مقایشه درجه آسیب پذیری زمین لرزه براساس فاکتورهای لرزه ای و شهرسازی قبل و بعد از زلزله سرپل ذهاب

مقایشه درجه آسیب پذیری زمین لرزه براساس فاکتورهای لرزه ای و شهرسازی قبل و بعد از زلزله سرپل ذهاب

مقدمه

ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای ساختمان‌های موجود در واقع یک نوع پیش‌بینی خسارت‌دیدگی آنها در مقابل زلزله‌های احتمالی است. روش ایده‌آل براي این منظور، انجام دادن یک سري مطالعات تحلیلی آماري براي تعداد نمونه‌های کافی از موضوعات مشابه است که در معرض عملکرد لرزه‌ای یکسانی قرار دارند. متاسفانه چنین حالتی به ندرت پیش می‌آید و اغلب مبانی داده‌های آسیب دیدگی وجود نداشته و یا ناقص است. براي نیل به این هدف باید از تمام اجزاي مختلف اطلاعات قابل دسترس که مربوط به موضوعات تحت مطالعه می‌باشند استفاده کرد. داده‌های ناقص آسیب دیدگی باید توسط داده‌های تجربی، پیش‌بینی عددي یا تحلیلی رفتار لرزه‌ای و اطلاعات کسب شده در حین برداشت‌های میدانی کامل شوند. با ترکیب همه این اطلاعات، پیش‌بینی آسیب‌پذیری لرزه‌ای بر پایه روش آماري و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) نتایج قابل قبولی ارائه می‌دهد (غلامین و فلاحی، 1390).

تجربه زلزله‌های گذشته، آسیب‌پذیری بسیاري از ساختمان‌های موجود در کشورمان را نشان داده است. این تجربه باعث افزایش سرعت انجام طرح‌های بهسازي و ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای ساختمان‌های موجود شده است. بدین منظور دستورالعمل بهسازي لرزه‌ای ساختمان‌های موجود تهیه شده که در امر ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای و بهسازي ساختمان‌ها مورد استفاده متخصصین و مهندسین است. تجربه چند ساله مقاوم‌سازي در کشورمان نشان داده که از مهمترین مشکلاتی که در ارزیابی لرزه‌ای ساختمان‌ها با آن برخورد می‌شود، ارزیابی و بهسازي در تراز پی است. ارزیابی لرزه‌ای پی‌های ساختمان‌ها عموماً، به گونه‌ای بوده که منجر به تهیه طرح‌های مقاوم‌سازی بسیار حجیم در این تراز شده و این گمان پیش آمده است که ارزیابی و بهسازي پی‌ها با استفاده از دستورالعمل، غیراقتصادي است. اما مطالعات نشان می‌دهد که در صورت به کارگیری صحیح از روابط و ضوابط دستورالعمل و فهم دقیق رفتار سازه، نمی‌تواند منجر به پاسخ‌های غیرواقعی و یا غیراقتصادي شود (محمدی و غیاثی، 1389: 83).

