خرابی و ریزش ساختمان چیست؟ بررسی عوامل موثر آن

خرابی و ریزش ساختمان چیست؟ بررسی عوامل موثر آن

ریزش ساختمان یکی از وخیم‌ترین حوادثی است که ممکن است در یک جامعه رخ دهد. این پدیده معمولاً به علت عوامل مختلفی از جمله زلزله، ضعف سازه، نقص در طراحی و ساخت، عدم نگهداری و تعمیرات مناسب، و یا عوامل طبیعی مانند سیل و رانش زمین رخ می‌دهد. ریزش سـاختمان‌ها نه تنها موجب اتلاف جان و مال بسیاری از افراد می‌شود بلکه تأثیرات آن به مراتب بیشتر از آن بر جامعه و اقتصاد اثر می‌گذارد.

این حادثه، علاوه بر تخریب سازه و اموال، می‌تواند باعث قطع خدمات اساسی مانند آب، برق، گاز و ارتباطات شود، به‌طوری‌که فرار، نجات و کمک به افراد دچار سختی شود و فرآیند بازسازی و احیای مناطق زلزله‌زده را پیچیده‌تر کند. از این رو، اقدامات پیشگیرانه، طراحی مطمئن و مقاوم، ساخت و نگهداری صحیح سازه‌ها، و آموزش و آگاهی عمومی از موارد ایمنی و ضوابط ساختمانی برای کاهش خطرات ریزش ساختمان بسیار حائز اهمیت است.

برای مقابله با این مشکل، ابتدا باید علل واقعی تخریب یک ساختمان را شناسایی کرده و سپس اقدامات لازم برای پیشگیری از آنها را اجرا کرد. در این مقاله، قصد داریم شما را با اصلی‌ترین عوامل نابسامانی‌های ساختمانی آشنا کنیم و راه‌های جلوگیری از آن‌ها را بررسی نماییم. لطفاً با ما همراه باشید تا به انتها برسیم.

بررسی عوامل موثر بر خرابی و ریزش ساختمان

عواملی که باعث تخریب ساختمان می‌شوند، متنوع هستند و به راحتی می‌توانند باعث خرابی و فروپاشی سازه‌ها شوند. یکی از اصلی‌ترین عوامل تخریب کننده، عمر مفید ساختمان است. هر چه ساختمان قدمت بیشتری داشته باشد و عمر مفید آن به پایان برسد، خطر تخریب و فروپاشی آن بیشتر می‌شود.

عوامل دیگری نیز وجود دارند مانند ناهماهنگی در طراحی و ساخت، استفاده از مواد بی کیفیت، عدم نگهداری و تعمیرات منظم، و همچنین عوامل طبیعی مثل زلزله، آب و هوا و فشارهای محیطی. در ادامه متن، ما عوامل موثر بر خرابی ساختمان را برای شما معرفی خواهیم کرد.

آثار مخرب کمبود خاموت در ستون‌ها

در گذشته، خرابی ستون‌های بتن مسلح در زلزله‌های مختلف بارها مشاهده شده است. یکی از علل اصلی این شکست‌ها، کمانش میلگردهای طولی ستون است که به دلیل فواصل طولی بیش از حد بین خاموت‌های عرضی، پس از خرابی رویه بتنی، قادر به حفظ پایداری خود نیستند.

واضح است که با پیشرفت خزش بتن، نیروی میلگردهای طولی پس از گذشت چندین سال از بهره‌برداری از ساختمان، افزایش می‌یابد و در نتیجه، در برابر نیروهای اضافی ناشی از زلزله، این میلگردها کمانه می‌شوند. بنابراین، محدود کردن جابجایی میلگردهای طولی ستون توسط خاموت‌های با فواصل مناسب، امری بسیار حیاتی و حساس در طراحی ستون‌های بتن مسلح است. همه میلگردهای طولی باید در نزدیکی گوشه‌های خاموت‌ها قرار داشته باشند تا از کمانش آنها به نحوی کنترل شده جلوگیری شود.

