تشابه شيوه و روش ساخت و ساز در كل كشور، با اختلاف اندك، نتايج تأثير زلزلة فاجعه‌بار بم را، بر انواع ساختمان‌هاي بتني و فلزي و پايداري و ناپايداري اين‌گونه ساختمان‌ها در برابر نيروهاي زمين‌لرزه، بسيار با اهميت مي‌سازد. چرا كه اين نتايج مي‌تواند راهنما و راهگشاي مفيدي براي سازندگان و ساخت و ساز كشور باشد.

 

 

 

چكيده:
تشابه شيوه و روش ساخت و ساز در كل كشور، با اختلاف اندك، نتايج تأثير زلزلة فاجعه‌بار بم را، بر انواع ساختمان‌هاي بتني و فلزي و پايداري و ناپايداري اين‌گونه ساختمان‌ها در برابر نيروهاي زمين‌لرزه، بسيار با اهميت مي‌سازد. چرا كه اين نتايج مي‌تواند راهنما و راهگشاي مفيدي براي سازندگان و ساخت و ساز كشور باشد.
بررسي عملكرد اجزاي ساختمان‌هاي فلزي مورد نظر اين گزارش، رسيدن به نتايج و نكات مفيد در بررسي نوع عملكرد ساختمان‌هاي فلزي و سپس استفاده از نتايج بعمل آمده، برطرف نمودن عيب‌ها و نارسايي‌ها و اهميت دادن به نقاط قوت، هدف اصلي اين بازديد بوده‌ است.
عموماً در شهر بم دو گروه ساختمان اسكلت فلزي وجود داشته است:
قاب‌هاي فلزي داراي اتصالات ساده (مفصلي يا خورجيني) همراه با ميان قاب‌هاي آجري كه هيچ‌گونه سيستم مقاوم در برابر نيروهاي جانبي را نداشتند. قاب‌هاي فلزي همراه با سيستم مقاوم در برابر نيروهاي جانبي (بادبندي و يا قاب خمشي) كه اكثر آنها داراي سيستم بادبندي بودند.
ضعف‌هاي عمده موجود در آنها از جمله: ستون ضعيف _ تير قوي، عدم تقارن در بارگذاري، عدم مطلوبيت چيدمان ستون‌ها و بادبندها در دو جهت، اتصالات بسيار ضعيف و به طور كل تمامي اتفاقات و مسائل روي داده مهر تأييد بر لزوم رعايت اصول مهندسي زلزله و ضوابط موجود در طراحي و اجراء مي‌باشد، و عدم رعايت تمام يا قسمتي از اين اصول است كه سازه را دچار خسارت و يا ويراني مي‌كند.
مقدمه:
زلزلة بم در مورخ 5/10/82 در ساعت 5:26 صبح به وقت محلي با بزرگيMw = 6.5 رخ داد كه گسل مسبب آن گسل بم با ساز و كار "ژرفي راستا لغز" بوده است. گسل فوق داراي امتداد تقريبي شمال غربي _ جنوب شرقي است و با اندازه‌گيري تقريبي كه در محل انجام گرفت در زاويه ° 25 نسبت به شمال امتداد پيدا كرده بود. شهر بم در غرب گسل و شهر بروات در شرق آن قرار دارد. در اثر زلزله گسيختگي سطحي (Surface Fissures) در امتداد گسل قديمي بر روي جاده ميان بم و بروات ايجاد شده است. همان‌گونه كه در تصوير شمارة (1) مشخص است در امتداد گسل قديمي، بين دو منطقة بالا و پايين گسل، اختلاف ارتفاعي حدود 10 متر ايجاد گرديده است، امتداد خيابان با يك شيب تقريباً تند امتداد گسل را قطع مي‌كند. در تصوير شمارة (2) زمين لغزه‌‌هايي ((Land Slide كه بر روي خاك‌هاي اطراف گسل بم و در گسيختگي‌هاي عمود بر گسل، رخ داده، نمايش داده شده است. مشاهده مي‌شود كه بر اثر وجود شيب تند، قطعات بزرگ سنگ و توده‌هاي بزرگ خاك نيز، به داخل دره پرتاب شده است. تكه‌هاي بزرگي از خاك در داخل دره‌هايي به عمق حدود 40 الي 50 متر لغزيده و سقوط كرده است. همچنين فرو چاله‌هايي در امتداد گسل مشاهده شد كه بسيار بزرگ است كه گمان مي‌رود بر اثر زلزله مهيب بم روي داده باشد. مساحت‌هاي اين فروچاله‌ها حدود 500 الي 1000 مترمربع برآورد مي‌شود.


