مقاوم سازی ساختمان قدیمی

چرا ساختمان ها را مقاوم سازی کنیم؟

مقاوم سازی ساختمان فرسوده علل مختلفی دارد. مهم ترین این دلایل عبارتند از:
– افزایش بارهای اعمال شده.
– اشتباهات در محاسبه و یا طراحی‌های ناایمن.
– خوردگی میلگردهای فولادی و یا تعداد ناکافی میلگردها.
– ترک در بتن یا تنش کمتر از میزان تنش طراحی.
– نشست در فونداسیون بیش از محدوده مجاز.

مقاوم سازی چیست؟

مقاوم سازی روشی برای اصلاح یا ترمیم یکی از اجزا پس از ساخت و تولید است. مقاوم سازی در ساختمان ها را می‌توان به عنوان افزودن یک بخش جدید (توسعه سازه و یا برنامه ریزی برای مرمت) در یک بنا به منظور عملکرد بهتر تعریف کرد.
مقاوم سازی ساختمان فرسوده، راهکاری برای افزایش بازده یک ساختمان پس از ساخت و سکونت در آن است. این امر افزایش ایمنی، دوام و استحکام سازه را به همراه خواهد داشت. مقاوم سازی ساختمان برای بناهایی که ممکن است تحت تاثیر ارتعاشات لرزه‌ای دچار آسیب و خرابی شوند، ضروری است. مقاوم سازی موجب بالا بردن مقاومت ساختمان در برابر فعالیت های لرزه‌ای ناشی از زلزله می شود. مقاوم سازی سازه به معنای تغییر و یا اصلاح در ساختمان برای محافظت در برابر وقوع سیل و یا آسیب های ناشی از طوفان و زمین لرزه است.
مقاوم سازی ساختمان به روش های مختلفی انجام می شود و با توجه به نوع و کاربری ساختمان می توان روش مناسب را انتخاب کرد. مقاوم سازی لرزه ای ساختمان باعث تقویت بنا و افزایش مقاومت در برابر زلزله می شود. عایق کاری همراه با مقاوم سازی به حفظ انرژی و دمای داخل ساختمان کمک می کند. در بهسازی و مدیریت هوشمند انرژی از سیستم های کم مصرف و تنظیم خودکار استفاده می شود تا حتی ساختمان های قدیمی هم انرژی کمتری مصرف کنند.

مقاوم سازی، دانش و تکنولوژی تقویت سازه‌ها و یا عناصر سازه ای موجود به منظور ارتقای عملکرد آن ها با فناوری ها، ویژگی ها و اجزای جدید است. برای مثال مقاوم سازی یک سازه بتنی شامل تعمیر، بازسازی (یا) تقویت سازه است.

مقاوم سازی ساختمان فرسوده اغلب در بناهایی که دچار آسیب دیدگی هستند، انجام می شود. با این حال، بهسازی سازه‌ها در ساختمان های تجاری به منظور بهبود بهره وری از انرژی و کاهش میزان تقاضای انرژی، امری رایج است. علاوه بر این، مقاوم سازی ساختمان فرسوده وقدیمی یک فرصت مناسب برای تعمیر، ترمیم و نصب تجهیزات نیز به شمار می آید. به طور کلی، زمین لرزه‌های شدید، سریع و غیرقابل پیش بینی ناشی از حرکت های ناگهانی لایه های تشکیل دهنده پوسته زمین هستند که در امتداد شکاف‌ها یا شکستگی هایی به نام «گسل» به وجود می آیند. اگر طراحی و ساخت ساختمان به گونه‌ای نباشد که بتواند ارتعاشات و حرکات لرزه‌ای زمین را جذب کند، ویرانی و آسیب های جبران ناپذیری در انتظار بنا خواهد بود که می تواند خطرات جدی برای زندگی انسان به وجود آورد. در این میان، بناهای تاریخی در مقایسه با سایر سازه‌ها آسیب پذیرتر هستند.
مقاوم سازی ساختمان فرسوده به ویژه در یک بنای تاریخی امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. به همین منظور، در بیشتر جوامع الزامات سختگیرانه‌ای برای مقاوم سازی لرزه‌ای ساختمان ها اتخاذ می شود. هرچند مقاوم سازی بناهای تاریخی و ساختمان های قدیمی مقاومت آن ها را در مواجهه با زمین لرزه بالا می برد، اما بسیاری از اقدامات مقاوم سازی ممکن است به ویژگی های خاص و منحصر به فرد این بناها آسیب وارد کنند و یا باعث از بین رفتن آن ها شوند.
یکی از نکات مهم در مقاوم سازی بناهای فرسوده، رعایت اصول ایمنی و استانداردها است. خوشبختانه رویکردهای مختلفی برای حفاظت از ساختمان های تاریخی در برابر ویرانی های ناشی از زلزله و آسیب های احتمالی از اجرای روش های مقاوم سازی ساختمان وجود دارند. مالکان ساختمان ها، مدیران، مشاوران و دولتمردان هر کشور باید در تهیه اسناد و آماده سازی منابع موثق برای آسیب های مقاوم سازی در بناهای تاریخی مشارکت فعال داشته باشند. مقاوم سازی ساختمان فرسوده یک نیاز در جوامع امروزی محسوب می شود. مالکان با بهسازی ساختمان علاوه بر تقویت و تحکیم سازه خود، در میزان هزینه های نگهداری نیز صرفه جویی می کنند. همچنین این کار باعث بالا رفتن ارزش ملک آن ها در بازار می شود.

