شکل 5-55157 شکل 5- 56157 شکل 6- 1163 شکل 6-2164 شکل 6-3165 شکل 6-4165 شکل 6-5165 شکل 6-6167 شکل 6-7168 شکل 6-8169 شکل 6-9172 شکل 6-10174 شکل 6-11176 شکل 6-12176 شکل 6-13176 شکل 6-14176 چکیده تقویت ساختمان موجود، یا ساختمانی که بر اثر زلزله آسیب دیده است معمولا از نظر فنی بسیار پیچیده تر از طرح و اجرای ساختمانی جدید است. نامشخص بودن اجزای سازه ای، و نوع مقاومت مصالح مصرف شده از یکسو و عدم تطابق ساختمان های موجود یا مدل های کلاسیک سازه ای نظیر قابهای گیردار، قابهای بادبندی شده و غیره از سوی دیگر، تخمین لرزه ای ساختمان را بسیار دشوار میکند. علاوه بر این درجه یکپارچگی سقف ها و نیز نحوه اتصال اجزای سازهای به یکدیگر نامشخص است. از طرف دیگر تنوع شکل و جزئیات اجرائی در ساختمانهای موجود و تفاوت درجه اهمیتشان موجب میشود تا روشها و سقف قابل قبول برای هزینههای تقویت ساختمانها یکسان نباشد، انتخاب روش مناسب برای تقویت یا تقویت یا تعمیر هر ساختمان معین تا حدود زیادی به شرایط آن ساختمان و سلیقه و درجه تسلط و آشنایی مهندس طراح با رفتارهای لرزهای سازهها بستگی دارد. در اینجا ضمن بررسی رفتار ساختمانهای بنایی در مقابل زلزله و روشهای تعمیر، بازسازی و تقویت اینگونه ساختمانها، مبانی محاسباتی در ارزیابی و تقویت ساختمانها مورد بحث قرار گرفته است. کلید واژه‌ها : زلزله، ساختمانهای بنایی، ساختمانهای موجود، مقاوم سازی،تقویت مقدمه از آنجا که کشور ایران به عنوان یکی از مناطق زلزله خیز جهان در مسیر کمر بند زلزله آلپ هیمالیا قرار دارد و وجود گسل های فراوان و رخداد زلزله های شدید در گذشته های دور و دهه های اخیر در راستای گسل های شناخته شده و همچنین نقشه پهنه بندی موجود خطر زلزله نشانگر این واقعیت است که اکثر مناطق کشور در معرض وقوع زلزله های شدید یا نسبتاً شدید قرار دارند. از طرفی با توجه به وضعیت آسیب پذیری بسیار نگران کننده شهرها و روستاهای کشور که حاصل قرن ها غفلت در تاریخ ایران بوده است، تا قبل از زلزله منجیل ـ رودبار (در سال 1369) اقدامات و فعالیتهای موثر علمی ـ فنی در زمینه کاهش خطرات ناشی از زلزله بسیار اندک بوده و آن هم به صورت پراکنده انجام پذیرفته است. پس از این زلزله و بدنبال انجام کارهای گوناگون در زمینه مهندسی زلزله موقعیت کشور از این نظر بهبود یافت بطوری که تهیه و تدوین مقررات، بازبینی آیین نامه های زلزله، تهیه و تدوین دستورالعمل های ایمن سازی و بهسازی لرزه ای ساختمان ها بخشی از دست آوردهای حاصل از خود آگاهی جامعه فنی و مدیران کشور پس از زلزله مهم سال 1369 در رودبار و منجیل می باشد. در کنار این پیشرفت ها، کمبودهای شدید و نگران کننده‌ای وجود دارد. که حاصل ساخت و سازهای غیر فنی و ناامن بوده، بطوری که شهرها و روستاهای کشور با ساختمان های نامقاوم در برابر زلزله، پرهزینه، کم دوام، پرمصرف از نظر انرژی وگران قیمت از نظر نگهداری شکل گرفته است. در حال حاضر ساختمان های ساخته شده با مصالح بنایی( بخصوص ساختمان های آجری)، درصد بالایی از ساختمان های موجود یا در حال احداث در کشور ما را تشکیل می دهند مهمترین عامل مقبولیت ساختمان های بنایی در ایران، بویژه در شهرستان ها در دسترس بودن مصالح، ساده بودن تکنولوژی تولید آجر و بلوک های بنایی ، آشنایی سازندگان با نحوه ساخت و ساز با مصالح بنایی و سرانجام ارزان تر بودن قیمت تمام شده این قبیل ساختمان ها نسبت به ساختمان های با اسکلت فولادی و بتن مسلح می باشد. باتوجه به اینکه در ساخت بیشتر ساختمان های بنایی ضوابط و معیارهای مهندسی مربوط به مقاومت سازه در برابر زلزله مورد توجه قرار نمی گیرد. و معمولاً توسط سازندگان محلی و بدون توجه به اثر تخریبی زلزله، طراحی و اجرا می شوند. رویداد هر زمین لرزه در هر نقطه از کشور فاجعه آمیز بوده و پیامدهای بسیار نگران کننده ای در برخواهد داشت. برای داشتن ساختمان هایی مقاوم در برابر زلزله با سطح ایمنی مطلوب دو مسأله اساسی را باید بطور منطقی پاسخ داد. 1) ساختمان هایی که از این به بعد ساخته می شوند چگونه طراحی، محاسبه و اجرا شوند تا دارای مقاومت کافی در برابر زلزله باشند. 2) ساختمان های متعدد موجود که در برابر زلزله آسیب پذیرند چگونه بررسی و مقاوم سازی شوند. در این پروژه سعی شده است پاسخی بر پایه تجربیات و پژوهشهای انجام گرفته در کشور ارائه شود و روشهای اجرایی و مراجع آیین نامه‌ای جمع آوری شود ودر پایان روشی مطمئن برای مقاوم سازی ساختمان های بنایی ارائه گردد. مرور کارهای گذشته نصب دستگاههای لرزه نگار در نقاط مختلف جهان از اواخر قرن نوزدهم آغاز شد و طی مدت کوتاهی به سرعت بر تعداد آنها افزوده شد. به کمک آنها مجموعه اطلاعات بسیار ارزشمندی به دست می آید. از میان همه این اطلاعات شاید یک مطلب بیش از همه شایان توجه باشد و آن اینکه زلزله ها به هر سبب که ایجاد شده باشندـ تکرار پذیرند و تنها راه مقابله با زلزله، طراحی و اجرای ساختمان ها به گونه‌ای است که تاب ایستادگی در مقابل زلزله های مخرب را داشته باشد. زلزله های مرگبار زیادی در تاریخ ایران اتفاق افتاده است اما مهمترین آنها که به عنوان نقطه عطفی در رویکرد جامعه مهندسی به شمار می رود، زلزله سال 1369 رودبار و منجیل می باشد که تلفات بسیار زیادی را به همراه داشته است ، بررسی عملکرد سازه های مختلف در این زلزله گواه آن است که اگر ساختمان های آجری را در یک کفه دیگر بگذاریم، آمار تلفات جانی و تخریب کامل بنا، تماماً به گروه اول اختصاص داشته و گروه دوم به طور نسبی آمار بسیار پایینی دارند.[1] همین امر جامعه مهندسی را بر آن داشت که در کنار تدوین آیین نامه برای ساختمان های مهندسی، به بررسی رفتار ساختمان های بنایی نیز پرداخته ودر صدد تدوین دستورالعمل جامع برای طرح و اجرای این نوع سازه ها برآیند. ماحصل این تلاش ها تدوین فصل سوم آیین نامه 2800 به عنوان تنها مرجع معتبر داخلی در زمینه طرح و اجرای این نوع ساختمان ها می باشد. به دلیل برجای ماندن تعداد زیادی از ساختمان های بنایی که در آن ها اصول آیین نامه 2800 رعایت نشده است و رفتار نامطلوب این ساختمان ها در زلزله های گذشته ، ضرورت امر مقاوم سازی آنها، محققان را بر آن داشته تا در صدد تدوین آیین نامه هایی برای بهسازی این ساختمان ها برآیند. در ادامه برخی از این آیین نامه ها را که در متن پایان نامه به تفضیل در مورد آنها بحث شده را مرور می نماییم. آیین نامه FEMA-154 ایالات متحده آمریکا[2] یک روش ارزیابی سریع چشمی را ارائه می دهد این روش برای ساختمان های موجودی می باشد که هنوز در معرض زلزله قرار نگرفته اند و روشهای موجود در این آیین نامه ماحصل تجارب و بررسی خرابی زلزله های گذشته در سطح ایالت متحده می باشد. نتیجه این بررسی ها میزان آسیب پذیری ساختمان را در یک زلزله احتمالی نشان می دهد. دستور العمل (Applied Technology Council)ATC-20 [3] برای کمک به تعیین میزان امنیت در ساختمان هایی می باشد که در معرض زلزله قرار گرفته اند. نیروهای متخصص، کار خود را با نیروهای امدادی آغاز می کنند.