تا دیر نشده خانه هایمان را در برابر زلزله مقاوم کنیم

بهسازی لرزه ای, بهترین راه حل برای امن کردن ساختمان های ضعیف در برابر زلزله است

وجود تعداد زیادی ساختمان نا ا‌من در شهرها و روستاهای کشور تهدیدی جدی است که وقوع هر زلزله‌ای، تلخی آن را یادآور می‌شود. بخصوص این که آسیب‌پذیری ساختمان‌ها نه‌تنها اقتصاد کشور را تهدید می‌کند بلکه به علت خطر لطمات جانی وسیع، مهم‌ترین سرمایه کشور یعنی جامعه انسانی آن را نیز به خطر می اندازد.‌ این واقعیت‌که یک زمین‌لرزه چند ثانیه‌ای بتواند قسمت عمده‌ای از توشه انسانی، مالی، اجتماعی، فرهنگی و تاریخی ملتی را نابود کند تهدیدی نیست که به راحتی بتوان از کنار آن گذشت. به همین علت باید به بهسازی و مقاوم‌سازی به عنوان راهکار اصلی کاهش آسیب‌پذیری لرزه‌ای در کشور توجهی ویژه داشت.

برای این منظوردانش فنی موجود در زمینه طراحی ساختمان‌ها برای کاربرد عملی به صورت دستورالعمل و آیین‌نامه در اختیار جامعه مهندسی قرار دارد. منشا دانش فنی در قلمرو مهندسی زلزله عموما از ۳ منبع تجربیات حاصله از عملکرد ساختمان‌ها در زلزله‌های گذشته و علوم مرتبط با این زمینه مثل علم دینامیک سازه‌ها و تحقیقات علمی سرچشمه می‌گیرد.

‌ برای داشتن عملکرد مناسب لرزه‌ای ساختمان‌ها به ۳ نوع دستورالعمل و آیین‌نامه نیازمند هستند. نوع اول در مورد ساختمان‌هایی مورد نیاز است که قرار است ساخته شوند. نوع دوم در مورد ساختمان‌های موجود و نوع سوم در مورد ساختمان‌هایی که در زلزله صدمه دیده‌اند. در مورد ساختمان‌هایی که قرار است ساخته شوند، طراح قادر است مشخصات مصالح، هندسه ساختمان و جزئیات اجزای تشکیل‌دهنده ساختمان را به نحوی تعیین کند که با آخرین یافته‌های علمی و تجربی مطابقت داشته باشد و با نظارت و اجرای مناسب می‌توان امید داشت که ضوابط طراحی عینیت یابند. در حالی که در مورد بهبود بخشیدن به رفتار لرزه‌ای یک ساختمان موجود محدودیت‌های زیادی موجود است. لذا دستورالعمل‌ها و آیین‌نامه‌های بهبود لرزه‌ای رفتار ساختمان‌های موجود، مفصل‌تر و پیچیده‌تر از دستورالعمل‌ها و آیین‌نامه‌های طراحی لرزه‌ای ساختمان‌های جدید هستند.

‌در مورد بررسی ساختمان‌هایی که زلزله را تجربه کرده و احیانا صدمه دیده‌اند نیز نحوه ارزیابی و تشخیص وضعیت آن با ساختمان‌های جدید یا موجود متفاوت است و دستورالعمل‌ها و آیین‌نامه‌های خاص خود را می‌طلبد.

با توجه به حیطه و قلمرو متفاوت این سه نوع دستورالعمل و آیین‌نامه، اصطلاحات موردنظر در هر کدام از آنها نیز متفاوتند. به طوری که ۲ اصطلاح «طراحی مقاوم لرزه‌ای» و «ارزیابی آسیب‌پذیری و بهسازی یا مقاوم‌سازی لرزه‌ای» به ترتیب برای به‌کارگیری ضوابط لازم در طرح و اجرای یک ساختمان «جدید» و بررسی وضعیت و تقویت لرزه‌ای یک ساختمان «موجود» به کار گرفته می‌شود.

