بخشی از مقاله
یک روش کامل براي تقویت ساختمانهاي خشتی ضد زلزله در ایران
چکیده
درصد بالایی از مکانهاي مسکونی در ایران را ساختمانهاي خشتی تشکیل میدهند. این ساختمانهاي کم ارتفاع به علت داشتن سیستم سازه اي سنتی قادر به انتقال بارهاي جانبی، به خـصوص بارهـاي ایجـاد
شده به وسیله زلزله هاي حوزه نزدیک (Near Field) که موج قائم در این زلزله ها غالـب مـی باشـد، نیستند. نمونه بارز آن ساختمانهاي خشتی موجود در شهرستان بم بود که در زلزله دلخراش سال 2003 ،
به طور کامل ویران شدند. در این مقاله روشیکاملاً عملی ارائه شده است تا ایـن سـاختمانها در برابـر
زلزله مقاوم شوند. در این روش از تورهاي پلاستیکی به عنوان تقویـت لـرزه اي سـاختمانهاي خـشتی
استفاده شده است. مقدار متوسطی از تقویت هاي توري پلاستیکی براي جلوگیري از تخریب کامـل یـا ناقص ساختمان هاي خشتی حتی در طی زلزله هاي شدید می تواند استفاده شـود. تـوري پلاسـتیکی استفاده شده در این پروژه سازگار با دیوار هاي خشتی می باشد و در مدلهاي متنـوعی در آزمایـشگاه همراه با دیوارهاي خشتی مورد آزمایش قرار گرفته اند. آنها حتی براي میزان بالایی از شدت لرزه اي بـا
دیوار یکپارچه عمل می کنند و نتایج آزمایشها نشان داد که قرار دادن توري در محلهـاي بحرانـی مـی تواند براي جلوگیري از تخریب کافی باشد.
واژه هاي کلیدي : ساختمانهاي خشتی، مقاوم سازي، آسیب پذیري
-1 مقدمه:
دلایل و مثالهاي فراوانی میتوان آورد که قرنها زندگی صحرائی و روش زندگی همراه بـا زلزلـه در ایران را توضیح میدهد.گسلهاي زلزله و وضعیت جغرافیـاي حاصـل از آنهـا، بیـشترین علـت بـراي موقعیت سکونتگاهها ، منابع آبی کشت و کار و بعضی از مصالح ساختمانی میباشند.
١
گاهی اوقات زلزله، گسلها را تکان داده و دهکدهها ویران میشوند، اما زمـان بازگـشت زلزلـه بـراي یک گسل مشخصاحتمالاً هزاران سال میباشند و بعید است که در حافظه انسان بگنجد. زلزلههاي ویرانگر با تعداد مرگ و میر بالا به علت سبک طراحـی و آسـیب پـذیري سـاختمانهـاي محلـی در نزدیکی محل وقوع زلزله میباشند. در زلزلـه طـبس در سـال 1978 بیـشتر از 50 درصـد جمعیـت کشته شدند(11000نفر از (13000 و در زلزله بم در سال 2003 این رقمتقریباً30 درصـد بـود. بـا این وجود، چون این مناطق محل سکونت بودند، دوباره بازسازي شدند.
در گذشته جمعیتهاي روستائی در مکانهایی که آب، موجود و کشاورزي ممکن بود، مستقر مـی-شدند و در زلزلههاي مکرر با شدت Mw =6-7 به طور عادي 100 تا 1000 نفـر کـشته مـیشـدند. مثال جدیدتر زلزله زرند در فوریه 2005 به شـدتMw = 6/4 اسـت کـه دو دهکـده را ویـران کـرد و500 کشته بر جاي گذاشت. مشکل این است که دهکدهها به سرعت بزرگ میشوند، در حالی کـه کیفیت ساخت به صورت آسیب پذیر باقی مانده است. با وجود آنکـه ممکـن اسـت سـاختمانهـا از خشتی به آپارتمانهاي بلوکی چند طبقه تبدیل شـده باشـند، میـزان مـرگ و میـر زیـاد بـه طـور هولناکی باقی مانده است. به عنوان مثال می توان به دهکده سفیدآبه(6کـشته در (1978 کـه یـک شهر روستائی بزرگ از طبس میباشـد 11000)کـشته در (1978 و 2000)کـشته در دهکـدههـاي دیگر در میان کویر) یا شهر کوچک بم(با 40000کشته در 2003،شکل (1a یـا رودبـار (بـا 40000 کشته در (1990 یا شهر تهران که امروزه12-10 میلیون نفر جمعیت دارد(شکل (1b، اشـاره کـرد. البته مورد تهران میتواند آموزنده باشد. تهران بر روي کوهپایـههـاي کـوه البـرز واقـع شـده اسـت (شکل.(1b مکانی که به وسیله حرکت گسلهاي رانشی فعال بـالا آمـده اسـت، همچنـین چنـدین گسل فعال دیگر در نزدیکی آن واقع شده است. در زمان گذشته این منطقه به عنوان مکـانینـسبتاً کوچک براي راه اصلی بازرگانی استفاده میشد.
