شناسايي و تيپلوژي سازه هاي آسيب پذير مناطق شهري و روستايي در برابر زلزله

مقدمه
همانطور كه مستحضر هستيد، ايران يكي از ۱۰ كشور بلاخيز جهان است كه هر ساله خسارات مادي و جاني بسيار سنگين را متحمل مي شود.
اكثر زلزله هاي گذشته ايران بيشتر از ماهيتي روستايي برخوردار بوده و سازه هاي آسيب ديده و خراب شده عموماً ساز هاي يك طبقه خشتي، سنگي، آجري و از نظر سكونت به صورت تك خانوار بوده اند.

بعد از وقوع اين زلزله ها، عمليات امداد و نجات به صورت خودامدادي و با وسايل ابتدايي نظير بيل و كلنگ صورت مي گرفته و به ندرت نياز به عمليات پيچيده جستجو با كمك تجهيزات مكانيكي پيشرفته بوده است.
متأسفانه در حال حاضر در صورت وقوع زلزله در هر يك از شهرهاي بزرگ لرزه خيز ايران مثلاً تهران، تبريز، مشهد با توجه به آسيب پذيري لرزه اي سازه هاي ساختماني آنها، ابعاد خرابيهاي سازه اي بسيار گسترده و تعداد افراد محبوس در آوارهاي ايجاد شده، بسيار زياد خواهد بود كه اهميت شناسايي تيپ لوژي سازه هاي آسيب پذير در مناطق شهري و روستايي را بيش از پيش مورد توجه قرار مي دهد.

با شناسايي سازه هاي آسيب پذير و تخريب و بازسازي مجدد آنها مي توان از برزو فاجعه اي انساني تا حد زيادي كاست.

بيان مسئله
عنوان تحقيق شناسايي و تيپلوژي سازه هاي آسيب پذير مناطق شهري و روستايي در برابر زلزله مي باشد. به طور جزئي و دقيق تر يعني بيان نارسايي هاي محدودة مورد مطالعه در برابر زلزله، راهكارهاي تدوين تدابير اصولي در جهت رسيدن به يك الگوي صحيح و مقاوم در برابر زلزله و بررسي اين موضوع در سه دوره قبل، حين و بعد از حادثه.

اهميت و ضرورت تحقيق
در كشور ما به اصول ساخت و ساز توجه خاصي نمي شود، هركس با هر سليقه و با هر تحصيلاتي اقدام به ساخت و ساز مسكن مي نمايد كه نتيجه آن خانه هاي غيرمقاوم و غيراستانداردي است كه هر لحظه جان افراد بي گناه را تهديد مي كند.

در اين تحقيق سعي شده به شناسايي تيپ لوژي سازه هاي آسيب پذير در مناطق شهري و به خصوص روستايي بپردازيم تا شايد با خواندن اين مطالب اندكي به فكر فرو برويم كه براستي چرا به اين امر مهم و حياتي كه يكي از اساسي ترين نيازهاي ما به شمار مي رود، توجه بيشتري ننموده ايم و شايد بتوانيم نگاه مسئولان مربوطه را به اهميت هرچه بيشتر ساخت و ساز و تدوين اصول و قوانيني در جهت بهتر ساختن خانه ها، جلب نماييم.
اهداف تحقيق:

۱- آشنايي با بافت روستا و شهر
۲- آشنايي با مصالح بنايي
۳- آشنايي با سازه هاي آجري، فلزي، بتني
۴- بررسي آسيب پذيري سازه هاي روستايي و شهري
۵- ارائه راههاي مقاوم سازي
۶- ارائه راهكارهاي اصولي در مقابله با خطر
۷- بررسي مراحل قبل، حين و بعد از بحران