● طراحی ساختمانی که در زلزله شدید هیچ آسیبی نبیند، مقرون به صرفه نیست

ضوابط و مقررات فنی لازم برای طرح و اجرای یک ساختمان «جدید» به نحوی که در زلزله عملکرد مناسب داشته باشد در استاندارد ۲۸۰۰ ایران (آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله) که اکنون ویرایش سوم آن در دسترس است و نیز در آیین‌نامه‌های طراحی ساختمان‌های بتنی (آبا) و ساختمان‌های فولادی (مبحث دهم مقررات ملی) گنجانده شده‌اند. فلسفه طراحی لرزه‌ای ساختمان‌ها بر این اصل استوار است که در زلزله طرح (که عموما زلزله‌ای با دوره بازگشت ۴۷۵ سال می‌باشد) نمی‌توان از ساختمان انتظار عملکرد بی‌آسیب داشت. این امر به آن معنی است که در زلزله شدید با دوره بازگشت ۴۷۵ سال روش طراحی به نوعی است که ساختمان ایستایی خود را حفظ کند ولی ممکن است متحمل آسیب‌های عمده سازه‌ای و غیرسازه‌ای شود و حتی پس از زلزله قابل استفاده نباشد. علت چنین فلسفه برخوردی از آنجاست که طراحی یک ساختمان به نحوی که در زلزله شدید آسیب نبیند از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. بنابراین در طراحی لرزه‌ای ساختمان‌ها وقوع خسارت قبول می‌گردد ولی نحوه ایجاد خسارت در ساختمان با اعمال ضوابط طراحی کنترل می‌شود. این ضوابط خاص، اصطلاحا ضوابط شکل‌پذیری نامیده می‌شوند. منظور از شکل‌پذیرکردن یک ساختمان آن است که اجزای سازه‌ای ساختمان طوری طراحی شوند که پس از آسیب‌دیدن بلافاصله دچار گسیختگی کامل نشود بلکه در عین ایجاد صدماتی مثل ترک‌خوردگی و خرابی ظرفیت تحمل بار موجود در خود را تا گسترش و توسعه بسیار زیاد این خرابی‌ها حفظ نمایند.

البته در زمینه ساختمان‌های «موجود» باید گفت که چون اغلب فاقد جزئیات لازم برای رفتار شکل‌پذیر به نحوی که در مورد ساختمان «جدید» مورد نظر است می‌باشند روال بررسی آسیب‌پذیری که به اصطلاح ارزیابی لرزه‌ای ساختمان نامیده می‌شود و نیز ارائه تمهیدات لازم برای بهبود رفتار لرزه‌ای ساختمان که به اصطلاح بهسازی لرزه‌ای نامیده می‌شود از پیچیدگی بیشتری برخوردار است.

● چگونه ساختمان‌ها از نظر لرزه‌ای ارزیابی می‌شوند؟

برای ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای ساختمان‌های موجود چند روش به کار گرفته می‌شود. روش‌های ارزیابی کلی عموما با هدف تهیه اطلاعات لازم برای برنامه‌های مدیریت شهری و مدیریت بحران قابل استفاده‌اند. در این روش‌ها با استفاده از تجارب زلزله‌های گذشته یا مطالعات تحلیلی و آزمایشگاهی روابطی که بین سطح زلزله و میزان خسارت در تیپ‌های مختلف ساختمان ارتباط برقرار نماید استخراج می‌شوند. مثلا با کمک روابطی که برای ساختمان‌های کوتاه بتنی با شرایط طرح و ساخت ایران به دست می‌آید می‌توان برای هر سطح از زلزله تخمینی از درصد ساختمان‌های بتنی که تخریب خواهند شد، داشت. در این روش ارزیابی، ابتدا سطح زلزله در نقاط مختلف شهر برآورد شده سپس با کمک روابط فوق‌الذکر، درصد تخریب هر نوع ساختمانی برآورد شده و با کمک آمار، تعداد ساختمان موجود هر تیپ نیز در دسترس است و لذا تعداد کل ساختمان‌های تخریب‌شده در نقاط مختلف شهر قابل برآورد می‌باشند. باتوجه به آمار ساکنان می‌توان تخمینی از تعداد مجروحین و کشته‌ها نیز داشت و با این گونه اطلاعات می‌توان به برنامه‌ریزی و امور مرتبط با مدیریت بحران اقدام کرد.