تهران قدیم در زلزله احتمالا MW = 7 در قرن 4 قبل از میلاد،سـالهاي 855، 985، 1177، )1830 (Ambraseys& Melrille1982& berberian& yeats 1999کاملاً ویران شـده باشـد. امـا تعداد کشتهها از استاندارد جهانی امروزاحتمالاً بسیار کمتر، شـاید 100یـا 1000 نفـر بـوده باشـد. تهران، امروز شهر بزرگی است که به سرعت رشد کردهاسـت. در قـرن 20 زمـانی کـه تهـران شـهر کوچکی بود، شهر تبریز(شکل(1bبزرگتـر و آبـادتر بـود و اهمیـت بیـشتري بـه عنـوان مرکـز راه بازرگانی داشت. تبریز توسـط یـک زلزلـه بـزرگ در گـسل نـزدیکش در سـال 1721کـاملاً ویـران شد(بیش از 4000کشته) و1780 (بیش از 5000کشته) در زمانی که جمعیت تنها بخـش کـوچکی از جمعیت امروز بود. این پیام روشن است که هیچ علامتی که جمعیـت متمرکـز شـهرهاي بـزرگ ایران به کاهش مرگ ومیر زلزله کمک کنـد، وجـود نـدارد. خیلـی از شـهرهاي بـزرگ در نزدیکـی کوهپایهها و گسلها قرار گرفتهاند در جایی که کشاورزي ممکن و در برابر زلزلـه نیـز آسـیب پـذیر میباشند. در چنین زلزلههاي که در گذشته چند صد نفر یا 1000 نفر را مـیکـشت حـالا دههـا یـا
٢
صدها هزار نفر یا شاید بیشتر را میکشد. این موقعیت شـبیه کمربنـد زلزلـه مدیترانـهاي در مرکـز شرق آسیا میباشد.
شکل (a) -1 تصویري از ناحیه قدیمی ساز بم که در زلزله سال 2003 ویران شد. در این قسمت از شـهر
ساختمانها از مصالح خشتی ساخته شده بودند و به طور کامل ویران شدند. (b) تصویري از کـلان شـهر
تهران بر دامنه البرز که توسط گسلهاي فعال محاصره شده است. این شهر حدود 10 تا 12 میلیـون نفـر جمعیت دارد.
-2 آسیب پذیري زلزله در ایران:
ارتباط بین چگونگی و محل زندگی مردم با زلزله، در ایران شگرف میباشد. شرایط جغرافیایی ایجاد شده، حاصل حرکت گسلها در زلزله میباشد و این در اثر بهم خوردگی مداوم بین صفحات اروپـا و افریقا و عربستان و هند میباشد. مناطقی بـزرگ از ایـن سـرزمین، پـست و بـی آب و علـف وداراي صحراهاي نامساعد یا فلاتهاي بلند و مرتفع میباشند. به علـت اینکـه محـل آنهـا روي مـسیرهاي تجاري است، جزء مکانهاي مهم و استراژیک به شمار می روند و نزدیک منابع آبـی قـرار گرفتـهانـد. خیلی از آنها در زلزلههاي گذشته وقتی جمعیت آنهانسبتاً کم بود، ویران شدند. اما حالا شهرهـاي خیلی بزرگ و آسیبپذیري شدهاند (جدول 1 را ببینید).
