راهبرد ملی در کاهش هزینه ساخت و افزایش تعمیرپذیری با دیوارهای بتن‌آرمه متوسط

راهبرد ملی کاهش هزینه ساخت و افزایش تعمیرپذیری با دیوارهای بتن‌آرمه متوسط

نخستین ارائه تخصصی اصلاحیه مبحث نهم توسط رئیس ویرایش ششم مقررات ملی ساختمان در تبریز

گزارش جامع سمینار دو‌روزه سازمان نظام مهندسی ساختمان استان آذربایجان شرقی؛ از نقد مبانی طراحی لرزه‌ای و بررسی شواهد جهانی تا معرفی راهکارهای اجرایی کاهش خسارت و اقتصاد پس از زلزله

مقدمه | تبریز؛ نقطه تلاقی پژوهش، مقررات و صنعت ساختمان

روزهای چهارشنبه و پنجشنبه، ۲۲ و ۲۳ مهر ۱۴۰۵، سمینار تخصصی «راهبرد ملی در کاهش هزینه ساخت و افزایش تعمیرپذیری با دیوارهای بتن‌آرمه متوسط»، به میزبانی سازمان نظام مهندسی ساختمان استان آذربایجان شرقی، در شهر تبریز برگزار شد.

این رویداد با ارائه جواد قدرتی ینگجه، رئیس ویرایش ششم مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، طی دو روز متوالی و مجموعاً ۱۲ ساعت آموزش تخصصی حضوری، به بازخوانی یکی از بنیادی‌ترین مسائل مهندسی زلزله ایران اختصاص یافت: چگونه می‌توان با اصلاح ضوابط طراحی و انتخاب هوشمندانه سیستم‌های سازه‌ای، هم‌زمان هزینه ساخت را مدیریت کرد، خسارات لرزه‌ای را کاهش داد و قابلیت تعمیر ساختمان‌ها را پس از زلزله افزایش داد؟

اهمیت این سمینار صرفاً در گستردگی موضوعات یا مدت برگزاری آن نبود. برای نخستین بار در قالب یک سمینار تخصصی مستقل و جامع، مبانی اصلاحیه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، به‌ ویژه بازگشت دیوارهای بتن‌آرمه با شکل‌پذیری متوسط، مستقیماً از سوی رئیس ویرایش ششم این مبحث برای جامعه حرفه‌ای مهندسی تشریح شد.

این ویژگی، رویداد تبریز را از یک دوره آموزشی متعارف متمایز می‌کرد؛ زیرا سخنران، افزون بر ارائه پژوهش‌های بین‌المللی و نقد ضوابط موجود، از جایگاه مشارکت مستقیم در فرایند تدوین اصلاحات ملی، مبانی علمی، ملاحظات اقتصادی و منطق اجرایی ضوابط پیشنهادی را نیز توضیح داد.

محتوای علمی سمینار، طیفی گسترده از پژوهش‌های مهندسی زلزله، مطالعات آزمایشگاهی و میدانی، مقایسه مقررات کشورهای مختلف، آمار ساختمان‌های واقعی و بررسی‌های اقتصادی را در بر می‌گرفت.

در این برنامه، تجربه ساختمان‌های بلند ژاپن، عملکرد سازه‌های بتن‌آرمه شیلی، مطالعات ساختمان‌های بلند کالیفرنیا، نتایج آزمایشگاهی ژاپن و آمریکا، داده‌های آسیب‌پذیری ساختمان‌های تهران و ضوابط جدید طراحی لرزه‌ای، در چارچوب یک مسئله مشترک بررسی شدند:

بازتعریف معیارهای طراحی ساختمان‌های بتن‌آرمه با هدف کاهش آسیب و حفاظت از سرمایه‌های ملی.

پیام اصلی سمینار :

موفقیت طراحی لرزه‌ای را نمی‌توان تنها با سرپا ماندن ساختمان در لحظه زلزله سنجید؛ سرنوشت ساختمان، امکان تعمیر، هزینه بازسازی و زمان بازگشت به بهره‌برداری نیز بخش مهمی از عملکرد واقعی آن هستند.

