مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی

قبل از پرداختن به موضوع مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی و سازه های قدیمی بهتر است به چند سؤال مهم که به تکرار مطرح می‌شوند پاسخ داده شود تا از میان پاسخ‌های ارائه‌شده به درک صحیحی از موضوع مقاوم سازی ساختمان بنایی برسیم. سؤال نخستی که باید بدان پاسخ بدهیم این است که اصولاً مقاوم‌سازی به چه معناست؟ و یا چگونه می‌توان یک سازه را مقاوم‌سازی نمود؟. پس از یافتن پاسخ این سوالات این موضوع مطرح می‌شود که کدام سازه‌ها در دسته ساختمان‌هایی بنایی طبقه‌بندی می‌شوند؟ مراحل مقاوم سازی بنا چیست؟ در ادامه تلاش شده است تا به سؤالات مطرح‌شده پاسخی ساده و قابل‌لمسی داده شود.

مقاوم‌سازی چیست؟

در بخش نخست مقاله به این موضوع خواهیم پرداخت که «مقاوم‌سازی به چه معناست؟». مقاوم‌سازی ساختمان به تدابیر و فرآیندهایی اطلاق می‌شود که به‌منظور افزایش مقاومت و پایداری ساختمان در مقابل نیروهای خارجی، زلزله، باد، سیلاب و دیگر عوامل طبیعی و انسانی اتخاذ می‌شود. هدف اصلی این فرآیندها، تضمین ایمنی ساکنان و محتویات ساختمان در شرایط پیش‌بینی‌نشده و مخاطره‌آمیز است. واژه مقاوم‌سازی در زبان فارسی معنای عام‌تری نسبت به معادل‌های آن در زبان انگلیسی دارند.

مقاوم‌سازی به زبان انگلیسی

این واژه در زبان فارسی گاها به‌جای واژه‌های «Rehabilitation of Structures» و «Strengthening of structures» به کارمی‌رود. (مقاوم‌سازی به زبان انگلیسی). درهرصورت مفهوم مقاوم‌سازی ساختمان در هر زبانی انجام یک سری اقدامات و فرآیندهای فنی به‌منظور ارتقاء مقاومت و پایداری ساختمان در برابر نیروهای خارجی می‌باشد. در ادامه وجه‌های پراهمیت مقاوم‌سازی که سال‌هاست مورد توجه مهندسین سازه می‌باشد به‌ صورت مفصل‌تری تشریح شده‌اند.

شاخص های مهم مقاوم سازی چیست؟

• طراحی سازه: استفاده از مهندسی سازه به‌منظور بهینه‌سازی طراحی ساختمان به‌گونه‌ای که مهم‌ترین نیروهای خارجی وارده به سازه شامل زلزله و باد به بهترین شکل مدیریت شوند و پایداری سازه تحت شعاع آن‌ها قرار نگیرد.شناسایی و برجسته‌سازی نقاط ضعف ساختمان با در نظر گرفتن پارامترهایی چون مقاومت مصالح، توانایی تحمل لرزه، و حد مجاز جابجایی المان‌های حساس.
• استفاده از مصالح نوین و دارای نسبت مقاومت به وزن بالا: انتخاب مصالح نوین صنعت ساختمان با استحکام و مقاومت مناسب به‌ویژه در مناطق با سطح لرزه‌خیزی زیاد. به‌عنوان‌مثال استفاده از لایه‌ها، لمینت و میلگردهای FRP، ملات‌های ترمیمی پر مقاومت و منبسط شونده، بتن مسلح باکیفیت بالا و استفاده از فولاد مقاوم پر مقاومت و شکل‌پذیر.
• میرا کردن بار لرزه‌ای وارده به سازه: استفاده از سیستم‌های میراگر لرزه مانند ارتعاشگیرها، دمپرها و اجزاهای تخریب پذیر جهت کاهش انرژی زلزله و حفاظت از ساختمان (فیوزها).
• آموزش و اطلاع‌رسانی: از جنبه‌های بسیار مهم حوزه مقاوم‌سازی بحث آموزش و اطلاع‌رسانی هم به دارندگان و استفاده‌کنندگان از ساختمان‌ها و هم به مهندسان و کارگران ساختمانی مشغول در این صنعت درزمینهٔ لزوم بهره‌گیری از تکنیک‌ها و مصالح نوین مقاوم‌سازی در راستای کاهش خسارات وارده به ساختمان در سوانح طبیعی می‌باشد.

