7 مورد از جدیدترین روش های مقاوم سازی ساختمان

 

 

در دنیای امروز، با توجه به افزایش چشمگیر حوادث طبیعی نظیر زلزله، طوفان، و سایر بحران‌های محیطی، مقاوم‌سازی ساختمان‌ها به یکی از اساسی‌ترین مباحث در حوزه مهندسی عمران تبدیل شده است. اهمیت این موضوع نه تنها در حفظ سرمایه‌های مادی، بلکه در صیانت از جان انسان‌ها نیز نمود پیدا می‌کند. "مقاوم‌سازی ساختمان" به مجموعه‌ای از روش‌ها و تکنیک‌های مهندسی اطلاق می‌شود که با هدف افزایش ایمنی، پایداری و طول عمر سازه‌ها در برابر نیروهای مخرب داخلی و خارجی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش‌ها می‌توانند شامل تقویت اعضای باربر، بهسازی لرزه‌ای، استفاده از مصالح نوین، و فناوری‌های نوظهور مانند سیستم‌های هوشمند کنترل لرزه‌ای باشند. در این مقاله، با نگاهی جامع به جدیدترین و کارآمدترین روش های مقاوم سازیساختمان، تلاش می‌کنیم تا راهکارهایی علمی و عملی برای ارتقای ایمنی سازه‌ها در برابر تهدیدهای روزافزون طبیعی و انسانی ارائه دهیم.

 

مصالح مقاوم در برابر زلزله

 

در مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، استفاده از مصالحی که توانایی تحمل نیروهای ناشی از زلزله را دارند، بسیار حائز اهمیت است. بتن مقاوم در برابر کشش با استفاده از ترکیبات خاص، قادر است کشش‌های بیشتری را نسبت به بتن معمولی تحمل کند و عملکرد سازه‌ها را در برابر نیروهای دینامیکی بهبود بخشد. همچنین، فولاد مقاوم در برابر خوردگی با استفاده از آلیاژهای ویژه یا پوشش‌های ضد خوردگی می‌تواند عمر مفید ساختمان را افزایش دهد. این نوع فولاد، به‌ویژه در مناطق مرطوب و خورنده، مقاومت سازه را در برابر فشار و کشش‌های ناشی از زلزله تقویت می‌کند. در این راستا، استفاده از میلگردهایی با کیفیت بالا مانند قیمت میلگرد هیربد می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای تقویت سازه‌ها باشد. با این حال، انتخاب مصالح مقاوم نیازمند بررسی دقیق شرایط پروژه و هزینه‌های بیشتر در مراحل اولیه است.

 

 

قیمت میلگرد و تاثیر آن در روش‌های مقاوم سازی

 

میلگرد یکی از مصالح اصلی در مقاوم سازی ساختمان‌ها است که به تقویت سازه و افزایش مقاومت آن در برابر نیروهای لرزه‌ای کمک می‌کند. هزینه میلگرد به‌ویژه در پروژه‌های مقاوم سازی تأثیر زیادی دارد و تحت‌تأثیر عواملی مانند نوع میلگرد، محل تولید و تقاضا قرار می‌گیرد. میلگردهایی با کیفیت بالا، مانند میلگرد هیربد، مقاومت بیشتری در برابر فشار و زلزله دارند و می‌توانند موجب تقویت استحکام سازه شوند. از طرف دیگر، قیمت میلگرد درب کارخانه نیز عامل مهمی در برآورد هزینه‌های پروژه است. نوسانات قیمت میلگرد، هرچند که به‌طور مستقیم بر هزینه‌های پروژه تأثیر می‌گذارد، ممکن است چالش‌هایی برای برنامه‌ریزی دقیق ایجاد کند. بنابراین، انتخاب میلگرد مناسب و آگاهی از قیمت‌های روز برای بهینه‌سازی هزینه‌ها و کارایی پروژه ضروری است.

 

انواع روش های مقاوم سازی ساختمان

 

روش های مقاوم سازیساختمان به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که بسته به نوع سازه، میزان آسیب‌پذیری، و شرایط محیطی انتخاب می‌گردند. هر یک از این روش‌ها دارای ویژگی‌ها، مزایا و محدودیت‌هایی هستند که در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.