ادبيات و پيشينة تحقيق
تحقيق در مورد مقاوم سازي سازه ها و شناسايي تيپ لوژي سازه هاي آسيب‌پذير در ايران را مي توان به زمان ايجاد رشته هاي عمران در ايران نسبت داد. ولي به طور جدي بعد از زلزله ۱۳۶۹ رودبار و منجيل تحقيقات زيادي در اين زمينه انجام شده كه بيشتر اين تحقيقات مربوط به مركز تحقيقات مسكن و شهرسازي مي باشد.
البته بعد از زلزله بم و برجاگذاشتن خسارات مالي و جاني بسيار، اندكي مسئولان مربوطه در جهت مقاوم سازي سازه هاي آسيب پذير به جنبش وادار نموده است و اين در حالي است كه كشور ژاپن از ۵۰ سال پيش اقدامات مقاوم سازي سازه ها را آغاز كرده و امروز به جايي رسيده است كه در برابر زلزله ۷ ريشتري يا اصلاً خسارت نمي بيند يا ميزان اين خسارت بسيار ناچيز است.

جامعه آماري
در اين تحقيق كل شهرها و روستاهاي ايران به طور خلاصه مورد بحث و تجزيه و تحليل قرار گرفته است و حالات كلي شهرها و روستاها مد نظر مي باشد.

روش تحقيق

بيشتر مطالب و اطلاعات موجود در اين تحقيق به صورت كتابخانه اي و از طريق اسناد و مدارك و به طريق فيش برداري بوده و در بعضي موارد به صورت مشاهده ميداني در مورد چند شهر و روستا بوده است.

تجزيه و تحليل يافته هاي تحقيق:
عنوان تحقيق «شناسايي و تيپلوژي سازه هاي آسيب پذير در مناطق شهري و روستايي در برابر زلزله» است. اما چرا در برابر زلزله؟
وقوع زلزله اثر روحي و رواني بيشتري در جامعه نسبت به ساير عوامل ديگر داراي مي باشد و علت تشديد اثر روحي و رواني زلزله به دليل:
۱- وقوع يكباره زلزله
۲- عدم پيش بيني و حالت غافل گيرانه
۳- اثرات تخريبي بسيار مهلك
۴- خسارت جاني و مالي بسيار
۵- ايجاد بحران در جامعه
در ابتداي امر بايد بدانيم زلزله چيست و چگونه بر ساختمانها اثر مي گذارد؟

زلزله
انرژي آزاد شده در اثر عوامل مختلف (حركت پوسته زمين) آتش فشانها، كه باعث لغزش جرمهاي زيادي از سنگ ها در طول صفحه گسل مي شود.

اثرات كلي زمين لرزه ها
الف) حركات مستقيم سازه ها
حركات مستقيم سازه ها، حركتي است كه مستقيماً از طريق اتصال سازه به زمين حاصل مي شود دو اثر اصلي اين حركت عبارتند از يك اثر بي ثباتي كه به علت تكان بوجود آمده و يك اثر بي ثباتي كه به علت نيروي اينرسي است كه موجب آن سازه با حركت ايجاد شده مقابله مي نمايد.

ب) گسلهاي سطحي زمين
ممكن است شامل شكافها، حركتهاي عمودي، نشست كلي يك منطقه، حركات زمين و غيره باشد.

ج) امواج جذر و مدي
حركات زمين مي توانند امواج عظيمي را بر سطح درياها ايجاد كند كه اين نيز مي تواند خسارات عمده اي به مناطق حاشيه ساحلي وارد نمايد.

د) جاري شدن سيل، آتش سوزي، انفجار گاز و غيره
گسل ها با حركات زمين ممكن است موجب خسارات به سدهاي آب مخازن آب، كناره رودخانه ها خطوط لوله كشي و غيره شود كه به دنبال آن احتمال دارد انواع مختلفي از حوادث ناگوار را به بار آورد.