بنابراین به‌طور خلاصه می‌توان گفت که مقاوم‌ سازی ساختمان می‌تواند نقش بسیار مهمی در ایجاد ساختمان‌های ایمن، مقاوم و با عمر مفید طولانی ایفا کند و در مواجهه با چالش‌های محیطی و طبیعی، ایمنی افراد و ملکیت را تضمین نماید. همچنین افزایش عمر مفید ساختمان‌ها و امکان بهره‌برداری مجدد از ساختمان‌های فعلی که در سایه استفاده از تکنیک‌های مقاوم‌سازی میسر شده است، می‌تواند به کاهش هزینه‌های اسکان و همچنین کاهش آسیب به محیط‌ زیست (به دلیل کاهش نیاز به مصالح مصرفی نظیر میلیون‌ها تن فولاد و سیمان) منجر شود که بسیار پراهمیت است.

جهت مطالعه بیشتر در زمینه تکنیک‌های مختلف مقاوم‌سازی نظیر اجرای ژاکت بتنی، اجرای ژاکت فلزی، لایه‌های FRP، کاشت میلگرد در بتن، انکرهای شیمیایی و مکانیکی به مراجعه نمایید.

با داشتن اطلاعات مختصر در خصوص فرایند مقاوم‌ سازی سازه های بنایی معمولاً این سؤال مطرح می‌شود که «چگونه می‌توان یک سازه را مقاوم‌سازی نمود؟». در ادامه تلاش شده مه به این سؤال پاسخ کوتاه و روشنی داده شود.

همان‌گونه که مطرح شد، مقاوم‌سازی یک سازه به‌عنوان یک فرآیند تخصصی نیازمند بررسی دقیق و اجرای روش‌های مختلف است. چند مرحله اصلی که برای مقاوم‌ سازی یک سازه در نظر گرفته می‌شود در ادامه معرفی‌شده است:

مراحل اصلی مقاوم سازی بنا چیست؟

• تحلیل و ارزیابی: گام نخست انجام مقاوم‌سازی بررسی و تحلیل دقیق وضعیت فعلی سازه ازلحاظ ساختاری و مقاومت در برابر نیروهای مختلف. در این مرحله از مقاوم‌سازی سازه نقاط ضعف و عیوب سازه با استفاده از مدل‌سازی و بروز رسانی آن بر اساس وضعیت موجود سازه و مقاومت واقعی مصالح مصرفی مشخص می‌گردد.
• طراحی مقاوم‌سازی: تهیه طرح‌های فنی جهت تقویت المان‌های سازه و افزایش مقاومت کلی آن در برابر نیروهای خارجی با استفاده از نرم‌افزارهای مهندسی سازه برای مدل‌سازی و ارزیابی عملکرد سازه هم‌زمان با تغییرات به وجود آمده در سالهای مختلف استفاده.
• انتخاب مصالح مناسب: استفاده از مصالح با استحکام و مقاومت بالا و سبک که با نیازهای سازه سازگار و شرایط قرارگیری آن همخوانی داشته باشند. این مرحله تا حد زیادی نیاز به تجربه و تسلط طراح مقاوم‌سازی دارد تا بتواند با تکیه‌بر تجربیات خود بهترین و کاربردی‌ترین مصالح را جهت ارتقای سطح کیفی سازه انتخاب نماید.
• اجرای اقدامات مقاوم‌سازی: پس از اتمام مراحل طراحی و تهیه روش اجرا، نوبت به اجرای برنامه مقاوم‌ سازی بنا خواهد بود. این بخش معمولاً شامل نصب اجزاء تقویتی مانند المان‌های فولادی، المان‌های بتنی، اضافه شدن اجزاء سازه‌ای همانند تیر یا ستون، نصب لایه‌ها و یا میلگردهای FRP، نصب انواع میراگرها و فیوزهای سازه و همچنین اجرای جداسازی لرزه‌ای خواهد بود.
• تست و ارزیابی: همانند هر فرایند دیگری مقاوم‌سازی نیز از بخش مهم ارزیابی و کنترل بی‌نیاز نخواهد بود. کنترل عملیات انجام‌شده در مقاوم‌سازی معمولاً به‌وسیله انجام آزمون‌های غیر مخرب و تست‌های استاندارد جهت بررسی اثربخشی اقدامات مقاوم‌سازی صورت می‌پذیرد.
• آموزش و نگهداری: در سازه‌های بااهمیت بالا و مرتبط با زیرساخت‌های کشور معمولاً پس از مقاوم‌سازی تلاش می‌شود که با آموزش افرادی در زمینه بازرسی و نگهداری از سازه امکان جمع‌آوری اطلاعات از تمامی بخش‌های سازه به‌ویژه از نقاط ضعف و تحت‌فشار آن در طی برنامه‌های منظم بازرسی فراهم شود تا اقدامات ترمیمی موضعی قبل از تبدیل‌شدن آن‌ها به معضل بزرگ‌تر صورت پذیرد.