و وضعیت ایمنی هر ساختمان را با نصب علایم، مشخص می نمایند. بطور خلاصه آیین نامه ATC-20 را می توان راهنمایی ارزیابی سریع سطح ایمنی ساختمان های آسیب دیده از زلزله دانست مجموعه FEMA (306-307-308) [4]،[5]،[6]، را می توان راهنمای ترمیم ساختمان های آسیب دیده از زلزله دانست. این آیین نامه ها را سازمان مدیریت بحران فدرال (FEMA) در پروژه ای به نام پروژه ATC-43 با هدف ارزیابی و تعمیر خرابی های ساختمان های بتنی و با مصالح بنایی در سال 1996 شروع کرد. نتایج این پروژه در قالب 3 گزارش ارائه شده است. که این گزارش ها مجموعه FEMA 306-307-308 را تشکیل می دهند.FEMA 306[4] و FEMA 307[5] برای ارزیابی ساختمان ها و FEMA 308[6] به عنوان راهنمای بهسازی می باشد. برخی روشهای ترمیمی این آیین نامه در پایان نامه آورده شده است. دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان های موجود که اولین ویرایش آن را دفتر تدوین معیارهای سازمان مدیریت و برنامه ریزی در خرداد ماه 1381 کشور با همکاری پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله منتشر کرد. این دستورالعمل در حقیقت اوین و تنها آیین نامه ملی موجود در زمینه ارزیابی آسیب پذیری وبهسازی لرزه‌ای ساختمان ها می باشد. البته بخش های عمده این آیین‌نامه ترجه پیش‌نویس آیین‌نامه FEMA 356 تحت‌عنوان “Pre standard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings” می باشد که با توجه به شرایط و آیین نامه های داخلی تا حد امکان بومی شده است.بدیهی است که در صورت انجام ارزیابی آسیب پذیری تفصیلی و ارائه طرح بهسازی برای یک ساختمان، استفاده از این دستورالعمل به عنوان تنها دستور العمل داخلی توصیه می شود. بخش مربوط به ساختمان های بنایی در این دستورالعمل بر خلاف سایر بخش ها ( که به صورت طراحی بر اساس عملکرد می باشند) به بررسی نواقص ساختمان های بنایی اکتفا کرده است و روش ساده بهسازی را پیشنهاد نموده است. دستور العمل تحلیل آسیب پذیری و بهسازی لرزه‌ای ساختمان های بنایی غیر مسلح موجود (وزارت مسکن و شهرسازی)[2] که با هدف بالا بردن توان و حفظ ایستائی و کاهش تلفات جانی ناشی از اثرات مخرب زلزله بر ساختمان بنایی غیر مسلح موجود از طریق بهبود عملکرد تدوین شده است. این دستورالعمل دارای روش هایی برای ارزیابی و راهکارهایی برای بهسازی لرزه‌ای با جزییات اجرایی می باشد. در کنار آیین نامه هایی که در بالا مطرح شد، تحقیقات دیگری نیز صورت گرفته است که به صورت مقالات و گزارش هایی از زلزله های گذشته منتشر شده است، می باشند. این مقالات همگی سعی بر آن دارند که روشهایی برای ارزیابی و تحلیل این نوع ساختمان ها ارائه دهند. از روشهای مهم ارزیابی ساختمان های بنایی میتوان به روش هایی از قبیل روش ارزیابی دستور العمل بهسازی لرزه‌ای ساختمانهای موجود[7]، روش ارزیابی فصل هفتم دستور العمل FEMA 273 ، FEMA 356 [8]، [9]، و روش ارزیابی لانگ ـ باخمن [10] اشاره کرد. روند انجام پایان نامه با توجه به اینکه طیف گسترده ای از ساختمان های موجود در کشور از نوع ساختمان های بنایی می باشند و از طرف دیگر کشور ایران از لرزه خیزی بالایی برخوردار است، همین مساله باعث شده است که معایب ساختمان های بنایی به محاسن آن چیرگی یافته است ، تجربه زلزلهای مختلف بیش ترین آمار تلفات را در میان این نوع ساختمانها نشان می دهد. در فصل اول این پایان نامه ابتدا آماری از وضعیت ساختمان های کشور ارائه شده است که در آن درصد ساختمان های بنایی و اسکلت بتنی در برهه ای از زمان ارائه شده است. این آمار حجم بالای این نوع ساختمانها را در کشور نشان می دهد، در ادامه گزارش هایی از برخی از زلزله های گذشته مانند زلزله مهم رودبار و منجیل، بم ، چنگوره ـ آوج و داهوییه و نواقص و آسیب های وارده به ساختمان های آنها بررسی شده است. پس از آن وضعیت لرزه خیزی ایران بررسی شده است، این بررسی نشان دهنده خطر لرزه خیزی بالای اکثر مناطق کشور می باشد. فصل اول با مطلبی در مورد ضرورت مقاوم سازی ساختمان های بنایی به پایان رسیده است. در فصل دوم به بررسی چرایی و فلسفه بهسازی و تقویت ساختمانهای بنایی پرداختیم و با ارائه آمارهای منتشر شده اثبات می نماییم که از نظر اقتصادی تخریب بنای قدیمی و ساخت بنای جدید بسیار پر هزینه است و عملا در جوامع غیر شهری که سهم عمده در داشتن ساختمانهای بنایی دارند، ممکن نیست. در فصل سوم خواص لرزه‌ای ساختمان های بنایی، عناصر لرزه بر در این ساختمانها، انواع حالت های شکست این عناصر ارائه شده است. در ادامه هم روشهای ارزیابی کمی ساختمانهای بنایی آمده است و در نگاهی متفاوت نسبت به ساختمانهای بنایی دلایل اصلی ناپایداری این ساختمانها و اثر مخرب زلزله بر آن ها آمده است، تئوریها و نتایج تحقیقات قاب های مرکب که در فصل آخر به عنوان روشی مناسب برای مقاوم سازی ساختمان های بنایی استفاده شده است را در فصل دوم می توانیم ببینیم. در فصل چهارم به بررسی آیین نامه ها و ضوابط فنی پرداخته شده است. این فصل شامل خلاصه‌ای از دستورالعمل های خارجی و داخلی بصورت کلی و بررسی مفصل بخش هایی از آنها که به مبحث این تحقیق مربوط است می باشد. این فصل مجموعه‌ای نسبتاً کامل از دستورالعمل های مقاوم سازی می باشد که در مورد ساختمان های با مصالح بنایی بسیار مفصل و کامل به دسته بندی مطالب ارائه شده در آنها پرداخته و مجموعه‌ای از مهمترین مطالب آنها گرد آوری شده است. در فصل پنجم به ارائه روشهای تعمیر، بازسازی و تقویت ساختمانهای بنایی پرداختیم و با جمع آوری روشهای سنتی و مدرن سعی برآن بوده است که بهترین روشها مطرح شوند. فصل ششم به روشهای مربوط به مقاوم سازی ساختمانهای روستایی اختصاص دارد و به صورت جز به جز به ارائه روشهای مبتی بر آیین نامه برای هر قسمت از ساختمانهای خشتی و گلی می پردازد. در ادامه با نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد برای تحقیقات آتی و ذکر منابع و مراجع کار به اتمام رسیده است. فصل اول « بررسی لرزه خیزی ایران » 1-1 لرزه خیزی ایران فلات ایران تقریباً در مرکز کمربند خشک و بزرگ اوراسیا قرار گرفته و بطور متوسط 800 تا 1000 متر از سطح دریا بلندتر است