راهنمای کاربردی دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود ساختمان های بتنی

توضیحات

راهنمای کاربردی دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود ساختمان های بتنی

Applicable Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings Concrete Buildings

هدف از شناخت وضع موجود ساختمان، گردآوری اطلاعات لازم برای مدلسازی، تحلیل و ارزیابی رفتار لرزهای ساختمان اسـت.
این کار میتواند با دقتهای متفاوت و صرف زمان و هزینه متناسب صورت گیرد. بدین ترتیب انجام مطالعات شناخت وضـع موجـود در سطوح متفاوت، بر اساس گستره ی اطلاعاتی که جمع آوری میشود، امکان پذیر خواهد بود. این سطوح به ترتیـب افـزایش دقـت و گستره، به سطح اطلاعات حداقل، سطح اطلاعات متعارف و سطح اطلاعات جامع موسوم هستند. تعاریف این سطوح اطلاعات در بند 2-2-6دستورالعمل ارایه شده است. در این مجموعه، منظور از “دستورالعمل“، نشریه ی شماره 360سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور با عنوان “دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود” است.

مراحل شناخت وضع موجود
مطالعات شناخت وضع موجود، همانگونه که در شکل 1-1نشان داده شده است، به ترتیب مراحل زیر صورت می گیرد:
1-بازدید از محل و آشنایی اولیه با ساختمان؛
2-جمعآوری مدارک فنی و اطلاعات کلی ساختمان؛
3-تعیین هدف بهسازی؛
4-تعیین سطح اطلاعات مورد نظر و ضریب آگاهی؛
5-بازرسی وضعیت موجود، شناسایی مشخصات مصالح و آزمایش ها؛
6-تحلیل خطر زلزله و تهیه ی طیف طراحی.
هر یک از مراحل فوق در بندهای بعدی توضیح داده شده است.

بازدید از محل و آشنایی اولیه با ساختمان
در نتیجه ی این بازدید برآورد کلی در مورد میزان آسیب پذیری ساختمان و برنامه ی مطالعاتی ارزیابی آسیب پذیری حاصل می شود. در این بازدید باید به مسایلی نظیر موارد زیر دقت کرد:
1-وضعیت ظاهری ساختمان؛
2-کیفیت نگهداری ساختمان در مدت بهره برداری؛
3-امکان انجام عملیات بهسازی احتمالی ساختمان در زمان های مختلف؛
4-وضعیت ابنیه ی مجاور از نظر نوع، فاصله و تراز طبقات و همچنین بررسی وجود اجزای مشترک بین دو سـاختمان و آثـار احتمالی ناشی از آسیب ساختمان مجاور؛
5-موانعی که ساختمانهای مجاور میتوانند در انجام عملیات بهسازی ایجاد کنند؛
6-وضعیت زمین اطراف ساختمان از نظر جنس و وضعیت آب های زیرزمینی، با توجه به سوابق قابل مشـاهده محلـی ماننـد گودبرداری های اطراف؛
7-وضعیت شیب زمین، وجود شیروانی، امکان زمین لغزش، امکان وقوع پدیده ی روانگرایی و …