وقوع زلزله‌های گذشته، آسیب‌پذیری بسیاري از ساختمان‌های موجود در ایران و دیگر کشورهاي زلزله‌خیز جهان را نشان داده و حتی گاهی تخریب کلی شهرها را به همراه داشته است. این وقایع اهمّیت رعایت ضوابط ویژه لرزه‌ای در طراحی ساختمان‌های جدید و همچنین ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای و بهسازي ساختمان‌های موجود را به روشنی نشان داده است. به همین منظور پیش‌استاندارد‌ها و دستورالعمل‌هایی براي ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای ساختمان‌های موجود در کشورهاي مختلف تهیه شده و در حال حاضر استفاده می‌شود، اما کماکان به دلیل نوپدید بودن این مباحث، کاستی‌هایی در این دستورالعمل‌ها دیده می‌شود که نیاز به انجام تحقیقات بیشتر در زمینه‌های مختلف مربوط به این موضوع را یادآوري می‌کند. از جمله این دستورالعمل‌ها، دستورالعمل بهسازي لرزه‌ای ساختمان‌های موجود (نشریه 360) است. دستورالعمل بهسازي لرزه‌ای ساختمان‌های موجود در فصول مختلف خود به ارائه روش‌هایی بر‌ای ارزیابی آسیب‌پذیری المان‌ها و بخش‌های مختلف سازه‌ای پرداخته و روش‌هایی نیز بر‌ای تقویت هر یک ارائه داده است. اصول کلی ضوابط دستورالعمل بهسازي لرزه‌ای، طراحی بر مبناي عملکرد است. طراحی بر مبناي عملکرد از جدیدترین شیوه‌های طراحی سازه‌ها است که از آن می‌توان به پلی براي عبور از روش‌های قدیمی طراحی یاد کرد. روش طراحی بر مبناي عملکرد، به طراح این امکان را می‌دهد که رفتار و عملکرد سازه را تحت زلزله موردنظر پیش‌بینی کند. بدین ترتیب می‌توان سازه را به گونه‌ای طراحی کرد که تحت زلزله‌ای با بزرگی مشخص، رفتار از پیش تعیین شده‌ای داشته باشد. بدین ترتیب طراح و یا کارفرما می‌تواند بر اساس مسائل اقتصادي و اهمّیت سازه، در مورد رفتار مطلوب موردنظر تصمیم‌گیري کند. بنابراین یکی دیگر از اهداف کلی روش طراحی بر مبناي عملکرد، اقتصادي بودن طرح است که این هدف با استفاده کامل از ظرفیت شکل‌پذیری اعضا و همچنین انتخاب رفتار مورد نظر براي سازه، تحت زلزله‌های محتمل قابل دستیابی است. با توجه به نوپا بودن روش طراحی بر اساس عملکرد و همچنین روش‌هاي ارزیابی لرزه‌ای سازه‌ها، کاستی‌ها و نواقصی در دستورالعمل‌ها و پیش استانداردهاي تهیه شده وجود دارد که باعث بروز مشکلاتی در ارزیابی لرزه‌ای سازه‌ها می‌شود. کمیته مدیریت حوادث غیرمترقبه آمریکا، بعضی از اشکال‌های دستورالعمل‌های FEMA را در روش‌های تحلیلی استاتیکی غیرخطی بررسی کرده و در قالب گزارش FEMA 440 اصلاحاتی بر آنها انجام داده است.

از جمله مشکلاتی که در تجربه چندساله ارزیابی لرزه‌ای ساختمان‌ها با آن برخورد شده است، ارزیابی آسیب‌پذیری و بهسازي در تراز پی است. نیروهاي بسیار بزرگ حاصل از تحلیل‌های خطی، باعث به وجود آمدن کشش بسیار زیاد در تراز شالوده شده که منجر به طرح‌های بهسازي با حجم زیاد در تراز شالوده می‌شود که باعث به وجود آمدن این تصور شده است که بهسازي در تراز پی با استفاده از دستورالعمل بهسازي، بسیار دست بالا بوده و حتی شالوده‌هایی که با استاندارد 2800 ایران و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و یا آیین‌نامه بتن ایران (آبا) طراحی شده‌اند، در دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای نیاز به تقویت و بهسازی دارند. خوشبختانه در این زمینه تحقیقات بسیار خوبی در کشور در حال انجام شدن است و پیشنهاداتی نیز در زمینه برطرف کردن این مشکلات ارائه شده است.