و از تمام جهات به وسیله رشته کوه های مرتفعی احاطه شده است. فلات ایران به سیستم بزرگ کوه های چین خورده اوراسیا وابسته است. بدین ترتیب که دیواره کوهستانی البرز و رشته کوههای خراسان در شمال ایران، تحت تأثیر گره های کوهستانی عظیم فلات ارمنستان و آذربایجان از طرف غرب وهندوکش از شرق تا ارتفاع 5670 متر ( دماوند) سر برافراشته است. کوههای زاگرس در جنوب غربی و جنوب و نیز در امتداد آن، یعنی کوه های ساحلی جنوب شرق ایران (کوه های مکران) ، بخش داخلی ایران را احاطه نموده اند[11]. در دوره زمین شناسی میوسین میانی (حدود 26 میلیون سال پیش) جوش خوردگی نهایی بین صفحات عربستان و اوراسیا ابتدا سبب بالا آمدگی و ضخیم شدگی در زاگرس و بیتلیس (در ترکیه) گردید و به دنبال آن حرکت مستقل صفحه عربستان نسبت به آفریقا را متوقف نمود، یعنی از این پس صفحه عربستان با سرعت از صفحه آفریقا به سوی صفحه اوراسیا حرکت می کرد. در دوره زمین شناسی پلیوسن آغازین (6 میلیون سال پیش) و مقارن با آغاز مرحله دوم کشیدگی در دریای سرخ وتشکیل پوسته دریایی در آن، قابلیت تحمل فشار در منطقه جوش خورده، به صورت بالا آمدگی و ضخیم شدگی به پایان رسید و کوههای قاره ای محدود در گسل های متقاطع به حرکت به سمت خارج واداشته شدند. همانطور که در شکل 1- 3 دیده می شود. صفحه ترکیه ، محدود بین گسل های شمال و شرق آناتولی ، به سمت غرب به حرکت درآمد و بلوک لوت ، محدود بین گسل های راستگرد زاگرس و گسل های چپگرد شمال ایران (البرز)، به سمت شرق حرکت کرد. فلات ایران جزو مناطق لرزه خیز جهان است و در آن زمین لرزه های قاره ای ایجاد می شوند. کشور ایران در قسمت میانی کمربند کوه زای آلپ ـ هیمالیا واقع شده است وهنوز تحت تأثیر حرکات کوه زایی آلپ پایانی می باشد. از طرف دیگر حرکات صفحه عربستان بطور دائمی به صفحه ایران تنش وارد می کند و فرونشینی مکران در جنوب و باز شدن صفحه اقیانوس هند نیز سبب زیر راندگی صفحه اقیانوسی به زیر منطقه مکران می گردد. مجموعه این شرایط سبب بههم خوردن تعادل پوسته ایران می گردد و اثر آن به صورت جابجایی در طول شکستگی های قدیمی و بروز زمین لرزه مشاهده می شود همانطور که در شکل 1-3 می بینیم گسل های ایران بطور کلی دارای روند شمالی ـ جنوبی (امتداد اران شرقی)، شمار غرب ـ جنوب شرق ( امتداد ناحیه زاگرس) و شمال شرق ـ جنوب غرب (امتداد البرز شرقی) می باشند. گسل هایی که در طول دوره کواترنر ( از 2 میلیون سال پیش تا کنون) فعالیت نسبتاً مهمی داشته اند عبارتند از : گسل های آغاجاری ، دامغان ، البرز ، آستارا ، ترود، شمال تبریز ، شاهرود ، کازرون ، کوه بنان کرمان ، عباس آباد. شکل 1-1 نقشه صفحات زمین ساخت خاورمیانه و حرکات نسبی آن شکل 1-2 گسلهای مهم ایران 1-2 گزارش برخی از زلزله های چند دهه اخیر از آنجا که زلزله های واقعی بهترین میدان محل کارهای جامعه مهندسی ومسئولین ساخت و ساز کشور می باشد، و همین طور یک آزمایشگاه بزرگ برای محققان و از طرف دیگر مرجعی برای تحقیقات و تدوین آیین نامه های آتی می باشد. به دنبال هر زمین لرزه گروههای مختلفی درصدد جمع آوری و ارائه گزارشات مختلفی از آن زمین لرزه می نمایند، که در ادامه به ارائه مختصری از این گزارشات پرداخته شده است. البته لازم به ذکر است که در انتخاب گزارشات سعی بر آن بوده است که تا حد امکان به موضوع این پایان نامه نزدیک باشد. 1-2-1 زلزله 31 خرداد ماه 1369 رودبار و منجیل [12] در حدود 30 دقیقه صبح روز پنجشنبه 31 خرداد 1369 زلزله شدیدی در استان های گیلان و زنجان به وقوع پیوست که در آن شهرهای منجیل و رودبار و صدها پارچه از دهان و آبادی های پرجمعیت منطقه به کلی ویران شد. بزرگی این زلزله بین 3/7 و 7/7 ریشتر می باشد و طبق آماری که از طرف مراجع رسمی اعلام شد، روی هم بیش از 35000 نفر از مردم کشورمان جان خود را در این حادثه از دست دادند و قریب یکصد هزار ساختمان و خانه مسکونی خراب و یا بلا استفاده گردید، به باغات و اراضی کشاورزی و کانال های آبیاری صدمات فراوان وارد شد. از ویژگی های زلزله اخیر گیلان و زنجان آن است که بر خلاف زلزله های گذشته ایران که اغلب در مناطق کم جمعیت و یا در مناطق روستایی و فاقد ساختمان ها و تاسیسات مهم اتفاق می افتاد، این زلزله در منطقه ای روی داد که علاوه بر آنکه از مناطق پرجمعیت محسوب می شود، چند شهر را نیز فرا گرفته است که دارای ساختمان مهم و تاسیسات زیربنایی شامل سد سفید رود، نیروگاه برق و کارخانجات سیمان لوشان و پلهای بزرگ و سیلوی یکصدو بیست هزار تنی سراوان رشت قرار داشتند و همه این مسایل دلایلی برای توجه بیشتر جامعه مهندسی به امر ساخت و ساز بعد از این زلزله می باشد در واقع مانند آژیری عمل کرد که نشان می داد، وقوع یک زلزله مشابه در یکی از مناطق مهم و پر جمعیت کشور چه پیامد هایی را در بر خواهد داشت. در شکل 1-3 تصاویری از خسارت های این زلزله مشاهده می شود. شکل 1-3 تصاویری از زلزله رودبار و منجیل در سال 1369 1-2-2 گزارش تصویری از زلزله بم این گزارش به بررسی نواقص موجود در ساخت و ساز شهر بم و آسیب های وارده پرداخته است. در این گزارش بعضاً نواقص موجود با موارد آیین نامه ای مقایسه شده است، در برخی موارد عملکرد نسبتاً مناسب بعضی اجزای غیر سازه ای مانند نماهای شیشه ای و قاب های فلزی درهای ورودی در تراز پارکینگ و مغازه ها نشان داده شده است. در شکل 1-4 نمونه هایی از عواملی که موجب خسارت در ساختمان های بتنی و بنایی و نیمه بنایی گردیده، آورده شده است. [13] فرو چاله ایجاد شده در بروات در نزدیکی افتگاه گسل بم ترکهای مورب قطری کنار بازشو باربر در دیوارهای خشتی ترک ضربدری بین دو بازشو در یک دیوار آجری جدا شدن دیوارهای بنایی از یکدیگر شکستن کلافها و فروریختن آنها از روی دیوار در ساختمانهای بنایی ترکهای برشی مورب در ساختمانهای بنایی اتصال تیرچههای سقف با نبشی در سقف یک ساختمان بنایی نقش کلاف قائم در نگهداری سقف در یک ساختمان مصالح بنایی نقش کلاف افقی در نگهداری سقف در یک ساختمان مصالح بنایی عملکرد مناسب ساختمان مصالح بنایی که مطابق آئین نامه طراحی و اجرا شده بود عملکرد مناسب ساختمان مصالح بنایی که مطابق آئین نامه طراحی و اجرا شده بود فروریختن سقف و طاقهای ضربی در ساختمانهای بنایی شکل 1-4) تصاویری از زلزله بم 1-2-3 اثرات زلزله اول تیر 1381 چنگوره ـ آوج بر ساختمان های بنایی و مختلط در روز اول تیرماه 1381 زمین لرزه ای به بزرگی 3/6 در مقیاس ریشتر منطقه ای از استان های قزوین، همدان و زنجان را به لرزه در آورد. بر اثر این زلزله بیش از 230 نفر کشته و بیش از 1466 نفر مجروح شدند. [14] بررسی های به عمل آمده نشان می دهد که ساختمان های سنتی در روستاها و شهرهای منطقه دارای سیستم سازه ای منسجم و یکپارچه نبوده و از مصالح بسیار ضعیف و توسط افراد غیر فنی و ناآشنا به اصول ساخت و ساز ساخته شده اند و از کیفیت بسیار نامطلوبی برخوردارند. به همین دلیل است که با وجود زلزله نه چندان شدید، آسیب های نسبتاً زیادی به منطقه وارد شده است. 1-2-3-1 خسارت وارد به ساختمان ها در اثر زلزله چنگوره ـ آوج بر اثر این زلزله به ساختمان های مسکونی وعمومی در شهر آوج و بیش از 80 روستا در استانهای قزوین، همدان و زنجان خسارت فراوانی وارد شده است. جدول 1-1 میزان خسارات وارده به روستاهای منطقه آسیب دیده رابنا به گزارش سازمان هلال احمر نشان می دهد.