راه حل عملیاتی و اقتصادی برای مقاومسازی لرزهای سازههای دارای طبقه نرم
اهمیت رفع مشکل طبقه نرم
پدیده طبقه نرم از عوامل کلیدی در آسیبهای سازهای ناشی از زلزله است که در حوادث گذشته مانند زلزله لوما پریتا 1989 و زلزله ترکیه-سوریه 2023 نقش چشمگیری در تخریب ساختمانها داشته است. بر اساس استاندارد 2800، اگر سختی جانبی یک طبقه کمتر از 70 درصد سختی جانبی طبقه بالایی یا کمتر از 80 درصد متوسط سختی جانبی سه طبقه فوقانی باشد، آن طبقه بهعنوان طبقه نرم (Soft Story) شناخته میشود. این وضعیت عمدتاً در ساختمانهایی با دهانههای باز یا ارتفاع زیاد در طبقه همکف، مانند ساختمانهای دارای همکف تجاری یا پارکینگ، رخ میدهد. با وجود تأکید آییننامهها، بسیاری از ساختمانها، خصوصا ساختمانهای ساخته شده در دورههای قبل، همچنان در برابر این پدیده ناایمن هستند و مقاومسازی آنها برای کاهش خسارات جانی و مالی در زلزلههای آینده از اهمیت بالایی برخوردار است. مشکل اصلی چگونگی مقاومسازی تعداد بسیار زیاد ساختمانها و اجتناب از تشدید مشکل ضعف احتمالی موجود در ستونهای آن سازهها است که این مشکل امکان مقاومسازی معمول بدون نیاز به تقویت عمده ستونها، تیرها و فونداسیون را نمیدهد.
خرابیهای حاصل از طبقه نرم
خرابی طبقه نرم سبب میشود که با فروریزش کلی یک طبقه از ساختمان و یا تغییر شکل دائمی بسیار سازه، امکان بهرهبرداری از ساختمان پس از زلزله به طور کامل از بین رفته و سازه به هیچ شکل مناسب استفاده نباشد، لذا چارهای به جز تخریب ساختمان وجود نخواهد داشت. همچنین فروریزش کامل این طبقه، خسارات مالی و جانی قابل توجهی به واسطه تلفات انسانی و تخریب اموال موجود در آن طبقه را در پی خواهد داشت.
در ایران نیز با توجه به وجود بازشوهای زیاد در طبقه همکف، یا وجود لابیهای با ارتفاع بلند و حذف دیوارهای سخت پرکننده طبقات بالا در طبقه همکف، همانگونه که نظیر آن در زلزلههای قبلی چون زلزله کرمانشاه مشاهده شد، پتانسیل آسیبهای گسترده به ساختمانها وجود دارد.
پس از تصویب برنامه مقاومسازی لرزهای اجباری در سانفرانسیسکو در سال ۲۰۱۳، ایالت لسآنجلس نیز در سالهای بعد اقدام به تصویب فرمانی مشابه برای مقاومسازی ساختمانهای دارای طبقه نرم کرد. این آییننامه،
وقوع طبقه نرم در زلزله کرمانشاه
وقوع طبقه نرم و آسیب به خودروهای موجود
صاحبان املاک را ملزم به مقاومسازی یا تخریب این ساختمانها نمود. مالکان موظف بودند در مدت هفت سال از زمان صدور دستور اولیه، مقاومسازی یا تخریب را تکمیل کنند. در صورت عدم رعایت این قوانین، شهرداری میتوانست ساختمان را تخریب کرده و هزینهها را از مالک مطالبه کند یا حتی ملک را مصادره و به فروش برساند. این گونه اقدامات در راستای کاهش خطرات زلزله و حفظ ایمنی شهروندان طراحی میشود و عدم توجه به آن در کشوری لرزهخیز چون ایران باعث خسارات جانی و مالی بسیار خواهد شد.
اتفاقا رفع این مشکل در ایران باتوجه به عدم سکونت افراد در طبقه همکف و دسترسی آسان به ستونها در فضای پارکینگ، چندان هزینهبر نخواهد بود و با هزینه نسبتا کم، میزان ارتقاء ایمنیلرزهای بسیار قابل ملاحظهای حاصل میشود. بدیهی است که با مقاومسازی طبقه نرم، به مقاومسازی به صورت صد درصد نائل نخواهیم شد. لیکن ارتقاء عملکرد لرزهای قابل توجهی در ازای هزینه کوچکی حاصل خواهد شد. امروزه رویکردهای مبتنی بر مقاومسازی محدود در دنیا بسیار مورد توجه قرار گرفته است، چرا که شاید مقاومسازی صد درصدی باتوجه به هزینهساز بودن آن خصوصا با وجود نیاز به نوسازی نازککاری محلهای مقاومسازی شده و صعوبتهای ناشی از لزوم تخلیه دراز مدت ساختمانهای در حال استفاده، اصولا امکانپذیر نباشد.
راهکارهای موجود و راهکار عملی و اقتصادی پیشنهادی
از مهمترین راهکارهای تامین سختی برای طبقه نرم، اضافه نمودن دیوار، مهاربند و یا استفاده از میراگرها میباشد. استفاده از دیوار و مهاربند به علت سختی زیاد این المانها و عدم امکان کنترل نیروی وارده بر ستونهای اطراف و ایجاد مشکل برای ستونها در اغلب موارد با صعوبت و هزینههای از مهمترین راهکارهای تامین سختی برای طبقه نرم، اضافه نمودن دیوار، مهاربند و یا استفاده از میراگرها میباشد. استفاده از دیوار و مهاربند به علت سختی زیاد این المانها و عدم امکان کنترل نیروی وارده بر ستونهای اطراف و ایجاد مشکل برای ستونها در اغلب موارد با صعوبت و هزینههای زیاد همراه خواهد شد چرا که با افزایش سختی و انتقال نیروی المانهای اضافه شده به المانهای موجود، نیاز به مقاومسازی سایر المانهای سازهای نیز وجود خواهد داشت.
میراگرهای اصطکاکی دورانی و نحوه نصب آنها در دهانههای ساختمان
اما بر خلاف دیوارها و مهاربندها، در صورت استفاده از میراگرها ظرفیت آنها قابل انتخاب میباشد؛ لذا میتوان از حداکثر نیروی وارده به المانهای مجاور اطمینان داشت و تعداد و ظرفیت آنها را به نحوی که برای ستونها و تیرهای مجاور ایجاد مشکل ننماید، انتخاب و در دهانههای آزاد جانمایی نمود. این رویکرد سبب میشود مقاومسازی ساختمانها ساده و بسیار کم هزینهتر و موثرتر از روشهای سنتی باشد. علاوه بر تاثیر سختی بر رفع مشکل طبقه نرم، میرایی افزون این میراگرها باعث کاهش جابجایی و در نتیجه کاهش نیروهای وارده بر سازه بوده و باعث افزایش قابل ملاحظه ایمنی ساختمان خواهد شد.
نمونهای از مقاومسازی ساختمان با استفاده از میراگرهای اصطکاکی دورانی