۱. اصلاح مقررات ملی ساختمان؛ از تصمیم محاسباتی تا سیاست‌گذاری ملی

بخش آغازین سمینار به بررسی چرخه توسعه مقررات ساختمانی و ضرورت پیوند میان تجربه زلزله‌های واقعی، پژوهش‌های مهندسی و سیاست‌گذاری ملی اختصاص داشت.

در این بخش، تأکید شد که اصلاح مقررات نباید به بازنگری چند ضریب، رابطه طراحی یا محدودیت ارتفاع خلاصه شود. هر تغییر مقرراتی، بر تصمیمات طراحان، انتخاب سیستم‌های سازه‌ای، مصرف مصالح، کیفیت اجرا و در نهایت میزان خسارت ساختمان‌های آینده تأثیر می‌گذارد.

از همین منظر، مثلث حکمرانی فنی اصلاح مقررات ملی ساختمان به‌ عنوان چارچوبی برای تصمیم‌گیری معرفی شد؛ چارچوبی که بر سه رکن استوار است: سیاست‌گذاری ملی طراحی لرزه‌ای، شواهد معتبر علمی و تجربی داخلی و بین‌المللی، و ظرفیت‌های فنی، اقتصادی و اجرایی صنعت ساختمان ایران.

در این نگرش، دانش مهندسی زمانی به کاهش ریسک ملی منجر می‌شود که به ضوابطی قابل طراحی، قابل اجرا، قابل کنترل و متناسب با امکانات واقعی صنعت ساختمان تبدیل شود.

همچنین، اقتصاد پروژه از نخستین مراحل تصمیم‌گیری مورد توجه قرار می‌گیرد. هزینه اولیه ساخت، هر چند یکی از عوامل مهم انتخاب سیستم سازه‌ای است، اما نمی‌تواند به‌ تنهایی معیار اقتصادی‌ بودن یک ساختمان در منطقه لرزه‌خیز باشد.

مقررات اقتصادی، مقرراتی نیست که صرفاً مقدار مصالح یا هزینه اولیه را کاهش دهد؛ بلکه باید امکان دستیابی به عملکرد لرزه‌ای مناسب را با کمترین هزینه قابل توجیه در چرخه عمر ساختمان فراهم سازد.

این دیدگاه، مبنای ارزیابی بازگشت دیوارهای بتن‌آرمه متوسط و سایر اصلاحات طراحی سازه‌های بتن‌آرمه در ادامه سمینار بود.

۲. پیشینه پنج‌ ساله مطالعات و اصلاحات؛ از شناسایی نارسایی‌ها تا تدوین ضوابط جدید

یکی از ویژگی‌های مهم سمینار تبریز، تشریح پیشینه مستند مطالعات تخصصی و پیگیری‌های مقرراتی در فاصله سال‌های ۱۴۰۰ تا ۱۴۰۵ بود.

در این بخش، روند شکل‌گیری نقدهای فنی نسبت به ضوابط طراحی برشی ستون‌های بتن‌آرمه، انتشار گزارش‌های اولیه، تکمیل مطالعات و تدوین پیشنهادهای اصلاحی برای دفتر مقررات ملی و کنترل ساختمان بررسی شد.

این مسیر با نقدهای تخصصی آغازشده در سال ۱۴۰۰ ادامه یافت و در سال ۱۴۰۲، با تهیه گزارش‌های تکمیلی و ارائه پروپوزال جامع به دفتر مقررات ملی و کنترل ساختمان، وارد مرحله بررسی رسمی شد.

در مرداد و شهریور ۱۴۰۲ نیز جلسات تخصصی با حضور مسئولان دفتر مقررات ملی و کنترل ساختمان و شماری از اعضای کمیته تدوین مبحث نهم برگزار شد.

