14 عامل موثر بر خرابی ساختمان‌ها و راه‌های جلوگیری از آن

یکی از معضلاتی که بسیاری از جوامع هنوز با آن مواجه هستند، آسیب‌ های جانی و مالی است که پس از ریزش و خرابی ساختمان‌ ها به وجود می‌ آید. برای مقابله با این مشکل، ابتدا باید دلایل تخریب یک سازه را شناسایی کرده و سپس اقدامات لازم برای رفع آنها اجرا شود. در این مطلب، قصد داریم شما را با اصلی‌ ترین عوامل تخریب ساختمان آشنا کرده و راه‌ های جلوگیری از آنها را بررسی کنیم. تا انتها با ما همراه باشید. در بسیاری از مطالعات مهندسی عمران، بررسی عوامل تاثیرگذار بر خرابی ساختمان و شناخت رفتار سازه در شرایط بحرانی اهمیت زیادی دارد؛ زیرا با شناخت این عوامل می توان از بروز خسارات جانی و مالی گسترده جلوگیری کرد.

عوامل تخریب کننده ساختمان

عوامل تخریب ساختمان می‌ توانند به صورت گوناگونی ظاهر شوند این عوامل به راحتی باعث خرابی و ریزش سازه‌ ها می‌شوند. یکی از اصلی‌ ترین عوامل تخریب ساختمان، عمر مفید ساختمان است. هر چه ساختمان قدمت بیشتری داشته باشد و عمر مفید آن به پایان برسد، خطر تخریب و خرابی آن بیشتر می‌ شود. همچنین در بسیاری از پروژه های ساختمانی، تغییرات بازار مصالح و عواملی مانند قیمت آهن نیز می توانند به طور غیر مستقیم بر کیفیت ساخت و انتخاب نوع مصالح مورد استفاده در ساختمان تاثیرگذار باشند.

عوامل دیگری مانند ناهماهنگی در طراحی و ساخت، استفاده از مواد بی کیفیت، عدم نگهداری و تعمیرات منظم، عوامل طبیعی مانند زلزله، آب و هوا و فشارهای محیطی از دیگر عواملی هستند که می‌ توان به عنوان عوامل تخریب کننده ساختمان (عوامل تخریب سازه) از آن‌ها نام برد. در ادامه متن ما 17 عامل موثر بر خرابی ساختمان را به شما معرفی می‌ کنیم. در واقع بررسی این موارد به مهندسان کمک می کند تا علل تخریب ساختمان را بهتر شناسایی کنند.

خرابی ستون ها در اثر کمبود خاموت

در گذشته خرابی ستون‌های بتن مسلح در زلزله‌ های گذشته بسیار مشاهده شده است. یکی از علت‌ های عمده این شکست‌ها کمانش میلگرد های طولی ستون است که در اثر فاصله زیاد خاموت‌ های عرضی بعد از ریخته شدن رویه بتنی نتوانسته است پایداری خود را حفظ کند.

واضح است که در اثر خزش بتن، نیروی میلگردهای طولی بعد از چند سال بهره‌برداری از ساختمان بیشتر می‌ شود و در نتیجه در اثر نیروی اضافی ناشی از زلزله این میلگردها کمانه می‌کنند؛ لذا محصور کردن میلگرد‌های طولی ستون به وسیله خاموت‌ هایی با فواصل مناسب از موارد بسیار اساسی و حساس در ستون‌ های بتن مسلح است. این موضوع یکی از مهم ترین دلایل خرابی ساختمان در بسیاری از سازه های قدیمی محسوب می شود.

کلیه میلگردهای طولی باید در گوشه خاموت‌ ها قرار داشته باشند تا از کمانه آنها به نحو مطلوب جلوگیری شود. مساله دیگر مربوط به پوشش بتن روی میلگردهای طولی است. ضخامت این پوشش باید به اندازه کافی و مطابق با آخرین ضوابط آئین‌ نامه‌ های معتبر بوده تا به پایداری میلگردها و در نتیجه مقاومت ستون صدمه‌ای وارد نشود.

