مقاوم سازی ساختمان | مقاوم سازی سازه بتنی

از دلایل نیاز به مقاوم سازی یک ساختمان می‌توان خطا های اجرایی، خطا های طراحی، تغییر کاربری و در نتیجه افزایش باربری سازه و الزامات آئین ‌نامه‌ای را نام برد. یکی از موضوعات مهم و اساسی در راهبرد کاهش خطرپذیری در برابر زلزله، مقاوم‌ سازی ساختمان‌های موجود با کمترین هزینه با سرعت بالا و به صورت ساده است.

فرآیند مقاوم سازی ساختمان
فرآیند مقاوم سازی ساختمان شامل تعادل دقیق عناصر مختلف و اثرات آن ها بر عملکرد کلی یک ساختمان است. تغییر در یک قسمت از ساختمان بر قسمت دیگر تأثیر می گذارد و گاهی اوقات این تنها پس از بروز نقایص برگشت ناپذیر، آشکار می شود. برای واضح شدن این مطلب در ادامه مثال‌ هایی آورده شده است.
آب بندی ساختمان ها برای بهبود فشار هوا می تواند باعث ایجاد مشکلات تراکم شود.
عایق کاری یک سقف بدون تهویه می تواند باعث پوسیدگی ساختار چوب شود.
عایق کاری دیوار های داخلی مزایای استفاده از جرم حرارتی را از بین می برد که ممکن است تأثیر مخربی بر مصرف سوخت داشته باشد.
عایق بندی دیوار های خارجی مانع استفاده از انرژی خورشید در ساختمان می شود.
عایق بندی ضعیف دیوار می تواند سبب بروز مشکلات رطوبتی می شود که اصلاح آن بسیار دشوار است.
برخی از متداول ترین مشکلات در برابر مقاوم سازی ساختمان عبارتند از: تهویه، تراکم، نشت هوا، افزایش رطوبت، تراکم بینابینی و گرمای بیش از حد.
از این رو بسیار مهم است که این خطرات و سایر موارد به شکلی متناسب با هر پروژه خاص، درک و مدیریت شوند. راه حل های استاندارد، نباید به سادگی و بدون در نظر گرفتن اصول صحیح مورد استفاده قرار گیرند. 

توصیه های قبل از انجام مقاوم سازی ساختمان
قبل از انجام آنچه که می تواند به عنوان یک سرمایه گذاری عمده در ساخت و ساز ساختمان های موجود برای بهبود انرژی و پایداری باشد، تعیین این موضوع مهم است که آیا این سرمایه گذاری از منظر سایر شرایط ساختمانی با ارزش است یا خیر. آیا ساختمان از نظر ساختاری سالم است؟ آیا به روز رسانی های لرزه ای برای برآورده کردن استاندارد های فعلی و الزامات کد ساختمان محلی نیاز است؟ آیا مواد خطرناک مانند آزبست، پلی فنل و کلرید بیفنیل (PCB) و رنگ سرب در آن موجود است یا باید از بین رود؟ آیا می توان کار را در فاز زنده انجام داد تا اختلال برای ساکنان به حداقل برسد؟ جابجایی ساکنان به سایر مکان ها می تواند هزینه قابل توجهی داشته باشد. 
هنگامی که مشخص کردید که سایر شرایط ساختمان مانع از ارتقاء پایداری و بهبود عملکرد انرژی نمی شود، باید یک برنامه داشته باشید و مجموعه‌ای از فعالیت ها را بررسی کنید، تا بهترین گزینه برای بهبود انرژی و پایداری تعیین شود.
قبل از اینکه به سراغ جایگزین کردن سیستم ‌های موجود بروید ابتدا مشخص کنید که آیا این سیستم‌ ها در سطح بهینه کار می کنند یا خیر. این کار را می توان با انجام یک ممیزی انرژی انجام داد. گاهی اوقات با ارزیابی عملکرد ساختمان و سیستم های موجود، می توان صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های مصرفی به دست آورد: نشت، سنسورهای غیرفعال، سیم کشی معیوب یا نادرست یا حتی عدم آگاهی در مورد نحوه کار صحیح و حفظ تجهیزات همه می توانند به ناکارآمدی و افزایش هزینه منجر شوند.