درنهایت می‌توان این‌طور بیان کرد که درواقع عملیات مقاوم‌سازی به‌نوعی تعامل بین مهندسان طراح و پیمانکاران اجرایی است تا بر اساس شرایط خاص هر سازه، راهکارهای مناسب و اقتصادی برای افزایش مقاومت و ایمنی سازه ارائه دهند.

مقاوم سازی سازه بنایی و یا ساختمان قدیمی

پس از تشریح موضوع مقاوم‌سازی حال می‌توان به‌سادگی به موضوع ساختمان‌ های بنایی پرداخت. اصطلاح “ساختمان بنایی” به ساختمان‌هایی اطلاق می‌شود که از مواد ساختمانی قدیمی و سنتی مانند آجر، ملات سیمان، چوب، و به‌طور محدود از فلزها ساخته‌شده‌اند. در تعریفی دیگر این اصطلاح به‌طورکلی به هر ساختمانی اطلاق می‌شود که از مواد ساختمانی سنتی و غیر فولادی یا بتنی ساخته‌شده و معمولاً در ساخت‌ و سازهای قدیمی و محلی مشاهده می‌شود.

کاربری ساختمان‌های بنایی معمولاً شامل خانه‌های مسکونی، ساختمان‌های تاریخی، مساجد، قلعه‌ها، آثار تاریخی، و ساختمان‌های مرتبط با معماری سنتی یا فرهنگی می‌باشد. این ساختمان‌ها اغلب با جزئیات معماری خاص و متنوعی آمیخته‌اند که به تاریخ و فرهنگ منطقه خود ارتباط مستقیم دارند و اغلب ارث فرهنگی و تاریخی خود را حفظ کرده‌اند. ساختمان‌های بنایی با زیبایی تاریخی و ارزش فرهنگی خود، اغلب به دلیل عمر بالا و همچنین استفاده از مصالح کم‌دوام نیازمند بازسازی و مقاوم‌سازی هستند تا اطمینان حاصل شود که ساختار آن‌ها و همچنین ارزش فرهنگی آن‌ها حفظ گردد.

فرآیند بازسازی و مقاوم‌ سازی این‌گونه از ساختمان‌ ها درصورتی‌که دارای نوعی ارزش فرهنگی باشند باید دربرگیرنده تعادل دقیقی بین مدرنیزاسیون و سنت‌ گرایی باشد، که به هماهنگی بین نیاز به زیبایی و ایمنی منجر شود.

