مفاهیم کلی طراحی مقاوم سازی در برابر زلزله

در زلزله های گذشته تجربه نشان داده ؛ بسیاری از ساختمان های رایج و روش های معمول ساخت و ساز فاقد مقاومت اولیه در برابر نیروی زلزله میباشند. در اغلب موارد این مقاومت را میتوان با پیروی از اصول ساده و ارزان ساخت و ساز یک ساختمان خوب به دست آورد. باید توجه داشت؛ پایبندی به این قوانین ساده از تمامی خسارات وارده در زلزله های متوسط یا بزرگ جلوگیری نمیکند، اما مانع از آوارهایی که تهدید جان را در بر دارند، میشوند و خسارات کمتری به بار میآورند. این اصول در چند دسته بندی عمده قرار میگیرند: 1- در این مرحله نقشه و طراحی ساختمان که شامل محل قرارگیری اتاق ها و دیوارها، درب ها و پنجره ها، تعداد طبقات و غیره است و همچنین فونداسیون و مکان قرارگیری ساختمان باید در نظر گرفته شود. 2- طراحی و دیزاین کلی سیستم اسکلت ساختمان با توجه خاص به تجهیز مقاومت جانبی. 3- در نظر گرفتن بارهای سنگین و بخش های بحرانی با ارائه راهکارهای مورد نیاز. در زیر برخی از اصول کلی در مورد مکانیزم آسیب و حالت شکست ساختمان ارائه شده است: 1- سازه ها نباید شکننده و یا به صورت ناگهانی سقوط کنند. در عوض باید سخت ولی قابلیت انعطاف به مقدار قابل توجهی داشته باشند. 2- عناصر مقاومتی مانند مهار بندی و دیوارهای برشی در جهت های جانبی به خوبی جهت های بالا به پایین، در سراسر ساختمان به صورت مساوی باید مد نظر قرار گیرد. 3- اتصالات کلیه عناصر مانند دیوارها و سقف طوری باید باشد که در هنگام وقوع زلزله مانند یک واحد یکپارچه عمل کرده و نیروها را در سراسر اتصالات انتقال دهند و مانع از جدایی و شکست شوند. 4- اتصال ساختمان به فونداسیون و زمین باید به خوبی صورت پذیرد. از خاک نرم و مرطوب باید اجتناب ورزید و فونداسیون به خوبی باید در هم و در دیوارها گره خورده شود. در مکان هایی که نمیتوان از خاک نرم اجتناب کرد، باید تقویت ویژه فراهم گردد. 5- باید توجه داشت که مواد به کار رفته با کیفیت خوب باشند و در برابر باران، خورشید، حشرات و سایر عوامل تضعیف کننده به خوبی محافظت به عمل آورند. 6- زمین و مصالح ساختمانی تقویت نشده هیچ استحکام قابل اطمینانی در مقابل تنش ها ندارند و در متراکم سازیها شکننده میباشند. به طور کلی باید متناسب با چوب یا فولاد تقویت شوند. طبقه بندی ساختمان ها برای طبقه بندی ساختمان ها با هدف دستیابی به مقاومت لرزه ای با هزینه مقرون به صرفه، سه پارامتر زیر مورد توجه میباشد: ترکیبی از این پارامترها میزان مناسب تقویت لرزه ای ساختمان را تعیین میکند: 1- منطقه شدت لرزه ای که ساختمان در آن قرارگرفته است. 2- اهمیت ساختمان میزان سفت بودن خاک فونداسیون مناطق ارتعاش در بسیاری از کشورها، سطح (میزان) بزرگی مناطق ارتعاش بر اساس مقیاس های شدت لرزه (ارتعاش) تعریف شده است. منطقه A: خطر فروپاشی و تخریب گسترده منطقه B: خطر سقوط و خسارت های سنگین منطقه C: خطر آسیب منطقه D: خطر آسیب جزئی میزان تقویت ویژه در برابر زلزله برای منطقه A باید زیاد باشد، در منطقه C به دلایل اقتصادی میتواند کم تر باشد و در منطقه D نیز این تقویت کاهش نسبی مییابد. با این حال همان طور که در قبل اشاره شد، اصول کلی یک ساختمان سازی خوب باید رعایت شود. اهمیت ساختمان اهمیت ساختمان باید به عنوان یکی از فاکتورها برای درجه بندی تقویت مدنظر قرار گیرد. از جمله به ساختمان های زیر میتوان اشاره کرد که دارای اهمیت خاصی میباشند: بیمارستان ها، کلینیک ها، ساختمان های ارتباطی، ایستگاه های آتش نشانی و پلیس، امکانات تأمین آب، سینماها، تئاترها و سالن های اجتماعات، مدارس، خوابگاه