برای سهولت می توان اطلاعاتی را که لازم است در بازدید محلی برداشت شود، به صورت چک لیسـت طبقـه بنـدی نمـود. بـرای نمونه می توان از چک لیست پیوست شماره یک استفاده کرد و متناسب با ساختمان مورد بررسی،موارد دیگری را به چک لیست اضافه یا کم نمود.بندهای مرتبط با بازدیدهای محلی و توضیحات مربوط که در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ذکر شده است، در جدول 1-1ارایه شده اند.
جمع آوری مدارک فنی و اطلاعات کلی ساختمان
برای انجام مطالعات آسیب پذیری ساختمان های موجود، لازم است کلیه ی مدارک فنی و مستندات طراحی، اجرا و تـرمیم کـه در دسترس هستند ، جمع آوری و طبقه بندی شود. همچنین وضعیت ساختمان به لحاظ موقعیت جغرافیایی و لرزهخیزی و کاربری پیشین و آیندهی آن و قوانین و استانداردهایی که در طراحی و اجرای آن بهکار رفته و مقرراتی که در حال حاضـر بـر ارزیـابی و بهسـازی آن حاکم است، مشخص شود. برای این منظور جمع آوری و دسته بندی اطلاعات می تواند مطابق جدول 1-1و چـک لیسـت نمونـه در پیوست شماره دو، صورت گیرد.
– تعیین هدف بهسازی
برنامه ریزی مطالعاتی برای شناخت وضع موجود ساختمان بر اساس هدف بهسازی تعیین شده، صورت می گیـرد. مشـاور بایـد در پیشنهاد هدف بهسازی، نظیر موارد زیر را مد نظر قرار دهد:
1-کاربری ساختمان؛
2-میزان اهمیت ساختمان؛
3-عمر باقیمانده ی مورد انتظار ساختمان؛
4-وضعیت، کیفیت و میزان اهمیت اجزای غیرسازه ای؛
5-ملاحظات اقتصادی و اجتماعی و خواسته های کارفرما.
هدف بهسازی که میزان دقت و گسترهی مطالعات تحلیلی را تعیین میکند، بر اساس سـطح خطـر و سـطح عملکـرد سـاختمان تعیین می شود. بنابراین در ابتدا سطح خطر و سطح عملکرد ساختمان تعریف می شـود، سـپس هـدف هـای بهسـازی تشـریح شـده در دستورالعمل بیان خواهد شد.
– سطح خطر
سطح خطر لرزه ای در واقع شدت بارگذاری زلزله را نشان می دهد. برای این منظور، سه سطح خطر در دستورالعمل تعریـف شـده است که عبارتند از :
سطح خطر -1: این سطح خطر بر اساس %10احتمال رویداد در پنجاه سال کـه معـادل دوره بازگشـت 475سـال اسـت، تعیـین میشود. سطح خطر -1در استاندارد ،2800زلزله طرح نامیده می شود.

سطح خطر -2: این سطح خطر بر اساس %2احتمال رویداد در پنجاه سال که معادل دوره ی بازگشـت 2475سـال اسـت،تعیـین می شود. سطح خطر -2 به عنوان بیشینه ی زلزله محتمل نامیده می شود.
سطح خطر انتخابی: این سطح خطر بر اساس هر احتمال رویداد دلخواه در پنجاه سال است که ممکن است در موارد خاص اختیار شود. رابطه ی بین طیف طرح مربوط به سطوح خطر مختلف به طور نمادین در شکل1-2نشان داده شده است.

سطح عملکرد ساختمان
سطح عملکرد ساختمان بر مبنای سطح عملکـرد اجـزای سـازه ای و غیرسـازه ای طبـق تعریـف بنـدهای 1-5-1تـا1-5-3 دستورالعمل تعیین می شود. سطح عملکرد اجزای سازه ای طبق بند 1-5-2-1انتخاب و سطح عملکرد اجزای غیرسازه ای از بند 5-2-2انتخاب میشود. با ترکیب سطوح عملکرد اجزای سازه ای و غیرسازه ای، سطح عملکرد کل ساختمان تعریف می شود.
به طور کلی در ترکیب عملکرد اجزای سازهای و غیرسازه ای باید در نظر داشت که سطح عملکرد اجزای غیرسـازه ای متناسـب بـا سطح عملکرد اجزای سازه ای لحاظ شود. زیرا بدیهی است که سازه، نگهدارنده ی عضو غیرسازه ای است و سطح عملکرد آن نمی تواند اختلاف زیادی با سطح عملکرد اجزای غیرسازه ای داشته باشد.
سطح عملکرد اجزای سازه ای
سطوح عملکرد شش گانه ی اجزای سازه ای عبارت هستند از:
سطح عملکرد – 1قابلیت استفاده ی بیوقفه IO؛
سطح عملکرد – 2 خرابی محدود ؛
سطح عملکرد – 3ایمنی جانی LS؛
سطح عملکرد – 4 ایمنی جانی محدود؛
سطح عملکرد – 5 آستانه ی فروریزش CP؛