یک مسئله دیگر مرتبط با پوشش بتن بر روی میلگردهای طولی است. ضخامت این پوشش باید به اندازه کافی و طبق آخرین استانداردها و ضوابط معتبر باشد، تا میلگردها به طور کامل پوشش داده شوند و پایداری آنها حفظ شود. این اقدام باعث می‌شود که مقاومت ستون در برابر آسیب‌ها و صدماتی که ممکن است وارد شود، تضمین شود.

نقش طبقات نرم در خرابی ساختمان‌ها

در صورتی که یکی از طبقات ساختمان، نرم باشد (با سختی کم)، رفتار سازه در برابر زلزله تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. در زلزله‌های شدید، انرژی زلزله به‌جای تنها از طریق استهلاک ذاتی سازه، از طریق رفتار غیرخطی حاصل از پدیده رژیم پلاستیک نیز تلف می‌شود. وجود یک ناحیه ضعیف یا قوی در ارتفاع سازه باعث می‌شود که رفتار آن ناحیه با بخش‌های دیگر متفاوت باشد، که منجر به از دست دادن توزیع بار مثلثی استاتیکی معمول و رفتار غیر ارتجاعی سازه خواهد شد.

در بسیاری از ساختمان‌ها، طبقه همکف به عنوان پیلوت طراحی می‌شود. این نوع طراحی، پدیده‌ای به نام “طبقه نرم” را به وجود می‌آورد که می‌تواند خطرات متعددی را برای سازه به همراه داشته باشد.

مشکل اصلی طبقه نرم، تغییر مکان زیاد آن در زلزله است. این تغییر مکان، به دلیل ضعف ستون‌ها و عدم وجود دیوارهای برشی در این طبقه رخ می‌دهد. نیروی قائم ناشی از طبقات فوقانی نیز به این مشکل دامن می‌زند و ناپایداری سازه را افزایش می‌دهد.

اگر در طراحی سازه، تمهیدات لازم برای مقابله با پدیده طبقه نرم در نظر گرفته نشود (که در اکثر موارد این اتفاق رخ نمی‌دهد)، این طبقه در زلزله فرو می‌ریزد. در حالی که ممکن است طبقات فوقانی سالم مانده یا فقط خسارات جزئی ببینند. متأسفانه نمونه‌های متعددی از این نوع خرابی در زلزله‌های گذشته مشاهده شده است.

نقش ظرفیت برشی ستون در پایداری سازه

هنگامی که یک سازه با زلزله‌های شدید مواجه می‌شود، لولاهای پلاستیک در برخی از مقاطع اعضای خود شکل می‌گیرند و وارد مرحله غیر ارتجاعی می‌شوند. اگر مقاطع موردنظر، ظرفیت برشی کافی برای تحمل حرکات ناشی از زلزله را نداشته باشند، قبل از اینکه انرژی زلزله به این حرکات مصرف شود، مقاطع خرد می‌شوند. لولاهای پلاستیک معمولاً در انتهای ستون‌ها شکل می‌گیرند، بنابراین باید در این مقاطع پیش‌بینی‌های لازم برای مقاومت در برابر برش انجام شود.

خطرات ناشی از خرد شدن اتصالات تیر به ستون در زلزله

زیرا بخش قابل توجهی از انرژی زلزله در زمان زلزله‌های شدید به تغییر شکل اجزای سازه جذب می‌شود، بنابراین اتصالات باید حداقل مقاومتی برابر با مقاومت اجزایی که به آنها متصل هستند، داشته باشند. در غیر این صورت، قبل از شکست، اتصالات خسارت می‌بینند. بر خلاف نظر اکثر مهندسین که در مورد مهندسی زلزله آگاهی کافی ندارند، اتصالات نقش بسیار موثری در جذب انرژی دارند، به ویژه در شرایط غیر ارتجاعی. بنابراین، در زمان طراحی، باید پیش‌بینی‌های لازم برای تحمل تنش برشی و نحوه انتقال آن از داخل اتصال در نظر گرفته شود.