[14] جدول 1-1 خسارت وارده به روستاها در زلزله چنگوره- آوج 1-2-3-2- گونه های ساختمانی منطقه آوج ساختمانهای منطقه آسیب دیده اعم از ساختمان های شهری و روستایی را می توان به گروههای زیر تقسیم کرد. 1- ساختمانهای بنایی که شامل بنایی کامل و مختلط بنایی و فلزی می باشند. 2- ساختمان های با سازه فولادی 3- ساختمان های خشتی وگلی 4- ساختمان های با شناژ افقی وعمودی. 1-2-3-3 ساختمان های بنایی آوج با سقف طاق ضربی ساختمان های بنایی در آوج از دیوارهای باربر آجر فشاری به ضخامت 22 الی 35 سانتیمتر می باشند. در ساختمان های دارای سقف فلزی، تیرآهن های سقف طاق ضربی بر روی دیوارهای باربر و حرکت دینامیکی دیوارها درهنگام زلزله موجب خارج شدن تیرهای سقف از محل تکیه گاه و فرو ریختن بخشی از سقف شده است. ساختمان های بنایی دارای بازشوهای بزرگ بوده و در برخی از دیوارهای داخلی به لحاظ ایجاد در گاهی و یا کمدهای دیواری ضخامت دیوار به 5 تا 10 سانتیمتر رسیده است. 1-2-3-4 ساختمان های مختلط منطقه آوج در ساختمان های مختلط، ترکیبی از دیوارهای باربر و ستون های فولادی تحمل بارهای وارده به ساختمان را به عهده دارند. دیوارهای جانبی ساختمان از آجر فشاری با ملات ماسه سیمان ساخته شده و در داخل ساختمان از چند ستون فولادی مرکب از دوتیر آهن جوش شده به یکدیگر و یا یک پروفیل فولادی استفاده شده است. 1-2-3-5 بررسی آسیب های وارده به ساختمان های منطقه آوج در این زمین لرزه به ساختمان های خشتی و گلی آسیب های شدیدی وارد شد و بسیاری از آنها به کلی فرو ریخت. در شهر آوج ساختمانهای بنایی و نیمه اسکلت نیز دچار خسارت های شدیدی شدند بطوری که دیوارهای جداکننده داخلی اغلب دچار واژگونی شده و در بسیاری از ساختمان ها سقف های ضربی در بخشهای انتهایی به علت عدم اتصال تیرها با یکدیگر و نیز عدم اتصال با دیوارها فرو ریخته اند. در محل تقاطع دیوارها ترک های عمیقی مشاهده می شود. در برخی ساختمانها دیوارهای متقاطع به کلی از هم جدا شده اند و بخشی از آن ها فرو ریخته است. در روستای چنگوره ، آب دره و بسیاری از روستاهای منطقه ساختمان های خشتی و گلی به کلی ویران شده و ساختمان های بنایی نیز دچار تخریب شده اند و بسیاری از دیوارها و سقف های آنها فرو ریخته است. در روستاهای ساختمان تمام اسکلت نیز به چشم میخورد که به دلیل عدم وجود مهاربندی و استفاده از پروفیل های بسیار ضعیف در سازه اغلب فرو ریخته و یا دچار تغییر شکلهای زیادی شده اند و لازم است تخریب و یا بازسازی شوند. در شکل 1-5 تصاویری از ساختمان های منطقه و آسیب های وارده نشان داده شده است. 1-2-3-6 بررسی علل خرابی ساختمان های مختلط و بنایی منطقه آوج در این ساختمان ها که سازه آن ها توسط افراد غیر متخصص ساخته شده است و فاقد هر گونه طراحی و محاسبه و رعایت ضوابط آیین نامه‌ای می‌باشند. مه‌ ترین علل خرابی آنها به قرار زیر می‌باشد: 1- عدم استفاده از سیستم سازه ای مقاوم در برابر بارهای ثقلی وجانبی 2- عدم طراحی و محاسبه سازه در برابر بارهای وارده 3- استفاده از پروفیل های بسیار ضعیف برای تیرها و ستون ها 4- عدم انسجام بخشهای مختلف از قبیل سقف ها با دیوارها ودیوارها با فونداسیون 5- عدم اتصال تیرهای طاق ضربی با یکدیگر 6- عدم اتصال تیغه های داخلی به سقف و کف و دیوارهای جانبی آنها 7- اجرای ناصحیح دیوار چینی  

 نکته مهم : هنگام انتقال متون از فایل ورد به داخل سایت بعضی از فرمول ها و اشکال (تصاویر) درج نمی شود یا به هم ریخته می شود یا به صورت کد نشان داده می شود ولی در سایت اصلی می توانید فایل اصلی را با فرمت ورد به صورت کاملا خوانا خریداری کنید: سایت مرجع پایان نامه ها (خرید و دانلود با امکان دانلود رایگان نمونه ها) : jahandoc.com   8- استفاده از مصالح بسیار ضعیف 9- استفاده از افراد غیر فنی در اجرای ساختمان 10- عدم رعایت ضوابط آیین نامه طرح ساختمان ها در برابر زلزله در مورد ساختمان های بنایی از نظر معماری و سازه 1-2-4 رفتار و عملکرد ساختمان ها در زلزله داهوییه (زرند) [15] زلزله داهوییه (زرند) منجر به قربانی شدن بیش از 600 نفر از هم میهنانمان و موجب خسارت در 7000 واحد مسکونی گردید و 70 میلیارد تومان خسارت مالی نیز به همراه داشت. زلزله فوق زلزله چندان بزرگی نبود، اما خسارات بسیار سنگینی داشت. آن هم برای منطقه ای با تراکم جمعیت کم. در این زلزله انتظار می رفت ساختمان هایی که حداقل اصول فنی را رعایت کرده باشند ایمنی جانی ساکنین خود را حفظ نمایند. اما متاسفانه ساختمان های خسارت دیده حداقل اصول فنی ساخت و ساز را نیز رعایت نکرده بودند. در گزارشی که پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی منتشر کرده است. به تفکیک خسارات وارده را در شهرها و روستاهای آسیب دیده از زلزله آورده است که در ادامه فقط تصاویر و توضیحات مختصری از آن ارائه شده است. در شکل 1-6 تصاویر آسیب های وارده از زلزله زرند را مرور می کنیم. 1-3 گستردگی ساختمان های بنایی با توجه به گزارش مرکز آمار ایران در سال 1373 نزدیک به 70 درصد از تعداد کل ساختمان های احداث شده در مناطق شهری (بجز تهران ) بنایی وغالباً آجری می باشند. از این تعداد بیش از 55 درصد در یک طبقه، حدود 33 درصد در دو طبقه و کمتر از 11 درصد در سه طبقه و بیش تر ساخته شده اند، همچنین آمار فعالیتهای بخش خصوصی در روستاها، که بیانگر گرایش غالب ساخت و ساز در بین مردم است، نشان می دهد که در همین سال تنها کمی بیش از 6 درصد ساختمانها دارای اسکلت فلزی یا بتن مسلح بوده و مابقی آنها بنایی بوده اند[16]، [17]. با توجه به آمار و ارقام فوق چنین به نظر می رسد که اگر بخواهیم روشهایی برای ارزیابی مقاومت و نهایتاً مقاوم سازی ساختمانهای ایران بیابیم، ساختمان های بنایی و غالباً آجری در اولویت قرار دارند. این اولویت در ساختمان های ساخته شده در تهران