اهمیت ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای در ساختمان‌ها
از زمان‌های گذشته تابه‌حال، زلزله باعث تلفات جانی و خسارت‌های مالی زیادی به ساختمان‌ها شده است. همین امر بر لزوم ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای در ساختمان‌ها تأکید دارد. در طول چندین دهه گذشته، تحقیقات در مورد توسعه روش‌های ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای موردتوجه قرار گرفته است. از این تحقیقات به‌منظور ارزیابی کمی خسارات مربوط به زلزله در سازه‌ها استفاده شده است. در این میان، شاخص‌های ارزیابی آسیب‌پذیری و خطر لرزهای، به‌منظور تعیین میزان خسارت به عناصر و یا کل سیستم سازه‌ای ایجادشده‌اند. ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای را می‌توان به‌عنوان تابعی از مشخصات سازه‌ای و خطر سایت تعریف نمود.
همچنین به‌طورکلی آسیب‌پذیری را می‌توان تابعی از رسیدن به یک سطح خرابی و در یک شدت مشخص حرکت تعریف کرد. برای این منظور از منحنی‌های شکنندگی استفاده می‌شود که در ادامه این مقاله در مورد آن‌ها توضیح خواهیم داد. شدت آسیب‌پذیری ساختمان‌ها در برابر زلزله توسط این منحنی‌ها نشان داده می‌شود؛ بنابراین یکی از روش‌های ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای استفاده از این منحنی‌ها است.
در این بخش از مقاله قصد داریم در مورد سهم میانقابها در عملکرد لرزهای ساختمان‌ها صحبت کنیم. این مسئله به یک سری پدیده‌ها، جزئیات و خواص مکانیکی مانند سختی نسبی، مقاومت میانقابها و دیوارهای بنایی بستگی دارد.
مقاوم سازی اسکلت بتنی تقویت شده
برای ارزیابی و مقاوم‌سازی سازه‌های اسکلت بتنی تقویت‌شده Reinforced Concrete (RC)، رفتار غیرخطی ناشی از زلزله باید در نظر گرفته شود. روش‌های مختلفی برای شبیه‌سازی پاسخ قاب‌ها تحت تأثیر تنش وجود دارد. استانداردهای بین‌المللی علی‌رغم نقش مهمی که دیوارها در عملکرد لرزهای سازه‌های RC دارند هنوز هم میانقابها را “عناصر غیر سازه‌ای ” می‌دانند.
به همین دلیل، تعداد زیادی از سازه‌های RC به‌طور نامناسب طراحی‌شده‌اند. سه استراتژی مهم می‌تواند برای تقویت سازه‌های RC برای این منظور اتخاذ شود که عمدتاً شامل تقویت کلی سازه، تقویت اعضای سازه‌ای به‌صورت مجزا و تقویت میانقابها است. این استراتژی‌ها را می‌توان به‌صورت جداگانه یا گروهی بر روی سازه اعمال نمود.
روش‌های ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای
ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای ساختمان‌ها به دو روش کمی و کیفی صورت می‌پذیرد. از روش ارزیابی کیفی برای ارزیابی اولیه استفاده می‌شود. از دستورالعمل‌های بهسازی لرزهای ساختمان‌ها در روش ارزیابی آسیب‌پذیری کمی استفاده می‌شود. در ساختمان‌های با اسکلت فولادی و بتنی از تحلیل استاتیکی غیرخطی برای ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای به روش کمی استفاده می‌شود. این کار را می‌توان با استفاده از نرم‌افزار ETABS انجام داد.
روش‌های کمی به زمان بیشتر و بررسی دقیق‌تر نیاز دارند. مزیت روش‌های کیفی به روش‌های کمی سرعت بالای آن در ارتباط با بررسی آسیب‌پذیری لرزهای ساختمان‌های یک شهر و یا یک استان است. به‌عنوان مثالی برای روش‌های کیفی می‌توان به روش ارزیابی آسیب‌پذیری شرکت ارزیابی و تامین ایمنی لرزهای مامن ایرانیان اشاره نمود.
ازجمله نشریه‌هایی که از آن جهت ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای ساختمان‌ها استفاده می‌شود، نشریه 364 معاونت برنامه‌ریزی و همچنین معاونت راهبردی ریاست جمهوری است. این نشریه دارای دو حالت ارزیابی کیفی و سریع چشمی است.
دو گام اساسی برای مطالعات آسیب‌پذیری سازه‌ها وجود دارد. گام اول شناسایی نقاط ضعف ساختمان‌ها است. این کار به کمک استاندارد تشخیص ضعف صورت می‌پذیرد. گام دوم بررسی روش‌های مناسب برای ترمیم و تقویت سازه‌ها یا همان استاندارد درمان است.
ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای در ساختمان‌های بتنی
علی‌رغم پیشرفت‌های فنی در طراحی لرزهای سازه‌ها، بسیاری از مناطق هنوز هم در سطح بالایی از خطر لرزهای قرار دارند. در نتیجه به‌منظور کاهش خطرات ناشی از زمین‌لرزه در مناطق نزدیک گسل باید نسبت به ارزیابی و آسیب‌پذیری لرزهای آن‌ها اقدام نمود.