روش‌های مقاوم سازی ساختمان فرسوده و قدیمی کدام است؟

از جمله متداول ترین روش های مقاوم سازی ساختمان فرسوده می توان به این موارد اشاره کرد:

سیستم ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ساختمان فرسوده

یکی از راه های مقاوم سازی ساختمان فرسوده، استفاده از ژاکت بتنی است. در این روش یک لایه اضافی از بتن در اطراف ستون ها، همراه با میلگردها و تیرهای طولی به منظور افزایش مقاومت خمشی و یا برشی به کار برده می شود. در این مقاله نتایج تحقیق در مورد تقویت تیرها با اتصال میلگردها آورده شده است. ژاکت بتنی برای افزایش مقاومت و بهبود ظرفیت باربری پس از اصلاح طرح سازه و یا برای تقویت یکپارچگی طراحی سازه به دلیل نقص در عضوی از سازه مورد استفاده قرار می گیرد. این تکنیک در سطوح عمودی مانند دیوارها، ستون ها و سایر عناصر از جمله کناره ها و پایین تیرها استفاده می شود.

مقاوم سازی ساختمان فرسوده با الیاف شیشه و فیبر کربن

یک روش رایج در مقاوم سازی ساختمان قدیمی، استفاده از پلیمرهای تقویت شده با الیاف یا FRP است. از مهم ترین محصولات FRP فیبر کربن است که ویژگی‌های منحصر به فردی داشته، برای مثال می توان به مقاومت کششی بسیار بالا و وزن سبک آن اشاره کرد. هنگامی که الیاف به قسمت بیرونی ستون، تیر یا دال بتنی چسبانده شود، مقاومت قابل توجهی را بدون افزایش وزن و بار روی المان مورد نظر ایجاد می کند. کامپوزیت پلیمری یا پلاستیک تقویت شده با الیاف (FRP) نامیده می شود. مقاوم سازی به روش FRP به راحتی صورت می‌گیرد، این الیاف می توانند بر روی هر اندازه یا شکلی از اعضای سازه استفاده شوند.

روش های سنتی در مقاوم سازی ساختمان فرسوده و قدیمی، مانند افزودن بتن و تقویت فولاد در اطراف قسمت بیرونی یک عضو سازه (اغلب با شاتکریت)، پس کشیدگی بیرونی، یا افزودن تکیه گاه‌های فولادی برای مقاوم سازی پی و به عنوان دیوار حائل (شورینگ) اغلب به دلیل پیچیدگی کار هنگام اجرای در محل، پرهزینه هستند. دلیل اصلی استفاده از این تکنیک، افزایش مقاومت سازه است. در برخی موارد، از روش های رایج قدیمی ممکن است در ساخت و سازه های جدید استفاده شود؛ هرچند اغلب این روش ها در شرایطی به کار برده می شوند که به نوعی با خطا در طراحی و یا ساخت و ساز مواجه شده باشند.