نکته: واقعیت آن است که توجه به بهسازی لرزه‌ای در کشورهای لرزه‌خیز امری ضروری است که عملا راه‌گریزی از آن وجود ندارد‌

به این ترتیب روش‌های ارزیابی کلی برای کسب شمایی کلی از وضعیت آسیب‌پذیری ساختمان‌های شهر مناسب است ولی در مورد هر ساختمان اطلاعاتی قابل اتکا فراهم نمی‌آورد. مزیت این روش درواقع کسب سریع اطلاعات در مقیاس شهر یا ناحیه یا محله است، اما اگر هدف بررسی آسیب‌پذیری ساختمان‌ها با در نظر گرفتن شرایط واقعی‌تر هر ساختمان بوده و ضمنا سرعت عمل نیز موردنظر باشد از روش‌های ارزیابی کیفی استفاده می‌شود. این روش‌ها بخصوص در مورد ساختمان‌هایی مثل مدارس که به تعداد زیاد در یک شهر، منطقه یا کشور وجود دارند برای غربال و تقسیم‌بندی آنها از لحاظ آسیب‌پذیری لرزه‌ای مفیدند. یعنی به جای این‌که هر مدرسه تحت مطالعات زمانبر و هزینه‌بر کمی و دقیق قرار گیرد می‌توان ابتدا تعداد زیادی از مدارس را با مطالعه کیفی رده‌بندی نمود تا با اولویت‌بندی آنها بهینه‌تر از بودجه اختصاص داده شده به بهسازی استفاده شود.

ارزیابی کیفی در اغلب اوقات بصورت ارزیابی سریع با کمک فرم‌های مخصوص صورت می‌گیرد. در فرم‌ها با توجه به هندسه کلی ساختمان و وجود یا عدم وجود منظمی و نامنظمی در آن، وجود یا عدم وجود اطلاعاتی از قبیل دفترچه محاسبه و نقشه‌ها در مورد وضعیت ساختمان تصمیم‌گیری می‌شود. گونه‌ای از روش‌های ارزیابی کیفی در تعیین وضعیت ساختمان‌های صدمه‌دیده در زلزله به کار می‌رود. در این مورد نتیجه بررسی به صورت پلاکارد سبز در مورد ساختمانی که افراد به آن اجازه ورود دارند، پلاکارد زرد برای ساختمان با اجازه ورود محدود (برخی قسمت‌های آن خطرناک و غیرقابل ورود است) و پلاکارد قرمز برای ساختمانی که ورود افراد به آن ممنوع است، ارائه می‌گردد.

وقتی روش ارزیابی کیفی در ارزیابی ساختمان «موجود» به کار گرفته می‌شود معمولا در فرم‌ها به عواملی نظیر میزان خطر زلزله در ساختگاه ساختمان، شرایط خاک محل، تیپ و نوع ساختمان و سازه آن، انواع نامنظمی‌های موجود در پلان و ارتفاع و اهمیت ساختمان توجه شده و با کمک جداولی به هر مورد امتیازی داده می‌شود که در نهایت امتیاز سازه‌ای ساختمان را معین می‌کند.

در برخی فرم‌ها به اجزای غیرسازه‌ای نیز توجه شده و شاخصی برای وضعیت این اعضا نیز حاصل می‌گردد که نهایتاً با ترکیب ۲ امتیاز سازه‌ای و غیرسازه‌ای، امتیاز لرزه‌ای آن ساختمان خاص تعیین می‌گردد. این امتیاز برای طبقه‌بندی و رده‌بندی ساختمان مناسب است .

اما سومین روش ارزیابی لرزه‌ای ساختمان‌ها، ارزیابی کمی است که بر تحلیل و مدلسازی کامپیوتری ساختمان برای ارزیابی آسیب‌پذیری آن متکی هستند. عموما این روش‌ها با شناخت وضعیت موجود ساختمان آغاز می‌گردند. این قسمت کار در عمل وقتگیرترین و پردردسرترین قسمت کار است . بخصوص اگر ساختمان موجود فاقد نقشه و مدارک فنی بوده یا در حال ساخت دچار تغییرات طراحی و اجرایی شده باشد.