اهمیت حفظ ساختمان‌های بنایی

شاید نخستین سؤال مطرح‌شده در زمینه «مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی» این باشد که اصولاً چرا باید یک ساختمان قدیمی با هزینه بالاترمیم شود؟ چرا نباید پس از تخریب ساختمان قدیمی به‌جای آن ساختمانی شیک و مدرن بسازیم؟ در ادامه تلاش شده تا به‌طور مختصر برخی توجیهات نگهداشت ساختمان‌های بنایی و سازه های قدیمی ارائه شود.

1. ارزش فرهنگی و تاریخی

ساختمان‌های قدیمی و بنایی اغلب به‌عنوان پیوندهای ملموس با گذشته شناخته می‌شوند که نمایانگر سبک‌های زندگی، معماری و روش‌های ساخت خود در زمان مربوطه هستند. حفظ این ساختمان‌ها به افزایش ثروت فرهنگی و تاریخی یک جامعه و تشکیل پیوند میان نسل‌های مختلف کمک می‌کند.

2. توسعه پایدار

بازسازی ساختمان‌های قدیمی و بنایی موجب تحقق اصول توسعه پایدار می‌شود تا با استفاده از منابع موجود و کاهش تأثیر زیست‌محیطی مرتبط با ساخت‌وسازهای جدید توسعه پایدار منطقه را تضمین نماییم.

3. مزایای اقتصادی

حفظ و بازسازی ساختمان‌های قدیمی می‌تواند اقتصادهای محلی را از چندین بعدتحریک نماید. حفظ و ایمن‌سازی بافت قدیمی و بنایی معمولاً می‌تواند منجر به جذب گردشگر، ایجاد شغل‌های مرتبط با صنعت گردشگری نظیر حمل‌ونقل، هتلداری، لیدری … و افزایش ارزش ملک در مناطق تاریخی شود.

بنابه موارد مطرح‌شده می‌توان گفت که مقاوم‌سازی و بهسازی ساختمان‌های بنایی نیاز به یک رویکرد چندوجهی (رشته‌ای) دارد که یکی از مهم‌ترین آن‌ها جنبه مقاوم‌سازی ساختمان و حفظ پایداری آن‌ها می‌باشد. نکته بسیار مهم این بخش ایجاد تعادل بین مدرنیزاسیون و سنت‌گرایی برای حفظ و بقای و ارزش فرهنگی و پایداری این ساختمان‌ها است. در جوامع به دنبال توسعه پایدار هستند، بازسازی ساختمان‌های قدیمی نشان‌دهنده هماهنگی آرامش‌بخش گذشته و حال است.

در ادامه بحث معمولاً این سول پیش می‌آید که:

چگونه می‌توان ساختمان‌های بنایی را مقاوم‌سازی کرد؟

این سؤال معمولاً پاسخ ساده‌ای نخواهد داشت و برای رسیدن به آن باید ساختمان به‌صورت دقیق توسط متخصص مقاوم‌سازی ارزیابی شود تا بتوان به‌طور صحیح ساختمان‌های بنایی را مقاوم‌سازی کرد. نکته بسیار مهم در بخش مقاوم‌سازی ساختمان‌های قدیمی و بنایی، حساسیت و شکنندگی سازه موجود در برابر اعمال تغییرات (حتی عملیات مقاوم‌سازی) می‌باشد که حتماً باید موردتوجه دارندگان ملک و طراح مقاوم‌ساز قرار بگیرد. همچنین از موارد مهم دیگر در زمینه مقاوم‌سازی ساختمان‌های قدیمی و بنایی کاهش اثر بلایای طبیعی نظیر آتش‌سوزی و زلزله می‌باشد.

در خصوص موضوع آتش‌سوزی می‌توان با استفاده از تجهیزات اطفا و محدودسازی حریق (استفاده از آتشبندها)، به کاهش خسارات وارده کمک نمود. جهت مطالعه بیشتر به بخش آتشبند ها مراجعه شود. اما در خصوص مبحث زلزله به دلیل وارده شدن بار اضافی به المان‌ها و اتصالات سازه، ارزیابی و ارائه راهکار باید منحصراً متناسب با شرایط هر سازه صورت پذیرد. در ادامه برخی از گام‌های مهمی که درراه مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی برداشته می‌شود به‌اختصار توضیح داده‌شده است.