وضعیف بسیار حساسی دارد به نحوی که گزارش های مربوط به سالهای اخیر نشان می دهد که حدود 80 درصد از ساختمان های تهران دارای سقف طاق ضربی و دیوارهای باربر بوده و حدود 12 درصد از نوع اسکلت بتنی و یا فولادی است وبقیه موارد از نوع سقف چوبی ، خشت و چوب، آجر و سنگ می باشد. [16]، [17]. با توجه به این مطلب که اکثر ساختمانهای بنایی موجود در کشور در مقابل زلزله های با بزرگی بیش از 5/6 ریشتر آسیب های جدی میبینند درجدول 1-2 لیستی ازکلیه زلزله های مخرب 100 سال در تاریخ ایران آمده است با توجه به فراوانی آنها و آسیب های زیادی که به بار آورده اند می توان به لرزه خیزی ایران و ضعف ساختمانهای موجود درمقابل زلزله های نسبتاً شدید پی برد. جدول 1-2 زلزلههای با بزرگی بیش از 5/6 ریشتر در فاصلهی 1284 تا 1384 فصل دوم « فلسفه بهسازی و تقویت ساختمان‌ها » 2-1 فلسفه بهسازی و تقویت ساختمانها: می دانیم که برای هر ساختمان و سازه آن، در موقع طراحی یک سطح وظیفه در نظر گرفته می شود که متضمن حداقل شرایط قابلیت بهره برداری از آن است و معمولاً برای این که با اندک نوسان شرایط، ساختمان و سازه آن به پایین تر از سطح وظیفه تنزل نکند و غیرقابل بهره برداری نشود، در طراحی آنها یک حاشیه ایمنی مناسب در نظر می گیرند، یعنی سطح طراحی را بالاتر از سطح وظیفه اختیار کرده و ساختمان و سازه آنرا چنان طراحی می نمایند که در مواقع اضطراری بتوانند وظایف کمی سنگین تر را نیز بدون تحمل خسارت و یا با تحمل خساراتی ناچیز به انجام برسانند. این حاشیه ایمنی ممکن است بتدریج بر اثر پیر شدن مصالح و سوانح و اتفاقات باریکتر شده و سازه فروپایگی پیدا کند، در این صورت معمولاً با توسل به بهسازی، حاشیه ایمنی را به وضع مطلوب می رسانند. گاه ممکن است سازه پیر نشده و آسیبی ندیده باشد ولی از آن توقع انجام وظیفه سنگین تری را داشته باشند که در این صورت نیز مسئلۀ بهسازی مطرح می شود. (شکلهای 2-1 و 2-2) به بیانی دیگر: ـ عمر مفید فنی ساختمان ممکن است به دلیل فرسودگی یا خورده شدن تدریجی مصالح مصرف شده در آن یا بر اثر حوادث و سوانحی نظیر انفجار، آتش سوزی یا زلزله، که به تقلیل قابل ملاحظه یا از بین رفتن حاشیه ایمنی منجر می شوند، به پایان رسیده وتخریب و بازسازی آن ضرورت یابد ( شکل 2-3). شکل 2-1 شکل شماتیک حاشیه ایمنی، فروپایگی و موارد مختلف بهسازی شکل 2-2 تقلیل ایمنی و اثر بهسازی در افزایش آن ـ عمر مفید اقتصادی ساختمان ممکن است به دلیل دگرگون شدن نیازهای زیستی استفاده کنندگان از آن، یا به علت تغییر شرایط محیط، نظیر شرایط ناشی از گسترش شهر و مزاحمتی که ساختمان در مقابل این گسترش ایجاد می نماید، یا بر اثر تغییر شرایط کار و روش و وسائل تولید، یا به دلیل تغییر ساختار و گردشکار یک سازمان اداری، آموزشی و بهداشتی در نتیجه به کارگرفتن دستگاههای الکترونیکی و غیره خاتمه یافته و تخریب و جانشین کردن آن را ایجاب نماید. اما با توجه به اینکه: ـ تخریب ساختمان و جمع آوری، حمل و انبار کردن نخاله حاصل از آن ، کاری است پرهزینه که باعث اتلاف مصالح و مصرف مقداری وقت و انرژی می شود. ـ گرد و خاک و سر وصدای حاصل از تخریب، بصورت کوتاه مدت، و انباشتن نخاله و آوار حاصل از تخریب، بطور دراز مدت، اثر سوء بر محیط زیست می گذارد. ـ ساختن ساختمان جانشین مستلزم تهیه و کاربرد مصالح و این خود مستلزم صرف وقت، انرژی و هزینه است. ـ تأمین مصالح لازم برای ساختمان جانشین بر روی محیط زیست بازتاب دارد. ـ مقدار مصالح، منابع انرژی و فضاهای کره خاکی ما محدود و معین بوده و قابل افزایش و بهره برداری بی حد و حصر نیستند و باید حتی المقدور محافظت شده و با احساس مسئولیت در مقابل نسلهای آینده مورد استفاده قرار گیرند، سعی می شود تا آنجا که میسر است، از تخریب ساختمانها اجتناب گردد و معمولاً عمر مفید فنی ساختمانها را از طریق بهسازی، یعنی ترمیم، تعمیر یا تقویت افزایش داده و تخریب وجانشینی ساختمان را به تعویق اندازد. برای افزایش عمر مفید اقتصادی ساختمانها نیز از دیرباز، با جابجا کردن و حذف و تعویض تیغه های جداگر و دیوارهای غیر باربر کوششهای موفقی به عمل آمده و امروز با جهت گیری به سوی ساختمانهای پیش ساخته قابل پیاده کردن قدمی بسیار پر اهمیت در جلوگیری از تخریب ساختمانها به دلیل خاتمه یافتن عمر مفید اقتصادی آنها، برداشته شده است[19]. بطور کلی، با در نظر گرفتن تبعات تخریب و بازسازی ساختمانها، می توان بعنوان یک اصل کلی پذیرفت که این راه حل باید آخرین راه حل تلقی شده و وقتی در پیش گرفته شود که راه حلهای دیگر، کارساز و جوابگوی نیازها نباشد. به هر حال، بهسازی ممکن است حاشیه ایمنی را بیشتر کند و یا سرعت بروز نارسائیها را تقلیل دهد و یا هر دو اثر را تواماً داشته باشد( شکل 2-4). بهسازی ساختمانهای آسیب دیده از زلزله نیز مانند بهسازی هر سازه دیگری که به هر علت فروپایگی پیدا کرده است، از این چارچوب خارج نیست. در مورد ساختمانهای آسیب دیده وجوه مشترک بسیار دارند و در واقع ایمن سازی سازه های موجود، بهسازی ساختمانهایی است که فروپایگی پیدا نکرده‌اند در صورتی که در بهسازی ساختمانهای آسیب دیده باید فروپایگی ناشی از آسیبهای زلزله را هم منظور داشت. شکل 2-3 تقلبل حاشیه ایمنی در طول زمان و پایان یافتن عمر مفید شکل 2-4 تقلیل تدریجی حاشیه ایمنی، مقابله با آن و افزایش عمر مفید فنی از طریق بهسازی علاوه بر آنچه در مورد بهسازی بطور اعم گفته شد، در بهسازی سازه های آسیب دیده از زلزله باید به چند نکته زیر نیز توجه داشت: ـ تخریب کامل و بازسازی معمولاً به زمانی بیشتر از بهسازی نیاز دارد. ـ تخریب هرجزء کوچک از بنا مستلزم جمع آوری، حمل و انبار کردن مواد حاصل از تخریب و بازسازی آن جزء با مصالح جانشین است. این کار نیاز به مصالح ، ابزار کار، تجهیزات و ماشین آلات، نیروی انسانی از رده های مختلف مهارت، و امکانات دیگر دارد که از سوئی مورد درخواست تمام منطقه زلزله زده و از سوی دیگر محدودند و در نتیجه، دسترسی به آنها پس از بروز زلزله از مواقع دیگر مشکلتر است. با توجه به محدودیتهای فوق، پس از حدوث زلزله نباید بدون بررسی همه جانبه، به تخریب هر دیوار ترک خورده، هر سازه آسیب دیده و بطور کلی هر آنچه که پس از زلزله، علیرغم آسیبهای وارد سر پا مانده است، مبادرت کرد، بلکه باید تخریب را به بناها و اجزای آنها که در وضع خطرناک و ناامن دارند و با صرف وقت و هزینه معقول، قابل بهسازی نیستند محدود نمود[19]. فصل سوم « تئوری حاکم بر رفتار ساختمانهای بنایی » 3-1 خواص سازه‌ای و دینامیکی ساختمانهای بنایی در ساختمانهای بنایی، مصالح بنایی که ممکن است آجر یا بلوک باشند به همراه ملات بین آنها عناصر اصلی باربر ثقلی و جانبی ساختمان میباشند از طرفی به دلیل پیچیدگی رفتار این نوع سازهها نمیتوان روش جامعی برای تحلیل خواص مکانیکی و سازهای آنها ارائه داد. رفتار ناهمسانگرد، ناهمگن و غیر خطی و وجود ترکهای فراوان از یک سو و صفحهای بودن اجزای سازههای بنایی از سوی دیگر پیچیدگی خاصی را ایجاد کرده است که غالبا جز با روش آزمایشهای در مقیاس واقعی نمیتوان از وضعیت خرابیها و تنشهای ایجاد شده در اجزای سازهای اطلاعاتی بدست آورد[1]. 