با گسترش دامنه مطالعات، ضرورت بازنگری برخی ضوابط استاندارد ۲۸۰۰ نیز مورد توجه قرار گرفت. در ادامه، پروژه «نقدهای بنیادین به ضوابط پیش‌نویس ویرایش پنجم استاندارد ۲۸۰۰ با رویکرد اولین گام به سمت تاب‌آوری لرزه‌ای» در ۲۷ اسفند ۱۴۰۳ آغاز شد.

این پروژه با مدیریت فنی و نویسندگی جواد قدرتی ینگجه، در ۲۲ تیر ۱۴۰۴ با تدوین گزارش فنی ۳۵۳ صفحه‌ای و پیشنهادهای اصلاح در ۴۲ صفحه تکمیل شد.

در سمینار تبریز، مستندات این پروژه و مکاتبات رسمی معاونت مسکن و ساختمان وزارت راه و شهرسازی با مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در تاریخ‌های ۴ مرداد و ۲۷ آبان ۱۴۰۴ نیز معرفی شدند.

همچنین، بخشی از تغییرات نسخه نهایی ویرایش پنجم استاندارد ۲۸۰۰ نسبت به پیش‌نویس، از جمله بازنگری محدودیت سیستم‌های سازه‌ای، کنترل تغییرشکل و افزوده‌شدن پیوست یازدهم با موضوع «افزایش تاب‌آوری لرزه‌ای ساختمان‌ها»، مورد بررسی قرار گرفت.

اهمیت این پیشینه در آن است که اصلاح مقررات ملی ساختمان، بر پایه یک مسیر مستند از شناسایی مسئله، تحلیل علمی، تدوین پیشنهادهای اجرایی و پیگیری در فرایند رسمی تدوین مقررات شکل گرفته است.

سمینار تبریز، ادامه همین مسیر در مرحله انتقال مبانی علمی و اجرایی اصلاحات به جامعه حرفه‌ای مهندسی ساختمان بود.

۳. نخستین تشریح جامع اصلاحیه مبحث نهم توسط رئیس ویرایش ششم

یکی از مهم‌ترین بخش‌های این رویداد، ارائه مبانی و جهت‌گیری‌های اصلاحیه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان توسط جواد قدرتی ینگجه، بود.

اهمیت این ارائه در آن بود که اصلاحات پیشنهادی، نه صرفاً از منظر متن نهایی ضوابط، بلکه با تشریح زمینه پژوهشی، شواهد تجربی، ضرورت‌های مقرراتی و ملاحظات اجرایی آن‌ها بررسی شدند.

در این بخش، ورود شاخص ستون و دیوار به ضوابط مبحث نهم، بازنگری طراحی برشی ستون‌های بتن‌آرمه و بازگشت دیوارهای بتن‌آرمه متوسط به‌عنوان محورهای مهم اصلاحات مورد توجه قرار گرفتند.

هدف مشترک این اصلاحات، فراهم‌ کردن شرایطی برای انتخاب مناسب‌تر سیستم‌های باربر جانبی، افزایش سختی مؤثر، کنترل تغییرشکل‌ها، محدودسازی شکست‌های ترد و کاهش آسیب‌های دشوار برای تعمیر است.

در عین حال، تأکید شد که این هدف باید با توجه به هزینه اولیه ساخت، پیچیدگی جزئیات اجرایی، قابلیت کنترل توسط ناظران و ظرفیت‌های حرفه‌ای صنعت ساختمان ایران دنبال شود.

ویژگی بنیادین این رویکرد، ورود تعمیرپذیری به منطق سیاست‌گذاری و تدوین ضوابط طراحی ساختمان‌های بتن‌آرمه در مقیاس ملی است؛ نه صرفاً افزایش مقاومت اعضا یا سخت‌ گیرانه‌تر کردن روابط محاسباتی.

از این منظر، اصلاحیه مبحث نهم می‌تواند یکی از ابزارهای مهم تبدیل دستاوردهای پژوهشی مهندسی زلزله به راهکارهای واقعی و قابل استفاده در صنعت ساختمان کشور باشد.