 

1- مقاوم سازی ساختمان با استفاده از دیوار برشی

 

یکی از رایج‌ترین روش های مقاوم سازیساختمان، استفاده از دیوار برشی است. این دیوارها معمولاً برای افزایش مقاومت جانبی ساختمان‌ها، به‌ویژه در برابر نیروهایی مانند زلزله و باد، به کار می‌روند. دیوار برشی با انتقال نیروهای جانبی به فونداسیون، مانع از تغییر شکل بیش از حد سازه شده و از تخریب احتمالی آن جلوگیری می‌کند. در سازه‌های بلند و یا دارای اسکلت بتنی، دیوار برشی نقش بسیار مؤثری در کنترل تغییرمکان‌های جانبی دارد. این دیوارها می‌توانند از مصالح مختلفی نظیر بتن مسلح یا فولاد ساخته شوند و معمولاً به‌صورت پیوسته در طبقات ساختمان اجرا می‌شوند. در برخی طراحی‌ها، از دیوارهای برشی جفت که دارای سوراخ‌هایی برای عبور تأسیسات یا کاهش وزن هستند استفاده می‌شود. این دیوارها مانند یک دیوار واحد و هماهنگ عمل می‌کنند. از آنجا که روش های مقاوم سازیساختمان باید هم ایمنی و هم عملکرد سازه را تضمین کنند، دیوار برشی یکی از گزینه‌های اصلی و مؤثر در پروژه‌های بهسازی لرزه‌ای به‌شمار می‌رود.

 

 

2- مهاربند یا بادگیر، روشی متفاوت در مقاوم سازی سازه

 

مهاربندها یا بادگیرها یکی دیگر از روش های مقاوم سازیساختمان هستند که به شکل اعضای قطری یا ضربدری در قاب سازه‌ای نصب می‌شوند و نقش کلیدی در تحمل و انتقال نیروهای جانبی ناشی از زلزله یا باد ایفا می‌کنند. این روش به‌ویژه در ساختمان‌هایی با اسکلت فلزی بسیار پرکاربرد است. مهاربند با ایجاد سختی جانبی بیشتر در سازه، موجب کاهش تغییرمکان‌ها و افزایش پایداری کلی ساختمان می‌شود. الگوی هندسی مهاربندها به گونه‌ای طراحی می‌شود که هم از نظر مکانیکی عملکرد مناسبی داشته باشند و هم با فرم معماری سازه تطبیق یابند. از مزایای این روش می‌توان به نصب آسان، هزینه نسبتاً پایین، و عدم نیاز به تخریب گسترده اشاره کرد. در ساختمان‌های جدید، جایگاه مهاربندها از ابتدا در نقشه‌ها پیش‌بینی می‌شود، اما در سازه‌های قدیمی نیز می‌توان با رعایت ضوابط فنی، این سیستم را به کار گرفت. در مجموع، استفاده از مهاربند یکی از ساده‌ترین و مؤثرترین روش های مقاوم سازیساختمان در برابر نیروهای جانبی به‌شمار می‌رود و نقش مهمی در ایمن‌سازی سازه‌ها ایفا می‌کند.

 

 

3- مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله با میراگر

 

استفاده از میراگرها (دمپرها) یکی از پیشرفته‌ترین و مؤثرترین روش های مقاوم سازیساختمان در برابر زلزله محسوب می‌شود. میراگرها تجهیزاتی هستند که به‌منظور کاهش و کنترل ارتعاشات ناشی از زلزله در سازه‌ها نصب می‌شوند و وظیفه آن‌ها جذب و اتلاف انرژی لرزه‌ای است که به ساختمان وارد می‌شود. این سیستم‌ها، با کاهش شتاب و جابجایی طبقات، از آسیب به اجزای سازه‌ای و غیرسازه‌ای جلوگیری می‌کنند. میراگرها در انواع مختلفی مانند میراگر اصطکاکی، ویسکوزی، فلزی و جرمی تولید و به‌کار گرفته می‌شوند. در میان آن‌ها، میراگر اصطکاکی به‌دلیل قابلیت بالای جذب انرژی و عملکرد ساده، مورد توجه بسیاری از مهندسان قرار گرفته است. این سیستم‌ها به سازه اجازه می‌دهند تا در حین وقوع زلزله به‌صورت الاستیک رفتار کرده و پس از آن، بدون تغییر شکل دائم به حالت اولیه بازگردد. در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازیساختمان، استفاده از میراگرها گزینه‌ای کارآمد برای سازه‌های حساس، بلندمرتبه و همچنین سازه‌هایی با تجهیزات داخلی حساس به لرزش محسوب می‌شود.