جدول -1 زلزلههاي به وجود آمده در ایران در 1000 سال گذشته با بیش از 10000 کشته
٣
-3 قوي سازي مناطق زلزلهخیز در ایران:
از شرح جزئیات بالا ارتباط بین مسیر گسل و وقوع زلزله احتمالی را میتوان فهمید. تـشخیص ایـن دهکدها براي دولت ضروري است. این دهکدها به طور تقریبی در 5 کیلومتري مسیر گسلها، جایی که قنات آغاز شدهاند، قرار دارند. بعد از شناسایی کردن این مناطق بایـد بـه اهـالی آنجـا آمـوزش و بودجه کافی داده شود. خیلی از سـکونتگاههـاي روسـتایی امکـان داشـتن کـارگرهـاي حرفـهاي و تکنسین را ندارند و خانههاي خود را به کمک بناهاي آموزش ندیده میسازند، بیـشتر ایـن خانـههـا مشکل جدي ساختاري دارند. آنها بر روي زمینهاي معیوب ساخته شدهاند و در برابر زلزله آسـیب-پذیر هستند.
یک پروژه تحقیقاتی در سال 2001 در دانشگاه کاتولیک در پرو براي مطالعه شـکل سـاختمانهـاي بنایی غیر رسمی در بخشهایی که ریسک زلزلهخیزي بالاي دارند، شـروع شـده اسـت. مقاصـد ایـن پروژه بررسی تعداد خانههاي بنایی محصور شده در چندین شهر پرو که در مناطق زلزلهخیز قـرار داشتند و براي سنجیدن و تعیین مشکل اصلی ساختاري و معماري آنهـا و ارزیـابی خطـر آسـیب-پذیري مناطق زلزلهخیز میباشد.
وقتی این اطلاعات بدست بیاید میتوانند براي گسترش دستورالعملهاي تکنیکـی سـاختمانهـاي بنایی محصور شده ضد زلزله در مناطق زلزلهخیز استفاده شود و معیارها میتواند در یک کتـاب کـه بیشتر می تواند مورد توجه بناهاي غیر رسمی قرار گیرد، منتشر شود. اطلاعات کتـابهـاي موجـود در مورد هر مرحله از روش ایجاد توضیحات فراوان با زبان ساده میباشد و امید است که این کتاب-ها بتواند به سازندگان خانه در کشورهاي در حال توسعه جهت ساختن خانههاي بنایی محصور شده کمک کند. با حمایت انستیتوي تحقیقاتی مهندسی زلزله این کتاب به انگلیـسی ترجمـه شـده و در
٤
وبسایت دایره المعارف جهان موجود اسـت(.(www.word-housing.net ترجمـه کـردن ایـن کتاب به فارسی و پخش چندین هزار کپی از آن در همه روستاهاي ایران و بخصوص دهکـدههـایی که در 5 کیلومتري از چشمه قناتها قرار دارند، میتواند گام مفیدي باشد.
محققان در دانشگاه کاتولیک پرو تلاش کرده انـد تـا روش هـایی بـراي ارتقـاي عملکـرد زلزلـه اي بناهاي خشتی با ارتقاي تکنیک هاي تقویتی ارزان قیمت با استفاده از مصالح صـنعتی پیـدا کننـد. این مقاله نتایج برنامه تجربی که در دانشگاه PUCP در کشور پروانجام شده اسـت را توضـیح مـی دهد که هدف اصلی آن پیدا کردن راههایی است که از مقدار کمی توري پلاستیکی بعنوان تقویـت لرزهاي ساختمانهاي خشتی استفاده شود. پروژه اي کـه در ایـن مقالـه توضـیح داده شـده شـامل آزمایش لرزه اي 5 ساختمان خشتی (مدل) با مقیاس (واقعی) کامل با استفاده از میز لـرزه اي یـک راستایی دانشگاه (PUCP) میباشد. مدل هـاي خـشتی داراي ابعـاد نـشان داده شـده در شـکل 2 بودند.
شکل -2 پلان و نماي مدلهاي خشتی (ابعاد به متر)
مدل هاي خشتی شامل چهار دیوار به طول 3/21 متر، ارتفاع متفـاوت و ضـخامت 26 سـانتی متـر بودند. دیوار هاي طولی (موازي با جهت لرزش) شامل باز شدگی هاي مرکزي (پنجره) بودنـد. دیـوار عرضی جلویی داراي باز شدگی جهت درب بود و دیوار بلنـدتر پـشتی داراي هـیچ گونـه بازشـدگی نبود.
در سایت هاي ساختمانی توري هاي پلاستیکی مقرون به صرفه معمولا به عنوان حفاظ (فنس) نـرم استفاده می شوند. مقادیر مقاومت کششی آنها نیروي در واحـد عـرض در %2 کـشیدگی بـوده و در جهت قوي توري میباشد. برآورد قیمت تقویتی (مسلح کردن) بـه صـورت دلار آمریکـا در هـر متـر
