ایرانیکام همه چیز از همه جا
چرا اغلب سازه‌های بتنی در زلزله آسیب می‌بینند؟
در بسیاری از شهرهای ایران، سازه‌های بتنی بخش قابل توجهی از بافت ساختمانی را تشکیل می‌دهند. انتخاب بتن، به دلیل استحکام بالا و دوام قابل قبول، همیشه یکی از گزینه‌های محبوب مهندسان بوده. اما با وقوع هر زلزله، صحنه‌هایی از تخریب شدید همین ساختمان‌های بتنی ثبت می‌شود که پرسش‌های مهمی را در ذهن ایجاد می‌کند. این سوال مطرح می‌شود که چرا سازه‌ای که باید مقاوم باشد، در برابر زلزله تا این حد آسیب‌پذیر است؟ آیا مشکل از جنس بتن است یا نحوه اجرا و طراحی آن؟ در ادامه به صورت دقیق و کاربردی بررسی می‌کنیم چه عواملی باعث می‌شوند بسیاری از سازه‌های بتنی در زلزله‌ها عملکرد ضعیفی داشته باشند و چه راهکارهایی برای کاهش این آسیب‌پذیری وجود دارد.
ضعف سازه‌های بتنی در برابر نیروهای جانبی زلزله
در بسیاری از ساختمان‌های بتنی، مقاومت بالای بتن زیر بارهای فشاری به چشم می‌آید، اما همین ماده در برابر نیروهای جانبی و کششی، ضعف عملکردی دارد. زلزله عمدتا بارهای افقی ایجاد می‌کند، نه فقط فشاری، و همین موضوع باعث می‌شود ستون‌ها و سازه‌هایی که برای تحمل فشار طراحی شده‌اند در معرض خطر زیادی قرار گیرند. در زلزله کرمانشاه سال ۱۳۹۶، بسیاری از ساختمان‌های بتن‌آرمه ضعیف از نظر خاموت گذاری و اتصال میلگرد دچار شکست در ستون‌ها و گسیختگی برشی شدند.
قبل از هر کاری، مهم‌ترین نکته این است که میلگردها در سازه به درستی متصل و مستقر شده باشند، اگر دوست دارید درباره روش‌های اتصال میلگرد بیشتر بدانید، پیشنهاد می‌کنیم این مقاله از دیجیاتو را مطالعه کنید.
اتصال نامناسب میلگردها مانع انتقال یکنواخت نیروها می‌شود و باعث تمرکز تنش در گره‌های سازه و ایجاد نقاط ضعیف بحرانی می‌گردد. اگر میلگرد گذاری دقیق و اصولی نباشد، حتی بتن با کیفیت هم نمی‌تواند در برابر زلزله مقاومت کند. ضعف در چیدمان و اتصال میلگردها باعث می‌شود سازه برای نیروهای جانبی آسیب‌پذیر باشد. این واقعیت زمینه‌ای قوی فراهم می‌کند برای حرکت به سمت بررسی خطاهای طراحی و اجرای غیراصولی در پروژه‌های بتنی!
خطاهای طراحی و اجرای غیراصولی در پروژه‌های بتنی
خطاهای طراحی و اجرای ضعیف یکی از دلایل اصلی آسیب‌پذیری سازه‌های بتنی در برابر زلزله محسوب می‌شوند. در بسیاری از مناطق، نظارت مهندسی کافی وجود ندارد و کارها بدون کنترل دقیق روی نقشه‌ها و ضوابط آیین‌نامه‌ای انجام می‌شوند. این موضوع می‌تواند باعث اجرای غیر استاندارد اتصالات، میلگرد گذاری نامناسب یا عمل‌آوری ناقص بتن شود. مثلا اگر تعداد خاموت‌های ستون‌ها کافی نباشد یا فاصله منطقی بین میلگردهای طولی رعایت نشود، شرایط برای شکست برشی و ضعف سازه‌ای فراهم می‌گردد.
علاوه بر این، حضور سازنده‌های غیر متخصص در پروژه‌های ساختمانی باعث کاهش کیفیت واقعی سازه بتنی می‌شود. برخی اجراها بدون رعایت دقیق جزئیات مصالح و فرآیندهای اجرایی پیش می‌روند و نتیجه، سازه‌ای با ظاهر محکم اما عملکرد ضعیف در برابر زلزله است.
در نهایت، بهترین طراحی بی‌اثر می‌شود اگر اجرا ضعیف باشد، مهم‌ترین عامل تضمین عملکرد سازه، اجرای درست و نظارت حرفه‌ای است.
موریانه‌وار بودن کیفیت نهفته در پروژه‌های ضعیف، ضرورت توجه به عناصر اجرایی را آشکار می‌سازد و زمینه را برای بررسی وابستگی بیش از حد به مقاومت بتن آماده می‌کند. موضوعی که ارزش مطالعه عمیق‌تر دارد و مسیر را برای عملکرد مقاوم‌سازانه بهتر هموار می‌سازد.
