ایران بر روی کمربند زلزله
ایران از نظر لرزه خیزی در منطقه فعال جهان قرار دارد و به گواهی اطلاعات مسـتند علمـی و مشـاهدات قـرن بیستم از خطرپذیرترین مناطق جهان در اثر زمین لرزه های پرقدرت محسوب مـی شـود. در سـال هـای اخیـر بـه طـور متوسط هر پنج سال یک زمین لرزه با صدمات جانی و مالی بسیار بالا در نقطـه ای از کشـور رخ داده اسـت و در حـال حاضر ایران در صدر کشورهایی است که وقوع زلزله در آن با تلفات جانی بالا همراه است. گرچـه جلـوگیری کامـل از خسارات ناشی از زلزله های شدید بسیار دشوار است لیکن با افزایش سطح اطلاعات در رابطـه بـا لـرزه خیـزی کشـور، آموزش همگانی و ترویج فرهنگ ایمنی، شناسایی و مطالعه دقیق وضعیت آسـیب پـذیری مسـتحدثات (سـاختمانهـا، تاسیسات زیربنایی و شریان های حیاتی) و ایمن سازی و مقاوم‌سازی صحیح و اصولی آنها، می تـوان تـا حـد مطلـوب تلفات و خسارات ناشی از زلزله های آتی را کاهش داد.
نگاهی به تصویر فوق و آمار صفحه قبل، میزان تلفات و خسارات مالی، تهدیدی بزرگ را برای کشورمان گوشزد می کند که باید اقدام مقتضی برای برخورد با این تهدید انجام بگیرد. در این خصوص ارزیابی و بهسازی لرزه ای دو مرحله بسیار مهم در افزایش ایمنی ساختمان ها هستند.
بهسازی لرزه ای
بهسازی لرزه ای از شاخه های نوین علم عمران می باشد که از چند دهه قبل در کشورهای پیشرفته صنعتی مورد توجه قـرار گرفتـه است و در سال های اخیر با توجه به خسارات وارده در اثر زلزله های گذشته، در کشور ما نیز اهمیت ویژه ای به خود اختصاص داده است. در زمینه ارزیابی لرزه ای ساختمان ها، نشریه شماره ۳۶۰ معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهـور تحـت عنـوان “دسـتورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود” با اقتباس از مدارک معتبر بین المللی و تجربیات داخلی منتشر شده اسـت، ولـی آنچـه کـه بـرای مهندسین مشاور اهمیت دارد این است که پس از ارزیابی و شناسایی ضعف های سازه بتوانند با روش های صحیح، علمی و در عـین حـال اقتصادی این ضعف ها را مرتفع سازند.
براساس ارزیابی هایی که بر روی سازه انجام می شود ضعف ها و کاستی های آن تعیین می گردد. به منظور اصلاح این ضعف هـا و انجام بهـسازی، اسـتفاده از روش هـای مناسـب ضـروری اسـت. در بیـشتر اوقـات بـرای تعیـین روشهـای بهـسازی در سـاختمان محدودیت هایی وجود دارد که تاثیر عمده ای بر روش های انتخابی برای بهسازی می گذارند.
مجموعه این محدودیت ها را می توان به صورت زیر طبقه بندی نمود:
الف- اهداف عملکردی ساختمان
ب- محدودیت هزینه های اجرایی
پ- محدودیت زمانی در امر بهسازی
ت- محدودیت های معماری (پلان و نما)
ث- ضرورت فعال بودن ساختمان در حین بهسازی
ج- پرهیز از ریسک در زمان بهسازی
چ- لزوم حفظ آثار باستانی
به همین دلیل به منظور انجام بهسازی ضروری است با توجه به نیاز سازه در ابتدا راهبرد بهسازی انتخاب و سـپس راهکارهـای متناسب با راهبردهای انتخاب شده بررسی و مطالعه شوند.
به طور کلی راهبردهای بهسازی شامل دو دسته: -۱ راهبردهای فنی -۲ راهبردهای مدیریتی
می باشند، که می توان به طور مجزا و یا هم زمان از آن ها استفاده نمود.
راهبردهای فنی شامل افزایش مقاومت سازه، اصلاح موضعی اجزاء سازه، افزایش سختی سازه، حـذف یـا کـاهش نـامنظمی در ساختمان، کاهش نیاز سازه (افزایش استهلاک انرژی زلزله) و…. بوده و راهبردهای مدیریتی شامل تغییرکاربری سـاختمان، بهـسازی تدریجی، تخریب ساختمان و احداث ساختمان جدید و… می باشد. پس از انتخاب راهبرد بهسازی باید به منظور دستیابی به سطح عملکرد مورد نظر، راهکار بهسازی مناسب انتخاب گردد.
