گاهی بعضی ساختمان ها از نظر سازه ای «یک قاب بتنی» هستند، اما از نظر بهره برداری عملاً اجازه خاموش شدن ندارند؛ شعب بانک ها، ساختمان های ستادی، بیمارستان ها، دیتا سنتر ها و مجتمع های تجاری از همین دسته اند. معمولاً در اولین جلسه ای که برای مقاوم سازی این نوع ساختمان ها برگزار می شود، قبل از آنکه کسی اسم آییننامه ۲۸۰۰ یا دستورالعمل بهسازی را بیاورد، کارفرما یک جمله روشن می گوید: «هر کاری لازم است انجام دهید، اما سرویس دهی نباید متوقف شود. »
از همین نقطه، صورت مسئله با یک پروژه «معمولی» فرق می کند. روش های کلاسیک مقاومسازی که بر پایه تخریب عمده، بازطراحی داخلی، ژاکت های سنگین و بستن چند طبقه برای ماه ها استوار است، عملاً از دایره گزینه ها خارج می شود. سازه بتنی نیاز به ارتقای عملکرد لرزه ای دارد اما زندگی روزمره ساختمان باید ادامه پیدا کند؛ این دقیقاً جایی است که ما در بهسازان لرزه ای رعد وارد می شویم.
مراحل مقاوم سازی ساختمان بتنی بدون تخریب
هر مرحله از فرآیند مقاوم سازی از ارزیابی دقیق وضعیت فعلی تا تعیین سطح عملکرد و انتخاب روش مناسب مقاوم سازی سازه، نقش تعیین کننده ای در موفقیت پروژه دارد. این مراحل کمک میکنند تصمیم ها مبتنی بر داده واقعی، تحلیل مهندسی و راه های حل اجرایی قابل اعمال باشند و در نهایت مقاومسازی به شکلی ایمن، اقتصادی و بدون توقف بهره برداری انجام شود؛ خلاصه مراحل آن به شرح زیر می باشد:
- ارزیابی کامل وضعیت فعلی سازه بتنی
- تعیین سطح عملکرد فعلی و هدف
- انتخاب راهحل مقاوم سازی ساختمان بتنی بدون تخریب (مثل ساختار بیرونی)
- طراحی جزئیات اتصالات و فازبندی اجرا
- کنترل کیفی و پایش عملکرد در حین و بعد از اجرا
در ادامه، هر مرحله را دقیقتر مرور میکنیم.
بیشتر بخوانید : راهنمای افزایش ارزش ملک از طریق بازسازی اصولی
ارزیابی کامل وضعیت فعلی سازه بتنی
تجربه من در پروژه های مختلف از ساختمان های اداری بانک ها تا مراکز حساس داده نشان داده که هیچ تصمیمی در مورد روش مقاومسازی، تا زمانی که وضعیت موجود بهصورت عددی و مستند شناخته نشده، قابل دفاع نیست. برای همین همیشه از ارزیابی کیفی ساده شروع نمی کنیم و مستقیم به سراغ مدل سازی نمی رویم؛ بین این دو، یک لایه جدی اطلاعات قرار میگیرد: آزمایش و داده میدانی.
در بازدید اولیه، وضعیت ظاهری سازه، ترک ها، لهیدگی ها، نشتی ها، فرسودگی مصالح و ایرادات آشکار اجرایی ثبت می شود. سپس با مجموعه ای از آزمون های غیرمخرب تصویر روشن تری ساخته می شود که در جدول زیر به برخی از آزمون های رایج پرداخته شده است.
| نوع آزمون | هدف از بهره گیری |
| چکش اشمیت | تخمین نسبی مقاومت فشاری بتن در نقاط مختلف |
| التراسونیک (UPV) | شناسایی حفره ها و نواحی ضعیف و ناپیوستگیها |
| اسکن بتن | تعیین موقعیت و عمق آرماتورها و کابل های پس تنیده |
| پتانسیل خوردگی (هافسل) | تخمین خطر خوردگی میلگرد ها؛ به طور کلی نواحی فعال خوردگی |
چنانچه نیاز باشد، نمونه برداری محدود و آزمون های مخرب نیز اضافه میگردد. سپس خروجی این لایه، یک مجموعه داده قابل اعتماد است که می تواند وارد مدل سازی شود؛ نه حدس و گمان، بلکه براساس اعداد و آزمونهاست.
