانه از بتن درست شده و به وسیله میله‌های فلزی کششی عمودی کاملاً فشرده می‌شوند. به این ترتیب به دلیل استفاده از مواد جامد فشرده و سنگین، نیروی وارده به اجزای پایینی ساختمان بسیار افزایشی می‌یابد. البته باید گفت که دیوارهای هر طبقه به صورت کنترل شده به آن فشار وارد می‌شود و میزان فشار وارده در تمامی طبقات یکسان است. همچنین علاوه بر یک میله عمود در هر طبقه از ۳ میله افقی هم استفاده می‌شود.

● اگر تهران بلرزد

تصور اینکه زلزله مخربی در تهران رخ دهد برای همه مشکل است. اما هر چه زمان می‌گذرد و بررسی‌های بیشتری در این باره صورت می‌گیرد واقعیات تلخ‌تری روشن می‌شود. پس توجه به امر مقاوم‌سازی ساختمان‌ها را ضروری‌تر می‌کند. اما عمده‌ترین عللی که موجب بروز خسارت‌های سنگینی در زلزله‌های پیش آمده در کشور شده‌اند را می‌توان در درجه اول مسؤولان و سپس مردم دانست. چرا که عمده مسؤولیت اتفاق افتادن این فجایع مسؤولین مرتبط هستند که اجازه می‌دهند ساختمان‌ها بدون رعایت ضوابط مهندسی و رعایت آیین‌نامه ساخته شوند و در نتیجه مقاومت لازم در برابر زلزله‌های ویرانگر را نداشته باشند.

محمدرضا غفوری

منبع:ماهنامه تحلیلی، پژوهشی، اطلاع‌رسانی زیرساخت‌ها، ش ۴، ص ۵۸ .