قبض های از دو سال گذشته را بررسی کنید تا مشخص شود که آیا مصرف (هزینه ای) افزایش یافته است.
برای ساختمان های موجود، انجام ممیزی انرژی (ارزیابی وضعیت موجود و رویه های عملیاتی ساختمان و سیستم های اصلی ساختمان و مشخص کردن مناطقی برای بهسازی) یکی از اصول راهنمایی برای ساختمان های پایدار است.
در مرحله بعدی، با بررسی پوشش ساختمان، جستجوی نشتی، شکاف اطراف دریچه ها، لوله ها و نفوذ رطوبت، محکم بودن پوشش ساختمان را تعیین کنید. به روز رسانی سیستم های گرمایشی و تهویه مطبوع بدون رفع مشکلات پوشش ساختمان منجر به عملکرد کمتر از بهینه آن سیستم ها خواهد شد. 
تکنیک های مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی ساختمان باید شامل یک فرآیند یکپارچه در کل ساختمان باشد، با این وجود تعدادی تکنیک اساسی وجود دارد که می تواند برای عناصر اصلی یک ساختمان استفاده شود.
دیوار ها: عایق کاری دیوار حفره دار، عایق داخلی یا خارجی و روکش سطوح خارجی و داخلی.
سقف: سیستم های عایق و تهویه.
در ها: جایگزین درب هایی با کارایی بالا.
پنجره: نصب لعاب دو یا سه تایی.
کف: نصب عایق.
مخازن و لوله ها: عایق برای بستن دور لوله، عایق بندی مخازن.
روشنایی: بازبینی سیستم روشنایی و استفادده از کنترل های جدید، سنسورهای تصرف، روشنایی دیود (LED) و سایر فن آوری های کم مصرف.
دیگ های بخار: نصب دیگ های بخار با راندمان بالا یا میکروCHP ، اتصال به سیستم های گرمایشی کم کربن.
بهبود دستگاه چیلر: به روز رسانی دستگاه، پمپ، لوله کشی و کنترل.
کنترل ها: نصب کنترل های هوشمند و سیستم های مدیریت ساختمان.
تهویه مطبوع: با پمپ های حرارتی هوا یا خنک کننده منفعل جایگزین شود.
سیستم های انرژی تجدید پذیر: نصب فتوولتائیک، گرمایش خورشیدی حرارتی، گرمایش خورشیدی منفعل، انرژی باد، نیروگاه های زباله ارگانیک که دارای منبع تغذیه یا میکرو هیدرو و غیره هستند.
حفاظت از آب: نصب تجهیزات کم جریان مانند اتصالات آب، سر دوش، سرویس بهداشتی دوگانه، برداشت آب باران و غیره.
سیستم های اندازه گیری پیشرفته: کنتور های هوشمند.