سطح عملکرد – 6 لحاظ نشده.
برای جزییات بیشتر در خصوص انتخاب سطح عملکرد اجزای سازه ای می توان، به بند 1-5-1دستورالعمل و جـداول ت 1-3 و 1-4در تفسیر دستورالعمل مراجعه کرد.
سطح عملکرد اجزای غیرسازه ای
سطح عملکرد اجزای غیرسازه ای شامل پنج سطح عملکرد به شرح زیر است:
سطح عملکرد –A خدمت رسانی بی وقفه؛
سطح عملکرد –B قابلیت استفاده ی بی وقفه؛
سطح عملکرد –C ایمنی جانی؛
سطح عملکرد –D ایمنی جانی محدود؛
سطح عملکرد –E لحاظ نشده.
برای انتخاب سطح عملکرد اجزای غیرسازه ای به بند 1-5-2دستورالعمل یا جداول  1-5و 1-6 تفسـیر دسـتورالعمل مراجعه شود.
سطح عملکرد کل ساختمان
براساس سطوح عملکرد انتخاب شده برای اجزای سازه ای و غیرسازه ای، با استفاده از بند 1-5-3دستورالعمل و جـدول 1-2 سطح عملکرد کل ساختمان تعریف می شود. همچنین شکل 1-3می تواند برای این منظور مورد استفاده قرار گیرد.

هدف بهسازی
تعیین هدف بهسازی شامل انتخاب سطح عملکرد مورد نظر برای ساختمان تحت زلزله در سطح خطر مشخص است.
بهسازی مبنا
در بهسازی مبنا انتظار می رود که تحت زلزله ی سطح خطر -1ایمنی جانی ساکنین تامین شود. هـدف از ایـن بهسـازی ارتقـای عملکرد ساختمان به حداقل مورد قبول بر اساس آیین نامه های طرح ساختمان ها در برابر زلزله است.
بهسازی مطلوب
در بهسازی مطلوب انتظار می رود که تحت زلزله ی سطح خطر-1ایمنی جانی ساکنین تامین شده و تحت زلزله ی سطح خطر-2 ساختمان فرو نریزد. بنابراین در این حالت کنترل عملکرد ساختمان تحت زلزله  شدید نیز باید انجام شود.
بهسازی ویژه
در بهسازی ویژه نسبت به بهسازی مطلوب عملکرد بالاتری برای ساختمان مد نظر قرار می گیرد. یعنـی بـا حفـظ همـان سـطح عملکرد، سطح خطر بالاتری در نظر گرفته شده یا سطح عملکرد بالاتری تحت همان سطح خطر مربوط به بهسازی مطلـوب منظـور می شود و یا هر دو حالت در نظر گرفته می شوند. تعداد سطوح عملکرد و سطوح خطر نظیر می تواند یک یا بیشتر باشد. از سوی دیگر علاوه بر سطوح عملکرد و سطوح خطر مربوط به هدف بهسازی مطلوب، ممکن است موارد دیگری نیز در نظر گرفته شـود. بـه طـور معمول بهسازی ویژه برای ساختمان های مهم مانند بیمارستان ها، نیروگـاه هـا و غیـره در نظـر گرفتـه مـی شـود، زیـرا در ایـنگونـه ساختمان ها، لازم است خدمت رسانی پس از زلزله، بدون وقفه ادامه یابد.
بهسازی محدود
در بهسازی محدود عملکرد پایین تری نسبت به بهسازی مبنا برای ساختمان در نظر گرفته می شود. یعنی بـا حفـظ سـطح خطـر، سطح عملکرد پایین تر یا برعکس آن و یا هر دو حالت فرض می شود. در شرایطی که به دلیل محدودیت های مالی یا اجرایی بهسازی مبنا نیز امکان پذیر نباشد، بهسازی محدود اختیار می شود.
بهسازی موضعی
بهسازی موضعی در واقع یک هدف نیست. دراین حالت مطالعات بهسازی بر اساس یکـی از اهـداف بهسـازی انجـام شـده ولـی عملیات اجرایی به دلیل محدودیت های اجرایی یا مالی در چند مرحله انجام می شود. در این صورت اجرای هر مرحله نباید اختلالـی در رفتار فعلی ساختمان نظیر ایجاد عدم تقارن به وجود آورد یا ادامه ی عملیات بهسازی را با وقفه روبرو سازد.

