بررسی زلزله‌های گذشته کشور ایران نشان می‌دهد که تعداد زیادی از ساختمان‌های بتن‌آرمه ایران در برابر زلزله مقاوم نیستند. خطاهای طراحی و اجرایی، تغییر ضوابط آیین نامه‌ای، آسیب دیدن ساختمان‌ها در برابر زلزله و حوادث غیرمترقبه، تغییر کاربری و توسعه بنا، از جمله دلایلی می‌باشند که مفهوم بهسازی لرزه‌ای و مقاوم سازی را الزامی می‌سازند.

مفهوم بهسازی لرزه‌ای چیست؟

مفهوم بهسازی لرزه‌ای بیانگر این مطلب است که مرکب از دو واژه « بهسازی» و « لرزه‌ای» است. برای شناختن مفهوم بهسازی لرزه‌ای باید دو مفهوم فوق مورد بررسی قرار داده شوند. بهسازی در لغت به معنای بهتر کردن، اصلاح یا بهبود بخشیدن به وضعی یا شرایطی است. در صنعت ساختمان، بهسازی بر حسب تعریف، ایجاد قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی است در ساختمان که در وضع موجود قادر به انجام تمام و کمال آن وظیفه یا وظایف نیستند. عدم توانایی ساختمان برای انجام وظیفه که در این تعریف مورد اشاره قرار گرفته، ممکن است ناشی از نارسایی طرح، نامناسب بودن اجرا و یا بهره‌برداری ساختمان، در اثر از دست رفتن مشخصه‌های مصالح و تجهیزات به دلایل مختلف از جمله اثر فرساینده زمان، سانحه، حادثه یا عوامل دیگر، یا حاصل تغییر و تحول در شرایط زیست و کار و سنگین‌تر شدن وظایف مورد انتظار از ساختمان باشد. اگر بهسازی به منظور جبران و برگرداندن ساختمان، سازه ساختمان یا اجزا و عناصر آن به وضع اولیه باشد، اعاده کیفیت یا اعاده وضع گفته می‌شود.

اگر بهسازی به منظور پاسخگویی به تغییر و تحول شرایط بهره‌برداری و سنگین‌تر شدن وظایف مورد انتظار از ساختمان باشد، اعم از اینکه در ساختمان، اجرا و یا عناصر آن بی‌ضابطه به وجود آمده باشد یا خیر، ارتقای کیفیت یا ارتقای وضع نام دارد.

مفهوم بهسازی چیست؟

بهسازی صرف‌نظر از نوع و گستردگی آن، مستلزم دخالت در وضع موجود ساختمان است. همان‌طور که بهسازی، طیفی گسترده را شامل می‌شود، میزان دخالت در وضع ساختمان، اجزا و عناصر آن نیز طیفی گسترده از بسیار کم تا بسیار زیاد را پوشش می‌دهد که شامل ترمیم، تعمیر، تقویت، تعمیر اساسی، تغییر نوع بهره‌برداری می‌شود. بدیهی است که اگر هیچ یک از این راه‌حل‌ها کافی نبود، اگر ساختمان مزاحمتی نداشت، به حال خود رها می‌شود یا تخریب و به جای آن بنایی دیگر با مشخصه‌های دیگر احداث می‌گردد که نوسازی گفته می‌شود.

مفهوم لرزه‌ای چیست؟

مفهوم لرزه‌ای از زمانی در نوشته‌ها و خدمات مهندسی وارد شد که مهندسان به تجربه دریافتند که برای تأمین ایمنی آنچه می‌سازند، ناگزیر باید اثر تکان‌های شدید زمین را که به صورت دوره‌ای حادث می‌شوند، در نظر بگیرند. در واقع، لطمات ناشی از زلزله‌های بزرگ و کوچک و کوشش برای احتراز از این لطمات، محمل اصلی تکوین و رشد روش‌ها و مشخص شدن معیارهای تأمین ایمنی ساختمان‌ها در برابر زلزله بوده است. به‌طور بدیهی، هر چه مراکز تجمع جمعیت بزرگ‌تر شده‌اند، به دلیل افزایش آسیب‌پذیری بالقوه آن‌ها در برابر زلزله، ضرورت تأمین ایمنی آن‌ها در برابر زلزله محسوس‌تر و تلاش برای یافتن راه‌حلی به منظور تأمین ایمنی بیشتر شده است.