افزایش ایمنی و پایداری ساختمان با روش های مختلف مقاوم سازی

در اصل به معنی افزایش مقاومت ساختمان در برابر نیروهای مخرب و آسیب زا است. علل زیادی این الزام را برای سازه به وجود می‌آورد، تا به منظور کاهش خسارت مادی و جلوگیری از خسارات جانی ناشی از تخریب ساختمان اصلاحاتی اجرایی شود. البته علاوه بر هدف مقاوم سازی این روش باید استاندارد، ایمن، سریع، کارآمد و مقرون به صرفه باشد. به علاوه مقاوم سازی تنها به بافت‌ها و ساختمان‌های فرسوده محدود نیست. بلکه در سازه‌های جدید نیز به دلایل مختلف و با روش‌های متفاوت بسته به جنس اسکلت ساختمان و شرایط اجرایی و بافت محل احداث سازه قابل اجرا است. یکی از مهمترین عوامل و انگیزه‌های موجود برای مقاوم سازی ساختمان خطر بروز زلزله است. از آنجایی که در ایران برعکس ساختمان‌های موجود در بیشتر نقاط زلزله‌خیز بیش از 90 درصد سازه‌ها در بافت شهری و روستایی با مصالح سنگین ساخته می‌شوند، ضرورت اجرای این راهکار از اهمیت ویژه‌ای برخور‌‌دار است. از دیگر دلایلی که منجر به مقاوم سازی ساختمان می‌شود، از مواردی شامل تغییر کاربری ساختمان، افزایش بارگذاری آن، فرسودگی و خوردگی فوندانسیون و اسکلت سازه، عدم تطابق آیین نامه های سازه در زمان احداث با شرایط بنای موجود، مقاوم سازی به علت نقص اجرایی سازه، لزوم افزایش مقاومت ساختمان به دلیل نیاز به نصب تجهیزات مخابراتی، مقاوم سازی به علت تغییر کاربری و مقاوم سازی به دلیل حوادثی مثل برخورد یا اصابت جسمی سنگین و آسیب به سازه، حریق و ... می‌توان نام برد.
مقاوم سازی ساختمان با روش‌های متفاوتی اجرا می‌شود. برای انتخاب هر کدام از این روش‌ها الزامات و ملاحظاتی وجود دارد. از جمله این روش‌ها به موارد زیر می‌توان اشاره کرد.
مقاوم سازی ساختمان به شیوه ژاکت بتنی
این روش جامع‌ترین و گسترده‌ترین روش اجرایی افزایش مقاومت در ساختمان در همه بخش‌های آن شامل فوندانسیون، ستون، تیر و ... است. این راهکار به کمک میلگرد و فولاد‌‌های عرضی یا خاموت‌ها در نقش قالب برای بخش‌های انتخابی انجام می‌شود. سپس از بتن برای افزایش مقاومت و تحمل فشارهای وارده بر ساختمان به بیان دیگر از بتن ریزی مجدد کمک گرفته می‌شود. در قسمت ستون سازه اجرای این روش با روکش بتنی انجام می‌شود. این روکش قابل اجرا در دور تا دور ستون یا تنها در یک جهت از ستون است. با به کارگیری روکش بتنی مقاومت برشی و خمشی ستون افزایش می‌یابد. البته این راهکار در صورتی که ضخامت روکش بتنی متناسب و به اندازه انتخاب شده باشد، موثر است. چرا که انتخاب روکش بتنی با لایه نازک نقش موثری در افزایش مقاومت سازه ندارد. از مزایای اجرایی این روش این است در ساختمان‌هایی با فوندانسیون بتن یکپارچگی در ساختار سازه حفظ می‌شود. بتن در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاومت بالایی دارد. تقریبا می‌توان ادعا کرد که این تنها گزینه مناسب برای تقویت فوندانسیون ساختمان است. همچنین یکی از مطلوبترین شیوه‌های مقاوم‌ سازی دیوارهای برشی در سازه است. در این روش با همه مزایای ذکر شده محدودیت‌هایی نیز وجود دارد. با اجرای این روش ابعاد فضای داخلی در مرحله طراحی کوچکتر می‌شوند. به علاوه این روش به نیروی ماهر اجرایی برای بتن‌ریزی قالب بندی و مراحل حرفه‌ای نیازمند است.