مبانی نظری مساله

ساختمان‌ها در حدود 80 درصد سازه‌های آسیب‌پذیر یک شهر را در مواجهه با حوادث طبیعی از قبیل زمین‌لرزه تشکیل می‌دهند. همچنین تجربه زلزله‌های گذشته، آسیب‌پذیری بسیاري از ساختمان‌های موجود در کشورمان را نشان داده است. لذا می‌بایست شرایطی فراهم شود تا میزان آسیب‌دیدگی این بناها که با مصالح گوناگونی احداث می‌گردند، ارزیابی شود. بر این اساس ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای ساختمان‌های موجود در واقع یک نوع پیش‌بینی خسارت‌دیدگی آنها در مقابل زلزله‌های احتمالی است. روش ایده‌آل براي این منظور، انجام دادن یک سري مطالعات تحلیلی آماري براي تعداد نمونه‌های کافی از موضوعات مشابه است که در معرض عملکرد لرزه‌ای یکسانی قرار دارند. متاسفانه چنین حالتی به ندرت پیش می‌آید و اغلب مبانی داده‌های آسیب‌دیدگی وجود نداشته و یا ناقص است. براي نیل به این هدف باید از تمام اجزاي مختلف اطلاعات قابل دسترس که مربوط به موضوعات تحت مطالعه می‌باشند استفاده کرد. داده‌های ناقص آسیب دیدگی باید توسط داده‌های تجربی، پیش‌بینی عددي یا تحلیلی رفتار لرزه‌ای و اطلاعات کسب شده در حین برداشت‌های میدانی کامل شوند. با ترکیب همه این اطلاعات، پیش‌بینی آسیب‌پذیری لرزه‌ای بر پایه روش آماري نتایج قابل قبولی ارائه می‌دهد (غلامین و فلاحی، 1390). تجربه این حوادث ناخوشایند باعث افزایش سرعت انجام طرح‌های بهسازي و ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای ساختمان‌های موجود شده است. بدین منظور دستورالعمل بهسازي لرزه‌ای ساختمان‌های موجود تهیه شده که در امر ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای و بهسازي ساختمان‌ها مورد استفاده متخصصین و مهندسین است. تجربه چند ساله مقاوم‌سازي در کشورمان نشان داده که از مهمترین مشکلاتی که در ارزیابی لرزه‌ای ساختمان‌ها با آن برخورد می‌شود، ارزیابی و بهسازي در تراز پی است. ارزیابی لرزه‌ای پی‌های ساختمان‌ها عموماً، به گونه‌ای بوده که منجر به تهیه طرح‌های مقاوم‌سازی بسیار حجیم در این تراز شده و این گمان پیش آمده است که ارزیابی و بهسازي پی‌ها با استفاده از دستورالعمل، غیراقتصادي است. اما مطالعات نشان می‌دهد که در صورت به کارگیری صحیح از روابط و ضوابط دستورالعمل و فهم دقیق رفتار سازه، نمی‌تواند منجر به پاسخ‌های غیرواقعی و یا غیراقتصادي شود (محمدی و غیاثی، 1389: 83). اما ارزیابی آسیب‌پذیري سازه‌هاي موجود، موضوعی است که در دو دهه اخیر مطرح شده و به سرعت پیشرفت کرده است. به منظور ارزیابی راهکارهاي مناسب براي کاهش خطرپذیري لرزه‌اي در نواحی شهري، پیش‌بینی آسیب‌پذیري سازه‌هاي ساختمانی موجود بر اثر زلزله‌هاي احتمالی در آینده یکی از ضروري‌ترین اقدامات مهندسی می‌باشد (شایانفر و خدام، 1388). این وقایع اهمّیت رعایت ضوابط ویژه لرزه‌ای در طراحی ساختمان‌های جدید و همچنین ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای و بهسازي ساختمان‌های موجود را به روشنی نشان داده است. به همین منظور پیش استاندارد‌ها و دستورالعمل‌هایی براي ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای ساختمان‌های موجود در کشورهاي مختلف تهیه شده و در حال حاضر استفاده می‌شود، اما کماکان به دلیل نوپدید بودن این مباحث، کاستی‌هایی در این دستورالعمل‌ها دیده می‌شود که نیاز به انجام تحقیقات بیشتر در زمینه‌های مختلف مربوط به این موضوع را یاداوري می‌کند.