خرابی ناشی از طبقات نرم یا تغییر ناگهانی سختی در طبقات

چنانچه یکی از طبقات ساختمان، نرم (دارای سختی کم) باشد در رفتار سازه در برابر زلزله اثر خواهد گذاشت. در زلزله‌ های شدید، اتلاف انرژی زلزله علاوه بر استهلاک ذاتی سازه به وسیله رفتار غیر خطی حاصل از پدید آمدن رژیم پلاستیک جذب می‌ شود.

داشتن یک ناحیه ضعیف یا قوی در ارتفاع سازه، رفتار آن قسمت را با قسمت‌ های دیگر متفاوت کرده، توزیع بار مثلثی استاتیکی اعتبار خود را از دست می‌ دهد و رفتار غیر ارتجاعی سازه، تحت تاثیر قرار می‌ گیرد. طبقه نرم که به صورت پیلوت در زیر بسیاری از ساختمان‌ هاست موجب می‌ شود که تغییر مکان سازه در محدوده آن طبقه زیاد شده و در اثر وجود نیروی قائم، باعث ناپایداری سازه گردد. این موضوع یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر خرابی ساختمان در زمان وقوع زلزله محسوب می شود.

چنانچه در طراحی سازه این مساله در نظر گرفته نشده باشد که معمولا در سازه‌ ها چنین است، این طبقه در اثر تغییر شکل‌ زیاد فرو می‌ ریزد و این در حالی است که ممکن است طبقات فوقانی همه سالم مانده یا خسارت جزئی ببینند. این پدیده در بسیاری از موارد به عنوان یکی از مهم ترین علت ریزش ساختمان در زلزله های گذشته شناخته شده است.

شکست ستون‌های قاب خمش پذیر در اثر تخریب دیوارهای پرکننده باعث افزایش سختی قاب می‌گردد. این افزایش سختی باعث کاهش پریود سازه و در نتیجه افزایش نیروی برش پایه خواهد شد. بنابراین هرگاه دیواره‌های پرکننده در اثر برش زیاد تخریب شوند، نیروی برش وارد بر ستون‌ها بیش از آنچه در طراحی منظور شده است، خواهد بود. این افزایش نیرو، موجب خرد شدن ستون در اثر نیروی برشی خواهد شد و در نهایت منجر به خرابی سازه در زلزله می شود.

عدم ظرفیت برشی کافی ستون در محل لولای پلاستیک

هر سازه در معرض زلزله‌ های شدید با تشکیل لولاهای پلاستیک در مقاطعی از اعضا خود وارد مرحله غیر ارتجاعی می‌ گردد. چنانچه مقاطع مورد نظر، ظرفیت برشی کافی جهت حرکات ناشی از زلزله را نداشته و قبل از اینکه انرژی زلزله در این حرکات مستهلک شود مقطع خرد می‌شود. لولاهای پلاستیک معمولا در انتهای ستون‌ ها ایجاد گردیده و لذا باید در این مقاطع پیش بینی‌ های لازم برای برش به عمل آید.

خسارات ناشی از خرد شدن اتصالات تیر به ستون

چون بخش عمده‌ ای از انرژی سازه در زلزله‌ های شدید به وسیله تغییر شکل اعضا جذب می‌ شود، لذا اتصالات باید حداقل مقاومتی برابر مقاومت اعضا متصل به آن را داشته باشند. در غیر این صورت قبل از شکست، اتصالات صدمه می‌ بینند. این موضوع نیز از جمله دلایل تخریب ساختمان در بسیاری از سازه هایی است که بدون رعایت اصول مهندسی طراحی شده اند.

برخلاف نظر اکثر مهندسین که شناخت کافی از مهندسی زلزله ندارند، اتصالات نقش بسیار موثری در جذب انرژی، خصوصا در حالت غیر ارتجاعی به عهده دارند. بنابراین هنگام طراحی باید پیش‌ بینی‌ های لازم برای تحمل تنش برشی و نحوه انتقال آن از داخل اتصال اندیشیده شود.