ها، گنجینه های فرهنگی مانند موزه ها، اماکن تاریخی و معابد و غیره. ظرفیت بارگیری (تحمل) خاک فونداسیون در اینجا سه نوع خاک مد نظر است: -خاک سفت: این خاک ظرفیت تحمل بیش از 10 تن در متر مربع را دارد. خاک نرم: این خاک ظرفیت تحمل کمتر از 10 تن در متر مربع را دارد. خاک ضعیف: این خاک منجر به ته نشینی در مقیاس بزرگ و یا گدازش در هنگام وقوع زلزله میگردد. ساختمان را میتوان در خاک سفت و نرم ساخت ولی ساخت و ساز در خاک ضعیف خطرناک خواهد بود. از این رو تحقیقات کافی در مورد خاک مناسب برای ایجاد باربری مجاز و طبیعت خاک باید انجام شود. از ساخت و ساز در خاک ضعیف باید اجتناب ورزید و با فشرده سازی آن، شرایط این خاک را به صورت خاک سفت و نرم بهبود بخشید.   نقشه کلی و جنبه های طراحی 1- تقارن: ساختمان به عنوان یک کل یا بلوک های مختلف باید بر روی هر دو محور به صورت متقارن نگه داشته شود. عدم تقارن منجر به چرخش هنگام وقوع زمین لرزه میگردد و این بسیار خطرناک است. تا جایی که امکان دارد تقارن در مورد درها و پنجره ها نیز باید رعایت شود. (شکل 1.3) 2- نظم و قاعده: اشکال هندسی منظم و ساده در مقایسه با سایر اشکال در هنگام وقوع زلزله رفتار و حرکات بهتری دارند. شکل b2.3 بیان کننده اثرات پیچشی حرکت زمین در بلوک های مستطیل شکل باریک و بلند میباشد. بنابراین حالت مطلوب زمانی است که طول یک بلوک سه برابر عرض آن باشد. اگر طول های بلندتر مورد نیاز باشند، دو بلوک جداگانه با فاصله های مناسب بین آنها باید تهیه گردد. (شکل c2.3) 3- جداسازی بلوک ها: گاهی ممکن است لازم باشد تا یک ساختمان بزرگ را به بلوک های مختلف تقسیم (جدا) نمود، برای رسیدن به این هدف تقارن و نظم در هر بلوک باید رعایت گردد. برای جلوگیری از خسارت های ناشی از چکش خوردگی و یا ضربه بین بلوک ها فاصله ای بین 3 تا 4 سانتیمتر در طول ارتفاع بالای پایه ستون هر طبقه به طور مساوی باید در نظر گرفته شود. (شکل c2.3) این فاصله میتواند مانند یک مفصل عمل کند. همچنین به راحتی میتوان با پر کردن و یا پوشش این فاصله به وسیله مواد ضعیف، مانع از فرو ریختن در هنگام تکان های زلزله شد. این فواصل در ساختمان های بزرگ مورد توجه میباشند و در ساختمان های کوچک خیلی مناسب نمیباشند. 4- سادگی: تزئینات شامل گچ بریهای بزرگ سقف، برآمدگیهای پایه های عمودی و افقی، گچ بریهای سر ستون ها و امثال آنها، از نقطه نظر لرزه ای خطرناک و نامطلوب به حساب میآید. سادگی بهترین روش است. در جاهایی که اصرار برای تزئینات وجود دارد باید با فولاد تقویت شود به طوری که متناسب با ساختار اصلی ساختمان یکی شده و در درون کار قرار گیرد. توجه: برای تزئین پایه ستون ها باید طوری طراحی صورت گیرد که ضریب لرزه ای در حدود 5 برابر ضریب مورد استفاده در ساختار اصلی باشد. 5- مساحت محصور: یک ساختمان کوچک محصور شده توسط دیوارهای به هم پیوسته مناسب مانند یک جعبه سفت و محکم عمل میکند، از زمانی که قدرت زلزله دیوارهای بلند مشتق شده از دیوارهای متقاطع افزایش یابد، به همان اندازه طول هایشان کاهش مییابد. بنابراین توصیه میشود به جای ساختن یک اتاق بلند و دراز، چند اتاق جداگانه محصور شده ساخته شود. 6- ساختمان های مجزا با عملکردهای متفاوت: نظر به اینکه ساختمان هایی مثل بیمارستان ها، مدارس، سالن های مونتاژ، خوابگاه ها، ساختمان های ارتباطی و امنیتی دارای اهمیت های مختلفی هستند، از نظر اقتصادی بهتر است به صورت بلوک های مجزا با عملکردهای مختلفی ساخته شوند که به همان اندازه از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه و تأثیرگذار هستند.