Cardinal Theme

شبیه سازی میدانی زلزله در بافت های فرسوده

برای اولین بار در مقیاس واقعی در ایران صورت گرفت:

شبیه سازی میدانی زلزله در بافت های فرسوده

سیناپرس: اولین و دومین آزمایش میدانی شبیه سازی شبه استاتیکی زلزله کشور روی یک ساختمان مصالح بنایی مدرسه در مقیاس واقعی انجام شد.

این پژوهش شاخص را پژوهشگران دانشکده عمران دانشگاه تهران در پروژه ای مشترک به همراه محققان دانشگاه صنعتی شریف و با حمایت سازمان توسعه، تجهیز و نوسازی مدارس کشور، انجام دادند.

این آزمایش که در نوع خود در ایران بی­ سابقه و در دنیا کم سابقه است، بعنوان نقطه عطفی در مسیر مطالعات بهسازی لرزه­ ای و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله برای این نوع از ساختمان­ ها در کشور به شمار می ­رود.

(تصویر: دانشگاه تهران)

باتوجه به انجام آزمایش ­های فاز اول این مطالعه در روزهای 14 و 25 خرداد ماه سال جاری، با دو تن از اعضای تیم تحقیقاتی دانشگاه تهران، دکتر محمد خان محمدی، سرپرست گرایش مهندسی زلزله دانشکده عمران پردیس دانشکده­ های فنی دانشگاه تهران و مهندس علیرضا آقابابایی مبارکه، دانشجوی دوره دکتری مهندسی زلزله دانشگاه تهران و عضو هیئت علمی دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه علم و فرهنگ، به گفتگو نشستیم تا جزئیات بیشتری از این پروژه را جویا شویم.

لطفا خودتان را معرفی و سمت تان را در این پروژه بفرمائید.

خان محمدی: بنده به اتفاق دکتر سید رسول میرقادری، بعنوان مجریان این طرح در دانشگاه تهران در یک کار مشترک با همکاران دانشکده عمران دانشگاه صنعتی شریف، دکتر علی بخشی و دکتر محمدعلی قناد، انجام این پژوهش را از چند سال پیش در دستور کار قرار دادیم.

آقابابایی: پیگیری ایده اولیه تعریف پروژه تا انعقاد قرارداد و مسئولیت های هماهنگی و اجرایی این پروژه در تیم دانشگاه تهران برعهده بنده بوده است.

دلیل گرایش به تعریف و انجام این مطالعه را بفرمایید.

خان محمدی: آمار رسمی کشور نشان می دهد که در حال حاضر بیش از 40 درصد از مردم کشور در مناطق لرزه­ خیز در ساختمان های بنایی زندگی می­ کنند. همچنین بیش از 80 درصد مدارس آسیب­ پذیر در کشور دارای این سیستم سازه­ای هستند.

(تصویر: دانشگاه تهران)

متاسفانه تجربه زمین لرزه­ های گذشته در کشور از جمله زلزله­ های طبس، منجیل، بم، بوئین­ زهرا، ورزقان و خراسان جنوبی، آسیب­ پذیری این ساختمان ها و پتانسیل وقوع تلفات انسانی را متوسط تا زیاد نشان داده است. از سوی دیگر، علیرغم تلاش ­های بسیار جامعه­ علمی و مهندسی کشور در حدود دو دهه­ ی اخیر برای کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله، همچنان ابهامات فنی و اقتصادی زیادی در شیوه ­های متداول بهسازی لرزه ­ای این نوع از ساخت و سازها وجود دارد.

علاوه بر این، سبک ساخت و ساز و مصالح مصرفی ما در ایران تفاوت­ های چشمگیری با سایر نقاط در دنیا دارد که موجب می­ شود بهره گیری از نتایج تحقیقات سایر نقاط دنیا برای ایران به نسبت ساختمان های بتنی و فولادی کمتر امکانپذیر باشد. لذا تحقیقات بومی و بومی سازی دستورالعمل­ ها، آیین نامه ها و شیوه ­های اجرایی بهسازی لرزه­ ای یک ضرورت اجتناب ناپذیر است.

