مقدمه

استحکام بخشی و تقویت سازه ها یکی از قدم های اساسی برای کاهش خسارات است . به عنوان مثال برای کاهش خسارات ناشی از زلزله که بخشی جداناپذیری از حوادث طبیعی است ، به برنامه ریزی های بنیادی نیاز است.تجربه ثابت کرده است که حتی زلزله های کم شدت نیز تاثیرات مخربی بر سازه های تاریخی دارد. مقاوم سازی شامل یهسازی لرزه ای ساختمان های موجود ، و ایمن شدن تحت نیرو های احتمالی زلزله های آینده می باشد .رفتار لرزه ای ساختمان های موجود تحت تاثیر عدم کفایت سازه اصلی ، افت مقاومت مصالح قدیمی و فرسوده شدن المان های باربر در طول مدت عمر ساختمان می باشد.نوسازی کامل این ساختمان ها اکثرا به لحاظ مسائل مالی غیر ممکن می باشد . بنابر این بهسازی ساختمان های صدمه دیده و ندیده یک نیاز مبرم است .بهسازی لرزه ای شامل تقویت سازه می باشد و مقاوم سازی و بهسازی سازه بدون تجزیه ، تحلیل و محاسبات مهندسی و انجام آزمایشات متعدد امکان پذیز نمی باشد.
راهکار های بهسازی
راهکارهای زیر را میتوان به صورت منفرد یا در ترکیب با یکدیگر برای بهسازی ساختمان بهکار گرفت:
-۱ اصلاح موضعی اجزای سازه که دارای عملکرد نامناسبی در زلزله هستند؛
-۲ حذف یا کاهش بی نظمی در ساختمان موجود؛
-۳ تامین سختی جانبی لازم برای کل سازه؛
-۴ تامین مقاومت لازم برای کل سازه؛
-۵ کاهش جرم ساختمان؛
-۶ بهکارگیری سیستمهای جداساز لرزهای؛
-۷ بهکارگیری سیستمهای غیرفعال اتلاف انرژی؛
-۸ تغییر کاربری ساختمان
روش های مختلفی برای تقویت و بهسازی لرزه ای ساختمانها وجود دارد که با توجه وضعیت ساختمان نسبت به اقدام نمود.این روش ها عبارت اند از:

۱) افزایش ظرفیت سازه

     افزایش سختی سازه
     افزایش مقاومت سازه

مقاومت و سختی یک سازه بستگی به آرایش هندسی اعضا، مشخصات هندسی مقطع اعضا و مصالح بکار رفته دارد.

۲) کاهش نیاز لرزه ای:

     افزایش شکل پذیری
    کاهش جرم
    کاهش نامنظمی
    استفاده از شیوه های نوین دمپر و سیستم های جداساز لرزه ای

بهسازی لرزه ای به معنای بهبود بخشیدن به وضعیت لرزه ای ساختمان های موجود می باشد به گونه ای که هدف اصلی در بهسازی برابر ساختن ظرفیت ساختمان با نیاز لرزه ای است. این امر با افزایش ظرفیت سازه که همراه با افزایش سختی(بادبند و دیوار برشی و…) و مقاومت سازه(ژاکت بتنی و فولادی وFRP و…) است که به آن مقاوم سازی می گوییم؛ و یا کاهش نیاز لرزه ای مانند افزایش شکل پذیری، کاهش جرم و کاهش نامنظمی، استفاده از دمپر، جداساز و… میسر می باشد.افزایش ظرفیت سازه جهت بهسازی لرزه ای ساختمان
افزایش ظرفیت سازه همراه با افزایش سختی سازه در ارتفاع جهت بهسازی لرزه ای ساختمان :
همانطور که می دانیم به مقاومت سازه در برابر تغییر مکان سختی سازه ای می گویند.

