علل فروریختن بناهای تاریخی در زمین لرزه

زلزله در بناهای گلی

📷بناهای گلی و خشتی بیشترین تعداد در بین ساختمان های تاریخی است. زلزله بیشترین آسیب را به این نوع ساختمان ها می زند. نکته مهم در آسیب شناسی مستندسازی دقیق و کامل بناست. با وجود تمامی تمهیدات، وقوع زلزله ممکن است باعث تخریب و صدمه گردد، لذا مستندنگاری می تواند مدارک صحیحی از اثر را برای انجام اقدامات بعدی در اختیار قرار دهد. بیشترین مصالح برای بناهای تاریخی گل و خاک است. سه نوع اصلی از بناهای گلی عبارت اند از:

(1) بناهای خشتی؛

(2) بناهای با خاک کوبیده؛

(3) بناهای با بلوکهای فشرده.

دو روش دیگر که می توانند به کار روند روش های چینه و ترکه بافی و اندود هستند؛ ولی با این دو روش نمی توان خانه های خوبی را ساخت.

📷خشت: دیوارهای ساخته شده از خشت، یکی از قدیمی ترین شکل خانه سازی است. مزیت اصلی خشت بر سایر روش ها این است که ساده ترین روش بوده و با حداقل مهارت می توان خانه سازی کرد.

خاک کوبیده: در این روش دیوارهای پیوسته با کوبیدن و شکل دادن خاک نمناک در داخل قالب های محکم چوبی ساخته می شوند، هنگامی که قسمتی از دیوار تمام شد قالب ها به سمت بالا حرکت داده شده وجریان مزبور تا تکمیل دیوار تکرار می شود. عمل کوبیدن ممکن است با دست یا تخماق بادی انجام شود، ولی در هر دو حالت، خاک باید به حدی کوبیده شود که متراکم و کاملا محکم گردد. اجرای ساختمان با خاک کوبیده ساده نیست لذا این روش در کشور ما مرسوم نبوده و بیشتر در کشورهای آمریکای لاتین کاربرد دارد.

بلوک های خاکی فشرده: این بلوک ها مزایای بسیاری دارند. به طور تقریبی استقامت و دوام خاک کوبیده را دارند، دیوارها را به همان سهولت دیوارهای خشتی می توان اجرا کرد، دیوارهای ساخته شده به این روش ظاهر بسیار خوشایندی دارند.

عوامل موثر در مقاومت بناهای گلی

۱) جنسیت خاک و میزان مقاومت آن؛

۲) نقاط ضعف درونی یا ذاتی اثر مثل شکل، طرح اتصالات و اجرای ضعیف آنها، مصالح و…؛

۳ نقاط ضعف برونی یا خارجی بنا مثل عدم تعمیر و نگهداری مستمر، دخالت های نادرست و…

حفاظت از بناهای تاریخی امری میان رشته ای است و لزوم مشارکت تخصص های مختلف را می طلبد. در امر مقاوم سازی نیاز به انجام مطالعه جامع به منظور شناخت ویژگی های معماری و سازه ای بنا داریم. بسیاری از بناها و مجموعه های تاریخی در ایران در دوره های مختلف شکل گرفته اند. ولی ازنقطه نظر سازه ای تفاوت های آشکاری در آنها به چشم می خورد. علاوه بر بررسی های تاریخی، آگاهی از وضعیت تعمیر و نگهداری بنا و نیز سابقه مداخلات انجام شده مهم است. جمع آوری اطلاعات زمین شناسی و زلزله شناسی منطقه نیز بسیار ضروری است تا بتواند تصویر درستی از احتمال وقوع زلزله، شدت آن و همچنین میزان مقاومت پی بنا ارائه بدهد.

علل فروریختن بناهای تاریخی در زمین لرزه

بناهای تاریخی ایران عموما از مصالحی نظیر خشت، گل، سنگ و چوب ساخته شده است که به لحاظ ارزش فرهنگی ازیک طرف و فرسودگی و آسیب دیدگی بسیاری از عناصر سازه ای آن از طرف دیگر و مهم تر از همه حفظ کلیت بنا و نماهای بیرونی و درونی بدون دست خوردگی بیش از حد، عوامل محدودکننده ایست که لازم می دارد روش های بهسازی لرزه ای برای این گونه بناها تاحدامکان ایمن، غیرمخرب، موثر و غیر آشکار باشند. سه ویژگی عمده، آسیب پذیری این گونه بناها را در برابر حوادث طبیعی نظیر زمین لرزه بالا می برد که عبارت اند از: فرسودگی مصالح، مقاوم نبودن مصالح و سنگین بودن سازه. [1]علل فروریختگی بناهای تاریخی خصوصا بناهای خشتی و آجری در برابر زلزله را در سه عامل می توان جستجو کرد.