۴. چرا دیوارهای بتن‌آرمه متوسط؟ بازنگری در اقتصاد انتخاب سیستم سازه‌ای

یکی از پرسش‌های اصلی سمینار این بود که چرا با وجود شواهد گسترده درباره نقش سختی جانبی و محدودسازی دریفت در کاهش آسیب، استفاده از دیوارهای بتن‌آرمه در بخش بزرگی از ساخت‌وساز متعارف ایران حذف شده است.

از نظر فنی، سیستم‌های دارای دیوار بتن‌آرمه می‌توانند با ایجاد مسیر مناسب انتقال نیروهای جانبی، افزایش سختی ساختمان و کنترل تغییرشکل طبقات، در کاهش بعضی از سازوکارهای آسیب نقش مؤثری داشته باشند.

بااین‌حال، کاربرد گسترده چنین سیستم‌هایی تنها به مزایای تحلیلی وابسته نیست؛ بلکه الزامات جزئیات اجرایی، تراکم آرماتورگذاری، پیچیدگی قالب‌بندی، محدودیت‌های معماری و هزینه ساخت نیز در انتخاب آن‌ها تأثیر دارند.

بازگشت دیوارهای بتن‌آرمه با شکل‌پذیری متوسط، در پاسخ به همین مسئله مطرح شده است: ایجاد یک گزینه فنی و اجرایی متناسب برای تأمین سختی جانبی و کنترل تغییرشکل در ساختمان‌های متعارف.

این رویکرد، به معنای حذف دیوارهای ویژه یا جایگزینی بدون قید و شرط آن‌ها با دیوارهای متوسط نیست. انتخاب هر سیستم باید مطابق دامنه کاربرد و الزامات لرزه‌ای مربوط، با کنترل مقاومت، شکل‌پذیری، برش، پیوستگی قائم و رفتار اعضای بحرانی انجام شود.

در این چارچوب، هدف آن است که طراح بتواند از میان گزینه‌های مجاز، سیستمی را انتخاب کند که عملکرد لرزه‌ای موردنیاز را با مصالح و جزئیات اجرایی متناسب و هزینه ساخت قابل قبول تأمین کند.

پیام این بخش برای صنعت ساختمان ایران، بازنگری در یک تصور رایج بود: دستیابی به سختی جانبی بیشتر و تغییرشکل کمتر، لزوماً مستلزم مصرف بیشتر مصالح یا افزایش هزینه ساخت نیست.

۵. شاخص دیوار؛ تبدیل یک مفهوم مهندسی به معیاری کمی و قابل کنترل

بخش گسترده‌ای از سمینار به معرفی و تحلیل شاخص‌های ساده ارزیابی آسیب‌پذیری ساختمان‌های بتن‌آرمه اختصاص داشت.

در این بخش، شاخص دیوار (Wall Index)، شاخص ستون (Column Index) و شاخص اولویت (Priority Index) از منظر مبانی نظری، روش محاسبه و ارتباط با عملکرد واقعی ساختمان‌ها بررسی شدند.

شاخص دیوار، نسبت مشخصی از سطح مؤثر دیوارهای سازه‌ای به مساحت مبنای ساختمان را بیان می‌کند و امکان بررسی کمی حضور دیوار در هر راستای اصلی را فراهم می‌سازد.

در این رویکرد، موضوع صرفاً وجود یا نبود دیوار نیست؛ بلکه مقدار مؤثر آن، ارتباط با ارتفاع و هندسه ساختمان و تناسب با تقاضای لرزه‌ای اهمیت دارد.

در ادامه، پژوهش‌های مت سوزن و همکاران و مطالعات جدید سانتیاگو پوجول مورد بررسی قرار گرفت تا نشان داده شود چگونه می‌توان از داده‌های تجربی ساختمان‌های آسیب‌دیده، برای توسعه معیارهای ساده غربالگری و طراحی استفاده کرد.