ارزیابی عملکرد لرزهای ساختمان‌های بتنی در زمین‌لرزه‌های اخیر در کشور نشان داده است که با وجود مدرن بودن این سازه‌ها و رعایت ضوابط مندرج در استاندارد 2800 بازهم این ساختمان‌ها مورد آسیب قرارگرفته‌اند و یا منهدم شده‌اند. نتایج تحقیقات نشان داده است که بیشتر خسارت‌های وارد بر سازه در هنگام زلزله به عملکرد آن در محدوده غیرخطی برمی‌گردد. در نتیجه محققان آسیب‌پذیری و نحوه عملکرد ساختمان‌های بتنی را با استفاده از دو روش شاخص خسارت پارک- انگ و ATC-40 موردمطالعه و بررسی قراردادند.
به دلیل وجود کاستی‌ها در روش‌های طراحی سازه‌ای و تعیین رفتار واقعی سازه، نیاز به ارائه روش‌های جدید که بر مبنای تحلیل غیرخطی است، خودنمایی می‌کند؛ بنابراین در علم مهندسی زلزله به‌جای طراحی بر اساس نیرو، از روش طراحی بر اساس عملکرد استفاده می‌شود.
روش ATC-40 نوعی روش طیفی ظرفیت است که محققان با استفاده از این روش به ارزیابی لرزهای قاب‌های بتنی که تحت تأثیر بارگذاری جانبی قرارگرفته‌اند، می‌پردازند. در روش ATC-40 از تحلیل استاتیکی غیرخطی و در روش شاخص خسارت پارک- انگ از تحلیل دینامیکی غیرخطی استفاده می‌شود.
ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای ساختمان‌های با قاب خمشی فولادی و RC با استفاده از روش‌های آماری و HAZUS
مهندسان طراح همیشه در انتخاب نوع سازه، به‌منظور استفاده در مناطق دارای فعالیت‌های لرزهای قابل‌توجه، دچار چالش جدی می‌شوند. برای حل این معضل، محققان رو به استفاده از منحنی‌های شکنندگی آوردند که فرصتی برای طراحان فراهم می‌کرد تا سازه‌ای را انتخاب کنند که کمترین میزان آسیب را داشته باشد.
در این قسمت از مقاله آسیب‌پذیری لرزهای دو نوع سیستم قاب خمشی فولادی و بتنی مسلح، با استفاده از منحنی‌های شکنندگی به دست آمده توسط HAZUS و روش‌های آماری، بررسی شده است. از منحنی‌های شکنندگی برای ارزیابی چندین پارامتر احتمالی استفاده می‌شود. علاوه بر این، بررسی می‌شود که احتمال خسارت شدید همان‌طور که انتظار می‌رود، کاهش یافته است یا خیر؟
منحنی‌های شکنندگی، اطلاعاتی در مورد چگونگی افزایش احتمال آسیب سازه‌ای با افزایش حداکثر شتاب زمین ارائه می‌دهند. از این منحنی‌های شکنندگی در سال 1980 برای اولین بار در نیروگاه‌های هسته‌ای استفاده شد. بعدها این منحنی‌ها توسط Kircher وMartin توسعه یافتند. همچنین این منحنی‌ها از نظر محاسباتی بسیار ساده هستند و به‌صورت تجربی و با قضاوت مهندسی به دست آمده‌اند.
منحنی های شکنندگی
در منحنی‌های شکنندگی آسیب‌پذیری به‌صورت احتمالاتی و به‌صورت تابعی از پارامترها مانند شدت زلزله و همچنین احتمال وقوع آن بیان شده است. همان‌طور که در شکل نشان داده شده است.
برای تحقق این امر محققان اقدام به تجزیه‌وتحلیل دینامیکی غیرخطی سیستم قاب خمشی چندین ساختمان پنج، هشت و دوازده طبقه، با استفاده از نرم‌افزار Perform 3D نمودند. در این تحقیق تعریف حالت‌های آسیب براساس توصیفات ارائه‌شده توسط HAZUS ارائه شده است.
در نهایت با بررسی منحنی‌های شکنندگی، این نکته را درمی‌یابیم که روش HAZUS احتمال آسیب را کاهش می‌دهد و این کاهش برای قاب‌های RC بیشتر است. به‌طورکلی، قاب‌های RC در مقایسه با قاب‌های فولادی از شکنندگی بالاتری برخوردار هستند.
همان‌طور که بیان شد روش‌های مختلفی برای ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای سازه‌ها وجود دارد که توضیح مفصل در مورد هر یک از این روش‌ها خارج از حوصله این مقاله است. شما می‌توانید برای دریافت مشاوره رایگان و یا ارزیابی آسیب‌پذیری لرزهای ساختمان خود به نیروهای متخصص در شرکت ارزیابی و تأمین ایمنی لرزهای مأمن ایرانیان مراجعه نمایید.