 

4- میانقاب؛ روشی آسان و کم‌هزینه برای مقاوم سازی سازه

 

استفاده از میانقاب به‌عنوان یکی از روش های مقاوم سازیساختمان، به‌ویژه در مناطق روستایی و شهرهای کوچک، رایج و مقرون‌به‌صرفه است. میانقاب‌ها به‌طور معمول از مصالح بنایی مانند آجر یا بلوک پر می‌شوند و در درون قاب‌های سازه‌ای قرار می‌گیرند. این عناصر غیرباربر در شرایط عادی نقشی در تحمل بارهای ثقلی ندارند، اما در زمان زلزله می‌توانند با جذب و انتقال بخشی از نیروهای جانبی، عملکرد سازه را بهبود بخشند. اجرای میانقاب نسبتاً ساده و سریع است و نیاز به تجهیزات پیشرفته یا نیروی متخصص ندارد، از این‌رو در بسیاری از پروژه‌های نوسازی و بهسازی لرزه‌ای به‌کار گرفته می‌شود. با این حال، طراحی صحیح میانقاب و بررسی تعامل آن با سایر اجزای سازه‌ای، امری ضروری است. زیرا در صورت اجرای غیراصولی، ممکن است میانقاب موجب تمرکز تنش و حتی آسیب بیشتر به سازه گردد.

 

 

 

در مجموع، میانقاب یکی از روش های مقاوم سازیساختمان به شمار می‌رود که با کمترین هزینه و در کوتاه‌ترین زمان، می‌تواند استحکام نسبی سازه را در برابر نیروهای جانبی افزایش دهد.

 

5- افزایش مقاومت سازه با شاتکریت

 

شاتکریت یکی از روش‌های مؤثر و رایج در حوزه مقاوم سازی ساختمان‌ها، به‌ویژه سازه‌های بتنی و بنایی آسیب‌دیده یا فرسوده، به شمار می‌رود. در این روش، ملات یا بتن با استفاده از دستگاه‌های خاص با فشار بالا بر روی سطح مورد نظر پاشیده می‌شود. این عمل موجب ایجاد یک لایه متراکم، همگن و مقاوم بر روی سطوح سازه‌ای می‌گردد که توانایی تحمل بارهای وارده و ارتعاشات ناشی از زلزله را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. از شاتکریت به‌ویژه در شرایطی استفاده می‌شود که دسترسی به سطح سازه دشوار بوده یا قالب‌بندی سنتی پرهزینه و زمان‌بر است. این روش در بهسازی لرزه‌ای تونل‌ها، پل‌ها، دیوارهای حائل و همچنین ساختمان‌های مسکونی و تجاری کاربرد فراوان دارد. به منظور بهره‌گیری مؤثر از این روش، معمولاً قبل از اجرای شاتکریت، یک شبکه میلگرد به سطح دیوار متصل می‌گردد تا اتصال مکانیکی و یکپارچگی بیشتر فراهم شود. در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازیساختمان، شاتکریت به دلیل سهولت اجرا، زمان کوتاه، و قابلیت تطبیق با اشکال پیچیده، انتخابی مناسب و کارآمد محسوب می‌شود.

 

 

6- جداسازهای لرزه‌ای، راهکاری نوین برای افزایش مقاومت ساختمان

 

جداسازهای لرزه‌ای یکی از نوآورانه‌ترین و پیشرفته‌ترین روش های مقاوم سازیساختمان در برابر زلزله به شمار می‌روند. این سیستم‌ها با هدف کاهش انتقال مستقیم نیروهای لرزه‌ای از زمین به سازه طراحی شده‌اند و به‌نوعی عملکرد ضربه‌گیر را برای ساختمان ایفا می‌کنند. مکانیزم عملکرد جداسازها به‌گونه‌ای است که با ایجاد یک لایه انعطاف‌پذیر میان پی و سازه فوقانی، سبب کاهش شتاب، تغییرمکان و تنش‌های وارد بر سازه در زمان وقوع زمین‌لرزه می‌شوند. انواع مختلفی از جداسازها وجود دارند؛ از جمله جداسازهای الاستومری، جداسازهای با هسته سربی و جداسازهای لغزشی که هر یک بسته به شرایط سازه و نوع مخاطرات منطقه انتخاب می‌گردند. استفاده از این سیستم به‌ویژه در ساختمان‌هایی با تجهیزات حساس مانند بیمارستان‌ها، مراکز داده و تأسیسات حیاتی بسیار کاربردی است. از آن‌جا که روش های مقاوم سازیساختمان باید ضمن حفظ ایمنی، عملکرد اجرایی و اقتصادی نیز داشته باشند، استفاده از جداسازهای لرزه‌ای به‌عنوان راهکاری کارآمد و آینده‌نگر در حوزه بهسازی لرزه‌ای مورد توجه مهندسان سازه در پروژه‌های مدرن قرار گرفته است.

