زلزله در بناهای گلی

زلزله در بناهای گلی

📷بناهای گلی و خشتی بیشترین تعداد در بین ساختمان های تاریخی است. زلزله بیشترین اسیب را به این نوع ساختمان ها می زند. نکته مهم در اسیب شناسی مستندسازی دقیق و کامل بناست. با وجود تمامی تمهیدات، وقوع زلزله ممکن است باعث تخریب و صدمه گردد، لذا مستند نگاری 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 عبارتند 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.

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

عوامل موثر در مقاوت 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. هر چند که شاهد هماهنگی و استمرار اصول معماری در آنها هستیم ولی از نقطه 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 می باشد. 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 از یک طرف و فرسودگی و آسیب دیدگی بسیاری از عناصر سازه ای آن از طرف دیگر و مهمتر از همه حفظ کلیت بنا و نماهای بیرونی و درونی بدون دست خوردگی بیش از حد, عوامل محدود کننده ایست که لازم میدارد روشهای بهسازی لرزه ای برای اینگونه بناها تا حد امکان ایمن, غیر مخرب, موثر و غیر آشکار باشند. سه ویژگی عمده, آسیب پذیری اینگونه بناها را در برابر حوادث طبیعی نظیر زمین لرزه بالا می برد که عبارتند از: فرسودگی مصالح, مقاوم نبودن مصالح و سنگین بودن سازه.[1]علل فرو ریختگی 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، بر آ ا وارد م یشود در نتیجه بر اینگونه ساز هها 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 اینگونه بناها عموما عبارتند 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.

تمایز بافتهای تاریخی و فرسوده

📷هر بافت قدیمی صرفا ارزشمند نیست بلکه در هر بافت قدیمی بخش هایی و حتی فقط یک بنا میتواند ارزشمند باشد. البته در بعضی موارد خاص همه شهر یا همه ان بافت می تواند ارزشمند باشد مثل شهر زیبای یزد، شهر بامیان در افغانستان، شهر خوجند در تاجیکستان و شهر کاپادوکیا در ترکیه. روش مداخله در ساختار تاریخی حفاظتی که در آن موفولوژی و ساختار بافت مورد توجه است و نوسازی در آن باید با رعایت الگوهای ویژهای انجام شود در غیر این صورت هویت های تاریخی و ارزشمند شهرها از بین می رود.طبق مطالعات انجام شده از سوی سازمان عمران و بهسازی شهری براساس قانون بودجه سال 84( بند ب تبصره 6 )، تاکنون 36 هزار هکتار بافت فرسوده فقط در 50 شهر آن هم بدون احتساب معابر و فضاهای باز ثبت شده است.

تشابه بافتهای تاریخی و فرسوده

تداخل بافتهای تاریخی و فرسوده در شهرها موضوع قابل اهمیتی است. بافت فرسودهای که فاقد ارزش حفاظتی است و هیچ گونه هویتی از نظر شهرسازی و معماری ندارند با تجمیع پلاک ها، نوسازی و بهسازی می شوند. بیشتر مواقع به دلیل انجام نشدن مرمت ها به صورت اصولی باعث اسیب پذیری بناهای تاریخ در برابر زلزله میشود. مثل بازار کرمان که سقف آن به دلیل سنگین شدن در زمان بروز این زلزله های پی در پی، فروریخت.

📷ساختمان های تاریخی در برابر زلزله صددرصد آسیب پذیر نیستند و فقط ما مجاز هستیم با انجام کارهای مقاوم سازی با رعایت اصول در حفظ اصالت آن آسیب پذیری این آثار را در زمان زلزله کاهش دهیم[4]. کالبد آثار تاریخی با توجه به نوع مصالح به کار رفته، خشتی، سنگی و چوبی طبیعتا در برابر زلزله تاثیرهای متفاوت می پذیرند و خصوصیات ذاتی زلزله از نوع ریشتر و عمق نیز بر تخریب آثار تاریخی موثر هستد. زلزله ای که در بم اتفاق افتاد نیز به دلیل بالابودن شدت آن آثار خرابی را بر ارگ بم افزایش داد. ارگ بم اگرچه در ظاهر دارای بافت خشتی است، اما در بطن آن مصالح مختلفی مانند خشت، چینه، کلوخ و سنگ و آجر به شکل بسیار ناهماهنگ و غیر اصولی طی تعمیرات و مرمت هایی که در آن به کار رفت، بر آسیب پذیری ارگ بم در زمان زلزله تاثیر گذاشت. شاید اگر در مصالح به کار رفته در ارگ بم یکپارچگی وجود داشت، شاهد تخریب کمتری در این اثر تاریخی بودیم.به دلیل آن که کانون زلزله بم در زیر شهر و با زمان طولانی اتفاق افتاد و همراه با پس لرزه های بسیار بود، همراه با ویژگی های منفی کالبدی آثار خشتی، عواملی شد تا ارگ بم با تخریب بیشتری مواجه شود.

تقویت بناهای خشتی در برابر زلزله

📷 برای به حداقل رساندن تخریب در زلزله های بناهای تاریخی از نظر معماری، بهسازی لرزه ای باید صورت پذیرد. همچنین دقت کافی در انتخاب خاک تا عمل آوری آن در تولید مصالح وجود داشته باشد به این صورت که بعد از زلزله خاک به کار رفته در تولید خشت ها در آزمایشگاه های مکانیک خاک تایید شوند تا استانداردهای آن تایید و مواد افزودنی مناسب برای تقویت آن به کار برود. در صورتی که مقاومت کششی ابنیه خشتی تقویت گردد. استفاده عمومی در ساخت این گونه ابنیه مقدور خواهد گردید. در غالب نمونه های باقیمانده از معماری گذشته ایران به کمک تبدیل نیروهای کششی به فشاری این ضعف برطرف شده است[5].جهت بهبود عملکرد بناهای خشتی در مقابل زلزله در مرحله نخست می بایست مشخصات گل مصرفی را اصلاح کرد به طوری که خاک از انقباض و تورم مصون مانده، استحکام آن افزایش یافته و تاحدی آببندی شود. به این منظور از مواد تثبیت کننده مانند: ماسه، سیمان پرتلند، آهک، ترکیب آهک و سیمان، قیر، کاه، ترکیب خاکستر کوره و آهک، سیلیکات سدیم، خاکستر چوب، رزین ها، پهن گاو و ملاس ها می توان استفاده کرد. با توجه به نوع خاک محل این مواد به نسبت های مناسب به خاک اضافه شده و از آن جهت ساخت خشت وگل بهره برد.

[1] اسدی، عیسی. بحران زلزله و مقاوم سازی بناهای تاریخی و باستانی. کنفرانس سالانه پژوهش های معماری، شهرسازی و مدیریت شهری1394

[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

[4] زریبافیان، امید، راهکارهای حفاظت از بناهای تاریخی در برابر زمین لرزه ، همایش معمار ی کویر دانشگاه ازاد اسلامی فروردین 1385

[5] [5] خوشبخت بهرمانی، شوکا ، سپهری مقدم، منصور، ابنیه خشتی مقاوم در برابر زلزله، نشریه: هویت شهر 1391 ، وره:6 ، شماره:11 صفحات :53-62