برای مقاوم‌سازی ساختمان‌اسکلت فلزی در برابر زلزله و عوامل دیگر، تقویت مسئله مهمی است که معمولاً به دو صورت پیشگیرانه و تعمیری انجام می‌شود. این عملیات به منظور افزایش استحکام و پایداری سازه در مواجه با نیروهای زلزله اجرا شده و روش‌های متنوعی دارد.

در ادامه به برخی از روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان‌های فلزی پرداخته‌ایم و در این مطلب مدیریت ریسک و خطرات آن بررسی می‌شود.

ساختمان اسکلت فلزی چیست و چه تفاوتی با سازه بتنی دارد؟

به طور کلی ساختمان‌ها بسته به موقعیت زمین و کاربری، از دو نوع اسکلت بتنی و فلزی ساخته می‌شوند. مهم‌ترین تفاوت بین سازه بتنی و فلزی، مقاومت بیشتر و عمر مفید بالاتر در اسکلت‌های فولادی است؛ بنابراین می‌توان گفت که هزینه اجرای آن نیز، بیشتر از اسکلت بتنی می‌شود.

اسکلت فولادی مقاومت بسیار خوبی در برابر نیروهای خارجی دارد؛ اما اگر تمهیدات لازم برای مقاوم‌سازی آن در برابر زلزله انجام نشود، قطعا حوادث مالی و جانی زیادی خواهد داشت.

اسکلت فولادی، پیکره و جان یک سازه فلزی را تشکیل می‌دهد؛ بنابراین محکم‌سازی اسکلت نه تنها اقدامی پیشگیرانه در برابر زمین لرزه‌ها است، بلکه در کاهش تخریب‌ها نیز تاثیر زیادی دارد.

روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان اسکلت فلزی

پیش از اینکه به روش‌های محکم کردن سازه فولادی بپردازیم، بهتر است اجزای این ساختمان‌ها را بررسی کنیم. یک اسکلت فلزی از اجزایی مانند تیرآهن، تیر ورق، ورق کله گاوی، عرشه و… تشکیل شده که به صورت مجموعه در اتصال و ارتباط با یکدیگر قرار می‌گیرند.

بنابراین بهتر است این مقاطع به خصوص تیرآهن را از نوع مرغوب و باکیفیت آن تهیه کنید تا در آینده طول عمر بیشتری داشته باشند. برای تهیه تیرآهن، توصیه می‌شود که مراکز و منابع معتبر را انتخاب نمایید.

مقاوم کردن ساختمان

متداول‌ترین روش‌های افزایش مقاومت اسکلت فلزی عبارتند از:

1. استفاده از مهاربند و بادبند

مهاربند یا Stiffener به عنوان عضو سختی دهنده به سازه، شناخته می‌شود؛ در حقیقت افزایش مقاومت و استحکام سازه در برابر نیروهای خارجی مانند باد شدید یا زمین لرزه، به کمک اجزای مهاربند یعنی میله‌ها، لوله، تیر و… امکان‌پذیر است.

مهاربندها معمولاً به شکل مثلث‌هایی (مانند مثلث‌های خودنگه‌دار) نصب می‌شوند که باعث تثبیت و تقویت سازه در برابر تغییرشکل‌های ناشی از نیروهای جانبی شود. این مقاطع باید در نقاط استراتژیکی سازه، به ویژه در نقاط ضعف استفاده شوند.

بادبند یا Wind Bracing نیز نوعی مهاربند است که برای جلوگیری از انفجار سازه به علت وزش باد و حفظ استحکام ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بادبندها به صورت افقی یا عمودی و بر روی سطوح ساختمان به صورت شبکه‌ای یا تقویتی نصب می‌شوند. این محصولات به تثبیت ساختمان در برابر نیروهای طوفانی کمک کرده و از تغییرشکل غیرمطلوب و خرابی‌های سازه به علت باد جلوگیری می‌کنند.