چگونه زلزله بر ساختمان اثر مي كن؟
زمين هنگام وقوع زلزله تكان مي خورد و بطور ناگهاني و به سرعت به جلو و عقب حركت مي كند. اين حركت ممكن است در هر امتدادي باشد. يك حركت بالا و پايين نيز بخصوص در مجاورت مركز زلزله وجود دارد. پي هاي ساختمان با زمين حركت مي كند. ولي اينرسي بقيه ساختمان باعث تأخير كمي در به حركت درآوردن قسمتهاي بالاتر ساختمان مي گردد. اين تأخيرات كه در ساختمان ترك ايجاد مي شود كه نمونه بارزي از خسارات زلزله مي باشد. نيرويي كه زلزله بر ساختمان وارد

مي كند بستگي به حركت زمين و وزن ساختمان دارد. هرچه ساختمان سنگين تر باشد، نيروي وارده بر آن بيشتر خواهد بود و به همين دليل است كه ساختمانهاي سبك وزن و به خصوص سقف هاي سبك در مناطق زلزله خيز مطلوب است.
ساختمانهايي كه براي تحمل نيروي زلزله طراحي نشده اند، در اثر زلزله آسيب هاي گوناگون با درجات مختلف مي بينند.
عوامل تشديد كننده آسيب پذيري ساختمان
۱- وزن زياد ساختمان (بتني)
۲- مقاومت كم مصالح در برابر كشش و برش
۳- ضعف و يا احياناً فقدان اتصالات اجرايي ساختمان
۴- كيفيت ضعيف اجراي ساختمان
۵- ايجاد خستگي و در نتيجه از دست رفتن مقاومت با گذشت زمان و طولاني شدن نوسانات زلزله «خستگي ناشي از بارگذاري و باربرداري»

مطالعه بافت بيروني روستا و شهر
عوامل بسياري بر بافت بيروني روستا و شهر تأثيرگذار است كه يكي از مهمترين عوامل، محيط طبيعي است كه خود نيز شامل اقليم و اوضاع جغرافيايي مثلاً كوهها، رودها، مراتع و چشمه ها مي شود.
در بخش اقليم مثلاً بافت بيروني شهر يزد كه در من

طقه گرم و خشك واقع شده با كردستان كه در ارتفاعات است بسيار متفاوت بوده يا در بحث اوضاع جغرافيايي مثلاً روستايي كه در وسط دو رشته كوه قرار گرفته ممكن است شكل خطي داشته باشد و روستايي كه در دشت واقع شده مي تواند به اشكال منظم و نامنظم با گستردگي متفاوت بوجود آورد.

پراكندگي و تراكم واحد روستايي و شهري
پراكندگي در شهرها بيشتر به دليل دسترسي آسان تر به مراكز تجاري خدماتي، راهنماي ارتباطي و … است يعني در هر جا اين امكانات بيشتر باشد تراكم در آن منطقه بيشتر است و هرچه امكانات و منابع در يك قسمت شهر باشد پراكندگي هم در همان منطقه كمتر و تراكم بيشتر

خواهد بود. اما در روستا ها پراكندگي روستا مي تواند در امتداد جادة ارتباطي باشد يا در شرايط خوش آب و هوا پراكندگي بيشتر است. مثلاً در شمال كشور روستاها پراكنده تر از مناطق كويري و خشك است.
بررسي تأثير روابط اجتماعي در بافت روستا و شهر
همانطور كه مستحضر هستيد روستاهاي ما از يكي از سه ساخت ايلي، دهقاني، ايلي – دهقاني تشكيل شده است. روستاهايي كه ساخت ايلي دارند. يعني مثل حالت كوچ نشين هر فصل را در يك روستا مي گذرانند و اين روستاها مثلاً در زمستان خالي از سكنه مي گردد.
روستاهايي كه ساخت دهقاني دارند يعني سابقةْ طولاني معيشت و سكونت را در يك منطقه دارا مي باشند و روستاهايي كه ساخت ايلي – دهقاني دارند، روستاهايي هستند كه از گروه ايلي بوده و بنا به دلايل مختلف، از وضعيت اوليه خود دست شسته يا به اجبار يكجانشين شده اند. كه هركدام از اين روستاها بافت مخصوص به خود دارند.
در شهرهاي اصيل كه سابقه شهرنشيني در آنها زياد است و مهاجرت پذيري كمتري دارند با شهرهايي كه مهاجرت پذيري زيادي دارند و در هر لحظه خيل عظيمي از افراد با فرهنگهاي متفاوت به آن وارد مي شود، تفاوت چشمگيري دارد.