مقاوم سازی ستون ها با ژاکت بتنی

مقاوم سازی ساختمان فرسوده با استفاده از تکنیک ژاکت بتنی یک روش متداول برای افزایش مقاومت اجزای سازه (به عنوان مثال، ستون ها، تیرها و غیره) محسوب می شود. یک «ژاکت بتن مسلح» این قابلیت را دارد که از بخش های مختلف عناصر سازه محافظت کند. این نوع ژاکت برای مقاوم سازی ستون‌ بتنی به منظور انتقال بار از بالا به پایین طراحی شده اند. اگرچه ممکن است به دلیل فرسودگی سازه یا فشار و بار بیش از حد مجاز و یا تغییر عملکردها، از روش های متفاوتی برای مقاوم سازی ستون ها استفاده شود. یکی از مواردی که از فشار اضافی روی ستون می‌کاهد، افزایش ضخامت و ابعاد ستون است. در این حالت، یک لایه اضافی از آرماتور و بتن در بالای ستون اضافه خواهند شد که به عنوان ژاکت ستون شناخته می شود. به طور معمول، از این تکنیک برای افزایش عمر سازه در ساختمان های آسیب دیده از زلزله و یا بناهای بسیار قدیمی استفاده می شود.

مقاوم سازی اتصالات تیر به ستون

تقویت اتصالات تیر به ستون یکی از موارد قابل توجه در مقاوم سازی ساختمان و بناهای فرسوده به شمار می آید. بر اساس نتایج تحقیقات، بسیاری از سازه‌های واقع در مناطق زلزله خیز توانایی تحمل ارتعاشات و امواج لرزه‌ای را ندارند. علاوه بر این، ارتعاشات لرزه‌ای می تواند این ساختمان ها را به دلیل نقص در طراحی، ساخت و ساز، بارهای بیش از حد مجاز، تقاضای عملکرد اضافی و غیره تحت تاثیر قرار دهد. مطالعات اخیر در زمینه آسیب های ناشی از زمین لرزه بیانگر این مسئله است که علت اصلی ریزش و ویرانی بسیاری از ساختمان به دلیل قاب خمشی و شکست برشی اتصالات تیر و ستون است. به همین منظور، برای بهبود عملکرد لرزه‌ای در سازه‌ها، از تکنیک‌های مختلف بهسازی و مقاوم سازی در ساختمان ها استفاده می شود.
فعالیت های لرزه‌ای زمین در طول چند سال اخیر نشان داده است که فرایند مقاوم ‌سازی ساختمان فرسوده و قدیمی، به طرز چشمگیری از بسیاری از آسیب ها و خطرات ناشی از ارتعاشات لرزه ای در سازه ها کاسته است. هدف استفاده از روش های مختلف مقاوم سازی، تقویت سازه ها با توجه به الزامات آیین نامه های اجرایی در طراحی ساختمان های مقاوم در برابر لرزه در ایران است. در سال ‌های اخیر مشخص شده است که در میان تکنیک های مختلف، مقاوم‌سازی لرزه‌ای با مواد FRP مانند پلیمر تقویت ‌شده با فیبر کربن (CFRP) و پلیمر تقویت ‌شده با الیاف شیشه (GFRP) بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر، مقاوم سازی ساختمان و بناهای فرسوده به روش FRP به عنوان یک روش مقاوم سازی لرزه ای مورد پسند استفاده می شود. این روش از لحاظ تکنیکی یک فناوری تعمیر و ترمیم اصولی و مقرون به صرفه به شمار می آید.

مقاوم سازی ساختمان فرسوده و قدیمی  به روش افزایش ابعاد دیوار

مقاوم سازی ساختمان فرسوده با استفاده از ضخیم کردن دیوارها یکی دیگر از روش های بهسازی محسوب می شود. در این روش، دیوارهای موجود در ساختمان با افزودن آجر، بتن و فولاد تراز می شوند و در نقاط معینی از آرماتور استفاده می شود. به این ترتیب، وزن دیوار افزایش می یابد و بارهای عمودی و افقی بیشتری را تحمل خواهد کرد. این تکنیک در شرایط خاص طراحی و اجرا می شود. لازم به ذکر است که بارهای عرضی موجب خرابی ناگهانی دیوار نمی شوند.

