علل بهسازی و روش های آن در ساختمانهای بتنی

سازه های بتن آرمه به عنوان بخش گسترده ای از سازه ها چنانچه بر حسب محاسبات دقیق و روابط شکل پذیری طراحی و اجرا شوند، ساختمان های بسیار مطلوبی خواهند بود. اما کیفیت ساخت در برخی ساختمان ها به دلایل مختلف بسیار پایین است. کیفیت بد بتن، آرماتورگذاری نامناسب، اجرای بد بتن ریزی، مصالح نامرغوب از مشکلات این سازه ها است. علاوه بر این، رعایت ضوابط شکل پذیری امری ضروری در طراحی و ساخت این بناها است که می توان گفت به ندرت در ایران رعایت می شود.

این سیستم های قابی نسبت به عملکرد میان قابها همانند جداکننده های آجری بسیار حساس هستند. آزمایش ها و تجارب زلزله گذشته شاهدی بر آثار نامطلوب متقابل دیوارهای آجری پر کننده و قاب های بتنی است. ضربات متقابل میان دیوارهای جداکننده و قاب های ستون بندی شده موجب تخریب ستون بتنی می شود و همچنین به علت عدم شکل پذیری قاب، موجب شکست برشی در آن می شود. اصولاً ساختمانهای بتنی که سیستم لرزه بر آنها صرفاً قاب خمشی است در مقایسه با قاب هایی که از دیوار برشی بهره می گیرند عملکرد ضعیفتری دارند. علت این امر تمرکز تخریب در اتصالات است. به دلیل ضعف ذاتی اتصالات بتنی، آسیب پذیری این نوع سازه زیاد است. به عکس، ساختمانهای دارای دیوار برشی، سختی بیشتر و کاهندگی کمتری دارند و از این رو عملکرد بسیار بهتری دارند.

بطور کلی با نگاهی به عملکرد ساختمانهای بتنی در زلزله های مخرب، نقاط ضعف زیر مشخص گردیده است:

• عدم تامین مقاومت برشی لازم در هر طبقه (توسط ستونها و دیوارهای برشی)؛
• شکست برشی ستونهایی که طولشان به طور ناخواسته توسط دیوارها و سایر عناصر غیر سازه ای کوتاه شده است (شکست ستون کوتاه)؛
• شکست برشی تیرها و ستونها که موجب تردی رفتار سازه می گردد؛
• لغزش میلگردها در اتصال تیر به ستون؛
• شکست برشی اتصال تیر به ستون؛
• شکست ترد دیوارهای برشی که دارای بازشو هستند و یا دیوارهایی که با اعضای افقی بهم متصلند (دیوار برشی درگیر)؛
• پیچش ناشی از برون محوری و تمرکز تخریب در یک طبقه بدلیل توزیع نامنظم سختی در ارتفاع.

دلایل تقویت سازه های بتنی

با ارزیابی شرایط ساختمانهای موجود، دلایل ضعف سازه ها را می توان به شرح زیر دسته بندی نمود.

خطاهای طراحی

شامل اشکالات در شناخت خاک و پی، عدم توجه به اصول و مبانی طراحی ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله، اشتباه در تحلیل و طراحی، تهیه نقشه ها، مدارک و جزئیات اجرایی.

خطاهای اجرایی

از قبیل اشکال در قالب بندی، آرماتوربندی، تولید و اجرای بتن، قالب برداری و عمل آوری بتن که اغلب به دلیل کاهش مقاومت فولاد و بتن بر اساس شرایط محیطی و عدم وجود سیستم های کنترل کیفی، نظارت و یا وجدان کاری در کارگاه ناشی می گردد.

افزایش بار سازه

بار سازه های موجود نیز ممکن است با توجه به گذشت زمان افزایش یابد. این افزایش در ساختمانهای مسکونی به دلیل تغییر کاربری و در مورد پلها به دلیل افزایش بار ترافیکی رخ میدهد. اعمال بارهایی بیش از بارهای پیش بینی شده در هنگام طراحی نیز از دلایل تقویت می باشد.

تغییرات آئین نامه ای

رفتار سازه های بتن آرمه در زلزله های اخیر نشان داده است که آیین نامه های طراحی سازه های بتن آرمه که در سالهای قبل از 1970 تدوین یافته اند دارای نقایص و کمبودهایی میباشند. نواقص عمده این آیین نامه ها عبارتند از:

• قلاب مهار انتهایی آرماتورهای عرضی: قلاب مهاری انتهای تنگها به صورت 90 درجه در منطقه پوشش بتن مهار شده و در هنگام شکست بتن، مهاری از بین میرود.
• جزییات وصله آرماتورهای طولی: طول وصله آرماتورهای انتظار از روی فوندانسیون برای رسیدن میلگرد به حالت تسلیم کافی نیست و منجر به شکست ترد ناشی از زوال پیوستگی بتن و آرماتور میشود.
• کمبود فولاد محصور کننده: کمبود فولادهای محصورکننده باعث میشود بتن پوششی بلافاصله پوسته شده و بتن هسته نیز مقاومت و شکلپذیری لازم را نداشته باشد و آرماتورهای طولی به سرعت کمانش کرده و ستون تخریب شود.

شناخت بهتر نیروهای زلزله نسبت به گذشته

بر اثر نیروهای اینرسی ناشی از زلزله، در اعضای قاب، نیروهای برشی و خمشی به وجود میآیند. در طراحی مناسب برای زلزله، اطمینان از شکل پذیری سازه امری اجتناب ناپذیر میباشد. به این معنی که سازه باید قادر به تحمل تغییر شکلها بدون شکست اعضا باشد. لنگرهای خمشی زیاد باعث تسلیم آرماتورها یا کمانش آنها میشود. همچنین تنشهای فشاری زیاد باعث خرد شدن بتن میگردد و اگر محصور شدگی بتن کافی نباشد بتن خرد شده و خراب میشود. همه این موارد باعث تشکیل مفصل پلاستیک شده و اگر تعداد آنها از حد معینی فراتر رود باعث ناپایداری سازه و فرو ریختن آن میشود.

تأثیر شرایط محیطی مخرب

برای سالهای متمادی فولاد به عنوان مسلح کننده بتن مورد استفاده قرار گرفته است. اما طراحان همیشه با مسأله خوردگی آن روبرو بوده اند. این مسأله مخصوصاً در مورد سازه های دریایی، ساحلی، پایه پلها که شرایط محیط خوردگی را دارد بیشتر مورد توجه است. در شرایط آسیب دیدگی سازه ها ناشی از حوادث ضربه، آتش سوزی، باد و زلزله، سازه نیازمند به بررسی مجدد می باشد. در صورت نیاز احتیاج به تعمیر و ترمیم برای رسیدن به حالت اولیه خواهد داشت.