مطالعه كالبدي بافت روستا و شهر
در مطالعه كالبدي به دو موضوع شكل مجموعه و عناصر مجموعه و ارتباط آنها مي پردازيم. در مورد شكل مجموعه، از مطالعه نماها و مقاطع مجموعه هاي نمونه برداري شده چنين مي توان اظهار داشت كه
۱-روستاها از نظر ظاهري از تنوع خاص برخوردار نبوده، يكنواختي و سادگي در نما و مقاطع آنها تحت تأثير سادگي جامعه روستايي و مظاهر آن قرار دارد، در صورتي كه در شهرها نماها و مقاطع از تنوع فراواني برخوردار هستند.

۲-شكل پلان ها نيز تحت تأثير عوامل اجتماعي، شرايط طبيعي قرار گرفته است. عناصر مجموعه
شامل ۱ – بناها كه ممكن است مسكوني يا خدماتي يا مختلط باشد ۲ – عبوري ها كه شامل راهها، كوچه ها و فضاهاي باز عمومي باشد.
در روستا استقرار بناها تابع قاعده و قانون خاصي نيست و عناصر مجموعه تقريباً قابل ارزش گذاري نسبت به يكديگر نمي باشد ولي در شهرها بناها بايد بر اساس برنامه ريزي و ومجوز شهرداري ها باشد. البته در خيلي از موارد كنترل لازم در اين زمينه صورت نمي گيرد.

 

آشنايي با سازه هاي شهري و روستايي
بيشتر سازه هاي روستايي در ايران به دليل عدم توجه مسئولين و نبود فرهنگ ساختمان ايمن نداشتن توان مالي مردم، اكثراً خشتي و گلي و يا با مصالح بنايي با قدمت زياد است. در واقع ساختمانهاي خشتي در مقابل زلزله هاي ۴ تا ۵ ريشتر به راحتي آسيب مي بينند.
در اين نوع ساختمانها، همه ديوارها بار را تحمل مي كنند. ديوارها خيلي قطور و قطر آنها ممكن است به يك متر هم برسد. هر ساله براي جلوگيري از تخريب سقف اقدام به گلكاري سقف مي نمايد كه اين امر به ضخامت سقف و افزايش بار ساختمان و در نتيجه آسيب پذير بودن در برابر زلزله مي افزايد.
عدم وجود در انطباق، رعايت نكردن تناسب ارتفاع جداره با عرض راهرو «كوچه هاي باريك» عدم وجود راههاي ارتباطي مناسب با خارج روستا، عدم وجود شبكه امدادرساني علاوه بر مقام نبودن خانه هاي روستايي در زمان حادثه بر وخامت اوضاع مي افزايد.
در شهرهاي ما، سازه هاي مختلفي مي توان يافت ولي اكثر ساختمانها فلزي يا بتني هستند البته در حاشيه شهرها يا محله هاي فقيرنشين هنوز هم سازه هايي با مصلح بنايي يا خشتي وجود دارد، كه در زمان زلزله آسيب پذيري زيادي خواهند داشت.
در واقع پوسيدگي و قدمت ساختمانها، غيرمقاوم بودن اثر سازه ها، عدم تطابق توان ساختمان با كاربري آن، رعايت نكردن تناسب ارتفاع جداره با عرض راهرو، عدم آموزش و آشنايي مردم براي مقابله با زلزله، عدم وجود راههاي فرار، نبود ستادي براي پيش بيني، مقابله، ساماندهي، عدم دسترسي به منابع امدادي، دارويي، نبود تجهيزات آواربرداري و امدادي ويژه، نبودن برنامه ريزي اصولي و عدم مشاركت و هماهنگي سازمانهاي ديگر مي تواند خسارات ناشي از زلزله را افزايش چشمگيري مي دهد.
سازه هاي آجري
براي مناطق زلزله خير ۳ و ۴ استفاده از سازه هاي آجري مسلح ساز مي باشد. در اينگونه سازه ها ديوارهاي آجري از جنس بلوك هاي توخالي ساخته مي شوند. اينگونه كه بلوكهاي بتني توخالي توسط ميلگرد به يكديگر مسلح مي شوند. ديوارهاي آجري بتن مسلح قابليت جذب نيروي برشي