تعیین سطح عملکرد فعلی سازه بتنی
در گام بعد، سازه در نرمافزار هایی مانند ETABS یا 2000SAP با فرضیات منطبق بر وضعیت واقعی، مدل می شود و عملکرد سازه برای سطوح مختلف زلزله ارزیابی می گردد. معمولاً در این مرحله مشخص می شود که سازه در برابر زلزله طرح، در چه سطح عملکردی است (مثلاً بین Immediate Occupancy و Life Safety قرار دارد) و چه فاصله ای تا سطح هدف مورد انتظار کارفرما و استاندارد ها دارد؛ تازه بعد از این مرحله است که می توان درباره «نوع» روش مقاوم سازی صحبت کرد.
برای مثال، در یکی از پروژه های بانکی ما، تحلیل غیرخطی نشان داد که سختی جانبی ساختمان در یک جهت به قدری پایین است که تغییر مکان نسبی طبقه در سطح زلزله طرح، از حدود مجاز LS فراتر میرود. هدفگذاری ما ارتقای عملکرد به محدوده ی IO–LS بود و این یعنی نیاز به یک سیستم باربر جانبی جدید، نه صرفاً سوراخ کاری و ژاکت گذاری موضعی.
مقاوم سازی ساختمان بتنی بدون تخریب به چه صورت است؟
در ساختمان هایی که امکان تخلیه یا تعطیلی ندارند، تجربه ما تقریباً همیشه یک نتیجه تکراری دارد و آن این است: هر روشی که مبتنی بر مداخله سنگین داخلی باشد، دیر یا زود در مرحله اجرا به بن بست می رسد. مسیرهای کلاسیک مثل دیوار برشی بتنی، ژاکتهای سنگین و تخریب اساسی تیغهها، وقتی با واقعیت عملیات بانکی، دیتا سنتر، بیمارستان یا مجتمع تجاری برخورد میکند، بهسادگی قابل اجرا نیست. در چنین پروژه هایی، مؤثرترین و واقع بینانه ترین راه حل، استفاده از سیستم های سازه ای بیرونی یا محیطی است؛ چیزی که ما در رعد تحت عنوان ساختار بیرونی(Exterior Structure) از آن استفاده می کنیم.
چگونه سیستم سازه ای ساختار بیرونی را برای سازه بتنی می توان اجرا کرد؟
ایده ساده است، اما پیاده سازی اش چندان کار ساده ای نیست. بهجای ساخت ستون و دیوار جدید در دل ساختمان و تخریب فضا های داخلی، یک سیستم باربر جانبی جدید در پوسته بیرونی ساختمان ایجاد میکنیم مانند قاب های فولادی، مهاربند ها یا دیوار های برشی بیرونی. این سیستم جدید بهتنهایی کافی نیست؛ باید بهصورت کنترل شده به سقف ها و دیافراگم های موجود متصل شود تا در زلزله، سهم قابل اندازه گیری در تحمل نیرو داشته باشد.
ابتدا قبل از هر چیز باید رفتار دیافراگم سقف ها را جدی بررسی کنیم. اگر سقف ها در تحلیل بهعنوان دیافراگم صلب یا نیمه صلب در نظر گرفته شوند، باید مطمئن شویم این فرض در واقعیت هم تا حد قابل قبولی برقرار است. اتصال دال به تیر ها، جزئیات اجرایی لبه ها و ظرفیت انتقال برش دیافراگمی باید بررسی شوند. اگر سقف نتواند برش را به سیستم بیرونی منتقل کند، قاب یا دیوار برشی بیرونی هرچقدر هم قوی طراحی شود، در رفتار واقعی سازه نقش چندان موثری نخواهد داشت.
همزمان سیستم ثقلی سازه را هم نباید نادیده گرفت چرا که افزایش سختی جانبی در یک جهت، تغییر در توزیع نیرو ها و تغییر شکل ها را به دنبال دارد. در بعضی ساختمان ها، قبل از آنکه سیستم بیرونی طراحی نهایی شود، لازم است تیر ها یا دال ها در برخی دهانه ها تقویت شوند تا بتوانند هم ظرفیت ثقلی را حفظ کنند و هم مسیر انتقال نیرو به سازه الحاقی را پوشش دهند. این هماهنگی بین باربری ثقلی و جانبی، نقطه ای است که در بسیاری از طرح های سطحی اصلاً دیده نمی شود و بعد در اجرا مشکل ایجاد می کند.