پیشنهاد هدف بهسازی
در جدول 1-3راهنمای تعیین اهداف بهسازی برای ساختمان های عمومی و دولتی مهم درج شده است. در این مرحله مشاور بر اساس بازدید از ساختمان و جمع آوری اطلاعات اولیه و با شناخت خواسته های کارفرما، هدف بهسازی را به کارفرما پیشنهاد می دهد و بر اساس هدف بهسازی تصویب شده، برای ادامه ی کار برنامه ریزی کرده و مطالعات را پیش می برد.

در شکل 1-3مراحل فوق بهطور خلاصه ترسیم شده است. پس از تعیین هدف بهسازی، مشاور میتواند با توجه به بنـد 1-7 به سوالات زیر پاسخ دهد.
1-تحلیل سازه، به احتمال زیاد، با چه روشی باید انجام شود؟
2-آیا آزمایش مقاومت مصالح لازم است؟ در صورت لزوم میزان آن تعیین شود.
3-آیا آزمایش خاک لازم است؟ در صورت لزوم میزان آن مشخص شود.
4-آیا مطالعات تحلیل خطر لازم است؟ در صورت لزوم سطح آن معین شود.

6-تعیین سطح اطلاعات موردنظر و ضریب آگاهی
مطابق بند 2-2-5دستورالعمل، سطح اطلاعات انتخابی به طور مشخص نیاز یا عدم نیاز به انجام آزمایش های مقاومت مصالح و ژئوتکنیک را بیان میکند. تعیین سطح اطلاعاتی که لازم است جمعآوری شود، بر اساس وضعیت اطلاعات موجود از مصالح فولادی و هدف بهسازی انتخابی، با استفاده از طبقه بندی جدول1-4صورت می گیرد. سپس بر مبنای سطح اطلاعات مـورد نظـر و هـدف بهسازی انتخاب شده، ضریب آگاهی، ، κطبق جدول1-5تعیین می شود.

با توجه به اینکه ضریب آگاهی در واقع ضریب کاهش مقاومت عضو است، در صورتیکه ضریب آگاهی واحـد مـورد نظـر باشـد، سطح اطلاعات لازم بر اساس هدف بهسازی از جدول1-5تعیین شده و بر پایه ی آن میزان آزمایش ها مشخص می شود. به عبارت دیگر هر چه میزان اطلاعات بیشتر و مراجع آن معتبرتر باشد، ضریب آگاهی بزرگتری را می توان انتخاب نمود.

لازم به توضیح است که برای سطح اطلاعات حداقل، تنها استفاده از روش تحلیل خطی مجـاز اسـت، در صـورتی کـه در سـطح اطلاعات متعارف و جامع استفاده از کلیه ی روش های تحلیلی بلامانع است.