بررسي موردي ساختمان‌هاي آسيب‌ديده در بم
1- ساختمان اداري تجاري در كنار آتش‌نشاني
تصوير شمارة (4) ساختمان اداري تجاري‌اي را نشان مي‌دهد كه در كنار ساختمان ويران‌ شدة آتش‌نشاني قرار دارد، ساختمان داراي سه طبقه‌ به همراه زيرزمين بوده است. در طبقه همكف كه شامل داروخانه و مغازه بوده، مانند ديگر سازه‌هاي موجود در محل، ستون‌هاي بلند و لاغر به چشم مي‌خورد.
اتصالات اين سازه در دو جهت ساده بوده و داراي هيچ‌گونه سيستم مقاوم جانبي نبوده است. تنها در يك جهت و آن هم در قسمت زيرزمين در يك دهانه به شكل بسيار ضعيف يك بادبند تك اجرا شده بوده است.
همان‌گونه كه در تصوير شمارة (5) پيداست در طبقة همكف طبقة نرم و در تمام ستون‌ها مفصل پلاستيك تشكيل گرديده و دو سقف بر روي يكديگر افتاده‌اند، و تعدادي از آنها كه احياناً داراي وصله بوده‌اند از هم گسيخته شده‌اند (تصوير شمارة 6). همان‌طور كه ملاحظه مي‌شود ستون‌ها از نوع پا باز بوده و در اكثر آنها قيدهاي افقي گسيخته شده‌اند، به‌طوري‌كه، كيفيت بسيار نامطلوب جوش‌ها، كاملاً مشهود است. جوش‌هاي منقطع، كرمو، داراي بعد كم ‌و عدم نفوذ و ذوب كافي موجب شده است كه قيدها به راحتي جدا شده و پروفيل‌هاي ستون به شكل مجزا از هم عمل كند (تصوير شمارة 7). در انتهاي ورق اتصال تير كه جوش كاملي داشتند، مفصل‌هاي پلاستيك بعد از ورق تقويتي تشكيل شده است. طراحي غلط، اجراي بسيار بد اتصالات، ستون‌هاي ضعيف و لاغر، تعداد كم آنها، عدم وجود سيستم باربر جانبي، طبقة نرم، وزن زياد سقف‌ها و ديواره‌هاي جانبي (ديواره‌هاي 20 سانتي‌متري)، عدم تقارن در سختي جانبي و بارگذاري ثقلي از دلايل عمدة خرابي اين سازه است. نكتة ديگر كنسول‌هاي بلند اين ساختمان است كه بدون هيچ مهاري رها گرديده و در تمامي طبقات فرو ريخته است.
2- ساختمان پنج طبقه كيميا:
در تصوير شمارة (8) ساختماني معروف به كيميا مشاهده مي‌شود كه داراي 4 طبقه و يك زيرزمين بوده است. ستون‌ها به طريق متفاوت پا باز و جفتي، تيرها نيز به شكل پروفيل ساده و شبكه دوبل اجراء شده‌اند و سازه در جهت شمال غربي همراه با يك پيچش جابجا گرديده است. بر اثر بوجود آمدن طبقة نرم و گسيخته شدن تعدادي از ستون‌ها در قسمت پشت، ساختمان تقريباً 2 الي 3 متر جاب‌جا شده و دو سقف آن بر روي هم افتاده است (تصاوير شمارة 14 و 15). مانند ديگر سازه‌هاي منطقه دلايل اصلي ويراني اين سازه ستون‌هاي بلند، بادبندهاي ضعيف، اتصالات ضعيف و نيز عدم وجود تقارن در سيستم بادبندي بوده است.
اتصالات همگي از نوع ساده بوده و نيز در هر چهار جهت بادبندها به شكل كاملاً نامنظم چيده شده به گونه‌اي كه گمان مي‌رود كاملاً اتفاقي و تفنني اجراء شده است.