2. استفاده از دیوارهای برشی

روش کاربردی دیگری که در افزایش استحکام سازه فولادی تاثیر مفیدی دارد، دیوارهای عمودی تشکیل شده از بتن مسلح یا بلوک‌های سبک هستند.

تقویت مقاومت برشی، کاهش جا به جایی‌های جانبی، افزایش استحکام کلی، سهولت در اجرا و محافظت از جان و مال ساکنین مهم‌ترین مزایا و فواید این نوع دیوار است.

توجه داشته باشید که برای استفاده موثر از دیوارهای برشی، طراحی و اجرای صحیح آنها توسط مهندسان متخصص در زمینه مقاوم‌سازی اسکلت فلزی ضروری است. همچنین رعایت استانداردهای سازمان نظام مهندسی و توصیه‌های آن در این زمینه الزامی است.

3. استفاده از تیر بتنی با فولاد یا مقاوم‌سازی ترکیبی

این روش از اتحاد قوای فولاد و بتن برای بهبود عملکرد سازه در مقابل زلزله تشکیل شده و عملکرد سازه را در شرایط حساس مانند زمین لرزه بهبود می‌بخشد.

ترکیب بتن و فولاد، باعث افزایش توانایی باربری سازه می‌شود؛ در نتیجه مقاومت ساختمان در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی نیز افزایش پیدا می‌کند.

افزایش استحکام و سختی، امکان استفاده از فضای خالی، افزایش پایداری در برابر فشارهای خارجی و رطوبت مزایایی است که با مقاوم‌سازی ترکیبی به سازه افزوده می‌شود.

برای مقاوم‌سازی اسکلت فلزی با ترکیب تیرهای بتنی و فولاد، نیاز به مهندسی معماری و مهندسی سازه داریم تا طراحی، محاسبه و اجرای صحیح این روش انجام شود. در حقیقت استانداردها و مقررات محلی باید رعایت شوند تا سازه اصولی و ایمن داشته باشد.

4. استفاده از میلگردهای طولی و خاموت

میلگرد و خاموت مهم‌ترین مقاطع یک سازه هستند که اغلب برای افزایش مقاومت کششی و برشی ساختمان استفاده می‌شوند. هزینه خرید خاموت تا حد زیادی به قیمت هر شاخه میلگرد بستگی دارد؛ بنابراین باید روزانه از نرخ دقیق آن مطلع شوید.

5. استفاده از پلیمرهای مسلح شده با الیاف یا FRP

مصالح اف آر پی در واقع الیاف‌های پلیمری کربنی، شیشه‌ای یا رزینی هستند که در مقابل نیروهای رانش و ارتعاش، از سازه محافظت می‌کنند.

کاهش وزن سازه به دلیل داشتن مواد سبک‌تر نسبت به فولاد، از جمله فواید استفاده از FRP است که باربری و حمل و نقل آن را تا حد زیادی آسان‌تر می‌کند.

این مصالح معمولاً انعطاف‌پذیری بسیار بالایی دارند به همین دلیل معمولاً به اشکال و ظواهر مختلفی تولید می‌شوند. کارایی این محصول نیز با دماهای مختلف صنعتی و سایر آب و هواها سازگار است.

6. شبکه‌های سیمی جوش‌خورده

شبکه‌های سیمی جوش‌خورده یا Mesh معمولاً برای تقویت و افزایش مقاومت سازه‌ها، در مقابل بارهای استاتیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شبکه‌ها از ترکیب میلگردهای فولادی با قطرهای مشخص و با استفاده از فرآیند جوشکاری به یکدیگر متصل می‌شوند.

کاهش تغییرشکل‌های نامطلوب، افزایش توانایی باربری، مقاومت به خوردگی، سادگی نصب و اجرا از جمله قابلیت‌های این روش است؛ به همین دلیل طرفداران بیشتری نسبت به سایر روش‌ها دارد.