 

7- مقاوم سازی سازه‌ها با FRP

 

یکی از روش‌های نوین و بسیار مؤثر در مقاوم سازی ساختمان، استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف (FRP: Fiber Reinforced Polymer) است. این مصالح، ترکیبی از الیاف با مقاومت بالا نظیر کربن، شیشه یا آرامید به همراه یک رزین پلیمری هستند که وزن بسیار کمی دارند اما از مقاومت مکانیکی قابل توجهی برخوردارند. سیستم FRP به‌دلیل وزن سبک، سهولت نصب، دوام بالا در برابر خوردگی و مقاومت کششی بالا، در سال‌های اخیر به‌طور گسترده در مقاوم سازی سازه‌های بتنی، فلزی و بنایی مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش، لایه‌هایی از FRP به‌صورت خارجی بر روی سطوح آسیب‌پذیر یا پرتنش سازه، مانند ستون‌ها، تیرها، دیوارها و دال‌ها چسبانده می‌شوند. این کار موجب افزایش ظرفیت باربری، بهبود شکل‌پذیری و کاهش آسیب‌پذیری سازه در برابر زلزله و سایر بارهای غیرعادی می‌گردد. در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازیساختمان، FRP به‌دلیل نیاز حداقلی به تخریب، سرعت بالای اجرا، و امکان تطبیق با فرم‌های پیچیده معماری، جایگاه ویژه‌ای در پروژه‌های بهسازی لرزه‌ای و تقویتی یافته است.

 

 

 

جمع‌بندی

 

روش‌های مقاوم سازی ساختمان به‌طور مستمر در حال پیشرفت هستند و انتخاب مناسب‌ترین روش بستگی به نیازهای خاص پروژه و شرایط آن دارد. مقاوم سازی نه تنها ایمنی و پایداری سازه‌ها را بهبود می‌بخشد بلکه به کاهش هزینه‌های نگهداری و ترمیم کمک می‌کند. شرکت آسن، به عنوان یکی از پیشگامان این صنعت، با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های پیشرفته و تیم متخصص، خدمات مقاوم سازی در برابر زلزله، تقویت بتن و نصب سیستم‌های مقاوم در برابر عوامل محیطی را با بالاترین کیفیت و مطابق با استانداردهای بین‌المللی ارائه می‌دهد. سابقه درخشان این شرکت در پروژه‌های مختلف موجب جلب اعتماد پیمانکاران و صاحبان پروژه‌ها شده است.

 

سوالات متداول

 

1- چگونه میراگرها می‌توانند به کاهش خسارات ناشی از زلزله کمک کنند؟

 

میراگرها با جذب انرژی لرزه‌ای و کاهش شتاب و جابجایی طبقات، باعث کاهش آسیب به اجزای سازه‌ای و غیرسازه‌ای می‌شوند و به سازه این امکان را می‌دهند که در حین زلزله به‌طور الاستیک عمل کرده و بدون تغییر شکل دائم بازگردد.

 

2- چه مزایایی استفاده از جداسازهای لرزه‌ای دارد؟

 

جداسازهای لرزه‌ای با ایجاد لایه‌ای انعطاف‌پذیر بین پی و سازه فوقانی، انتقال نیروهای لرزه‌ای را کاهش می‌دهند و موجب کاهش شتاب، تغییرمکان و تنش‌های وارده به سازه می‌شوند. این سیستم‌ها به‌ویژه در ساختمان‌های حساس مانند بیمارستان‌ها و مراکز داده بسیار مؤثر هستند.

 

3- چرا استفاده از FRP در مقاوم سازی ساختمان‌ها رو به گسترش است؟

 

FRP با وزن سبک، مقاومت کششی بالا و دوام زیاد در برابر خوردگی، به‌طور گسترده در تقویت سازه‌ها به کار می‌رود. این روش نیاز به تخریب کم، سرعت اجرای بالا و تطبیق‌پذیری با فرم‌های پیچیده معماری دارد، که آن را برای پروژه‌های مقاوم سازی لرزه‌ای بسیار مناسب می‌سازد.