سیستم مهاربندی فولادی در مقاوم سازی ساختمان و بنای فرسوده

مهاربندی فولادی یک راه حل موثر در مقاوم سازی ساختمان فرسوده به شمار می آید و در مواقعی که نیاز به دهانه های بزرگ است، به کار برده می شود. از مهم ترین مزایای این سیستم می توان به مقاومت و استحکام بیشتر و استفاده از نور طبیعی در ساختمان اشاره کرد. مهاربندی به دلیل وزن سبک و حداقل هزینه در ساخت وساز کاربرد زیادی در ساخت و ساز دارد.

ترمیم ترک خوردگی بنای فرسوده به روش تزریق رزین اپوکسی

تزریق رزین اپوکسی روشی مقرون به صرفه برای ترمیم ترک های غیر متحرک در دیوارهای بتنی، دال‌ها، ستون‌ها و پایه‌ها می باشد. در مقاوم سازی ساختمان فرسوده از تزریق اپوکسی برای پر کردن و ترمیم ترک بتن استفاده می شود. تزریق رزین اپوکسی استحکام بتن را به مقاومت قبل از ترک خوردگی باز می گرداند. همچنین مقاومت کششی رزین اپوکسی به بتن پس از گیرش و استحکام نهایی بسیار بالا است. تقویت سازه در این روش با نصب آرماتور اضافی در سراسر صفحه شکست و با تزریق رزین اپوکسی انجام می شود.

مقاوم سازی با کاهش جرم سازه‌های قدیمی

کاهش جرم سازه یکی دیگر از روش های مقاوم سازی بناهای قدیمی محسوب می شود. افزایش جرم سازه، بار وارد به ساختمان را بالا می برد و در نتیجه، سازه تحت فشار قرار می گیرد. بدیهی است که حذف این جرم منجر به کاهش بارگذاری می شود و افزایش مقاومت مورد نیاز در سازه می شود.

مقاوم سازی لرزه‌ای چگونه انجام می شود؟

مقاوم ‌سازی لرزه‌‌ای عبارت است از اصلاح سازه‌های موجود برای مقاومت بیشتر در برابر فعالیت‌‌های لرزه‌ای، حرکت لایه های زمین یا نشست خاک در اثر زلزله. با آگاهی از عملکرد مقاوم سازی لرزه ای در سازه ها، علاوه بر مقاومت بیشتر ساختمان در برابر ارتعاشات لرزه‌ای و کاهش خطرات ناشی از زمین لرزه، در هزینه ها هم صرفه جویی می شود. این روش در مقاوم سازی ساختمان فرسوده با توجه به ضوابط و معیارها و به منظور اهداف مختلف افزایش بار، تغییر شکل و یا ظرفیت اتلاف انرژی سازه انجام می شود.
در سی سال گذشته، هر ساله زمین لرزه هایی با قدرت متوسط تا شدید در سراسر جهان رخ می دهند. چنین اتفاقاتی می تواند موجب آسیب به سازه های بتنی و همچنین ویرانی شود. اجرای مقاوم سازی در ساختمان ها یک وظیفه مهم است، چرا که مسئله مرگ و زندگی در میان است. بسیاری از افراد در طی سال ها بر اثر ریزش ساختمان ها در زلزله جان خود را از دست داده اند. به بیانی دیگر، مقاوم سازی لرزه ای در ساختمان ها، به عنوان روشی برای حفاظت و مراقبت از زندگی انسان ها امری ضروری است.

تکنیک پس تنیدگی در مقاوم سازی بنای فرسوده

مقاوم سازی به روش پس تنیدگی یکی از گزینه های کارآمد و کاربردی برای مقاوم سازی بناهای فرسوده در سازه های بتن مسلح یا بنایی به شمار می آید. مصالح بتنی مقاومت فشاری نسبتاً زیاد و در عین حال مقاومت کششی اندکی دارند. از این رو، در تحمل بارهای ثقلی مؤثرتر عمل می کنند. اغلب تنش‌ های کششی القایی از تنش‌های فشاری فراتر می ‌روند و برای ایجاد مقاومت و شکل‌ پذیری بیشتر باید از یک عنصر تقویت کننده استفاده شود.