از اینرو، این پژوهش کاملا کاربردی تعریف شد که می­ تواند بعنوان یک نقطه شاخص در مسیر سلسله مطالعات مرتبط در کشور در راستای کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله به شمار آید.

این آزمایش و ساختمان مدرسه چه مشخصه هایی داشت؟

آقابابایی: پس از آنکه قرارداد انجام این پژوهش با سازمان توسعه، تجهیز و نوسازی مدارس منعقد گردید، بیش از 40 ساختمان مدرسه در تهران و اطراف بازدید شد و در نهایت ساختمان قدیمی مدرسه کاشانی­ پور در فردیس کرج که در لیست مدارس تخریبی بوده است، بعنوان گزینه مناسب آزمایش انتخاب شد. در این ساختمان 10 کلاسه یک طبقه، دو نمونه کاملا مشابه، هر یک شامل دو کلاس و به ابعاد تقریبی پلان 13 در 6 متر انتخاب شد. سپس در گام بعدی و در طول چندین سال، آماده­ سازی این نمونه­ ها و تامین ادوات و تجهیزات مورد نیاز دنبال شد.

در فاز اول، این تحقیق برای دو آزمایش استاتیکی رفت و برگشتی بر روی دو نمونه مذکور که تنها تفاوت آنها، وجود کلاف بتنی در نمونه دوم است، برنامه ­ریزی شد؛ به عبارت دیگر، نمونه اول یک ساختمان مصالح بنایی غیر مسلح و نمونه دوم همان ساختمان است که به قصد بهسازی لرزه ای کلاف ­بندی شده است.

هدف کلی انجام این آزمایش ها، بررسی رفتار لرزه ای این ساختمان ها با تمرکز بر رفتار دیوارهای مصالح بنایی غیر مسلح در مقایسه با دیوارهای محصور شده (کلاف دار) است.

نمونه اول بدون هرگونه مداخله­ ای، تحت بارگذاری های رفت و برگشتی شبیه به زلزله قرار گرفت و میزان خسارات و نیز ظرفیت های لرزه ای آن بدست آمد که می ­تواند معرف رفتار مورد انتظار این نوع از ساختمان های بنایی در برابر زلزله باشد. در مقابل، نمونه دوم با اجرای تمهیداتی ساده و ارزان که مورد تایید استانداردهای لرزه ای بومی کشور هم می باشد (استفاده از کلاف بتنی)، بصورت نسبی بهسازی و به قصد مقایسه آن با ساختمان اول، مورد آزمایش مشابه قرار گرفت.

(تصویر: دانشگاه تهران)

سقف هر دو نمونه با تمهیدات استاندارد و بطور مشابه با مداخلاتی، الزامات صلبیت نسبی را احراز نمودند. سازه فولادی پشتیبان، سامانه بارگذاری و باربرداری، ادوات بارگذاری، سامانه اندازه­ گیری و تجهیزات ابزار دقیق حسب مورد به دقت طراحی، تامین و ساخته شدند و با حجم کاری نسبتا سنگین شرایط مناسب برای اعمال پروتکل استاندارد آزمایشگاهی و ثبت داده­ ها در سایت پروژه فراهم گردید و در نهایت آزمایش­ های فاز اول مطالعه، شامل نمونه ­های اول و دوم به ترتیب در روزهای 14 و 25 خرداد ماه سال 1396 انجام شدند.

