چه عواملی باعث تخریب ساختمان ها می شود؟
دسترسی سریع به محتوای مقاله
بارها شاهد این مسئله بوده‌ایم که سازه‌های متعددی در کشور به دلایل مختلف تخریب شده‌اند اما این اتفاق همچنان برای کسی درس عبرت نشده و هنوز هم شاهد خرابی سازه‌ها حتی ساختمان های نوساخت هستیم.. دلیل تخریب ساختمان چیست و چگونه می‌توان از وقوع چنین اتفاقی جلوگیری کرد؟ آیا روزی خواهد رسید که ساختمان‌هایی که در کشور ساخته می‌شوند بدون هیچ نگرانی در برابر زلزله و دیگر عوامل طبیعی و غیرطبیعی تا حد ممکن دوام آورند؟ در این مقاله با دلایل تخریب ساختمان و روش‌های جلوگیری از تخریب سازه بیشتر آشنا خواهیم شد تا ببینیم علت این‌همه ویرانی و داغ‌دار شدن خانواده‌ها به خاطر ناپایداری سازه‌ها چیست.
مهم ترین عوامل تخریب ساختمان
فرقی نمی‌کند که سازه بتنی باشد و یا فلزی. اگر اصول طراحی و الزامات ساخت به‌خوبی رعایت نشوند، هر مدل ساختمانی تخریب خواهد شد. در ادامه مهم‌ترین دلایل تخریب سازه‌های بتنی و فلزی موردبحث قرار می‌گیرند.
تخریب ناشی از نشست ساختمان
پدیده نشست ساختمان که به صورت پایین رفتن خاک زیر سطح سازه در اثر نیروهای فشاری تعریف می شود، در اغلب سازه ها اتفاق می افتد اما شدت آن در همه موارد یکسان نیست. اینکه زمین در نظر گرفته شده برای ساخت سازه از چه نوعی بوده و میزان سختی آن چقدر است، تاثیر زیادی بر روی نشست ساختمان دارد. ضمن اینکه، عوامل دیگری همچون تعداد طبقات ساختمان نیز در وقوع این پدیده نقش دارند. به این ترتیب هر چه ساختمان سنگین‌تر و مرتفع تر باشد، احتمال نشست آن بیشتر خواهد بود.
تخریب ستون‌ها به دلیل کمبود خاموت
یکی از شایع‌ترین دلایل تخریب ساختمان مخصوصاً در سازه‌های بتنی، تخریب ستون‌ها به دلیل کمانش میلگردهای طولی موجود در آن‌هاست. این کمانش به دلیل زیاد بودن فاصله بین خاموت‌های عرضی ایجاد می‌شود و در صورت وقوع، پایداری میلگرد طولی را از بین برده و سبب تخریب ستون می‌شود.
خزش بتن یک پدیده رایج در سازه‌های اسکلت بتنی است که پس از گذشت چند سال بهره‌وری از سازه، در ساختمان اتفاق می‌افتد و سبب افزایش نیروی وارده به میلگردهای طولی می‌شود و به دلیل اعمال این نیروی اضافی، میلگردها در ستون کمانه کرده و می‌شکنند و سبب تخریب بتن می‌شوند. مورد دیگر در این زمینه، ضخامت استاندارد پوشش بتن روی میلگردهای طولی است که در اثر عدم رعایت این ضخامت مناسب، میلگردها ناپایدار شده و به ستون آسیب وارد می‌کنند.
تخریب ناشی از استحکام ضعیف طبقات
سختی کم و عدم استحکام کافی طبقات سازه مهم‌ترین عامل در تخریب سازه در برابر نیروهای وارده است. در هنگام وقوع زلزله‌های شدید، انرژی زلزله از طریق رفتار غیرخطی حاصل از پدید آمدن تغییر فرم پلاستیک جذب می‌شود و استهلاک سازه را به دنبال دارد. تحت چنین شرایطی، اگر بخش‌هایی از سازه از استحکام کافی برخوردار نباشند و یا برعکس، استحکام آن‌ها خیلی بیشتر از سایر نقاط باشد، توزیع بار مثلثی استاتیکی فاقد اعتبار شده و رفتار غیر ارتجاعی سازه تحت تأثیر قرار می‌گیرد.