1) خشت و آجر: این مواد فرسوده و شکننده هستند. دارای مقاومت کششی و شکل پذیری آن بسیار پائین است. رفتار بار تغییر شکل برای یک سازه شکل پذیر و یک سازه ترد را با هم مقایسه کرده اند که رفتار بناهای تاریخی در برابر بارهای جانبی عموما یک رفتار برشی می باشد. یکی از راهکارهای حفاظتی، افزایش سختی و مقاومت بناهای غیر شکل پذیر است.

📷2) اتصال بین قطعات آجر یا خشت بسیار ضعیف است به طوری که پس از چند ارتعاش در یک زلزله قوی، همبستگی بین اجزاء چه به صورت موضعی و چه به صورت کلی در المان سازه ای از بین می رود. مصالحی که در ساخت بناهای تاریخی بکار رفته است به دلیل غیر همگن بودن و پائین بودن مقاومت کششی در آن شکل پذیر نیستند و تاب تحمل تغییر شکل های غیر الاستیک را ندارند به همین دلیل رفتار اینگونه بناها در برابر بارهای دینامیکی غیر شکل پذیر است و مودهای گسیختگی آ ا، شکست های ترد را نشان می دهد. اتلاف انرژی دینامیکی در اینگونه بناها چندان معنائی ندارد و منحنی های هیسترزیس اینگونه بناها در برابر لاغر و با دامنه محدود می باشد.

3) جرم زیاد اینگونه بناها باعث می شود نیروهای اینرسی بزرگی در اثر زلزله بر سازه وارد شود[2]اینگونه بناها به دلیل داشتن دیوارهای باربر با ضخامت زیاد (حداقل 60 سانتی متر) دارای جرم زیادی هستند به همین دلیل طبق قانون دوم نیوتن، نیروی اینرسی بیشتری ناشی از شتاب ایجاد شده در اثر زلزله، براورد می شود در نتیجه بر اینگونه سازه ها نیروی جانبی بیشتری نسبت به سازه های متعارف با ابعاد هندسی مشابه وارد می شود. مقاومت سازه های قدیمی در برابر زلزله از شیوه ی ساخت و ساز بناهای تاریخی نیست و عدم مقاومت این بناها در برابر زلزله یک تفکر اشتباه است. سازه ها و مصالح سنتی دارای مقاومت زیادی در برابر فشار در زمینه های مختلف هستند. اما در برابر نیروهای جانبی و زلزله مقاومت کمی دارند.

مودهای گسیختگی در این گونه بناها عموما عبارت اند از:

1. جدائی دیوارها، خمش خارج از صفحه،

2. ترک در گوشه بازشوها،

3. ترک در گنبدها خصوصا در ناحیه تکیه گاهی خصوصیات دینامیکی بناهای تاریخی از دیدگاه طراحی لرزه ای بسیار نامطلوب است

0/ 1 پریود اصلی ارتعاشی بناهای تاریخی (خصوصا بناهای یک یا دو طبقه) در محدوده 1 0 ثانیه قرار دارد به این معنی که سختی اولیه اینگونه سازه ها نسبتا زیاد است و / تا 3 به همین دلیل اینگونه ساز هها به امواج لرزه ای پالس شکل که غالبا در زمین لرزه های میدان نزدیک اتفاق می افتند بسیار حساسند[3]. زلزله همان طور که روی بناهای جدید اثر می گذارد و آنها را در معرض تخریب قرار داده بناهای تاریخی را به دلیل فرسودگی بیشتر تحت تاثیر ویرانی قرار می دهد زیرا بناهای تاریخی به دلیل داشتن فرم ها و سازه های سنتی در مقابل زمین لرزه ها بیشتر ناپایدار هستند.

[1] اسدی، عیسی. بحران زلزله و مقاوم سازی بناهای تاریخی و باستانی. کنفرانس سالانه پژوهش های معماری، شهرسازی و مدیریت شهری 1394

[2] C.T. Christov, etal, ' State of Art of Technologies for Safeguarding Historic Strctures in Bulgaria ' , VTU, Sofia, Bulgaria - 2002

[3] C.T. Christov, etal, ' State of Art of Technologies for Safeguarding Historic Strctures in Bulgaria ' , VTU, Sofia, Bulgaria - 2002