در نماي غربي (نماي اصلي) تنها از يك بادبند بسيار بلند و لاغر، از پروفيل I تك، استفاده شده است. (تصوير شمارة 9)
در نماي شرقي دو دهانة موجود آن بادبند زده شده و همان‌طور كه از ظاهر آن پيداست در طبقات پايين از بادبندهاي دوبل استفاده شده و به لحاظ فرم پنجره‌ها مي‌توان حدس زد كه در طبقات بالا بادبند به كار رفته كه مقطع آنها مشخص نمي‌باشد (تصوير شمارة14). در نماي شمالي نيز دو دهانة موجود باد بند زده شده وليكن از پروفيل تك و اتصالات بسيار بد، و در نماي جنوبي نيز در يك دهانه با استفاده از پروفيل تك I و در دهانة‌ ديگر از ميلگرد به عنوان بادبند استفاده شده است. عدم تقارن مشهود در سختي جانبي به پيچش در ساختمان منجر شده و يكي از عوامل خرابي آن بوده است. در طبقة اول در جهات مختلف از پروفيل تك يا دوبل I و يا از ميلگرد استفاده شده است (تصوير شمارة 10)، كه حتي در صورت رها نشدن از جوش اتصالشان عملكرد مطلوبي را نخواهد داشت. (تصوير شمارة 11)
پشت ساختمان به نظر مي‌رسد كه ستون دو تكه بوده كه دقيقاً از محل وصلة آ‌ن رها شده است. ضعف در طراحي و اجراي اتصالات به خصوص در اين ستون كاملاً بارز مي‌باشد (جوش با نفوذ ناكافي‌، بعد كم، طول كم، جوش منقطع و كرمو، متخلخل و ذوب ناقص) نتيجتاً جوش‌ها كاملاً بريده شده‌اند و در محل‌هايي كه از ورق‌هاي تقويتي براي اتصال استفاده شده به علت عدم وجود طراحي مناسب در آنها و پروفيل‌هاي اتصال و جوش ناكافي، كمانش موضعي روي داده است. جوش ميان ستون‌هاي جفت شده (پابسته)، چندان بد نبوده (از مقطع بريده شده آن پيدا است) وليكن بر اثر ايجاد طبقة نرم و تنش‌هاي بسيار بالاي وارده، ستون‌ها بريده شده‌اند. (تصوير شمارة 12)
همان‌گونه كه در تصوير شمارة (11) نيز پيداست تنش‌هاي ايجاد شده و چگونگي پراكندگي آنها كاملاً با پوسته شدن ضدزنگ روي ستون‌ها آشكار مي‌باشد.
در نهايت مي‌توان گفت سازه موردنظر در طراحي، نظارت و اجرا، داراي ضعف بوده و احياناً شايد حتي هيچ‌گونه طراحي صورت نگرفته است.
در تصوير شمارة (13)، ضعف در اجراي جوش گوشة قائم كاملاً مشهود است و تفاوت قابل ملاحظه‌اي در جوش‌هاي قائم و افقي ديده مي‌شود كه نشان از عدم مهارت جوشكار دارد و اين در حالي است كه اتصالات در سازه داراي نقش كليدي هستند و حتي در صورت اشتباه در طراحي نقاط مختلف سازه وجود اتصالات با جوش كامل و منسجم مي‌تواند از گسترش خرابي جلوگيري و موجب توزيع نيروهاي جانبي گردد كه اين مسأله باعث امكان زنده ماندن ساكنين مي‌شود. ايرادي كه متأسفانه در اغلب اتصالات وجود داشته است.
3 - كنسول و تابلوي جلوي مغازه
در تصاوير‌ شمارة‌ (16 و 17) نمايي از كنسول سنگين جلوي يك مغازه با طول تقريبي يك متر مشاهد مي‌شود كه داراي يك دست‌انداز بلند و تابلوهاي سنگين بوده كه همگي ويران شده و با وجود بار مردة موجود، تنها از دو نبشي بالا و پايين استفاده شده بود.
تيرهاي كنسول از نوع لانه زنبوري بوده و توسط نبشي‌ها با يك جوش بسيار بد و ناقص، مشابه جوش‌هاي نمايش داده شده قبلي، به ستون‌ها متصل بوده‌اند. اين كنسول با توجه به شتاب قائم نسبتاً زياد ايجاد شده در زلزله از محل جوش اتصال نبشي‌ها بريده و واژگون شده است. همان‌طور كه از محل جوش پيداست طول جوش كم، نفوذپذيري آن ناقص، بعد جوش كم، جوش‌هاي قائم منقطع و اشكي و متخلخل بوده‌اند. همچنين از هيچ‌گونه مهار يا دستك استفاده نشده است.