بخش عمده‌ای از دستورالعمل‌های ارزیابی کمی ساختمان‌های موجود به ضوابط و معیارهای شناخت وضعیت ساختمان اختصاص دارد. هدف از این معیارها، ضابطه‌مندکردن روال انجام سونداژها (برداشت نازک‌کاری و رویه عناصر سازه‌ای برای تعیین ابعاد و وضعیت ساختار اصلی ساختمان) و آزمایشات مصالح مورد نیازاست. بعد از شناخت وضعیت موجود ساختمان به همراه ارزیابی‌ها و آزمایش‌های لازمه به مدلسازی کامپیوتری ساختمان مبادرت می‌گردد تا عملکرد آن در سطوح زلزله موردنظر بررسی شود. در صورتی که این مطالعات آسیب‌پذیری ساختمان را برای سطح زلزله و سطح عملکرد موردنظر نشان دهند به بررسی گزینه‌های مختلف برای بهسازی ساختمان مبادرت خواهد شد.

● ضرورت بهسازی لرزه‌ای

در یک دیدگاه کلی بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌ها به ۲ روش ساده و سیستماتیک تقسیم می‌شوند. در روش ساده، هدف بهبود رفتار لرزه‌ای ساختمان بدون تضمین سطوح عملکرد خاص در سطوح زلزله مشخص است. در این صورت تیم مهندسی به بررسی ساختمان اقدام و ضعف‌ها و نواقص آن را شناسایی و برطرف می‌کند. رفع نقایص عمده، کاهش جرم و تامین پیوستگی در اجزای ساختمان از روش‌هایی هستند که اغلب باعث بهبود رفتار لرزه‌ای ساختمان می‌شوند. برای بسیاری از منازل مسکونی در شهرها و روستاها چنین برخوردی منطقی‌ترین روش با توجه به محدودیت‌های منابع مالی و تخصصی وسیع است.

در مورد برخی ساختمان‌ها مثل بیمارستان‌ها و مراکز مخابراتی، صرف بهبود رفتار لرزه‌ای کافی نیست بلکه از تیم مهندسی انتظار می‌رود بتوانند تامین سطوح عملکرد خاص در سطوح زلزله مشخص را بررسی نمایند. به عنوان مثال لازم است کنترل شود، آیا بیمارستان قادر است در زلزله با دوره بازگشت ۲۵۰۰ سال ایمنی جانی افراد را تامین نماید یا خیر.

انجام چنین کنترل‌هایی طبعا نیازمند ارزیابی به روش کمی با تمام دشواری‌ها و مراحل زمان و هزینه‌بر مربوطه است . چنین روال بهسازی لرزه‌ای روش سیستماتیک خوانده می‌شود.

بررسی مراحل مطالعات بهسازی لرزه‌ای نشانگر آن است که این امر مطالعه‌ای تخصصی و در مواردی پردردسر است. همین امر باعث می‌شود برخی تصمیم‌گیران و متصدیان امور بر این باور باشند که توجه به امر بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود امری غیرلازم است و به جای صرف هزینه در این راستا بهتر است فعالیت‌ها و منابع تخصیص داده شده برای ارتقای ایمنی ساختمان‌ها مصروف تخریب ساختمان‌های غیرایمن و نوسازی آنها شود.

واقعیت آن است که توجه به بهسازی لرزه‌ای در کشورهای لرزه‌خیز امری جبری است که عملا راه‌گریزی از آن وجود ندارد.

از یک طرف امکان تخریب خیل عظیم ساختمان‌های موجود آسیب‌پذیر در شهرها و روستاها نیست و از طرف دیگر حتی اگر تمام این ساختمان‌ها تخریب و نوسازی شوند پیشرفت آئین‌نامه‌های ساختمانی که برمبنای تحقیقات علمی و تجارب زلزله‌هایی که در نقاط مختلف جهان روی می‌دهند باعث می‌شود بعد از چندی مجددا تمام این «ساختمان‌های نوسازی‌شده» فاقد برخی ضوابط آیین‌نامه‌های جدیدتر شده و باید دوباره تخریب و نوسازی شوند.

بنابراین این امر عملاً ممکن نیست و لازم است دانش فنی بهسازی لرزه‌ای و روش‌ها و تکنیک‌های اجرایی آن مورد توجه باشد و برنامه‌ریزی شناسایی و اولویت‌بندی ساختمان‌ها برای مطالعات بهسازی بدون وقفه ادامه یابد.

دکترعبدالرضا سروقد مقدم

رئیس پژوهشکده بین المللی زلزله شناسی