وجود طبقات با سختی کم مانند پیلوت در زیر بسیاری از ساختمان‌ها سبب افزایش تغییر مکان سازه در محدوده آن طبقه شده و اگر نیروی عمودی بر سازه وارد شود، باعث ناپایداری ساختمان می‌شود. حال اگر به این نکته توجه نشود (که معمولاً هم توجه به آن بعید به نظر می‌رسد!) این طبقات با سختی کم در اثر تغییر شکل زیاد تخریب شده و فرو خواهد ریخت؛ درصورتی‌که طبقات فوقانی که استحکام بیشتری دارند، سالم می‌مانند و یا به‌صورت جزئی تخریب می‌شوند. این مورد در تخریب ساختمان‌ها در اثر زلزله‌های اخیر در کشور بارها مشاهده شده است.
عدم برخورداری محل لولای پلاستیک از ظرفیت برشی کافی
لولاهای پلاستیک معمولاً در انتهای ستون‌های هر سازه قرار داشته و باعث ایجاد حالت غیر ارتجاعی در اعضای سازه در اثر وقوع زلزله می‌شوند. اگر مقاطعی که وظیفه تحمل بارهای برشی را بر عهده دارند ظرفیت برشی کافی جهت حرکات ناشی از زلزله را نداشته باشند، قبل از استهلاک انرژی زلزله در اثر این حرکات، مقاطع یادشده خرد می‌شوند. بنابراین باید پیش‌بینی‌های لازم برای نیروهای برشی در این لولاها صورت پذیرد.
تخریب اتصالات تیر به ستون
اتصالات جزء قسمت‌های حساس در هر سازه هستند که دو یا چند عضو باربر را به یکدیگر متصل می‌کنند. بنابراین، اگر این اتصالات از استحکام کافی برخوردار نباشند، در اثر نیروهای وارده و قبل از شکست اعضا، این اتصالات تخریب خواهند شد. چراکه قابلیت تغییر شکل آن‌ها به‌اندازه سایر اعضای اصلی نیست.
تخریب ستون‌ها در اثر افزایش نیرو
پر کردن دهانه‌های قاب به‌وسیله دیوارهای پرکننده سبب افزایش سختی سازه و درنتیجه کاهش تناوب طبیعی سازه شده و این پدیده باعث افزایش نیروی برش پایه خواهد شد. این افزایش نیروی برش پایه دو نتیجه را به دنبال دارد. اول اینکه باعث افزایش نیروهای برشی در ستون‌ها شده و دوم اینکه باعث ایجاد نیروی واژگونی کشش یا فشار پیش‌بینی‌نشده در ستون‌ها می‌شود. این نیروها موجب تخریب ستون و به دنبال آن تخریب کل سازه می‌شوند.
وارد آمدن نیروی برشی زیاد به ستون‌ها
اگر طول ستون‌ها کمتر از مقدار استاندارد آن‌ها باشد، وارد آمدن نیرو به آن‌ها سبب تغییر مکانیزم شکست از حالت خمشی به حالت برشی می‌شود. در چنین حالتی، هرچه طول یک عضو کوچک‌تر شود، نیروهای برشی غالب شده و به سبب اینکه نیروهای برشی در چنین حالت‌هایی پیش‌بینی نشده‌اند، تخریب ستون‌ها و درنتیجه تخریب ساختمان را به دنبال خواهند داشت. در ساختمان‌های اسکلت فلزی، تقویت تیرآهن ستون‌ها برای جلوگیری از کمانش آن‌ها و نیز مقاومت در برابر نیروهای برشی پیشنهاد می‌شود.
تأثیر تخریب اجزای غیر سازه‌ای
به‌طورکلی، وجود هر عضو غیر سازه‌ای سبب افزایش سختی سازه شده و نیروهای پیش‌بینی‌نشده وارد بر تمام اجزای سازه‌ای را می‌افزاید. ضمن اینکه، عناصر غیر سازه‌ای ممکن است باعث تخریب ثانویه عضوهای سازه‌ای شوند. به‌عنوان‌مثال، اگر در دیوارهای پرکننده دهانه قاب ترک ایجاد شود، امکان دارد در محل‌هایی از تیر ایجاد تکیه‌گاه کند که برای آن میلگردهایی که لازم است پیش‌بینی نشده باشد. درنتیجه، ترک برداشتن و تخریب تیرها در این نواحی را شاهد خواهیم بود.