شاخصه مفهوم بهسازی لرزه‌ای چیست؟

مفهوم بهسازی لرزه‌ای هنگامی مطرح می‌شود که کاهش احتمال آسیب‌پذیری و بروز نارسائی‌های کوچک و بزرگ ساختمان در اثر زلزله مطرح باشد. همچنین مقاوم‌سازی هنگامی مطرح می‌گردد که هدف تقویت عناصر سازه‌ای و تأمین مقاومت و سختی لازم و افزایش باربری سازه بتنی تحت بار نقلی و جانبی زلزله یا باد می‌باشد. لذا مقاوم‌سازی جزئی از یک کل بنام « بهسازی لرزه‌ای »  است و بهسازی لرزه‌ای یک امر نسبی بوده و شامل همه عناصر سازه‌ای و غیرسازه‌ای می‌باشد در حالی که مقاوم سازی فقط مربوط به ارتقاء عناصر سازه‌ای است. به عنوان مثال افزودن مهاربند فولادی در یک ساختمان بتن‌آرمه به زره‌پوش کردن یک ستون بتن، به عنوان مقاوم‌سازی محسوب می‌شود ولی کاهش وزن یک ساختمان برای عملکرد بُعد لرزه‌ای به عنوان مفهوم بهسازی لرزه‌ای تعریف می‌گردد.

عوامل مؤثر در مفهوم بهسازی لرزه‌ای :

در تحقیقات گذشته، مشخص گردید که باید فرق ماهیتی موجود بین بارهای قائم و نیروهای اینرسی ناشی از زلزله را در بررسی ایمنی ساختمان‌ها در برابر زلزله مدنظر داشت. مقادیر بارهای قائم در جریان زلزله تغییری نمی‌کنند و ثابت‌اند ولی نیروهای اینرسی تابع شتاب داده شده به ساختمان در اثر زلزله‌اند و با تغییر مقدار شتاب تغییر می‌کنند و در واقع نمایانگر انرژی حرکتی القا شده به ساختمان می‌باشند که باید توسط ساختمان جذب و مستهلک شوند.

 با عنایت به اینکه بخشی از این انرژی می‌تواند با تغییر شکل‌های ارتجاعی و بخشی دیگر با تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی جذب شوند و اگر ساختمان قادر به جذب و اتلاف انرژی حرکتی از این طریق نباشد، خرابی آن حتمی خواهد بود، مهندسان کوشش کردند با پذیرش خرابی‌های محدود قابل کنترل و با قبول در هم شکستن موضعی بخش‌هایی از اجزا و عناصر متشکله سازه ساختمان که خرابی آن‌ها باعث فروپاشی ساختمان نمی‌شود و پس از زلزله، به سادگی قابل بهسازی است، نیروهای زلزله را جذب و مستهلک نمایند؛ به عبارت دیگر سعی کردند که اگر نمی‌توانند از بروز خرابی جلوگیری کنند، آن را به جایی منتقل نمایند که آثار زیانبار آن کمتر و جبران آن‌ها پس از زلزله آسان‌تر باشد.

 
 
اهمیت محدود کردن آثار ناشی از زلزله :

به‌علاوه برای محدود کردن آثار جانبی خرابی، سعی کردند که پدیدار شدن گسیختگی در اجزا و عناصر سازه حالت ترد و ناگهانی نداشته و به صورت تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی و تشکیل مفصل‌های پلاستیک باشد. به این ترتیب، اهمیت تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی برای جذب و اتلاف انرژی القا شده به ساختمان در اثر زلزله، روشن شد و ابتدا مفهوم شکل‌پذیری در ضوابط طراحی منعکس و سپس طراحی برای ظرفیت شکل گرفت.