تخریب ستون ها در اثر افزایش نیروی واژگونی

به طوری که قبلا اشاره شد، پر کردن دهانه‌ های قاب با دیوارهای پرکننده موجب افزایش سختی سازه و در نتیجه کاهش عمر طبیعی سازه می‌گردد و این پدیده باعث افزایش نیروی برش پایه خواهد شد. افزایش نیروی برش پایه غیر از آن که نیروی برش در ستون‌ ها را اضافه می‌ کند، باعث ایجاد نیروی واژگونی کشش یا فشار پیش‌ بینی نشده در ستون‌ ها می‌ گردد. این نیروها بعضا باعث خرابی ستون و در نتیجه تخریب کل سازه می‌ شوند.

شکست برشی ستون های کوتاه

چنانچه طول ستون علی رغم نظر طراح در اثر عناصر سازه‌ ای یا غیر سازه‌ای کوتاه شده باشد، مکانیزم شکست ستون از نوع خمشی به برشی تبدیل می‌شود. با کوتاه شدن طول ستون، دهانه برشی کم شده و در نتیجه نیروی برشی به مقدار قابل توجهی افزایش می‌ یابد. این افزایش نیروی برشی پیش‌بینی نشده، باعث خرد شدن ستون می‌شود. تیرهای عمیق یا دیوار چینی‌های زیر پنجره و عملیاتی از این نوع باعث کوتاه شدن طول ستون‌ها گشته که باید از پیدایش آنها احتراز کرده و یا تمهیدات لازم برای جلوگیری از اثرات سوء آنها روی ستون در نظر گرفته شود.

اثرات تخریب المان های غیر سازه ای در تخریب اعضا سازه ای

کلا وجود هر المان غیر سازه‌ای بر سختی سازه افزوده و در نتیجه باعث افزایش نیروهای پیش‌بینی نشده در همه المان‌های سازه‌ای می‌شود. همچنین عناصر غیر سازه‌ای ممکن است باعث تخریب‌های ثانویه المان‌های سازه‌ای شوند و در بسیاری از موارد این شرایط می‌ تواند به عنوان یکی از علل خرابی پل ها و سایر سازه‌ های عمرانی نیز مورد بررسی قرار گیرد. مثلا وقتی دیوارهای پرکننده دهانه قاب ترک برداشته، ممکن است در محل‌هایی در طول تیر ایجاد تکیه گاه نماید که قبلا پیش‌بینی میلگرد لازم برای آن نشده باشد و لذا این پدیده موجب ترک برداشتن تیر در آن محل می‌شود.

خسارات ناشی از ضربه زدن ساختمان مجاور

معمولا ساختمان‌ های مجاور هم مشخصات هندسی یکسانی ندارند، لذا رفتار متفاوتی در مقابل حرکات زلزله از خود نشان می‌ دهند. این اختلاف در مشخصات، باعث اختلاف در پریود و مودهای ارتعاشی و در نتیجه ضربه زدن ساختمان‌ ها به یکدیگر می‌ شود. چنانچه سقف یکی از ساختمان‌ ها در ارتفاع وسط ستون ساختمان مجاور باشد، اثرات این ضربه بسیار مخرب خواهد بود. لذا باید فاصله لازم بین دو ساختمان مجاور پیش‌ بینی شود تا از این خسارت جلوگیری گردد.

تخریب ساختمان در اثر پیچش

رعایت تقارن در سازه و انطباق مرکز سختی و مرکز جرم جزء ضروریات اولیه طراحی است. ساختمان‌ های غیر متقارن معمولا در اثر نیروی زلزله، تحت اثر پیچش‌ های شدید واقع می‌شوند و لذا در اثر نیروهای حاصل از این پیچش آسیب سخت می‌ بینند. در بعضی موارد ممکن است این مساله را با اصلاح سازه از بین برد برای این اصلاح، سختی قاب‌ ها به نحوی متعادل می‌ شود که مرکز جرم و مرکز سختی بر هم منطبق می‌ شوند. یکی از روش‌ های متعادل کردن سختی، افزوده کردن دیوار برشی یا بادبند فلزی در محل‌ های مناسب است.