تخریب ناشی از ضربات ساختمان‌های مجاور
ساختمان‌هایی که در مجاورت یکدیگر قرار دارند به دلیل عدم برخورداری از مشخصات هندسی یکسان، رفتارهای متفاوتی در مواجهه با وارد آمدن نیرو، مثلاً حرکت ناشی از زمین‌لرزه، از خود نشان می‌دهند. این مشخصات ساختاری غیر یکسان سبب ایجاد حالت‌های ارتعاشی مختلف و درنتیجه واردکردن ضربه توسط هر سازه به سازه مجاور می‌شوند. درصورتی‌که سقف یکی از ساختمان‌ها در وسط ارتفاع سازه مجاور باشد، اثر این ضربات مخرب‌تر خواهد بود.
تخریب ساختمان در اثر نیروی پیچشی
یکی از الزامات طراحی سازه، رعایت تقارن و انطباق مرکز سختی و مرکز ثقل سازه بر یکدیگر است. ساختمان‌هایی که تقارن در آن‌ها رعایت نشده است در اثر نیروی زلزله تحت اثر پیچش‌های شدید قرار گرفته و آسیب می‌بینند. در بعضی موارد می‌توان این مورد را با اصلاح سازه از بین برد. این اصلاح شامل متعادل کردن سختی قاب‌ها به‌وسیله انطباق مرکز ثقل و مرکز سختی بر هم می‌شوند. در همین راستا، یکی از روش‌های معمول متعادل کردن سختی قاب‌ها، قرار دادن دیوار برشی یا بادبند فلزی در محل‌های مناسب است.
تخریب ناشی از آرماتوربندی غیر ممتد در تیرها
گاهی پیش می‌آید که قسمت بالای آرماتور مقطع را در محل وسط دهانه قطع می‌کنند و این‌چنین آرماتوربندی در تیرها غیرممتد می‌شود. ازآنجایی‌که نیروهای زلزله چندین برابر نیروهای طراحی است، بنابراین محل قطع میلگردها باید خیلی فراتر از آنچه در طراحی منظور می‌شود باشد. بدین ترتیب، انتظار می‌رود به علت عدم پیش‌بینی لازم، قسمت‌های بالای مقطع که میلگردها در آنجا غیرممتد هستند به مقدار زیادی ترک بردارند. برای انتخاب بهتر میلگرد مورد نیاز برای ساختمان و الزامات فنی اجرای آن‌ها به این صفحه مراجعه نمایید.
تخریب دیوارهای برشی و تیرهای قرار گرفته بین دیوارها
نوع دیگری از شکست که در دیوارهای برشی متداول است، جابجایی زیاد و خرد شدن بتن در امتداد درزهای ساختمان است. این درزها بین دو قسمت دیوار که در دو زمان مختلف بتن‌ریزی شده‌اند به وجود می‌آیند. برای کاهش احتمال این نوع تخریب ساختمان، استفاده از میلگردهای با سایز بالا برای انتقال برش از این نقطه به محل‌های دیگر بسیار کارآمد است.
تخریب تیرهای عمیق در اثر وجود ترک‌های ضربدری در آن‌ها که در زلزله‌های گذشته مشاهده شده است، از برش قائم حاصل از خمش ناشی می‌شود. در ابتدای بارگذاری، عملکرد دیوارهای برشی و تیر بین آن‌ها باعث وقوع برش قائم در تیرها شده که معادل برش افقی در محل اتصالات یک تیر گره‌ای است. بدیهی است که مقدار این برش در طبقات پایین خیلی بیشتر بوده و با حرکت به سمت طبقات بالاتر، از آن کاسته می‌شود.
تخریب عناصر الحاقی
اجزایی مانند بالکن‌ها، دودکش‌ها و غیره که جزو عناصر الحاقی به ساختمان محسوب می‌شوند، در دسته اولین المان‌هایی هستند که در هنگام زلزله آسیب می‌بینند. لذا این عناصر الحاقی باید با دقت کافی طراحی شوند. به‌عنوان‌مثال، حتماً باید نیروی عمودی زلزله در طراحی بالکن‌ها لحاظ شود.
تخریب به دلیل استفاده از وصله‌های با طول کم در میلگردهای طولی
در اکثر کارهای اجرایی معمولاً کل تعداد میلگردهای ستون را در یک مقطع و بعد از هر سقف قطع می‌کنند و بنابراین اگر طول وصله میلگرد در این مقطع کوتاه باشد، قطعاً ستون در اثر زلزله‌های شدید آسیب می‌بیند. تعداد زیادی از شکست پایه پل‌ها در زلزله‌های گذشته ناشی از این مشکل بوده است. هم‌چنین، عدم رعایت نکات فنی در حین اجرا، استفاده از بتن بی‌کیفیت و نیز استفاده از میلگرد ساده به‌جای آجدار از دیگر موارد تخریب میلگردهای طولی در سازه است.