سيار را دارا مي باشند. مواردي كه در اينگونه ديوارها قابل بحث مي باشد به شرح ذيل است:
وجود تركهاي ريز در سطح سازه هاي بتن آرمه مي تواند به علت انقباض بتن، تغييرات درجه حرارت دماي محيط و انبساط بتن، نشست تكيه گاهها و نيروي كششي داخل بتن باشد.
بعلاوه در جائيكه بتن در دو مرحله اجرا مي شود. تركهايي كه غيرقابل اجتناب باشند، بوجود مي آيد. در هنگام زمين لرزه مقدار و عمق تركها زياد شده و تركها به صو.رت شبكه نمايان مي گردد.
اين تركها شبكه اي ممكن است باعث افزايش كاهش مقاومت سازه گردد.
چنانچه مقدار آرماتورها كافي باشد، با توجه به تركهاي ايجاد شده ممكن است سازه اي باقي بماند.

سازه هاي فلزي
گستره وسيعي از آلياژهاي فلزات آهني و غيرآهني در ساختمان ها كاربرد دارند ولي آهن، فولاد، آلومينيوم، مس، سرب و روي غالب تر هستند.
رويكرد نوين در عرصة ساخت و ساز به سمت آلياژعالي بادوام تر و استفاده از روكش هايي براي ايجاد محافظت و گوناگوني ظاهري در انواع محصولات است.
فولاد با خواص شكل پذيري زياد و نسبت بالاي مقاومت به وزن به عنوان يكي از مصالح ساختماني مقاوم در برابر زلزله شناخته شده است. رفتارهاي سازهاي فولادي در زلزله هاي گذشته خوب بوده است در هر حال به عليرغم اينكه فولاد ساختماني از يك ماده شكل پذير مي شود، عمدتاً به علت ناپايداري موضعي و تركها هميشه رفتار نرم ندارند.
سازه هاي فولادي در اثر زمين لرزه انواع خسارتهاي زير را از خود نشان مي دهند:
الف) شكست ترد پيچ و پرچها در برش با كشش
ب) شكست ترد جوشهاي گوشه در برش يا كشش
ج) بلند شدن قابهاي بادبندي شده
د) لغزش پيچ و پرچها

هـ) تغيير مكان زياد در قابهاي بادبندي نشده
و) گسيختگي اتصالات بين عضوهاي فولادي و ديگر اعضاي ساختماني مثل كف ها.

سازه هاي مركب فولادي و بتن مسلح
اين سازه ها خصوصيات ميانحالي بين خصوصيات سازه هاي فولادي و سازه هاي بتن مسلح دارند و همين بس كه در ژاپن غالباً براي ساختمانهاي متوسط تا بلند مرتبه مورد استفاده قرار مي گيرد.
در زلزله كانشو (۱۹۲۳) ساختمانهاي بلند مرتبه با ساخت مركب در مقايسه با سازه هاي بتن مسلح معمولي ظرفيت خوبي در مقابل زلزله از خود نشان دادند.