پیشنهاد مقاله ؛ عوامل مهم در طراحی ساختمان ضد زلزله

تخریب ستون ها در اثر افزایش نیروی واژگونی

همانطور که قبلاً اشاره شد، پر کردن دهانه‌های قاب با دیوارهای پرکننده، باعث افزایش سختی سازه و کاهش دوره طبیعی سازه می‌شود، که در نتیجه باعث افزایش نیروی برش در پایه می‌شود. افزایش نیروی برش پایه، علاوه بر افزایش نیروی برش در ستون‌ها، باعث ایجاد نیروهای غیرمنتظره کشش یا فشار در ستون‌ها می‌شود. این نیروها گاهی باعث شکست ستون و در نتیجه تخریب کل سازه می‌شوند.

خطرات ناشی از شکست برشی ستون های کوتاه در زلزله

در صورتی که طول ستون علی‌رغم نظر طراح به دلیل عوامل سازه‌ای یا غیرسازه‌ای کوتاه شود، مکانیزم شکست ستون از نوع خمشی به برشی تبدیل می‌شود. با کوتاه شدن طول ستون، دهانه برشی کاهش می‌یابد و نیروی برشی به مقدار قابل توجهی افزایش می‌یابد. این افزایش نیروی برشی پیش‌بینی نشده باعث خرد شدن ستون می‌شود. به عنوان مثال، تیرهای عمیق یا دیوارهای چینی زیر پنجره ممکن است باعث کوتاه شدن طول ستون‌ها شوند. باید از پدیدار شدن این اتفاقات احتراز کرده و یا تدابیر لازم را برای پیشگیری از اثرات منفی آنها بر ستون‌ها انجام داد.

بررسی نقش مخرب المان های غیر سازه ای در تخریب اعضا سازه ای

وجود هر عنصر غیر سازه‌ای، به سختی سازه افزوده و در نتیجه باعث افزایش نیروهای غیرمنتظره در تمامی اجزای سازه می‌شود. همچنین، عناصر غیر سازه‌ای ممکن است باعث تخریب ثانویه اجزای سازه شوند. به عنوان مثال، وقتی که دیوارهای پرکننده دهانه قاب به طور ناگهانی برداشته می‌شوند، ممکن است در محل‌هایی در طول تیرها نقاط تماس ناخواسته ایجاد شود که قبلاً پیش بینی نشده بوده و به همین دلیل، این پدیده می‌تواند منجر به ترک برداشتن تیر در آن محل شود.

تاثیر برخورد ساختمان‌های مجاور بر پایداری سازه

به طور معمول، ساختمان‌های مجاور دارای ویژگی‌های هندسی یکسان نیستند، بنابراین در برابر حرکات زلزله رفتارهای متفاوتی از خود نشان می‌دهند. این اختلاف در ویژگی‌ها باعث می‌شود که پریود و مودهای ارتعاشی متفاوتی داشته باشند و در نتیجه، ساختمان‌ها به یکدیگر برخورد کنند. به‌عنوان مثال، اگر سقف یکی از ساختمان‌ها در ارتفاع وسط ستون ساختمان مجاور قرار داشته باشد، اثرات این برخورد بسیار مخرب خواهد بود. بنابراین، باید فاصله لازم بین دو ساختمان مجاور پیش‌بینی شود تا از وقوع چنین خساراتی جلوگیری شود.

جمع بندی نهایی

در نهایت، باید تأکید کرد که شناخت و مدیریت عواملی که بر خرابی و ریزش سـاختمان تأثیر می‌گذارند، از اهمیت بسیاری برخوردار است. عواملی همچون ضعف سازه، نقص در طراحی و ساخت، عدم نگهداری مناسب، و عوامل طبیعی مانند زلزله و سیل می‌توانند منجر به خسارات جدی شوند.

این در حالی است که اهمیت آگاهی عمومی و اجرای آموزش‌های ایمنی و ضوابط ساختمانی برای کاهش خطرات ریزش ساختمان بیش از پیش احساس می‌شود. با توجه به این موضوع، لازم است که سازمان‌ها و مسئولین مربوطه، همکاری نهادهای مربوطه و استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته را به منظور افزایش ایمنی و مقاومت ساختمان‌ها در برابر حوادث طبیعی و عوامل انسانی، به عنوان یک اولویت مهم در دستور کار قرار دهند.