شاخصه­ های تمایز این مطالعه در چیست؟

خان محمدی: در یک دسته­ بندی کلی، مطالعات تجربی و آزمایشگاهی در مراکز علمی و پژوهشی در دنیا به صورت آزمایشگاهی با مقیاس کوچک یا بزرگ و میدانی با مقیاس واقعی به روش­های دینامیکی یا شبه استاتیکی، قابل انجام است. آزمایش­های میدانی در مقیاس واقعی، اگرچه که پتانسیل بیشتری در دستیابی به نتایج واقعی­تر و بهتر را دارند، اما همواره ایجاد شرایط آزمایشگاهی در خارج از آزمایشگاه پیچیدگی­ ها و الزامات خاص خود را دارد که موجب شده است در ادبیات فنی، نمونه های کمتری از این نوع گزارش شوند. در یک روند نسبتا طولانی و سخت، توانستیم این شرایط را در این پژوهش فراهم نماییم که منحصر به فرد است.

تمرکز ما در این مطالعه، بررسی پاسخ لرزه­ای دیوارهای مصالح بنایی، بعنوان سیستم باربر این ساختمان­ها بوده است. دیوارهای مصالح بنایی دارای چندین مود خرابی هستند که بروز هر یک در هر دیوار، وابسته به هندسه، بارگذاری، مشخصه ­های مقاومتی مصالح و نظایر آنها است. خوشبختانه در این مطالعه به دلیل تنوع دیوارها در نمونه­ ها توانستیم اغلب مودهای خرابی را رصد و ثبت نماییم که بعنوان یک مشخصه­ ی دیگر این مطالعه قابل ذکر است. نیز، بررسی عملکرد برش گیرها از وجوه قابل توجه این آزمایش ها است.

(تصویر: دانشگاه تهران)

آزمایش اول، نمونه ­ای از پاسخ ساختمان­ های مصالح بنایی غیر مسلح و آزمایش دوم، نمونه­ ای از پاسخ لرزه­ای گزینه بهسازی لرزه­ای با کلاف را در اختیار ما قرار داده است. طبیعتا این نتایج با ارزش در کنار سایر مطالعات تحلیلی و تجربی می­ تواند مورد استناد بسیاری واقع شود.

نتایج اولیه بدست آمده از این دو آزمایش دلالت بر بهبود نسبی عملکرد لرزه ای ساختمان بهسازی شده (کلاف­دار) بر پایه دو معیار مقاومت و شکل­ پذیری دارد.

این نتایج می تواند مورد استفاده محققان و نیز مهندسان حرفه ای در زمینه­ ی بررسی و شناخت رفتار ساختمان های مصالح بنایی غیر مسلح موجود و نیز ارزیابی طرح کلاف بندی نمودن این ساختمان ها بعنوان یک گزینه نسبی بهسازی لرزه ای قرار گیرد و به واقع بعنوان گامی مهم و نقطه عطفی در ارتقاء دانش مهندسی زلزله در کشور عزیزمان به حساب آید.

آیا تصویری از چشم ­انداز آتی این پروژه دارید؟

آقابابایی: خوشبختانه ما توانسته ­ایم پیکربندی، تجهیزات و شرایط انجام آزمایش میدانی را در محل این مدرسه فراهم نماییم. تجربه دو آزمایش فوق به خوبی نشان داد که این ادوات و پیکربندی شامل طراحی، اجرا و استقرار سامانه بارگذاری و باربرداری عالی است و پتانسیل خوبی برای انجام فازهای بعدی مطالعه دارد. در نظر داریم در فاز دوم بر روی نمونه­ های موجود، بویژه نمونه اول، یکی از شیوه ­های بسیار متداول بهسازی لرزه ­ای در ایران را آزمایش کنیم. این شیوه، دیوارهای مصالح بنایی را با اندود شاتکریت ( بتن پاششی) تقویت می­ کند و اگرچه تاکنون برای تقویت ساختمان­ ها در کشور استفاده شده است، اما همچنان دارای ابهامات اقتصادی و فنی زیادی است.