اهمیت این بحث برای اصلاحیه مبحث نهم در آن است که ارزیابی حداقل حضور دیوارهای سازه‌ای می‌تواند به جای تصمیم‌گیری صرفاً کیفی، بر مبنای معیاری صریح، محاسبه‌پذیر و قابل کنترل انجام شود.

البته شاخص دیوار، جایگزین کنترل کامل عملکرد لرزه‌ای نیست. ساختمان‌هایی با شاخص دیوار یکسان، ممکن است به دلیل تفاوت در آرایش دیوارها، جزئیات آرماتورگذاری، نامنظمی، شرایط ساختگاه و ظرفیت برشی، رفتار متفاوتی داشته باشند.

بنابراین، نقش این شاخص باید در کنار سایر کنترل‌های طراحی و در محدوده اعتبار شواهد پشتیبان آن تعریف شود.

۶. شواهد ۱۶۳۹ ساختمان بتن‌آرمه؛ رابطه شاخص دیوار با آسیب شدید

یکی از مهم‌ترین پشتوانه‌های تجربی مباحث سمینار، پژوهش سال ۲۰۲۴ پوجول و همکاران درباره ۱۶۳۹ ساختمان بتن‌آرمه در ۱۵ زلزله از ۱۲ کشور بود.

این مجموعه شامل ساختمان‌هایی با ارتفاع، کیفیت مصالح، جزئیات اجرایی، شرایط ساختگاه، شدت لرزش و مقررات طراحی متفاوت بود.

در ارائه تبریز، رابطه میان شاخص دیوار و سهم ساختمان‌های دچار آسیب شدید یا فروریزش مورد بررسی قرار گرفت.

بر اساس نتایج گزارش‌شده، در ساختمان‌های دارای شاخص دیوار کمتر از ۰٫۱۰ درصد، نسبت آسیب شدید در حدود ۴۳ درصد بود. این نسبت برای ساختمان‌های دارای شاخص دیوار بین ۰٫۱۰ تا ۰٫۲۰ درصد به حدود ۲۷ درصد کاهش یافت و در گروه دارای شاخص دیوار برابر یا بیشتر از ۰٫۲۰ درصد، به حدود ۳٫۵ درصد رسید.

این شواهد نشان می‌دهند که در جامعه آماری مورد مطالعه، افزایش مقدار مؤثر دیوارهای بتن‌آرمه با کاهش چشمگیر سهم ساختمان‌های دارای آسیب شدید همراه بوده است.

اهمیت این نتایج، در فراهم‌کردن پشتوانه تجربی برای توجه به سختی جانبی و حداقل حضور دیوار در تصمیم‌گیری‌های اولیه طراحی است.

بااین‌حال، نباید از این رابطه آماری نتیجه گرفت که تأمین یک مقدار مشخص شاخص دیوار، به‌تنهایی تعمیرپذیری یا عدم فروریزش ساختمان را تضمین می‌کند.

ارزش این پژوهش برای تدوین مقررات، ارائه شواهدی برای تنظیم معیارهای طراحی و ارزیابی ریسک است؛ معیارهایی که باید با کنترل‌های مقاومتی، تغییرشکلی و اجرایی تکمیل شوند.

۷. داده‌های واقعی تهران؛ چرا اصلاح جهت‌گیری انتخاب سیستم سازه‌ای ضروری است؟

یکی از محورهای مهم سمینار، مقایسه شواهد جهانی با وضعیت واقعی ساخت‌وساز در تهران بود.

بر اساس داده‌های ارائه‌شده از ۲۱۲۶ پرونده ساختمانی با زیربنای بیش از ۱۵۰۰ مترمربع در سال ۱۴۰۳، تعداد ۱۶۷۲ ساختمان، معادل ۷۸٫۶ درصد، در هر دو راستای اصلی از قاب خمشی بتن‌آرمه متوسط استفاده کرده بودند.

همچنین، در ۱۸۷۸ پرونده، معادل حدود ۸۸ درصد نمونه‌ها، دست‌کم در یکی از راستاهای اصلی ساختمان، دیوار بتن‌آرمه سازه‌ای وجود نداشت.