در حال حاضر در طراحی تعدادی از ساختمان‌های کشور اصول مهندسی زلزله با دقت کافی رعایت نمی‌گردد و در برخی دیگر که طراحی آن‌ها مناسب است اجرای دقیقی وجود ندارد. از طرفی دیگر طراحی تعداد زیادی از این ساختمان‌ها مربوط به آیین‌نامه‌های طراحی گذشته می‌باشد. در طی چند دهه گذشته با پیشرفت علم مهندسی زلزله و تحولاتی که در این زمینه شاهد آن بوده‌ایم، تغییرات زیادی در آیین‌نامه‌های مختلف طراحی برای مفهوم بهسازی لرزه‌ای بوجود آمده است.

دستورالعمل‌های موجود برای مفهوم بهسازی لرزه‌ای

افزایش اطلاعات در مورد نحوه رفتار ساختمان‌ها در زلزله که از طریق تحقیقات و تجارب زلزله‌های گذشته به دست آمده موجب نگرانی در مورد رفتار و وضعیت لرزه‌ای ساختمان‌های موجود که با آیین‌نامه‌های گذشته طرح و اجرا شده‌اند گشته است. بدین منظور در دنیا دستورالعمل‌هایی از قبیل، FEMA356 ، FEMA547 ، FEMA440 و ASCE/SEI41-06 جهت مفهوم بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های مذکور تدوین شده است.

در ایران نیز دستورالعمل‌های مفهوم بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود و تفسیر آن با استناد به دستورالعمل FEMA356 در سال ۱۳۸۵ در اختیار جامعه مهندسی کشور قرار گرفت؛ اما در این بین و در سال ۲۰۰۵ دستورالعمل FEMA440 با برخی تصحیحات و الحاق مهم در روش‌های تحلیل استاتیکی غیرخطی، دستورالعمل FEMA356 منتشر گردید که نهایتاً با اعمال تغییرات FEMA440 در FEMA356 و برخی تصحیحات جزئی، دستورالعمل ASCE/SEI41-06 به عنوان اصلی‌ترین مرجع بهسازی لرزه‌ای منتشر شد؛ بنابراین نشریه شماره ۳۶۰ موارد تصحیح شده در دستورالعمل FEMA440 و در نتیجه دستورالعمل ASCE/SEI41-06 را در خود ندارد.

در سال ۱۳۹۲، پس از حدود ۷ سال استفاده عملی از نشریه شماره ۳۶۰ و با استفاده از تجربیات مقاوم‌سازی ساختمان‌های آسیب‌دیده در زلزله‌ای منجیل و بم، تجدید مظر اول نشریه شماره ۳۶۰ منتشر گردید که علاوه بر تغییرات عمده در بخش‌های مختلف، فصل جدیدی به عنوان مفهوم بهسازی لرزه‌ای ساده به آن اضافه گردید.

فلسفه مفهوم بهسازی لرزه‌ای چیست؟

فلسفه مورد استفاده در دستورالعمل مفهوم بهسازی ارزه‌ای، ارزیابی و طراحی بر اساس سطح عملکرد است که در آن اجازه داده می‌شود سازه وارد مرحله‌ی رفتار غیر خطی شود، ولی رفتار آن کنترل شده باشد و اضافه مقاومت و سختی کافی در اعضا باقی بماند. در طراحی ساختمان‌های جدید توسط استاندارد ۲۸۰۰ مبنای طراحی، نیرو است. ابتدا نیروی جانبی زلزله محاسبه می‌گردد، سپس این نیرو در ارتفاع توزیع و تنش‌های داخلی اعضا محاسبه و در نهایت اعضا طراحی می‌شوند. از این‌رو یک ضریب رفتار برای کل سازه در نظر گرفته می‌شود و سازه را برای سطح نیروی کمتری طرح می‌گردد. سپس با توجه به ضوابط شکل‌پذیری اغییر شکل سازه بعد از جاری شدن کنترل می‌شود.