مقاوم سازی ساختمان و بنای فرسوده با افزودن دیوارهای برشی

دیوار برشی یک عضو سازه‌ای است که برای مقاومت در برابر فشارهای جانبی از جمله نیروهای موازی با صفحه دیوار مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش از مقاوم سازی بناهای فرسوده و قدیمی، برای دیوارهای نازک که تغییر شکل خمشی بیشتری دارند، دیوار برشی در برابر بارهای ناشی از عکس العمل تیر کنسولی مقاومت می کند. به عبارت دیگر، دیوارهای برشی به نوعی المان عمودی مقاومت در برابر نیروهای افقی هستند.
دیوار برشی در محور اصلی خود سخت تر از محورهای دیگر است. این نوع دیوار به عنوان یک سازه اولیه در نظر گرفته می شود که مقاومت نسبتاً خوبی در برابر نیروهای عمودی و افقی وارد بر صفحه دارد. بارگذاری ترکیبی در این شرایط، یک دیوار برشی کرنش‌های محوری، برشی، پیچشی و خمشی سازگار ایجاد می کند که منجر به توزیع تنش داخلی پیچیده خواهد شد. این عمل سبب انتقال بار به صورت عمودی به فونداسیون سازه می شود. بنابراین، چهار مکانیسم شکست مهم وجود دارد که از اصلی ترین عوامل تعیین کننده مکانیسم شکست می توان هندسه، بارگذاری، خواص مواد، مهار و ساخت را نام برد.

روش افزایش ابعاد مقطع برای مقاوم سازی سازه فرسوده و قدیمی

از روش افزایش ابعاد سطح مقطع در مقاوم سازی ساختمان و بناهای فرسوده برای افزایش اجزای ناحیه آرماتور استفاده می شود. این تکنیک باعث افزایش ظرفیت باربری، سختی مقطع و تغییر فرکانس طبیعی ارتعاش می شود. این روش به طور گسترده در سازه بتن مسلح تیر، دال، ستون و … مورد استفاده قرار می گیرد. روش بزرگ کردن مقطع یک انتخاب مناسب برای تقویت اعضای خمشی و فشاری بتن مسلح است.

راهنمای انتخاب روش مناسب برای مقاوم سازی ساختمان قدیمی

در مقاوم سازی ساختمان و بناهای فرسوده، روش های مدرن و متعددی برای مقاوم سازی پایدار وجود دارد. تکنیک های ذکر شده، از پرکاربردترین این روش‌ها محسوب می شوند. به طور کلی، معمار، مهندس یا مسئول صدور مجوز باید تشخیص دهد که مقاوم‌ سازی یک سازه بر نحوه عملکرد آن در مواجهه با خطرات ناشی از سیل و طوفان چگونه عمل می کند. در صورت امکان باید یک رویکرد کلی با توجه به خطرات احتمالی اتخاذ شود. آسیب ها و صدمات ناشی از سیل مانند قطعات سنگین پراکنده روی آب و آوار ناشی از سیل، نیروهای فرسایشی، مشکلات گل و لای و همچنین خطرات غیر مرتبط با سیل مانند زلزله و بادهای شدید نیز باید در فرآیند مقاوم سازی ساختمان و بناهای قدیمی در نظر گرفته شوند. مقاوم سازی سازه برای مقاومت بیشتر در برابر صدمات ناشی از سیل ممکن است توانایی سازه را برای مقاومت در برابر خطرات متعدد ذکر شده در بالا مختل کند.

هزینه مقاوم سازی ساختمان قدیمی چقدر است؟

هزینه مقاوم سازی ساختمان قدیمی و فرسود به عوامل متعددی همچون نوع اسکلت سازه، روش مقاوم سازی، متراژ کار، قیمت مصالح و اجرت طراحی و اجرا وابسته می باشد. بنابراین، انتخاب روش مقاوم سازی و فرآیند طراحی با در نظر گرفتن موارد مواجهه با خطر اهمیت بالایی دارد. در این میان، میزان بودجه نقش مهمی در انتخاب مناسب ترین معیارها برای مقاوم سازی ساختمان و بناهای فرسوده دارد. بهتر است قبل از وقوع زلزله، اقدامات لازم برای تقویت اعضای سازه و مقاوم سازی انجام شود. در واقع، هنگامی که ساختمان دچار آسیب شود، هزینه تعمیر و ترمیم به طور قابل توجهی بالاتر خواهد بود و همچنین پیدا کردن مهندسان، معماران و پیمانکاران در دسترس برای انجام کار در یک برهه زمانی مشخص دشوارتر خواهد بود.

منبع : https://www.afzir.com