4 - سازه داراي قاب‌هاي خمشي و بادبندي شده
ساختمان تصوير شمارة (18) يك سازة سه طبقه (همكف شامل مغازه و دو طبقه روي آن) با امتداد شرقي _ غربي داراي ابعاد تقريبي 8 × 12 است، ستون‌هاي آن پا باز و قيود آن در جهت شرقي و غربي مي‌باشد. اين سازه تنها سازة مورد مشاهدة‌ ما بود كه اصول تيرريزي و اتصالات آن براساس ضوابط بود چرا كه تيرهاي آن برعكس اكثر سازه‌هاي ديگر مستقيماً به خود ستون متصل شده بود. همچنين صورت‌بندي آيين‌نامه‌اي اتصالات ساده و گيردار را رعايت كرده بود. اين سازه كه هنوز بارگذاري آن تكميل نشده بود تنها در يك جهت شمالي جنوبي در نماي شرقي آن به طور كامل (در تمام طبقات) در دو دهانه با استفاده از پروفيل تك I بادبند اجرا شده بود (تصوير شمارة 19). در نماي اصلي آن يعني نماي غربي كنار خيابان اصلي هيچ‌گونه بادبندي اجرا نشده بود و همان‌طور كه از تصوير شمارة 18 پيداست تماماً بازشو بوده است. در نماي جنوبي آن تنها در يك دهانه و نيز در نيم‌ طبقة همكف، بادبند تك IPE14 كه كمانش كرده بود اجرا شده بود. در نماي شمالي نيز در دهانه‌اي مخالف با نماي جنوبي و تنها در طبقة همكف يك بادبند بسيار لاغر و بلند اجرا شده بود. در بادبندها نيز شاهد كمانش و رها شدن آنها از محل اتصال بوديم. همان‌گونه كه در تصوير شماره (20) پيداست عملكرد يك بادبند يعني فشار در يكي و كشش در ديگري اتفاق افتاده است، وليكن به علت عدم اتصال مناسب بادبند عملكرد مناسب خود را نداشته است (تصوير شمارة 21). كيفيت بد جوش‌ها، عدم اتصال اكثر پليت‌هاي بادبند به تيرها مواردي است كه در اتصالات اين سازه ديده مي‌شد و از مقطع بريده شده جوش كاملاً پيداست كه اصلاً داراي يك بعد ثابت نبوده و در تمام طول ورق اتصال ادامه نداشته است. (تصوير شمارة 22)
به طوري‌كه از تصاوير پيداست كل سازه به سمت شمال و غرب حركت كرده و مي‌توان اثر جهت‌دهندة نيروي زلزله و پيچش، به علت خروج از مركزيت مركز سختي در سازه را مشاهده نمود در تمامي ستون‌ها خصوصاً ستون‌هاي نزديك بازشوهاي نماي غربي، كمانش كامل و نيز بعضاً كمانش موضعي بال روي داده است (تصوير شمارة‌23).
تنش‌هاي متمركز موجب شده كه ضدزنگ روي ستون در امتداد تنش‌ها پوسته كُند به طوري‌كه محل حداكثر تنش و نيز پراكندگي آن در تصوير شمارة (24) كاملاً مشهود است.
همچنين بر اثر طول جوش كم در ورق‌‌هاي تقويت ستون در محل تلاقي تيرهاي اصلي، تمامي دچار كمانش موضعي شده شده‌اند (تصوير شمارة 25). با توجه به عيب‌هاي موجود در سازة فوق و اثرات متفاوت نيروي زلزله بر آن مي‌توان گفت كه عدم رعايت ضوابط موجود در طراحي و اجرا و اصول مهندسي زلزله سبب اثري شده كه در سازه، نمود پيدا كرده است و مي‌توان گفت در صورتي‌كه حتي طراحي صحيح اما اجرا نامناسب باشد در تمامي قسمت‌ها خصوصاً اتصالات شاهد يك رفتار نامطلوب در هنگام وقوع زلزله خواهيم بود و مي‌توان به نقش مهم اتصالات و از آن مهم‌تر نقش جوش‌ها پي برد چرا كه اين اتصالات هستند كه سازه را يك‌پارچه مي‌نمايد تا رفتار مطلوب و همگني در مقابل نيروها داشته باشد و نيز در نهايت عملكرد مناسب يك اتصال جوشي مشروط به نوع رفتار و كيفيت جوش‌هاي آن است.