حساس ترین بخش ماجرا، اتصال بین سازه اصلی و سیستم بیرونی است. ما در بهسازان لرزهای رعد برای پیاده سازی اصولی این قسمت اهمیت زیادی قائل هستیم. نوع انکر، آرایش آن، ضخامت و ابعاد صفحات Drag، جزئیات جوش و پیچ، و حتی ترتیب اجرا در نقشه ها مشخص می شود. هدف این است که اگر در تحلیل، مثلاً ۳۰ درصد برش طبقه به سیستم بیرونی سپرده شده، در رفتار واقعی هم همین سهم وجود داشته باشد. اتصال ضعیف می تواند کل سیستم بیرونی را عملاً از مدار خارج کند؛ چیزی که متأسفانه در برخی طرح های شتابزده دیده می شود.
تجربه اجرای روش سیستم ساختار بیرونی توسط بهسازان لرزهای رعد
در یکی از پروژه های ما برای یک مرکز داده واقع در استان فارس، کارفرما صراحتاً اعلام کرده بود که حتی چند ساعت توقف کامل سرویس هم قابلقبول نیست! نتیجه ارزیابی و تحلیلهایمان نشان داد که سختی جانبی ساختمان در یک جهت به شدت پایین است و تغییرمکان نسبی طبقات از حدود مجاز فراتر میرود.
راه حل نهایی، اجرای دیوار های برشی فولادی در بیرون و اتصال آن ها به سقف ها از طریق صفحات و رابط های فولادی بود. تمام عملیات به صورت فازبندی شده به نحوی انجام شد که در هر مرحله تنها بخشی از نما باز شد، سپس مسیرهای حیاتی کابلکشی و تجهیزات دیتاسنتر دست نخورده ماند و مرکز داده در طول اجرا فعال ماند.
در پروژه دیگری برای یک ساختمان اداری وابسته به صنعت گاز، شرایط مشابهی وجود داشت و بهره گیری از ساختار بیرونی، بدون تخریب جدی فضا های داخلی، توانست سطح عملکرد سازه را تا حد قابل قبول در برابر زلزله طرح ارتقا دهد. از این رویکرد تیم مهندسی ما برای یک ساختمان چوبی با کاربری مسکونی در کالیفرنیا نیز استفاده کرد. جایی که ساکنین مایل بودند در طول عملیات در خانههای خود بمانند و به شرایط عادی زیستن در منازل، ادامه دهند.
آیا مقاوم سازی یک سازه بتنی کاملاً بدون تخریب ممکن است؟
باید شفاف بگویم: هیچ مقاوم سازی ساختمان بتنی بدون تخریب نیست. حتی در استفاده از ساختار بیرونی هم معمولاً لازم است بخش هایی از نما باز شود و یا حفره هایی برای عبور رابط ها و انکر ها ایجاد شود و سطوح موضعی آمادهسازی شوند اما تفاوت اصلی این است که این مداخلات، موضعی، کنترل شده و قابل برنامهریزی هستند به نحوی که نیازی به تخلیه کامل ساختمان یا تعطیلی چند ماهه نیست و بهره برداری از سازه در طول پروژه ادامه پیدا میکند.
برای من به عنوان یک مهندس سازه و زلزله و برای تیم بهسازان لرزهای رعد، نقطه تمایز در اینگونه پروژه ها این است که سه محور را هم زمان ببینیم:
- داده میدانی معتبر،
- تحلیل سازه ای مطابق استاندارد های روز (مثل دستورالعملهای بهسازی و ASCE 41)
- و یک راهحل اجرایی که با محدودیت های واقعی بهره برداری سازگار باشد؛
سیستمهای ساختار بیرونی زمانی واقعاً ارزشمند هستند که این سهگانه را پوشش دهند؛ نه اینکه صرفا روی کاغذ قوی باشند. اگر سازه بتنی شما قدیمی است، یا از نظر لرزه ای اطمینان خاطر نمی دهد و در عین حال نمی توانید ساختمان را تعطیل کنید، نقطه شروع یک تصمیم مهندسی، ابتدا یک ارزیابی مرحله ای که شامل شناخت وضعیت موجود، تحلیل عملکردی و بررسی امکانسنجی استفاده از ساختار بیرونی یا سایر گزینه های کم تخریب می باشد. ما در رعد این مسیر را بارها طی کرده ایم؛ از ساختمانهای بانکی و اداری و مجتمع های تجاری تا پروژه های حساس داده و ستادی؛ اگر لازم دیدید، می توانیم از همین نقطه برای ساختمان شما هم شروع کنیم.