۱. ارزیابی ساختاری دقیق: اولین مرحله در هر پروژه بازسازی، ارزیابی دقیقی از ساختار ساختمان است. این شامل بازرسی گسترده جهت شناسایی نقاط ضعف و خرابی‌ها، ارزیابی میزان آسیب، و تدوین برنامه‌ای جامع برای بازسازی می‌شود. این مرحله در ساختمان‌های قدیمی به‌مراتب حساس‌تر از سازه‌های نوین می‌باشد و باید توسط متخصص صورت پذیرد تا علاوه بر یافتن ایرادات و مشکلات سازه، حساسیت‌های روش اجرایی نیز موردتوجه قرارگیرد.

۲. بازسازی و تعویض ملات: یکی از تکنیک‌های رایج در بازسازی ساختمان‌های بنایی، بازسازی و تعویض ملات فرسوده است. این عمل به جایگزینی ملات فرسوده با ملات جدید و سازگار با شرایط جدید می‌پردازد.

۳. تقویت ساختار با استفاده از عناصر فولاد: در مواقعی که نقاطی از ساختمان به تضعیف یا فرسایش قابل‌توجه دچار شده‌اند، اضافه کردن عناصر فولادی به اشکال مختلف می‌تواند موجب افزایش استحکام و باربری المان‌های مختلف سازه شود. لازم به ذکر نمی‌باشد که اتصال این عناصر فلزی به مصالح قدیمی موجود بسیار حائز اهمیت است و بایستی توسط طراح و مجری مقاوم‌سازی مدنظر قرارگیری.

۴. استفاده لایه مش و شاتکریت بتن: یکی دیگر از راه‌های تقویت دیوارهای باربر در ساختمان‌های بنایی، تقویت آن‌ها هم در راستای صفحه و هم در راستای خارج از صفحه به‌وسیله ایجاد شبکه مش میلگرد و اجرای لایه بتنی توسط شاتکریت می‌باشد.

از کجا بفهمیم کجای ساختمان به مقاوم سازی احتیاج دارد؟

توجه به این تکنیک‌ها و اجرای صحیح آن‌ها باعث حفظ اصالت و استحکام ساختمان‌ های بنایی می‌شود. در بسیاری از موارد باید ترکیبی از این روش‌های مختلف در کنار یکدیگر به کار گرفته می‌شوند تا یک بازسازی جامع و مؤثر را فراهم کنند. در نهایت ممکن از است این سوال نیز مطرح شود که «از کجا بفهمیم کجای ساختمان به مقاوم سازی احتیاج دارد ؟». در پاسخ باید بگوییم که برای تشخیص نیاز به مقاوم‌سازی بنا و ساختمان، حجم و محل آن، می‌توانید اقدامات زیر را انجام دهید:

• اخذ خدمات مشاوره مهندسی مقاوم‌سازی: مراجعه به شرکت‌های متخصص مقاوم سازی گام نخست دستیابی به ساختمانی ایمن و مستحکم در کنار پرداخت هزینه‌های حداقلی می‌باشد. اجرای طرح‌های تقویت و بهسازی ارایه شده توسط متخصصین این حوزه که پس از بازدید و ارزیابی ساختمان و شرایط محیطی آن ارایه می‌گردد، معمولا با درنظر گرفتن بارگذاری نزدیک به واقعیت ارایه می‌گردد و منجر به ازبین رفتن نقاط ضعف سازه با مصرف حداقلی مصالح و نیروی انسانی خواهد شد. همچنین اخذ مشاوره از متخصصان مهندسی سازه و مقاوم‌سازی تنها راه اطمینان یافتن از دستیابی به خدمات بر اساس استانداردها و نیازهای ساختمانی می‌باشد.
• جمع‌آوری مدارک فنی وگزارش‌های سازمان‌های مربوط: ارایه مدارک فنی و فایل‌های مربوط به مدل 3 بعدی سازه به عنوان ورودی فاز مهندسی می‌توانند از هزینه کلی خدمات مشاوره‌ای بکاهند چرا که در صورت عدم وجود آنها کارفرما باید هزینه تولید مجدد آنها را بپردازد. بنابراین استفاده کنندگان از یک سازه بهتر است مدارک فنی را از طراح اولیه و یا برخی از سازمان‌ها و مراجع مهندسی که ممکن است گزارش‌هایی در مورد وضعیت ساختمان‌ها داشته باشند تهیه کرده و به تسریع فرایند کمک نمایند.
• بررسی تاریخ ساخت: ساختمان‌های قدیمی‌تر به ویژه مواردی که در معرض شرایط آب و هوایی سخت‌تری قراردارند، ممکن است به علت گذر زمان و شرایط محیطی نیاز به بهبود و تقویت داشته باشند. البته قضاوت این موضوع برای یک کاربر معمولی ممکن است دشوار باشد و بهتر است برای بهبود نتیجه قضاوت در این زمینه از افراد خبره‌تر کمک بگیرند.
• بررسی علائم ظاهری: از مهم‌ترین مواردی که می‌توانند به ساکنین یک سازه به قضاوت در مورد نیاز و یا عدم نیاز یک ساختمان به مقاوم‌ سازی کمک شایانی نماید، بررسی شکستگی‌ها، ترک‌ها، یا تغییرات غیرعادی در ساختمان می‌باشد که نشان‌دهنده مشکلات محتمل باشند. البته که این مشاهدات تنها می‌توانند به تسریع تصمیم‌گیری در خصوص اخذ خدمات مشاوره کمک نمایند و قضاوت دقیق‌تر و شناسایی عوامل ایجادکننده باید به متخصص مقاوم‌سازی سپرده شود.
• تحقیقات محلی: این مورد به‌ویژه در خصوص ساختمان‌ها در محل‌هایی که کمتر به امکانات مهندسی و ساخت نوین دسترسی داشته‌اند کارآمدتر است چراکه احتمالاً دسترسی به سوابق طراحی و پارامترهای مؤثر در آن محدودتر می‌باشد. ازاین‌رو در صورت به نیاز انجام عملیات مقاوم‌سازی یک ساختمان (مثلاً برای یک ساختمان قدیمی مهم تاریخی) مطالعه تاریخچه آن و مشاهده سایر ساختمان‌های محلی و نقایص و ایرادات موجود در آن‌ها می‌تواند نکات مهمی در موردنیاز به مقاوم‌ سازی بنا و تکنیک‌های مناسب آن فراهم کند.

در این گزارش تلاش شده تا حد امکان به سؤالات متداولی که در ذهن مالکان و استفاده‌کنندگان از ساختمان (به‌ویژه ساختمان‌های قدیمی و مصالح بنایی) پدید می‌آید پاسخ‌هایی ساده، شفاف و البته کاربردی داده‌شده. البته متخصصین حوزه سازه و زلزله شرکت مهندسین مشاور برنا بهینه تدبیر با تکیه‌ بر سال‌ها تجربه در زمینه مشاوره و اجرای طرح‌های مقاوم‌سازی انواع ساختمان‌ های مسکونی، تجاری-اداری و صنعتی آماده پاسخگویی و ارائه مشاوره اولیه رایگان به متقاضیان محترم و رفع ابهامات در حوزه مقاوم‌سازی بنا و بهسازی ساختمان می‌باشند. زمان‌سنجی، تخصص، تجربه، صداقت، تسلط بر بازار، شفافیت و تعهد از ویژگی‌های مهم کارشناسان شرکت مهندسین برنا بهینه تدبیر است که مجموعه مدیریت آن را با افتخار پراهمیت‌ترین و با ارزش‌ ترین سرمایه خود دانسته و تضمین می‌نمایند که خدمات خود را بر اساس چنین معیارهای والایی ارائه نمایند.