3-2 توزیع نیروی زلزله در ساختمانهای بنایی نیروهای لختی که در نتیجه شتاب پی (ناشی از حرکت زمین به هنگام زلزله) در ساختمان پدید میآیند باید به پی و از آنجا به زمین منتقل شوند. دیوارهای ساختمان بنایی به دو دسته برشی و عرضی تقسیم میشوند. دیوارهایی که موازی جهت حرکت پی هستند برشی و آنها که عمود بر این جهتاند عرضی نامیده میشوند. بخشی از نیروهای دیوارهای عرضی به سقف و بخشی به زمین و بقیه به دیوارهای برشی که در دو طرف دیوار عرضی قرار گرفتهاند وارد میشود. سقفها نیروهای حاصل از زلزله و دیوارهای عرضی را به دیوارهای برشی منتقل میکنند. اصلیترین عنصر لرزه بر هر ساختمان آجری دیوارهای برشی است که سرانجام باید بار افقی حاصل از کلیه اجزای دیگر را به زمین منتقل کند. علاوه بر این سقف نیز باید از یکپارچگی لازم برای انتقال نیروهای خود و نیز نیروهایی که از بخشهای دیگر دریافت میکند، به دیوارهای برشی برخوردار باشد. به عنوان مثال سقفهای تیرچه بلوک و طاق ضربی که بخشهای دیگر دریافت میکند، به دیوارهای برشی باشد.به عنوان مثال سقفهای تیرچه بلوک و طاق ضربی که ضوابط آییننامه 2800 را رعایت کرده باشند از صلابت برشی خوبی برخوردارند، در حالی که سقفهای سبک شیروانی چنین نیستند و نمیتوانند بار دیوارهای عرضی (دیوارهای عمود بر جهت زلزله) را به دیوارهای برشی (دیوارهای در جهت زلزله) انتقال دهند. از طرف دیگر دیوارهای عرضی باید بتوانند بار خود را به سقف و پی و دیوارهای متعامد انتقال دهند. 3-3 حالتهای شکست شکست دیوارهای برشی و عرضی اصلیترین حالتهای شکست را تشکیل میدهند. چون در ساختمانهای آجری سقف بر دیوارها تکیه دارد با سقوط دیوار احتمال در هم فرو ریختن کل ساختمان وجود دارد و لذا ناپایداری دیوارها را میتوان به منزله ناپایداری کلی دانست دیوارهای برشی تقریبا تمامی بار جانبی حاصل از زلزله را بر دوش دارند، پس سقوطشان به منزله انهدام قطعی ساختمان است. اما شکست دیوارهای عرضی معمولا با خسارات کمتری همراه است و بنابراین به هنگام تسلیح و تقویت ساختمان آجری، تاکید اصلی روی دیوارهای برشی است. 3-3-1 شکست دیوارهای برشی هرگاه دیوار برشی تحت نیروهای جانبی قرار گیرند دو حالت شکست خواهند داشت: خمشی و برشی. معمولا پایههای پهن به حالت برشی و پایههای باریک به حالت خمشی میشکنند. این مطلب در شکلهای 3-1 الف و ب نشان داده شده است. شکل 3-1 (الف) شکست خمشی (پایههای باریک) شکل 3-1 (ب) شکست برشی (پایههای پهن) در عمل به هنگام زلزله دیوار تحت تاثیر نیروهای لختی ناشی از زلزله، متناوبا بر روی پنجه و پاشنه خم میشود و چنانچه نیروهای زلزله بر نیروهای مقاوم چیره شوند جابجایی از حد کشسان خارج میشود و دیوار شروع به واژگون شدن میکند. اما چون نیروهای زلزله طبیعتی آنی دارند این واژگونی لحظهای بیشتر طول نمیکشد و خیلی زود جهت نیروها عوض میشود و دیوار در جهت مقابل به حرکت در میآید و در هر بار چند میلیمتر تا چند سانتیمتر از محل پی جابجا شده، پس از لحظهای و به دنبال ضربهای محکم، در جهت دیگر خم میشود.این حرکتهای خمشی را تلو میگویند. حرکت تلو ذاتا بسیار خطرناک است و آثار زیاد بخش زیر را به دنبال دارد. الف) ضربههای حاصل از تلو موجب خرد شدن پنجه و پاشنه دیوار شده، از عرض موثر پایه میکاهد و دیوار را بیش از پیش در برابر ضربههای بعدی بیدفاع میسازد. ب) حرکت تلو با ضربههای شدیدی همراه است که نیروهای افقی بزرگی را ایجاد میکند زیرا اندازه حرکت حاصل (جرم دیوار بر سرعت) باید در زمان نسبتا کوتاهی صفر شود بنابراین نیروی افقی قابل ملاحظهای را به وجود میآورد. این نیرو میتواند به اندازهای بزرگ شود که شکستهای برشی ایجاد کند، آزمایشهای انجام شده بر روی دیوارهای برشی نشان میدهد که به فاصله کمی پس از آغاز تلو، پنجه و پاشنه شروع به خرد شدن کرده و شکستهای برشی پیدا میشود. ج)حرکت تلو موجب سست شدن ساختمان و در نتیجه کاهش دوره تناوب میشود که به نوبه خود سبب افزایش شتاب پاسخ و یا نیروهای زلزله میشود، بنابراین از یک سو مقاومت ساختمان کم میشود و از سوی دیگر نیروهای زلزله افزایش مییابد و بیش از پیش ساختمان را در معرض انهدام قرار میدهد. پس به طور خلاصه دیوارهای برشی به دو حالت میشکنند: خمشی و برشی. شکست خمشی با تلو خوردن دیوار همراه شده، پنجه و پاشنه آن در معرض خرد شدن قرار میگیرد. شکست برشی با ترکهای اریب همراه است و به سبب دو طرفه بودن نیروهای زلزله، این ترکها به صورت ضربدر ظاهر میشوند[1]. 3-3-2 شکست دیوارهای عرضی دیوارهایی که بر جهت زلزله عمودند، به سبب نیروهای زلزله لختی افقی که بر اثر شتاب حاصل از زلزله، از جرم خود دیوار پدید میآیند، مانند دال تختی که بر چهار تکیه گاه قرار گرفته باشد (زمین، سقف، دو دیوار برشی عمود بر دیوار) تحت خمش قرار گرفته، خطوطی مشابه خطوط تسلیم در آنها پدید میآید، در صورتی که فاصله دیوارهای عمودی زیاد باشد، خمش عمدتا بین سقف و زمین انجام شده، ترکهای خمشی در امتداد افقی ظاهر میشوند. علاوه بر این چنانچه اتصال دیوار خمشی و دیوارهای متعامد خوب نباشد، در حین زلزله دیوارهای متماعد از هم جدا میشوند. 