در کل، شبکه‌های سیمی جوش‌خورده یکی از روش‌های مهم و موثر در مقاوم‌سازی سازه‌ها هستند، اما برای استفاده مؤثر از آن‌ها نیاز به طراحی دقیق توسط مهندسان متخصص و رعایت استانداردها و مقررات محلی دارید. همچنین، انتخاب مناسب اندازه و تعداد شبکه‌های سیمی جوش‌خورده باید بر اساس نیازهای سازه و تجزیه و تحلیل‌های مهندسی صورت گیرد.

7. استفاده از میراگر یا کنترل کننده ارتعاش

استفاده از میراگر یک روش موثر برای افزایش مقاومت سازه در برابر نیروهای زلزله و افزایش ایمنی ساختمان است. میراگرها عمدتاً از بتن مسلح ساخته می‌شوند و وظیفه اصلی آن‌ها تحمل نیروهای برشی و تغییرشکل‌های نامطلوب در سازه در زمان زلزله است. میراگرهای ویسکوز، اصطکاکی، جاری شونده، ویسکو الاستیک مهم‌ترین کنترل کننده‌های ارتعاش زمین هستند.

میراگرها عمدتاً در سازه‌های بلند و غیرمسکونی مانند بیمارستان‌ها، انبارها، و سازه‌های صنعتی کاربرد دارند.

8. استفاده از مقاطع کنترل لرزش

استفاده از ورق فلزی، نبشی و تسمه در کنترل ساختمان نقش موثری دارد. اغلب از ورق‌های فلزی برای پوشش ستون‌ها استفاده می‌شود و قسمت‌های باربری دارای مقاومت برشی و کششی می‌شوند.

نبشی کشی ساختمان نیز، با استفاده از اتصال و پوشش تسمه یا نبشی انجام می‌شود. در این روش از 4 عدد نبشی برای چهار سمت ستون استفاده می‌شود که توسط تسمه‌ها فلزی به هم متصل شده اند.

این روش نیز مانند سایر روش‌ها از مزایای بسیار زیادی برخوردار است که در نهایت موجب افزایش مقاومت ساختمان در برابر نیروهای ناشی از زلزله می‌شود.

9. استفاده از روش ژاکت بتنی یا تقویت ستون فلزی

ژاکت بتنی یک روش مهندسی برای تقویت و افزایش مقاومت سازه‌های بتنی یا فولادی در برابر نیروهای زلزله، تغییرشکل‌های نامطلوب، یا خرابی‌های سازه‌ای است. این روش به “مقاوم‌سازی به روش “ژاکت بتنی” نیز شناخته می‌شود.

مجموعه‌ای از لایه‌های بتن، میلگرد طولی و خاموت بسته را ژاکت بتنی می‌گویند. مهم‌ترین هدف استفاده از این روش، مقاوم‌سازی فونداسیون زمین ساختمان است.

10. اضافه کردن دیوار جانبی

اضافه کردن دیوار جانبی، از شکست برشی در ستون‌ها جلوگیری می‌کند. این دیوار‌ها انعطاف‌پذیری بیشتری دارند و به همین در برابر لرزه‌های زمین، شکل پذیرتر هستند.

مقاوم‌سازی اسکلت فلزی ساختمان‌ها در برابر عوامل و حوادث طبیعی مانند زلزله، نکته بسیار مهمی است که باید در مورد آن برنامه ریزی‌های لازم لحاظ شود. در این مقاله به ده روش اصولی برای افزایش مقاومت ساختمان‌ها پرداختیم.

از روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان، برای چه نوع سازه‌های می‌توان استفاده کرد؟

سازه‌های بتنی، فولادی و حتی بنایی قابلیت اجرای این روش‌ها را دارند.

تخمین اثر مقاوم‌سازی به چه معناست؟

تعیین میزان و جهت تغییرات لحاظ شده در ساختمان و مطلوب بودن آنها

چگونه محل مقاوم‌سازی ساختمان را تشخیص دهیم؟

این تشخیص به کمک محاسبات و طراحی‌های دقیق از شمای ساختمان امکان‌پذیر می‌شود.