بازرسی وضعیت موجود، شناسایی مشخصات مصالح و آزمایشها
بازرسی وضعیت موجود از دو جنبه ی شناخت وضعیت ظاهری اجزای مورد بررسی سازه ایای یا غیرسازه و مشخصـات فیزیکـی مصالح و خاک مورد توجه قرار می گیرد. برای شناسایی وضعیت ظاهری اعضا لازم است که موانع و پوشـش هـای معمـاری برداشـته شده تا اندازه گیری ابعاد عضو مورد بررسی ممکن باشد. به این عملیات در اصطلاح سونداژ گفته می شود. در بخش دوم بـرای تعیـین مشخصات مصالح به کار رفته در ساختمان مانند تنش تسلیم فولاد یا مقاومت فشاری بتن باید نمونه ای از مصالح مورد نظـر بـا ابعـاد مناسب برداشته شده و مورد آزمایش قرار گیرد.
بازرسی وضعیت موجود
بازرسی وضعیت موجود ساختمان شامل بازرسی عینی و مشاهده ی اعضای سازهای و غیرساز ه ای است. به این وسیله تطابق وضـع موجود با آنچه در مدارک فنی درجشده است، کنترل می شود. در این بازدید پوشش معماری در نقاط منتخب تـا رسـیدن بـه اعضـا و اتصالات برداشته می شود. نحوه ی انجام بازرسی مطابق بند 6-2-3-3دستورالعمل و تعداد بازرسی ها مطـابق جـدول 1-6اسـت.
پیشنهاد می شود سونداژها بیشتر در ناحیه ی اتصالات صورت گیرد، زیرا این مزیت مهم را دارد که همزمان هم اتصال و هم اعضای متصل شده، مورد بازدید قرار می گیرند. در چک لیست نمونه در پیوست شماره سـه، اطلاعـاتی کـه هنگـام سـونداژ اجـزای مختلـف ساختمان باید برداشت شود، ارایه شده است.

شناسایی مشخصات مصالح و آزمایش ها
مشخصات مورد نیاز مصالح شامل مقاومت کرانه ی پایین و مورد انتظار مصالح است، که به ترتیب در تعیین ظرفیت کرانه ی پایین اعضا، ، QCLو ظرفیت مورد انتظار مصالح، ، QCEمورد استفاده قرار می گیرد. در جدول 1-7نحوه ی تعیین مشخصات مصالح بتنی و در جدول1-8 نحوه ی تعیین مشخصات میلگرد بر اساس سطح اطلاعات مورد استفاده در تعیین هدف بهسازی، آورده شـده اسـت.
در شکل 1-4برنامه ی آزمایش های سازه های بتنی نمایش داده شده است.

آزمایش های مصالح بتنی و میلگرد
تعیین مشخصات مصالح مستلزم تعیین اطلاعات زیر است:
1-مقاومت فشاری مشخصه و ضریب ارتجاعی بتن؛
2-تنش تسلیم و مقاومت نهایی میلگردهای معمولی یا پیشتنیده و قطعات فلزی به کار رفته در اتصالات.
با توجه به سطح آزمایش های مشخص شده برای تعیین مشخصات مصـالح،برنامـه ی آزمـایش هـا مطـابق شـکل 1-4تعیـین می شود.برای تعیین محل انجام آزمایش ها بهتر است نقاطی انتخاب شوند که با موقعیت های انتخاب شـده بـرای بازرسـی وضـعیت موجود اشتراک داشته باشد.به این ترتیب می توان تعداد سونداژها را کاهش داد.برای نمونه برداری از اجزای بتنی رعایت نکات ایمنی زیر توصیه می شود:
1-نمونه برداری از تیرها حتی المقدور در نقطه ی عطف تیر صورت گیرد که دارای کمترین تلاش خمشی است.
2-مناسب ترین موقعیت برای نمونه برداری از ستون ها، انتهای ستون های تراز بام است.
3-نمونه های برداشته شده باید با قطعات جدید یا طول وصـله ی کـافی و اتصـال مناسـب جـایگزین شـوند، مگـر ایـنکـه نمونه گیری ها از محل هایی انجام شوند که تحلیل نشان دهد به جایگزینی نیاز نیست.
4-مغزه گیری ها نباید تا حد امکان به میلگردهای موجود، صدمه بزنند. لذا استفاده از ردیاب آرماتور در ایـن خصـوص توصـیه می شود.
5-بعد از مغزهگیری، حفرهی ایجاد شده توسط بتن یا ملاتی مشابه بتن موجود ترمیم شود.
آزمایش های مصالح فولادی
در صورتیکه ساختمان دارای مصالح فولادی باشد، نیاز به انجام آزمایش فولاد خواهد بود. برای کسب اطلاعات لازم بـه فصـل اول نشریه ی شماره – ،363 1با عنوان “راهنمای کاربردی دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های فولادی” رجوع شود.
آزمایش مقاومت برشی میانقابهای مصالح بنایی
در صورتیکه مطابق چک لیست پیوست دو میانقاب ها با قاب های ساختمان درگیر باشند یا اگر دیوارهـا بایـد در جهـت عمـود بـر صفحه کنترل شوند، لازم است آزمایش مقاومت برشی ملات دیوار صورت گیرد. برای کسب اطلاعات بیشتر به فصل اول نشـریه ی شماره – ،363 3با عنوان “راهنمای کاربردی دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های بنایی” رجوع شود.
آزمایش ها و اطلاعات ژئوتکنیک
همزمان با انجام آزمایش های مصالح سازه، در سطوح اطلاعات متعارف و جامع لازم است آزمـایش هـای ژئـوتکنیکی نیـز بـرای تعیین مشخصات خاک محل صورت پذیرد. این اطلاعات باید مشتمل بر اطلاعات مربوط به پـی، شـرایط خـاک زیـر آن و خطـرات ساختگاهی محل ساختمان باشد. با توجه به سطح اطلاعات، برنامه ی آزمایش ها مطابق جدول 1-9تعیین می شود.