انواع سختی ها:

    سختی محوری:سختی محوری میله ای به طول L وسطح مقطع A ومدول یانگ E
    سختی خمشی : این سختی تنها تغییر مکانهای ناشی از خمش را در نظر می گیرد.
    سختی برشی: این سختی شامل تغییر مکان های ناشی از برش می باشد. این سختی برای سازه های با تغییر شکل برشی قابل ملاحظه هستند. مانند دیوار برشی

 

۱) استفاده از سیستم های لوله ای در ساخت ساختمان های مرتفع جهت بهسازی لرزه ای ساختمان:

در ساخت ساختمان های مرتفع(با بیش از ۴۰ طبقه) باید به داشتن سختی مناسب توجه بسیاری داشت زیرا در صورت نداشتن سختی لازم نیرو های جانبی اعم از نیروی باد و زلزله طبقات بالایی سازه را می تواند به راحتی مانند آونگ به حرکت در آورد. لذا سیستم قاب‌های خمشی برای ساختمان‌های بلند مرتبه گزینه مناسبی نیست زیرا تامین سختی جانبی مورد نیاز چنین ساختمان‌هایی تقریبا غیر ممکن می باشد. در نتیجه برای ساختن ساختمان های مرتفع طرحی جدید با نام سیستم لوله ای ارائه گشته است. این سیستم شامل دو قاب داخلی و قاب خارجی می باشد که قاب داخلی(هسته) می‌تواند مجموعه‌ای از تیر و ستون با بتن مسلح و یا دیوارهای برشی باشد که جایگاه قرارگیری آسانسور، پله و تاسیسات یک سازه است. در قاب خارجی نیز دیوار های لوله این سیستم ترکیبی از ستون‌های نزدیک به هم(۲ تا ۴ متر) و تیرهای عمیق است که در محیط پیرامونی ساختمان قرار گرفته‌اند. مصالح مصرفی در ساخت این سیستم فولاد، بتن و ترکیبی از آن دو نیز می تواند باشد. صلبیت این سیستم آن چنان بالا می باشد که به تنهایی همچون عملکرد تیر طره ای توخالی می تواند در برابر بار های جانبی مقاومت کند در نتیجه مهار بندی‌های قطری یا دیوارهای برشی داخلی حذف می‌شوند. از دیگر مزیت های این سیستم این است که در اکثر موارد مقدار مصالح مصرف شده برای سازه‌ در هر متر مربع، نصف مقدار مصالح مصرف شده در ساختمان‌های قابی با ارتفاع مشابه است. در نتیجه علاوه بر بالا بردن سختی و مقاومت پیچشی ساختمان با کاهش چشمگیر وزن مصالح مصرفی، مجوز افزایش ارتفاع ساختمان را می دهد.
معایب سیستم لوله‌ای:( توزیع تنش در پدیده لنگی برشی)
همانطور که می دانیم سیستم لوله ای از دو قاب داخلی(هسته) که باریک بوده وظیفه تحمل نیرو های برشی ناشی از بار جانبی را داراست و قاب خارجی که عریض تر بوده و وظیفه تحمل نیروهای جانبی را دارا می باشد تشکیل می شود .سقف صلب سازه در این سیستم نیروهای برشی جانبی را به قاب داخلی (هسته) منتقل می‌کند. از مشکلات اصلی سیستم لوله ای توزیع غیر یکنواخت نیروی محوری بین ستون‌ها هنگام اعمال نیروی جانبی به سازه است. ‌این پدیده لنگی برش نامیده می‌شود که به صورت لنگی برش مثبت و منفی در سازه‌های قاب لوله اتفاق می‌افتد. به گونه ای که هر ستون داخلی نسبت به ستون خارجی سمت خود، تغییر شکل و تنش کمتری خواهد داشت. می دانیم که در این سیستم لنگر اعمالی خارجی می بایست توسط کوپل داخلی ناشی از نیروهای کششی و فشاری دو سمت مخالف محور خنثی تحمل شود. نتیجه ی ایجاد پدیده ی لنگی برش باعث می شود تا تنش‌های ستون‌های قاب خارجی بیشتر از تنش‌های ستون‌های میانی باشد. در نتیجه استفاده از حداکثر ظرفیت سختی و مقاومت سازه را محدود می‌سازد.و.....
 

نتیجه گیری
منابع و ماخذ :