خسارت ناشی از عدم آرماتورگذاری ممتد در تیرها

در طراحی تیرها معمولا قسمت اعظم آرماتور بالای مقطع را در وسط دهانه که نیاز به آنها نیست قطع می‌ کنند. چون نیروهای زلزله چندین برابر نیروهای طراحی است، لذا نقطعه قطع میلگردها باید خیلی فراتر از آنچه در طراحی منظور شده است، باشد. بنابراین انتظار می‌ رود به علت عدم پیش‌ بینی لازم قسمت‌های بالای مقطع به مقدار زیادی ترک بردارند.

تخریب دیوارهای برشی و تیرهای عمیق بین دیوارها

نوع متداول شکست دیوارهای برشی علاوه بر ترک‌های برشی قطری، تغییر مکان زیاد و خرد شدن بتن در امتداد درزهای ساختمانی است در واقع بین دو قسمت دیوار که در دو زمان مختلف بتن ریزی شده است به وجود می‌ آید. لذا این درزهای ساختمانی باید با دقت کافی اجرا گردند. استفاده از میلگرد با قطر بالا برای انتقال برش به منظور مرتفع ساختن این نقطه ضعف مناسب است. ترک‌ های ضربدری که در تیرهای عمیق بین دیوارها در زلزله‌ های گذشته مشاهده می‌ شوند، ناشی از برش قائم حاصل از خمش است. چون در ابتدای بارگذاری، دیوارهای برشی و تیر بین آنها به صورت یک تیر طره‌ای عمل می‌ کند.

لذا برش قائم در تیرها، معادل برش افقی در محل اتصالات یک تیر طره است. بدیهی است مقدار این برش در طبقات پایین خیلی بیشتر و به طرف طبقات بالا کاهش می‌ یابد. این موضوع از ترک خوردگی‌ های این نوع تیرها در ساختمان‌ هایی که قبلا تحت اثر زلزله قرار گرفته‌ اند به خوبی مشهود است.

پانل های پیش ساخته در نما

پانل‌ های پیش ساخته که معمولا در نمای ساختمان‌ ها به کار گرفته می‌ شود، چنانچه دارای اتصالات مناسب و طراحی شده نباشند یا سقوط می‌ کنند یا در اثر تغییر شکل زیاد به سختی آسیب می‌ بینند. در بعضی موارد قطعات پانل‌ های پیش ساخته در اثر حرکات سازه به همدیگر آسیب می‌ رسانند.

تخریب عناصر الحاقی

عناصر الحاقی ساختمان مثل بالکن‌ها، دودکش‌ها و غیره اکثرا در زلزله‌ها جزء اولین المان‌ هایی هستند که آسیب می‌ بینند. بنابراین باید در طراحی این قبیل عناصر، دقت کافی مبذول گردد، مثلا در طراحی بالکن‌ ها حتما باید نیروی عمودی زلزله منظور گردد.

طول کم وصله برای میلگرد های طولی ستون ها

در بیشتر کارهای اجرایی معمولا کل تعداد میلگرد ستون را در یک مقطع قطع می‌کنند (بعد از هر سقف) و لذا چنانچه طول وصله در این مقطع کوتاه بوده و برابر ضوابط و آیین نامه‌ ها نباشد قطعا ستون در زلزله‌ های شدید آسیب می‌بیند. تعداد زیادی شکست پایه پل‌ ها در زلزله‌ های گذشته ناشی از این مشکل بوده است. موارد دیگر تخریب سازه‌ های بتنی در زلزله‌ های گذشته مشاهده شده است. این موارد بیشتر ناشی از عدم رعایت نکات فنی در ضمن اجرا، استفاده از بتن با کیفیت پایین یا استفاده از میلگرد ساده به جای آجدار و غیره است.