این آمار نشان‌دهنده سهم گسترده سیستم‌های متکی بر قاب خمشی در جامعه بررسی‌شده است.

در سمینار، داده‌های تهران با شواهد جهانی مربوط به شاخص دیوار، میزان آسیب سازه‌ای و عملکرد ساختمان‌های دارای دیوار بتن‌آرمه مقایسه شدند.

مسئله اصلی صرفاً فراوانی استفاده از قاب خمشی متوسط نبود؛ بلکه این پرسش مطرح شد که آیا انتخاب گسترده چنین سیستم‌هایی، با سطح خطر لرزه‌ای کشور و اهداف کاهش آسیب و تعمیرپذیری ساختمان‌ها سازگاری کافی دارد؟

پاسخ به این پرسش، مستلزم ارزیابی هم‌زمان عملکرد لرزه‌ای، ویژگی‌های ساختمان، محدودیت ارتفاع، کیفیت اجرا و امکانات واقعی استفاده از سیستم‌های جایگزین است.

از منظر سیاست‌گذاری، اهمیت داده‌های تهران در آن است که تغییر در ضوابط انتخاب سیستم سازه‌ای، می‌تواند بر بخش بزرگی از ساختمان‌های آینده کشور تأثیر بگذارد.

بنابراین، بازنگری در مسیر انتخاب سیستم باربر جانبی، موضوعی فراتر از ترجیح یک راهکار محاسباتی بر راهکاری دیگر است؛ این تصمیم با میزان ریسک انباشته‌شده در ساختمان‌های جدید ارتباط مستقیم دارد.

۸. تجربه ژاپن؛ پنجاه سال تحول در طراحی ساختمان‌های بلند

یکی از بخش‌های متمایز ارائه تبریز، بررسی داده‌های ۵۵۵ ساختمان بلند ژاپن در فاصله سال‌های ۱۹۷۰ تا ۲۰۱۰ بود.

در این بخش، تغییرات ارتفاع ساختمان‌ها، تعداد طبقات، ارتفاع طبقه تا طبقه، مقاومت فشاری بتن و دوره تناوب ارتعاشی در طول چند دهه ساخت‌وساز بلندمرتبه بررسی شد.

اهمیت این مطالعات در آن بود که نشان می‌داد تصمیمات معماری و سازه‌ای، از جمله ارتفاع طبقات، انتخاب سیستم مقاوم جانبی و ویژگی مصالح، چگونه بر رفتار دینامیکی ساختمان اثر می‌گذارند.

در ادامه، برخی تفاوت‌های رویکرد طراحی ساختمان‌های بلند ژاپنی با سیستم‌های متعارف مورد استفاده در دیگر کشورها مورد بررسی قرار گرفت.

همچنین، مطالعات آزمایشگاهی مربوط به رفتار اعضای بتن‌آرمه، طراحی برشی، تغییرشکل‌های غیرارتجاعی و سازوکار آسیب، برای تبیین نقش جزئیات لرزه‌ای در عملکرد ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گرفتند.

پیام این بخش آن بود که عملکرد ساختمان بلند، محصول یک ضریب رفتار یا یک رابطه محاسباتی منفرد نیست؛ بلکه حاصل هماهنگی میان هندسه، سختی، مقاومت، ظرفیت تغییرشکلی و جزئیات اجرایی است.

۹. درس شیلی؛ از ۱۷۸ ساختمان واقعی تا معماری و اقتصاد سیستم‌های دیواری

بخش دیگری از سمینار به بررسی ساختمان‌های میان‌مرتبه و بلند شیلی اختصاص داشت.

در این بخش، اطلاعات ۱۷۸ ساختمان ۵ تا ۲۳طبقه ارزیابی‌شده پس از زلزله ۱۹۸۵ شیلی مورد تحلیل قرار گرفت.

یکی از نتایج ارائه‌شده، میانگین ارتفاع طبقه تا طبقه در حدود ۲٫۸۵ متر در جامعه آماری بررسی‌شده بود.