تحلیل خطر زلزله و تهیه ی طیف طراحی
در کلیه ی روش های تحلیل سازه در بهسازی لرزه ای، داشتن طیف طرح لازم است. طیـف طـرح مربـوط بـه سـطح خطـر -1را می توان از استاندارد 2800استخراج نمود. اما هرگاه استفاده از سطح خطر -2یا هر سطح خطر متفاوت با سطح خطر -1لازم باشد، یا هدف بهسازی ویژه انتخاب شود، لازم است طیف طرح ویژه ساختگاه محاسبه شود. نحوه ی تعیین طیف های طراحی بر اساس جدول 10-1 است.

شتاب نگاشت ها
در صورتی که استفاده از شتاب نگاشت در تحلیل لرزه ای ساختمان مورد نظر باشد، لازم است که این شتاب نگاشت ها حداقل از سه زلزله ی مختلف در دسترس باشند. در صورت عدم وجود شتاب نگاشت مناسب برای محـل مـورد نظـر، بـه تعـداد کـافی مـی تـوان از شتاب نگاشت های مصنوعی بدین منظور استفاده نمود. سایر ضوابط تعیین شتاب نگاشت ها مطابق استاندارد 2800است.

جمع بندی ( آیین نامه ها و استانداردها )
پس از انجام مطالعات، سونداژها و در صورت لزوم آزمایش های تعیـین شـده در ایـن فصـل، اطلاعـات زیـر کـه در بخـش هـای مدلسازی و تحلیل مورد استفاده قرار می گیرند، به دست می آید.
1-وضعیت ساختمان های مجاور؛
2-نقشه های وضع موجود شامل هندسه و پیکربندی وضعیت موجود ساختمان از نظر سازه ای و معماری به همـراه جزییـات کافی برای مطالعات بهسازی لرزه ای؛
3-هدف بهسازی مشتمل بر سطوح خطر ؛و سطوح عملکرد
4-سطح اطلاعات؛
5-مشخصات مصالح بتنی و میلگرد به دست آمده از مدارک فنی یا آزمایش های انجام شده؛
6-مشخصات ژئوتکنیکی زمین محل پروژه؛
7-طیف طرح و در صورت لزوم شتاب نگاشت های مورد نیاز.
ارزیابی اولیه از وضعیت موجود ساختمان که بدون انجام سونداژ و آزمایش ها و به استناد مدارک و اطلاعات موجـود و نیـز نتـایج بازرسی شهودی توسط ارزیاب مجرب صورت می پذیرد، تحت عنوان ارزیابی کیفی شناخته مـی شـود. ایـن اصـطلاح در دسـتورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود مطرح نشده است. نمونه ای از چک لیست های ارزیابی کیفی در پیوست شماره چهار ارایـه شـده است.