نامنظمی هندسی در پلان ساختمان
نامنظمی هندسی در پلان ساختمان یکی از مهم ترین عوامل تخریب ساختمان در زمان وقوع زلزله به شمار می رود. هنگامی که شکل پلان سازه دارای بیرون زدگی های زیاد، تقارن نامناسب یا توزیع نابرابر سختی باشد، نیروهای زلزله به طور یکنواخت در سازه پخش نمی شوند. این موضوع باعث ایجاد پیچش در ساختمان و افزایش تنش در برخی قسمت ها می شود. در چنین شرایطی احتمال آسیب دیدگی ستون ها، تیرها و دیوارهای برشی بیشتر خواهد شد. به همین دلیل مهندسان در طراحی سازه تلاش می کنند پلان های منظم و متقارن انتخاب کنند تا از بروز این نوع علل تخریب ساختمان جلوگیری شود.

ضعف در اتصال اجزای سازه ای
اتصالات در یک سازه نقش انتقال نیرو بین اجزای مختلف مانند تیر، ستون و دیوارهای برشی را بر عهده دارند. اگر این اتصالات به درستی طراحی یا اجرا نشوند، ممکن است در هنگام وارد شدن نیروهای شدید مانند زلزله دچار شکست شوند. ضعف در اتصال اجزای سازه ای می تواند باعث جدا شدن بخش هایی از سازه و در نهایت تخریب آن شود. در بسیاری از بررسی های مهندسی مشخص شده که ضعف در اجرای اتصالات یکی از مهم ترین عوامل تخریب ساختمان در زمین لرزه ها بوده است. رعایت اصول فنی در طراحی و اجرای اتصالات می تواند نقش مهمی در افزایش ایمنی و مقاوم سازی ساختمان داشته باشد.

عدم رعایت فاصله مناسب بین ساختمان ها (درز انقطاع)
یکی از اصول مهم در طراحی شهری و سازه ای، رعایت فاصله مناسب بین ساختمان های مجاور است که به آن درز انقطاع گفته می شود. در زمان وقوع زلزله، ساختمان ها به دلیل ارتعاش و حرکت جانبی ممکن است به یکدیگر برخورد کنند. اگر فاصله بین آن ها کافی نباشد، ضربه ناشی از برخورد سازه ها می تواند خسارت های جدی ایجاد کند. این پدیده که در مهندسی زلزله به آن ضربه ساختمان ها گفته می شود، یکی از علل تخریب ساختمان در بسیاری از زمین لرزه ها بوده است. رعایت درز انقطاع مناسب در طراحی سازه می تواند تا حد زیادی از بروز چنین آسیب هایی جلوگیری کند.

چه عواملی در میزان تخریب ساختمان ها در زمین لرزه نقشی دارد

در بررسی رفتار سازه ها هنگام وقوع زمین لرزه، یکی از مهم ترین پرسش ها این است که به نظر شما میزان تخریب زلزله در یک محیط به چه عواملی بستگی دارد. پاسخ این سوال به مجموعه ای از عوامل فنی، محیطی و اجرایی مرتبط است. در درجه اول کیفیت طراحی سازه نقش بسیار مهمی دارد. اگر طراحی ساختمان بر اساس آیین نامه های لرزه ای انجام نشده باشد یا محاسبات سازه به درستی صورت نگرفته باشد، ساختمان در برابر نیروهای جانبی زلزله مقاومت کافی نخواهد داشت. این موضوع یکی از مهم ترین عوامل تخریب ساختمان در بسیاری از زلزله های گذشته بوده است.

عامل مهم دیگر نوع مصالح ساختمانی است. استفاده از بتن با مقاومت پایین، میلگردهای نامناسب یا مصالح بی کیفیت می تواند ظرفیت باربری سازه را کاهش دهد. علاوه بر این، شرایط خاک محل احداث ساختمان نیز نقش بسیار مهمی در میزان تخریب دارد. ساختمان هایی که روی خاک های نرم یا سست ساخته می شوند معمولا ارتعاش بیشتری را تجربه می کنند و همین موضوع می تواند شدت خسارت را افزایش دهد. از دیگر عوامل مهم می توان به ارتفاع ساختمان، نامنظمی در پلان یا ارتفاع سازه، ضعف در اتصالات سازه ای، وجود طبقات نرم، اجرای نامناسب سازه و عدم رعایت ضوابط فنی اشاره کرد. همه این موارد از مهم ترین علل تخریب ساختمان در زمان وقوع زمین لرزه محسوب می شوند. در بسیاری از موارد مشاهده شده که ضعف در اجرا و نظارت مهندسی، حتی بیشتر از طراحی نادرست باعث خرابی سازه ها شده است.