3-4 روش‌های ارزیابی کمی آسیب‌پذیری ساختمان‌های بنایی غیر مسلح با توجه به تعداد نسبتا زیاد ساختمانهای بنایی در کشور که در فصول قبل مورد بررسی قرار گرفت و رفتار این سازه‌ها که در این فصل مورد بررسی قرار میگیرد و از آنجا که روشی قطعی برای ارزیابی‌آسیب‌پذیری آن‌ها وجود ندارد در این قسمت به بررسی پاره‌ای از این روش‌ها پرداخته می‌شود. ارزیابی آسیبپذیری ساختمانهای موجود در واقع پیشبینی عملکرد این ساختمانها در زلزلههای آتی میباشد و امکان قضاوت مهندسی برای ساخت مجدد یا مقاومسازی ساختمانهای موجود را فراهم میآورد. این ارزیابی در دو مرحله کیفی و کمی انجام میشود. به این صورت که در مرحله کیفی با توجه به شرایط لرزه خیزی و براساس تجربیات زلزلههای گذشته اطلاعاتی از سیستم سازهای مانند: پی، عناصر لرزهبر، نوع سقف جمعآوری شده و براساس نتایج این مرحله، ارزیابی کمی با انجام آزمایش برای تعیین مقاومت مصالح سازهای و انجام تحلیل و کنترل معیارهای پذیرش انجام میشود. تاریخچه تحقیقات ارزیابی آسیبپذیری کمی در خصوص ساختمانهای بنایی غیرمسلح شامل تحقیقاتی است که به انجام آزمایش بر روی سازه موجود برای تکمیل اطلاعات لازم برای ارزیابی کمی میپردازند و همچنین تحقیقاتی که به مدلسازی و ایجاد روابط ریاضی برای انجام ارزیابی کمی منتهی شدهاند. تحقیقات نوع اول به ایجاد آزمایشهایی مانند آزمایش سرعت موج راسونیک و آزمایش سرعت مکانیکی[18]، آزمایش سختی سطحی[3]، آزمایش ضربه انعکاسی[20]، آزمایش ارتعاش اجباری[21]، در ساختمان-های بنایی منجر شده است. در مورد تحقیقات نوع دوم نیز می-توان به مطالعات ترنسک و شپار[22]، بر روی مقاومت کششی قطری دیوار در سال 1980، مطالعات ابرمز[23]، بر روی تنش فشاری و کششی در خمش حول محور قائم در سال 1992 و مطالعات لانگ و باخمن[24] در سال 2002 برای انجام تحلیل غیر خطی مبتنی بر تغییر شکل برای ساختمانهای بنایی اشاره کرد. به هر حال این تحقیقات منجر به ایجاد روشهایی برای ارزیابی آسیبپذیری لرزهای ساختمانهای بنایی غیرمسلح شدهاند که در ادامه به معرفی ساختار کلی سه روش دستورالعمل بهسازی لرزهای، روش ارزیابیFEMA وروش لانگ-باخمن، پرداخته میشود[10]. 3-4-1 روش ارزیابی دستورالعمل بهسازی لرزهای ساختمانهای موجود این فصل از دستورالعمل بهسازی لرزهای ایران[7] که به ساختمانهای بنایی غیر مسلح اختصاص دارد با روندی متفاوت از سایر فصول دستورالعمل که بر اساس طراحی بر پایه عملکرد میباشند، به کنترل ضوابط تجربی و اجرایی پیوست آییننامه 2800 پرداخته است و تنها در مورد محاسبه مقاومت برشی ساختمان ارزیابی کمی به صورت کنترل دیوار نسبی مطابق نمودار شکل 3-2 انجام میشود. در این ارزیابی نیروی زلزله به صورت استاتیکی و با استفاده از رابطه ارائه شده برای سازه بنایی محاسبه شده و براساس آن بدون توزیع بین عناصر سازهای (دیوارها) مقدار برش در هر طبقه به دست میآید که مقدار آن باید از ظرفیت برشی طبقه کمتر باشد. لازم به ذکر است که این برآورد نیاز و ظرفیت منحصرا برای ساختمانهای تا حداکثر سه طبقه و سطح عملکرد ایمنی جانبی میباشد. 3176270458470محاسبه وزن ساختمان محاسبه برش پایه V= 0.33×A×I×W توزیع برش پایه در طبقات 00محاسبه وزن ساختمان محاسبه برش پایه V= 0.33×A×I×W توزیع برش پایه در طبقات 612775934720محاسبه مقاومت برشی مجاز طبقه آزمایش برشی ملات 00محاسبه مقاومت برشی مجاز طبقه آزمایش برشی ملات 18313402005965محاسبه مقدار دیوار نسبی طبقه و مقایسه با دیوار مجاز 00محاسبه مقدار دیوار نسبی طبقه و مقایسه با دیوار مجاز شکل 3-2 ساختار ارزیابی کمی فصل هفتم دستورالعمل بهسازی لرزهای ساختمانهای موجود [7] 3-4-2 روش ارزیابی فصل هفتم دستورالعمل FEMA273 , FEMA356 در این دستورالعمل، ارزیابی کمی از ارزیابی کیفی جدا شده و مبنای کار در ارزیابی کمی طراحی براساس عملکرد میباشد که در آن نیاز لرزهای با روشهای خطی و غیرخطی به نحوی محاسبه میشود که تغییر شکلی معادل تغییر شکل واقعی در اثر زلزله در سازه ایجاد شود. با تعیین نیاز لرزهای برای محل سازه و سپس توزیع در طبقات در نهایت این نیرو به نسبت سختی اعضا باربر جانبی (دیوارها) بین آنها توزیع شده و با مقاومت هر عضو با توجه به مدهای رفتاری شکست به صورت کنترل شونده توسط تغییر شکل یا نیرو مقایسه میشود. این روند در نمودار شکل 3-3 آمده است[8]و [9]. 274320325755انجام آزمایش روی ساختمان 00انجام آزمایش روی ساختمان 210820875665تعیین هر دیوار به صورت کنترل شونده با تغییرشکل یا نیرو 00تعیین هر دیوار به صورت کنترل شونده با تغییرشکل یا نیرو 4235451564005محاسبه مقاومت برشی هر دیوار 00محاسبه مقاومت برشی هر دیوار 15278102335530مقایسه نیرو برشی با مقاومت دیوار 00مقایسه نیرو برشی با مقاومت دیوار 2600960180340محاسبه برش پایه برپایه عملکرد محاسبه وزن ساختمان توزیع برش پایه در طبقات توزیع نیرو بین دیوارها به نسبت سختی 00محاسبه برش پایه برپایه عملکرد محاسبه وزن ساختمان توزیع برش پایه در طبقات توزیع نیرو بین دیوارها به نسبت سختی 10502906140450010502901242695008909052058035003674110205994000 شکل 3-3 ساختار ارزیابی در فصل هفتم FEMA273 , FEMA356 [8]و [9] 3-4-3 روشهای ارزیابی لانگ – باخمن در این روش برای ساختمانهای بنایی، منحنی ظرفیت ساختمان (نیروی برشی بر حسب تغییر مکان سازه) از مجموع منحنی ظرفیت دیوارها در هر جهت حاصل شده و بر روی این منحنی درجات آسیبپذیری سازه (براساس EMS98 اروپا) [25] مطابق شکل 3-4 مشخص میشود. همچنین ساختمان به صورت سیستم یک درجه آزادی مدل شده و فرکانس آن در هر جهت تعیین میشود و با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی، تغییر مکان نهایی سازه براساس طیف طرح سازه حاصل میشود. با استفاده از این تغییر مکان و منحنی ظرفیت ساختمان مشخص میشود که سازه برای زلزله مورد نظر در چه سطحی از آسیبپذیری قرار دارد. [25] روند این روش در نمودار 3-5 و مراحل ترسیم منحنی ظرفیت برای این روش در شکل 3-6 مشاهده میشود. شکل 3-4 درجات آسیبپذیری در روش لانگ باخمن 14973302393315تعیین درجه آسیبپذیری ساختمان موجود برای زلزله مورد نظر 00تعیین درجه آسیبپذیری ساختمان موجود برای زلزله مورد نظر 2906395181610محاسبه مقاومت برشی و تغییر شکل هر دیوار رسم منحنی ظرفیت ساختمان تعیین درجات آسیبپذیری ساختمان 00محاسبه مقاومت برشی و تغییر شکل هر دیوار رسم منحنی ظرفیت ساختمان تعیین درجات آسیبپذیری ساختمان 3708401066800004203701493520تعیین تغییر مکان طیفی سازه 00تعیین تغییر مکان طیفی سازه 348615189166500122364512192000012236451619885008839202112645003671570211836000 شکل 3-5 ساختار ارزیابی کمی در روش لانگ – باخمن شکل 3-6 منحنی ظرفیت ساختمان در روش لانگ – باخمن با وجود روشهای مختلف ارزیابی آسیبپذیری ساختمانهای بنایی، این روشها نتایج بسیار متفاوتی از هم به دست میدهند و به این ترتیب هنوز روشی محکم و قطعی در مورد ارزیابی آنها وجود ندارد به طوری که در جدول 3-1 خلاصهای از نتایج ارزیابی کمی ساختمان یک مدرسه با مصالح بنایی آمده است، ساختمان مورد مطالعه، یک مدرسه دو طبقه از نوع بنایی غیرمسلح کلافدار با پلان شکل 3-7 میباشد[10]. شکل 3-7 پلان سازهای ساختمان مدرسه خلاصه نتایج ارزیابی کمی آسیبپذیری لرزهای سازه بنایی مورد مطالعه با استفاده از سه روش ذکر شده در بندهای قبل، در جدول 3-1 مشاهده میشود که براساس آن نوعی عدم مطابقت بین نتایج حاصل از روشهای آییننامههای مختلف وجود دارد. جدول 3-1 مقایسه