راهکـار بهسازی روش مورد استفاده برای دستیابی به راهبرد بهسازی انتخاب شده می باشد. برای مثال در صورتی که راهبرد بهـسازی افزایش مقاومت یک طبقه باشد، راهکارهایی از قبیل دورپیچ کردن ستون با FRP (شکل زیر)، افزودن ژاکت بتنی و یا فولادی، تقویت تیرها و تقویت اتصالات می توانند برای دستیابی به این امر بکار گرفته شوند.
حال که یک مدیر گزینه های بسیاری را برای کاهش خطر زلزله در ساختمان مد نظر خود دارد، ابتدا باید راهبرد مناسب را انتخاب و از میان راهکارهای ممکن بهترین گزینه را انتخاب کند. یکی از راهکارهایی که امروز بسیار مورد توجه قرار گرفته است تقویت سازه با مواد کامپوزیت FRP است. اما چه عواملی باعث این محبوبیت شده است؟
۱- وزن کم FRP (چگالی آن در حدود ۲۰% فولاد است).
۲- مقاومت کششی زیاد FRP (تقریب برابر فولاد)
۳- مقاومت زیاد FRP در برابر خوردگی
۴- خنثی بودن FRP در میدان الکترومغناطیسی
۵- امکان مقاوم سازی با FRP به صورت خارجی
۶- حمل و نقل آسان و سرعت اجرای بالا
برای توضیح بیشتر موارد فوق می توان این موضوع را به این شکل تفسیر کرد که روش های دیگر از جمله ژاکت بتنی و یا فولادی همراه با مشکلاتی همچون افزایش وزن سازه، تغییر در سختی پلان و طبقات (ایجاد نامنظمی در صورت طراحی نامناسب)، افزایش ابعاد اعضای سازه، تغییر در معماری ساختمان، تکرر مسئله خوردگی، اختلال طولانی مدت در کاربری ساختمان، نیاز به تجهیزات سنگین و نیروی کار زیاد، روش های نصب بسیار دشوار (کاشت بولت، برشکاری و جوشکاری) و موارد متعدد دیگر می باشد. در مقابل روش مقاوم سازی با مصالح کامپوزیت FRP با حذف این موارد و داشتن هزینه¬ی مناسب و قابل رقابت دلیل اشتیاق مهندسین و کارفرمایان را در انتخاب این سیستم روشن می سازد.
مصالح کامپوزیت FRP به شیوه های مختلفی برای منظور مقاوم سازی مورد مصرف قرار می گیرند، تعدادی از این روش ها در زیر با یک تصویر نمایش داده شده است.
شرکت رادیاب موفق بوده در کشور عزیزمان این تکنیک مقاوم سازی را به خوبی بکار بگیرد. نگاهی به سوابق و پروژه های شرکت به طور آشکار این موضوع را نشان می دهد. برای مثال ساختمان مسکونی دکتر علی شریعتی توسط شهرداری تهران تبدیل به موزه و مرکز فرهنگی گردیده است. همزمان با بازسازی ساختمان، عملیات بهسازی لرزه ای آن اجرا گردید. ساختمان از نوع سازه بنایی غیر مسلح با دیوارهای باربر ثقلی جانبی بوده است. مشکل اصلی این ساختمان کمبود عناصر مقاوم در برابر بارهای جانبی بوده که برای رفع این مشکل در یک جهت دیوارهای برشی جدید احداث گردیده و در جهت دیگر دیوارهای آجری توسط نوارهای FRP کربنی از نوع CFRP Laminate تقویت گردیده است.
مطالعات و مشاوره طرح توسط شرکت سوئیسی SMteam GmbH و عملیات اجرایی کامپوزیت های کربن زیر نظر موسسه فدرال سوئیسی EMPA انجام شده و آقای پروفسور Urs Mayer در مراحل مختلف از پروژه بازدید نموده اند.
نکته جالب در مورد این پروژه این است که این پروژه در زمینه مقاوم سازی سازه های بنایی با FRP شاخص ترین پروژه در ایران می باشد. در زیر تصاویر مربوط به پروژه مقاوم سازی موزه دکتر شریعتی نمایش داده شده است.