در مقابل گاهی این سوال مطرح می شود که کدام عامل در میزان تخریب ساختمان ها نقشی ندارد. در واقع هیچ عامل مستقلی به طور کامل بی تاثیر نیست، اما عواملی مانند نوع کاربری ساختمان به تنهایی نمی توانند باعث تخریب سازه شوند. آنچه بیشترین تاثیر را دارد کیفیت طراحی، نحوه اجرا و رعایت اصول مهندسی در ساخت ساختمان است.

راه های جلوگیری از خرابی ساختمان ها

برای کاهش خسارات ناشی از زمین لرزه و افزایش ایمنی سازه ها باید اقدامات متعددی در مراحل طراحی، اجرا و نگهداری ساختمان انجام شود. مهم ترین راه‌ های جلوگیری از خرابی ساختمان‌ ها رعایت دقیق اصول مهندسی و استفاده از استانداردهای معتبر در طراحی سازه است. طراحی ساختمان باید بر اساس آیین نامه های لرزه ای انجام شود تا سازه بتواند نیروهای جانبی ناشی از زلزله را به درستی تحمل کند.

یکی دیگر از اقدامات مهم، استفاده از مصالح ساختمانی با کیفیت و استاندارد است. بتن با مقاومت مناسب، میلگردهای استاندارد و اجرای صحیح اجزای سازه ای می تواند نقش مهمی در کاهش عوامل تخریب ساختمان داشته باشد. همچنین نظارت دقیق مهندسان در مراحل اجرا باعث می شود بسیاری از خطاهای اجرایی که می توانند منجر به خرابی سازه شوند، به موقع شناسایی و اصلاح شوند. در ساختمان های قدیمی که قبل از تدوین آیین نامه های جدید ساخته شده اند، اجرای روش های مختلف مقاوم سازی ساختمان اهمیت زیادی دارد. این اقدامات می تواند شامل افزودن دیوارهای برشی، نصب بادبندهای فلزی، تقویت ستون ها، افزایش سختی سازه و بهبود اتصالات باشد. مقاوم سازی باعث می شود ساختمان در برابر نیروهای زلزله عملکرد بهتری داشته باشد و احتمال تخریب آن کاهش پیدا کند.

علاوه بر این، نگهداری و بازرسی دوره ای ساختمان ها نیز نقش مهمی در افزایش ایمنی سازه دارد. ترک های سازه ای، ضعف در اتصالات یا آسیب دیدگی اجزای ساختمان اگر به موقع شناسایی شوند می توان قبل از تبدیل شدن به مشکل جدی آنها را برطرف کرد. در مجموع شناخت دقیق علل تخریب ساختمان و اجرای اصول صحیح مهندسی، مهم ترین راهکار برای افزایش ایمنی سازه ها و کاهش خسارات ناشی از زمین لرزه است.

در مجموع، تخریب ساختمان ها معمولا نتیجه مجموعه ای از عوامل فنی، اجرایی و محیطی است که در صورت بی توجهی می توانند خسارات جدی ایجاد کنند. عواملی مانند طراحی نامناسب سازه، ضعف در اتصالات، استفاده از مصالح بی کیفیت و وجود نامنظمی در سازه از مهم ترین علل تخریب ساختمان محسوب می شوند. همچنین پدیده هایی مانند طبقه نرم، کمبود خاموت در ستون ها و رعایت نکردن درز انقطاع می توانند خطر خرابی سازه را در زمان زلزله افزایش دهند. شناخت دقیق عوامل تخریب ساختمان به مهندسان کمک می کند تا در مراحل طراحی و اجرا تصمیم های ایمن تری بگیرند. در نهایت رعایت اصول مهندسی، استفاده از مصالح استاندارد و اجرای روش های مقاوم سازی ساختمان مهم ترین راهکارها برای کاهش خسارات و افزایش ایمنی سازه ها هستند.

سوالات متداول