شرایط کشور ما به­ گونه­ ای که بهسازی لرزه­ای و ارتقاء سطح ایمنی ساختمان­ های موجود یک ضرورت اجتناب ­ناپذیر است. به لحاظ اقتصادی (مانند سایر کشورها) قادر نیستیم که تمامی ساختمان­های آسیب­ پذیر را نوسازی کنیم. از سوی دیگر، جزییات اجرائی بهسازی ساختمان­ های موجود پیچیده و پرهزینه است و هرگونه مطالعه­ ی استانداردی که بتواند شیوه ­های نسبتا ساده و موثرتر سازگار با الگوی ساخت و ساز ایرانی را توسعه دهد، می­ تواند از منظر ملی بسیار اثرگذار و ضروری به شمار آید.

روشن است که در شرایط اقتصادی فعلی کشور، تأمین منابع مالی پروژه ­های پژوهشی نیز ساده نیست و ما امیدواریم با حمایت سازمان ­های دولتی و خصوصی و مراکز علمی و پژوهشی فازهای تکمیلی این مطالعه در آینده­ای نزدیک به انجام برسد. البته همزمان با پیشبرد اقدامات اجرایی فازهای بعدی این مطالعه، در تلاش هستیم که نتایج این مطالعات پردازش و مستندات آن هرچه سریعتر در اختیار جامعه علمی و مهندسی کشور قرار گیرد.

در انتها اگر نکته ای باقی مانده است بفرمائید.

خان­ محمدی: روشن است که پیشرفت ­های علمی در دنیا، برآیند مطالعات مختلف و متنوع توسط محققان است. طبیعی است که این مطالعه، صرفا بعنوان یک مطالعه در مسیر سلسله مطالعات مرتبط به شمار می­رود و امیدواریم که نتایج خوب آن بتواند راهگشای برخی ابهامات موجود باشد. قطعا در مسیر بومی سازی بیشتر آیین ­نامه­ های و دستورالعمل ­های بهسازی لرزه­ای، انجام مطالعات بیشتر اجتناب ­ناپذیر و ضروری است که امیدوارم بتوانیم فازهای بعدی این مطالعه را متناسب با نیازهای صنعت ساختمان و با پشتیبانی سازمان­ های ذیربط به انجام برسانیم.

(تصویر: دانشگاه تهران)

در اینجا لازم می دانم از کلیه همکاران شرکت­ های خصوصی که در تأمین قطعات و ادوات مورد نیاز بدون دریافت حق ­الزحمه، در مسیر این پژوهش به ما کمک کردند، تشکر و قدردانی نمایم. همچنین از سازمان توسعه، تجهیز و نوسازی مدارس، همکاران دانشگاه صنعتی شریف و دوستان مرکز تحقیقات راه و شهرسازی بطور ویژه قدردانی می­ نمایم.

آقابابایی: بنده این افتخار را داشته­ ام که از ابتدای دهه­ ی 80 در روند تدوین دستورالعمل بهسازی لرزه­ ای و نیز مطالعه و اجرای پروژه­ های متنوع بهسازی لرزه ­ای در کشور به طرق مختلف انجام وظیفه نمایم. بنده هم تاکید می­ کنم که بومی سازی بیشتر دستورالعمل­ های بهسازی لرزه ­ای و شیوه­های اجرایی همزمان با کاهش منطقی هزینه­ های بهسازی لرزه­ای ضرورتی انکارناپذیر است که جامعه مهندسی کشور در طی قریب به دو دهه فعالیت در این عرصه و صرف منابع زیاد به آن واقف است. تعریف و انجام این این پروژه در این راستا بوده است که امیدواریم بتوانیم در گام­ های بعدی، الگوی قابل قبولی از تلفیق اقتصادی سه معیار مقاومت، سختی و شکل­ پذیری را در یکی دو شیوه­ ی اجرایی بهسازی نسبی لرزه­ای برای این نوع از ساختمان­ های موجود ارائه نماییم.

گفتگو: معصومه سوهانی

سینا پرس