این موضوع از آن جهت اهمیت داشت که ارتفاع طبقات، مستقیماً بر ارتفاع کل ساختمان و در نتیجه بر برخی ویژگی‌های دینامیکی، الزامات طراحی، مقدار مصالح مصرفی و هزینه ساخت تأثیر می‌گذارد.

در ادامه، نمونه‌هایی از ساختمان‌های دارای دیوار بتن‌آرمه در شیلی، از جمله ساختمان‌های بلند شهر وینیا دل مار، بررسی شدند.

از نمونه‌های شاخص، ساختمان Plaza del Mar با ۲۳ طبقه و ارتفاع تقریبی ۶۸٫۴ متر بود که عملکرد آن در زلزله‌های ۱۹۸۵ و ۲۰۱۰ مورد توجه قرار گرفت.

همچنین، مطالعات مربوط به مقدار دیوارهای بتن‌آرمه، نحوه توزیع مقاومت جانبی و کنترل تغییرشکل در ساختمان‌های شیلی با رویکردهای سایر کشورها مقایسه شدند.

درس اصلی شیلی برای صنعت ساختمان ایران، صرفاً افزایش مقدار دیوار نیست؛ بلکه انتخاب صحیح سیستم سازه‌ای، تأمین سختی مؤثر، طراحی مناسب اعضا و کنترل تغییرشکل از نخستین مراحل معماری و طراحی ساختمان است.

این بخش، ارتباط میان طراحی سازه، معماری و اقتصاد پروژه را نیز روشن می‌ساخت؛ زیرا انتخاب سیستم باربر جانبی می‌تواند بر ارتفاع مفید طبقات، جانمایی عناصر سازه‌ای و هماهنگی تأسیسات تأثیرگذار باشد.

۱۰. ساختمان‌های بلند کالیفرنیا؛ هسته مرکزی به‌جای اتکای غیرضروری به قاب خمشی

یکی از موضوعات مهم ارائه، بررسی مطالعات طراحی عملکردی ساختمان‌های بلند در کالیفرنیا و مقایسه سیستم‌های دارای هسته مرکزی بتن‌آرمه با سیستم‌های دوگانه متعارف بود.

در این بخش، نحوه توزیع نیروی برشی، مشارکت هسته مرکزی و ستون‌های ثقلی، تقاضای تغییرشکل و پیامدهای اقتصادی انتخاب سیستم سازه‌ای مورد بررسی قرار گرفت.

همچنین، تأثیر حذف اعضای قاب خمشی غیرضروری از سیستم مقاوم جانبی، در نمونه‌هایی از طراحی عملکردی ساختمان‌های بلند، از منظر میزان مصالح، ارتفاع طبقات و قابلیت اجرا تشریح شد.

اهمیت این مطالعات آن است که انتخاب صحیح سیستم سازه‌ای می‌تواند علاوه بر تأمین عملکرد لرزه‌ای، محدودیت‌های معماری و اجرایی ساختمان را کاهش دهد.

تمرکز سیستم مقاوم جانبی در هسته مرکزی، در صورت امکان‌پذیری و احراز کفایت عملکردی، می‌تواند جانمایی مناسب‌تری برای اجزای سازه‌ای و مسیر تأسیسات فراهم کند و نیاز به برخی تیرهای عمیق قاب خمشی را کاهش دهد.

بنابراین، انتخاب سیستم باربر جانبی تنها تصمیمی مرتبط با ایمنی سازه نیست؛ بلکه در پروژه‌های بلندمرتبه، یکی از تصمیمات بنیادین مؤثر بر کیفیت معماری، اقتصاد ساخت و بهره‌وری فضا نیز به شمار می‌رود.

۱۱. طراحی برشی ستون‌های بتن‌آرمه؛ ضرورت کنترل شکست‌های ترد

یکی از تخصصی‌ترین بخش‌های سمینار، به بازخوانی نیاز برشی و مقاومت برشی ستون‌های بتن‌آرمه متوسط و ویژه اختصاص داشت.