مقاوم سازی ساختمان به شیوه دیوار برشی
در ابتدا لازم است مفهوم دیوار برشی تعریف شود. دیوار برشی دیواری است که از اجزای مهاری یا برشی به منظور کاهش اثرات منفی و مهار نیروهای افقی وارده بر ساختمان از قبیل زلزله و باد احداث می‌شود. این دیوارها انواع مختلفی دارند. به کارگیری آن‌ها با متریال مختلف بسته به هدف اجرایی مورد هدف انجام می‌شود. در مبحث مقاوم سازی ساختمان، هدف اجرای دیوار برشی افزایش مقاومت، شکل‌پذیری و سختی سازه است. این روش در صورتی که در یک سازه ستون و تیر ساختمان ضعیف باشد و تحمل نیروی وارده را نداشته باشند. برای افزایش مقاومت سازه و انتقال بار وارده بر ستون و تیرها دیوارهای برشی به تعداد دو تا چهار عدد احداث می‌شود. در نتیجه نیروی وارده به ستون و تیر کاهش یافته و به دیوارهای عرضی منتقل می‌شود. نکته قابل توجه برای این راهکار این است که به یاد داشته باشید که دیوارهای برشی دارای وزن زیادی هستند. بنابراین لزوم تقویت فونداسیون سازه، برای تحمل این وزن از نکات قابل توجه و ضروری قبل از به کارگیری این شیوه مقاوم سازی می‌باشد. اگر امکان تقویت فونداسیون به هر دلیلی امکان‌پذیر نیست، توصیه می‌شود از شمع در محل استقرار دیوار برشی استفاده شود.

مقاوم سازی ساختمان به شیوه ژاکت فولادی
یکی دیگر از انواع روش‌های مقاوم سازی است مشابه روش قبلی باعث افزایش مقاومت و شکل‌پذیری در سازه می‌شود. در این روش از فولاد به منظور افزایش مقاومت سازه ورق‌های فولادی را در مقاطع ستون‌ها و تیرهای ساختمان به کار می‌برند. اتصال این ورقه‌های فولادی به تیر و ستون با استفاده از بولت‌ها (Anchor bolt) انجام می‌شود. به کار گیری این روش در هر قسمت ساختمان به تنهایی ممکن است و نیازی به تقویت فونداسیون ندارد. روش اجرایی آسانی دارد. بعد از مقاوم‌ سازی به این شیوه ابعاد فضای داخلی سازه تغییر نکرده و نیازی به تمهیدات اضافی در طراحی ندارد. این روش در عین حال دارای معایبی هم هست. مثلا فولاد قابلیت خوردگی دارد. همچنین در قالب بندی تغییری نمی‌توان ایجاد کرد و برای اجرای این شیوه نیاز به عایق‌بندی ساختمان وجود دارد. به علاوه به نیروی کار ماهر و تجهیزات زیادی نیاز است.
مقاوم سازی ساختمان با روش پیش‌تنیدگی و پس‌کشیدگی
این روش برای افزایش مقاومت تیرهای سازه به کار می‌رود. به کمک رشته‌های فولادی یک تنش ثابت را به مقدار لازم به تیرها وارد می‌کنند. با این روند آثار منفی حاصل از تحمیل بار اضافی به حداقل می‌رسد و افزایش مقاومت نیز حاصل شود. پس‌کشیدگی هم یکپارچگی بتون را فراهم کرده ضریب ایمنی آن را به نحو چشمگیری افزایش می‌دهد.
مقاوم سازی ساختمان با روش FRP
Fiber Reinforced Polymer پلیمری متشکل از الیاف و رزین اپوکسی است. این ترکیب هم به صورت طبیعی و هم به شیوه مصنوعی سنتز می‌شود. حلال الکلی دارد. به دلیل ساختار چسبنده آن برای افزایش مقاومت در ساختمان کارایی دارد. این روش از شیوه‌های مدرن در مقاوم سازی ساختمان است. اجرای آن سریع است. وزن آن سبک است برای همین به ساختمان آسیب نمی‌زند.
از روش‌های جدید دیگر برای مقاوم سازی ساختمان، به کارگیری دمپر یا میراگر است که اثرات لرزشی بر سازه را کاهش می‌دهد. در روش استفاده از جداساز لرزه‌ای، مقدار انرژی افقی وارده بر ساختمان و شتاب حاصل از این نیرو کاهش می‌یابد.