روش های جلوگیری از تخریب سازه
در بالا مهم‌ترین دلایل تخریب ساختمان عنوان شد و برای اینکه چنین عواملی را بتوان کنترل کرد و اثر آن‌ها را کاهش داد، باید یک سری راهکارهای اصولی را به کار بست که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود. مهم‌ترین روش‌های جلوگیری از تخریب ساختمان عبارت‌اند از:- قرار دادن خاموت‌ها در فواصل مناسب به‌منظور محصور کردن میلگردهای طولی ستون و جلوگیری از کمانش آن‌ها
- سختی و استحکام کافی و یکسان طبقات مختلف سازه
- پیش‌بینی ظرفیت تحمل نیروهای برشی کافی در لولاهای پلاستیک در ستون‌ها
- پیش‌بینی و محاسبه مقدار تحمل بار اتصالات تیر به ستون
- کاهش نیروهای برشی وارد به سازه از طریق عدم پر کردن دهانه قاب‌ها با دیوارهای پرکننده
- عدم ایجاد تیرهای عمیق یا دیوارچینی‌های زیر پنجره به منظور جلوگیری از کوتاه شدن طول ستون‌ها
- تا حد امکان پرهیز از به‌کارگیری المان و اجزای غیر سازه‌ای.
- رعایت فاصله استاندارد بین دو ساختمان مجاور به‌منظور جلوگیری از واردکردن ضربات مخرب به یکدیگر
- قرار دادن دیوار برشی یا بادبند فلزی در محل‌های مناسب به‌منظور جلوگیری از نیروهای پیچشی
- آرماتوربندی ممتد و یکپارچه در تیرها به‌منظور جلوگیری از ایجاد ترک در ستون
- استفاده از میلگردهای با سایز بالا برای انتقال برش از محل‌های حاوی درز در تیرهای برشی به سایر نقاط
- طراحی اصولی عناصر الحاقی به ساختمان و رعایت الزامات فنی آن‌ها
- استفاده از میلگردهای آجدار به‌عنوان میلگرد طولی در بتن به‌جای میلگرد ساده
- استفاده از وصله‌های با طول مناسب در میلگردهای طولی
جمع‌بندی
تخریب ساختمان پدیده‌ای است که بارها و بارها در کشور شاهد آن بوده‌ایم. دلایلی ازجمله عوامل طبیعی مانند زمین‌لرزه و یا دلایل مربوط به ساخت‌وساز غیراصولی مانند گودبرداری غیراصولی، عدم رعایت الزامات فنی در طراحی سازه و غیره سبب تخریب سازه‌های بتنی و فلزی شده و خسارات جبران‌ناپذیری را به دنبال خواهد داشت. لذا حال که نمی‌شود جلوی عوامل طبیعی نظیر زلزله را گرفت، پس باید ساختمان‌ها را به نحوی صحیح و با رعایت استانداردها ساخت تا از ویرانی آن‌ها در اثر وارد آمدن نیروهای اضافی جلوگیری شود. آگاهی از روش‌های جلوگیری از تخریب ساختمان و نیز روش‌های ساخت‌وساز استاندارد مهم‌ترین شرط در این رابطه است.
سؤالات متداول
1- مهم‌ترین دلایل تخریب سازه‌های بتنی و فلزی چیست؟
کمانش میلگردها و تیرآهن‌های ستون، استحکام ضعیف طبقات، عدم پیش‌بینی و محاسبه ظرفیت تحمل بار هر عضو و کل سازه، عدم قرار دادن خاموت‌ها در فاصله مناسب، استفاده از میلگرد ساده به‌جای میلگرد آجدار در بتن و ...
2- روش‌های جلوگیری از تخریب سازه‌های فلزی و بتنی کدام‌اند؟
رعایت الزامات فنی و طراحی از قبیل مقادیر تحمل بار سازه، استفاده از مقاطع فولادی استاندارد، رعایت فواصل بین اجزا، پیش‌بینی رفتار المان‌های سازه تحت بارهای کششی، فشاری، برشی، خمشی و ...