5 _ اتصال رايج در سازه‌هاي شهر بم
تيپ اكثر اتصالات در شهر بم به صورت اتصالات نشان داده شده در تصوير شمارة (26) مي‌باشد. بدين ترتيب كه در يك جهت تيرريزي اتصالات خورجيني و در جهت ديگر اتصالات ساده و عجيبي كه متصل به ستون نبوده‌اند و از انتها در جان تيرهاي سمت ديگر يعني تيرهاي خورجيني جاي گرفته و نيز به سختي و به اشكال گوناگون، نبشي‌ها و ورق‌هاي آنان به يكديگر متصل شده‌اند. با توجه به اين موضوع سيستم سازة موجود اصلاً رفتار قابل پيش‌بيني و مناسبي نخواهد داشت. چرا كه تيرهاي فرعي (كشها) مستقيماً به ستون متصل نبوده و همچنين در اين اتصال‌ها ورق‌هاي بادبند نيز به شكل‌هاي گوناگون و اتفاقي Random)) به قسمتي از تير يا ستون متصل شده بود. مسأله‌اي كه مشكلات فوق را تكميل مي‌كند جوش با كيفيت بسيار پايين و داراي نقص‌هاي فراوان مي‌باشد. به طوري‌كه پيداست اين عيوب در جوش‌هاي قائم و جوش‌هايي كه در مونتاژهاي نهايي انجام مي‌شود و دور از بازديد كارفرماست روي داده است (تصوير شمارة 27). در واقع ورق‌‌هاي روي ستون‌ها و نيز نبشي‌هاي زيرسري داراي جوش با كيفيت بهتر و بعد مناسب، وليكن داراي طول ناكافي مي‌باشد. توضيح اينكه سازه فوق يك سازه سه طبقه بوده كه تنها سقف‌هاي آن اجرا شده بود.
نتيجه:
پس از وقوع زمين‌لرزه عملكرد سازه‌هاي مختلف مورد آزمايش قرار مي‌گيرد و در اين آزمون به هر ميزان كه در ساخت سازه‌هاي اصول و قوانين رعايت گردد نتيجه مطلوب‌تري حاصل مي‌شود. همان‌طور كه مشاهده شد و قسمت كوچكي از آن ارائه گرديد در ساختمان‌هايي كه داراي يك حداقل قاب فلزي و يا بتني بودند اكثر ساكنين آنها زنده ماندند. به طوري‌كه مي‌دانيد زمين‌لرزه فوق داراي چنان قدرتي نبود كه اين چنين كشتار كند، و نقص در ساخت و طراحي سازه‌ها ضعف اساسي بوده است.
بدين ترتيب يك سازه با اسكلت و پي منسجم، استفاده از مصالح سبك و مقاوم، تقارن در بارگذاري و چيدمان اسكلت، كيفيت اجرا، طراحي مطلوب، استفاده از نيروهاي متخصص و همچنين استفاده از علم مهندسي زلزله و رعايت اصول و قوانين آن از نكاتي است كه رعايت آنها حياتي است، زيرا تنها رعايت اجراي مطلوب اتصالات، كه يكي از نكات كليدي مي‌باشد اثر بسيار مهمي دارد و نتيجة آن رفتار منسجم‌تر، مقاومت بيشتر و عمر طولاني‌تر سازه مي‌باشد و به همين ترتيب نقاط ديگر سازه كه در درجة‌ اهميت‌هاي مختلف مي‌باشند، عملكرد مورد انتظار را انجام مي‌دهند تا نتيجه قابل قبولي حاصل آيد.

در نهايت، به گفته اساتيد محترم، در اين زمين‌لرزه _همچون زمين‌لرزه‌هاي گذشته_ چيزي جز لزوم كاربرد علم مهندسي زلزله اثبات نشد.
عباس پرهام
كارشناسي ارشد مهندسي عمران زلزله