وابستگی بیش از حد به مقاومت بتن، غفلت از شکل‌پذیری
بسیاری از پروژه‌های ساختمانی به مقاومت فشاری بالای بتن اتکا می‌کنند و نقش حیاتی شکل‌پذیری را در نظر نمی‌گیرند. شکل‌پذیری یعنی توانایی سازه در جذب انرژی زلزله و ارائه هشدار تدریجی قبل از فروپاشی! بتن به طور ذاتی ترد عمل می‌کند و اگر طراحی دقیق همراه با تقویت مناسب صورت نگیرد، حتی سازه‌ای با ظاهر سالم می‌تواند ناگهان در مقابل نیروهای لرزه‌ای سقوط کند. وقتی تمرکز فقط روی مقاومت بالا باشد و به رفتار دینامیکی سازه توجه نشود، عملا جنس سازه به گونه‌ای طراحی می‌شود که فقط در آزمایش استاتیکی موفق ظاهر شود، اما در بحران زلزله نمی‌تواند انرژی را تحمل کند.
در برخی حوادث زمین لرزه، سازه‌هایی که از بتن مقاوم و استاندارد استفاده کرده بودند، بر اثر فقدان شکل‌پذیری و ظرفیت جذب انرژی، عملکرد ضعیفی از خود نشان داده‌اند. به همین دلیل باید طراحی و تقویت سازه طوری باشد که علاوه بر مقاومت، رفتار منعطف و هشداردهنده در مواجهه با بار دینامیکی داشته باشد.
تمرکز صرف روی مقاومت بتن بدون توجه به شکل‌پذیری، باعث ایجاد سازه‌هایی می‌شود که در ظاهر مستحکم‌اند اما بدون هشدار و ناگهانی در زلزله فرومی‌ریزند. این نکته اهمیت ویژه‌ای دارد و زمینه پررنگ‌تری برای بررسی عدم استفاده موثر از آرماتور گذاری هوشمند ایجاد می‌کند.
عدم استفاده موثر از آرماتور گذاری هوشمند و مقاوم‌سازی مناسب
میلگرد تنها برای تحمل کشش طراحی نشده، این عنصر حیاتی نقش کلیدی در انتقال نیروهای ناشی از زلزله نیز دارد. اگر در آرماتورگذاری، تعداد، چینش یا مهاربندی میلگردها اشتباه باشد، سازه نمی‌تواند به درستی نیروها را پخش کند و در نتیجه ناحیه‌ای از آن تحت فشار بیش از حد قرار می‌گیرد و ممکن است گسیخته شود.
بسیاری از موارد شکست در زلزله به دلیل ضعف در طراحی یا اجرای جزئیات اتصال میلگردها رخ داده‌اند. اجرای آرماتورگذاری هوشمند، مطابق گزارش‌ها، توانسته عملکرد لرزه‌ای را به طور محسوسی بهبود دهد و از فروپاشی ناگهانی جلوگیری کند. طراحی دقیق و اجرای کنترل شده بخش‌های بحرانی سازه را می‌توان با دقت آرماتورگذاری موثر، مقاوم‌تر ساخت و ایمنی بیشتری فراهم کرد.
نقش ضعف‌های طراحی معماری در افزایش ریسک زلزله
معمولا معماران بدون توجه به رفتار لرزه‌ای سازه، پلان ساختمان را با بازشوهای زیاد یا پلان نامتقارن طراحی می‌کنند. این تقارن‌زدایی باعث افزایش پیچش در سازه شده و بار لرزه‌ای روی برخی ستون‌ها یا دیوارهای برشی به طور ناهمگن تمرکز می‌یابد.
نتیجه این طراحی، کاهش توان سازه در تحمل نیروهای دینامیکی و افزایش احتمال تخریب موضعی یا کلی است. معماری مدرن بی‌توجه به اصول لرزه‌ای ممکن است زیبایی ایجاد کند ولی معماری ایمن نیست. برای افزایش ایمنی، توجه به جانمایی ستون‌ها، مرکز جرم و مرکز سختی به همراه رعایت قواعد طراحی لرزه‌ای ضروری است.
نادیده گرفتن آیین‌نامه‌های به روز لرزه‌ای
بسیاری از سازه‌های بتنی موجود براساس آیین‌نامه‌های قدیمی طراحی شده‌اند که معیارهای لرزه‌ای مدرن را در نظر نمی‌گرفته‌اند. تجربه زلزله‌های اخیر مانند بم، کرمانشاه و سرپل‌ذهاب نشان داد آن استانداردها دیگر جوابگوی واقعیت‌های زمین‌لرزه نیستند.
طراحی مقاوم در برابر لرزه نیازمند استانداردهای به‌روز و اجرای دقیق آن‌هاست. این موضوع شامل جزئیاتی مانند خاموت‌گذاری مناسب در ستون‌ها، شرایط حداقل پوشش بتن و محاسبات دقیق داکتیلیتی می‌شود. صرفا بروزرسانی آیین‌نامه کافی نیست. اجرای آن‌ها در پروژه‌های واقعی، گام مهمی در جهت مقاوم‌سازی واقعی ساختمان‌ها محسوب می‌شود.
سازه‌های بتنی در زلزله معمولا به دلیل ضعف در آرماتورگذاری، طراحی معماری نامناسب و عدم تطابق با آیین‌نامه‌های لرزه‌ای آسیب می‌بینند. صرف ساختن سازه کافی نیست، اجرای دقیق، اصلاح اصولی و مقاوم‌سازی موثر باید در اولویت قرار گیرد. چنین رویکردی، نه تنها ایمنی را افزایش می‌دهد بلکه طول عمر سازه را نیز تضمین می‌کند.