نتایج حاصل از ارزیابی ساختمان یک مدرسه دستورالعمل بهسازی لرزهای ساختمانهای موجود ایران جهت شمالی – جنوبی: ظرفیت برشی در دو طبقه کافی است. جهت شرقی – غربی: ظرفیت برشی در دو طبقه ناکافی است. روش FEMA356 (سطح عملکرد ایمنی جانبی) جهت شمالی – جنوبی: ظرفیت برشی در دیوارهای طبقه همکف کافی اما در طبقه اول در تمام دیوارها کمبود مقاومت وجود دارد. جهت شرقی – غربی: در هر دو طبقه در تمامی دیوارها به شدت کمبود مقاومت وجود دارد. روش لانگ – باخمن ساختمان برای هر دو جهت در درجه آسیبپذیری 3 قرار دارد که این به معنای آسیب متوسط به اعضای سازهای و آسیب زیاد به اعضای غیر سازهای است. 3-5 استفاده از روش قاب معادل در ارزیابی ساختمانهای مصالح بنایی در این میان در مقالات و تحقیقات انجام شده اخیر سعی شده است یک روش مناسب در ارزیابی ساختمانهای بنایی ارائه شود، یکی از معروفترین این روشها روش قاب معادل است. روش قاب معادل به عنوان یک روش تحلیلی ساده و کاربردی جهت ارزیابی لرزهای ساختمانهای با مصالح بنایی مطرح بوده است. روش قاب معادل بر پایه مطابقت سازه با یک قاب معادل فضایی و بر مبنای قوانین ساده تعادل در اجزای ساختمانی میباشد. در این روش با معادلسازی دیوارای سازهای با المانهای تیر و ستون و تعریف پارامترهای مربوط به آن، تحلیل استاتیکی غیر خطی برای ساختمان انجام میگیرد. و به این ترتیب میتوان از این روش در برآورد کمی این ساختمانها در برابر زلزله بهره جست[26]. 3-6 دلیل بنیادی ناپایداری لرزهای ساختمانهای آجری غیر مسلح در برابر زلزله[1] در چند صفحه قبل سعی شده است پارهای از روشهای ارزیابی ساختمانهای بنایی بررسی گردد و بعضا شاهد برخی تناقضات در نتایج حاصل از این ارزیابیها میباشیم. با توجه به آمار و ارقام آسیبهای جانی و مالی ناشی از خسارات این ساختمانها و تجربیات زلزلههای گذشته که در فصل قبل نشان داده شد، متوجه میشویم که ماهیت ساختمانهای بنایی به گونهای است که در مقابل بارهای لرزهای به شدت آسیبپذیرند و این در حالی است که برخی روشهای ممکن است نتایجی بر خلاف این را نشان دهد. در ادامه سعی شده است دلیل اصلی ناپایداری ساختمانهای بنایی تشریح گردد. تجربههای گذشته نشان داده است که ساختمانهای آجری، خشتی و سنگی غیر مسلح به راحتی در زلزلههای مخرب و نیمهمخرب فرو میریزند، به گونهای که ساختمانهای روستایی حتی در زلزلههای متوسط یا نسبتا ضعیف خسارت میبینند. تاریخچه زلزلههای کشور گواه آن است که در زلزلههایی با بزرگی بیش از 5، احتمال انهدام روستاها وجود دارد. ساختمانهای شهری از مقاومت بیشتری برخوردارند. اما بدون شک در زلزلههایی با بزرگی بیش از 7 و در مناطق مرکزی زلزله شاهد انهدام بسیاری از این ساختمانهای آجری خواهیم بود[1]. تکرار این پدیده تلخ موجب پدید آمدن این گمان شده است که ساختمانهای آجری اصولا فاقد مقاومتند. از سوی دیگر پژوهشگران بسیاری بیتوجه به دلیل اصلی ناپایداری ساختمانهای آجری، دست به آزمایش برشی دیوارهای بنایی زدهاند و با مشاهده مقاومتهای نسبتا زیاد، رابطههایی را برای محاسبه دیوارهای برشی در مقابل نیروهای زلزله ارائه دادهاند، عدهای هم به یافتن مدلهای ریاضی برای مطالعه رفتار دینامیکی ساختمانهای آجری در مقابل زلزله پرداختند، غافل از اینکه نتایج این بررسیها هر چه باشد نمیتواند این واقعیت که ساختمانهای آجری غیر مسلح آسیبپذیرترین سازهها در مقابل زلزلهاند، را تغییر دهد. پس معضل ناپایداری را باید در ماهیت نیروهای زلزله و نحوه پاسخ ساختمانهای آجری به آن دانست. 3-7 ماهیت نیروهای زلزله[1] با بررسی طیف پاسخ چند زلزله مخرب با شدت بیش از 7 ملاحظه می‌شود که شتاب‌هایی که در ابنیه ایجاد می‌شود در حدود شتاب ثقل و حتی بیش از آن است و برای ساختمانهای آجری با تناوب حدود 1/0 ثانیه، مثلا در زلزله طبس، شتاب پاسخ در حدود g1/1 است بنابراین نیروی زلزله برابر است با (3-1) V= جرم ساختمان × شتاب پاسخ = 1/1W این نیرو از نیروهای آییننامه (در حدود w 1/0) به مراتب بیشتر است (w وزن ساختمان است). در واقع اغلب سازههایی که بر پایه آییننامه طراحی میشوند. مقاومتشان کمتر از مقاومتی است که زلزله طلب میکند. و بنابراین ناگزیرند تاوان این کمبود مقاومت را با تغییر شکل مومسان بپردازند. شرط لازم برای چنین تخفیفی در نیروهای زلزله، توانایی سازه برای تغییر مومسان است، در حالی که ساختمانهای آجری غیر مسلح چنین قابلیتی ندارند و سازه به محض رسیدن به حد مقاومت خود سست شده، در مقابل رانشهای بعدی مقاومت نشان نمیدهند، بنابراین چه بسا ساختمانی آجری که از ساختمانی فولادی با مشخصات هندسی تقریبا مشابه قویتر باشد اما ساختمان فلزی در مقابل زلزله بایستد و ساختمان آجری خراب شود. با توجه به اینکه در زلزلههای مخرب غالبا مقاومت طلب بیش از مقاومت سازه است، بنابراین نیروی ایجاد شده در هر سازه برابر مقاومت سازه است و بدین ترتیب نیروی زلزله واقعیت خارجی خود را از دست داده، تابعی از خواص هر سازه میشود و ایستایی لرزهای سازه صرفا بستگی به قابلیت سازه برای جابجاییهای متناوب مومسان دارد، هر چه مقاومت سازه کمتر باشد باید جابجایی بیشتری را پذیرا شود. 3-8 عملکرد ساختمانهای آجری غیر مسلح در مقابل زلزله[1] با توجه به مباحث مطروحه ضعف اساسی ساختمانهای آجری در مقابل زلزله کمبود مقاومت نیست بلکه کمبود نرمی (شکلپذیری) است. میزان خسارت سازههای نرم تا حدودی تابع بزرگی زلزله است و در مورد سازه‌های نرم در زلزلهای بسیار مخرب با شدت بیش از 7، در ناحیه مرکزی زلزله بیشترین آسیب مشاهده میشود و از مرکز که دور میشویم به تدریج از شدت آسیب کاسته میشود در حالی که در مورد ساختمانهای آجری چنین نیست و از منطقهای که ساختمانها کاملا فرو ریخته است ناگهان به منطقهای با ساختمانهای نسبتا سرپا میرسیم. رفتار یک ساختمان آجری غیر مسلح را در مقابل زلزله میتوان به صورت زیر خلاصه کرد. الف) شدت زلزله از مقاومت سازه کمتر است و در این صورت سازه سختی اولیه خود را حفظ کرده، ضریب بازتاب کم میباشد و نیروی زلزله برای جرم ساختمان ضرب در شتاب زلزله است. این نیرو برای ایجاد ترک و در هم‌شکستن سازه کافی نیست و بنابراین ساختمان از زلزله آسیبی نمی‌بیند. ب) شدت زلزله در لحظات واپسین آن از حد مقاومت سازه فراتر میرود و ترکها و خرد شدگیها آغاز میشود، سختی کم شده، تناوب زیاد میشود و در نتیجه ضریب بازتاب افزایش مییابد و سبب بالا رفتن نیروی زلزله میشود. اما چون این تحولات در لحظههای واپسین اتفاق میافتد و زلزله ادامه نمییابد، سازه پایدار میماند و در پایان زلزله فقط مقداری ترک و خرد شدگی ملاحظه خواهد شد.