جمع بندی
در ساختمان هایی که امکان تعطیلی یا تخلیه برای آن ها وجود ندارد مانند بانک ها، مراکز داده و مجتمع های تجاری و غیره، روش های معمول مقاوم سازی به دلیل تخریب گسترده و توقف در بهره برداری قابل استفاده نیستند. راه حل مؤثر در چنین پروژه هایی، رویکردی داده محور و کم تخریب است که از ارزیابی میدانی دقیق و غیر مخرب آغاز شده و با تحلیل عملکرد واقعی سازه ادامه می یابد.
تجربه نشان می دهد سیستمهای سازهای بیرونی بهترین گزینه برای ارتقای عملکرد لرزهای این نوع سازه هاست، زیرا بدون ایجاد اختلال جدی در فعالیت روزمره، یک سیستم باربر جانبی جدید و کارآمد در پوسته بیرونی ساختمان فراهم میکند؛ همچنین روشی اقتصادی و مناسب است. البته طراحی و اجرای صحیح اتصالات، بررسی دیافراگم ها و هماهنگی سیستم ثقلی و جانبی، برای موفقیت این روش حیاتی می باشد.
نتیجه نهایی اینکه، ترکیب داده های معتبر، تحلیل استاندارد و یک راهحل اجرایی سازگار با بهره برداری، امکان مقاوم سازی ساختمان بتنی بدون تخریب به صورت مطمئن و وقفه در کاربری ساختمان را فراهم میکند. این رویکرد در پروژه های مختلفی از شرکت بهسازان لرزهای رعد آزموده و اثربخشی آن اثبات شده است. از ساختمانهای بانکی و اداری و مجتمعهای تجاری تا پروژههای حساس داده و ستادی. اگر لازم دیدید، میتوانیم از همین نقطه برای ساختمان شما هم شروع کنیم.
سولات متداول
1- آیا مقاوم سازی ساختمان بتنی بدون تخریب و توقف در بهره برداری امکان پذیر است؟
بله؛ در چنین شرایطی بجای تخریب گسترده داخلی یا تعطیلی ساختمان، از سیستم های کم تخریب مانند «ساختار بیرونی» استفاده میشود. این سیستم در پوسته خارجی ساختمان نصب می شود و بدون ایجاد اختلال جدی در فعالیت روزمره، ظرفیت لرزهای سازه را افزایش میدهد.
2- سیستم «ساختار بیرونی» دقیقاً چگونه در عملیات مقاوم سازی استفاده می شود؟
سیستم ساختار بیرونی شامل قاب های فولادی، مهاربندها یا دیوارهای برشی است که در نمای بیرونی نصب میشوند و نقش یک سیستم باربر جانبی جدید را بر عهده میگیرند. این روش باعث میشود عملکرد لرزه ای سازه تقویت شود بدون اینکه نیاز به تخلیه طبقات یا باز طراحی داخلی وجود داشته باشد.
3- آیا برای اجرای این روش نیاز به آزمایش ها و ارزیابی های اولیه است؟
بله حتما . ارزیابی دقیق وضعیت موجود، مخصوصا با آزمونهای غیرمخرب و در صورت نیاز نمونه برداری، جزء مراحل ضروری هستند. این داده ها پایه تصمیم گیری مهندسی و سبب انتخاب دقیق نوع روش مقاوم سازی می شود.
4- آیا اجرای ساختار بیرونی ظاهر یا کاربری ساختمان را تحت تأثیر قرار می دهد؟
بله ممکن است به دلیل مداخلات لازم برای اتصال سیستم بیرونی اما معمولاً محدود، موضعی و قابل برنامه ریزی است؛ گرچه پس از پایان عملیات، امکان بازسازی نما و حتی بهبود ظاهر وجود دارد اما مهم تر اینکه کاربری ساختمان در طول اجرای پروژه متوقف نمی شود.
5- این روش برای چه ساختمان هایی مناسب است؟
این رویکرد بهترین گزینه برای ساختمان هایی است که امکان تعطیلی یا تخلیه را ندارند و خواستار ادامه فعالیت روزمره هستند؛ مانند:
شعب و ساختمان های اداری بانک ها، مراکز داده (Data Centers)، بیمارستان ها و مراکز درمانی، ساختمان های ستادی و عملیاتی، مجتمع ها و مراکز تجاری و هر ساختمان قدیمی یا مسکونی که باید بهصورت فعال در بهره برداری باقی بمانند.
بدون دیدگاه