در این بخش، ضوابط طراحی برشی ستون‌ها در استانداردهای مختلف، از جمله ACI 318، NZS 3101 و GB 50011، با نتایج پژوهش‌های تحلیلی و آزمایشگاهی مقایسه شدند.

از جمله موضوعات مطرح‌شده، تأثیر مودهای بالاتر ارتعاشی، تشدید دینامیکی تقاضای برشی، نسبت مقاومت ستون به تیر و نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک در پاسخ غیرارتجاعی قاب‌های خمشی بود.

همچنین، مشاهدات زلزله ۱۳۹۶ کرمانشاه و نتایج آزمایش‌های میز لرزه E-Defense ژاپن برای بررسی رفتار واقعی ستون‌ها و محدودیت بعضی فرضیات متعارف طراحی مورد استفاده قرار گرفتند.

نکته بنیادین این بخش آن بود که ظرفیت اتلاف انرژی و شکل‌پذیری خمشی، تنها زمانی می‌توانند به عملکرد مطلوب منجر شوند که از وقوع شکست‌های ترد برشی در اعضای بحرانی جلوگیری شده باشد.

بر همین اساس، بازنگری ضوابط طراحی برشی ستون‌های بتن‌آرمه در اصلاحیه مبحث نهم، از منظر کنترل سازوکار شکست و افزایش قابلیت ارزیابی و تعمیر ساختمان پس از زلزله مورد توجه قرار گرفت.

در این نگرش، طراحی برشی تنها محاسبه یک نیروی مقاوم در مقطع نیست؛ بلکه بخشی از راهبرد کنترل آسیب و حفظ ظرفیت سازه در پاسخ لرزه‌ای شدید است.

۱۲. دیوارهای بتن‌آرمه ویژه؛ از مفصل پلاستیک تا طراحی اعضای مرزی

بخش دیگری از سمینار به رفتار غیرارتجاعی دیوارهای بتن‌آرمه ویژه و مبانی طراحی اجزای مرزی اختصاص داشت.

در این بخش، روابط میان نیاز برشی، ظرفیت خمشی، عمق محور خنثی، نسبت ابعاد دیوار، طول مفصل پلاستیک و ظرفیت تغییرشکلی بررسی شدند.

همچنین، ضوابط طراحی اعضای مرزی ویژه در استانداردهای ACI 318-19 و ACI 318-25، مدل‌های مبتنی بر تغییرمکان و نتایج پژوهش‌های آزمایشگاهی درباره شکست فشاری، ناپایداری جانبی و رفتار دیوارهای بتن‌آرمه مورد تحلیل قرار گرفتند.

در ادامه، یافته‌های پژوهشگران بین‌المللی، از جمله John Wallace، Jack Moehle، Kenneth Elwood و همکاران، برای بررسی محدودیت مدل‌های طراحی و شرایط وقوع آسیب‌های بحرانی مورد استفاده قرار گرفتند.

اهمیت این بخش در آن بود که افزایش مقاومت اسمی یا تراکم آرماتورگذاری، بدون شناخت دقیق سازوکارهای خرابی و ظرفیت تغییرشکلی، الزاماً به عملکرد اقتصادی یا تعمیرپذیر منجر نمی‌شود.

هدف طراحی مطلوب، استفاده از مصالح و جزئیاتی است که مستقیماً در کنترل تقاضاهای بحرانی و جلوگیری از آسیب‌های شدید نقش داشته باشند.

این منطق، یکی از مبانی مهم طراحی اقتصادی و مبتنی بر عملکرد سازه‌های بتن‌آرمه است.

۱۳. اقتصاد ساخت‌وساز؛ بررسی مصالح مصرفی در ۱۲۶ ساختمان شیلی

یکی از محورهای مهم ارائه تبریز، بررسی داده‌های واقعی مصرف بتن و فولاد در ۱۲۶ ساختمان بتن‌آرمه شیلی بر اساس مطالعات Lagos و همکاران در سال ۲۰۲۱ بود.

در این بخش، مقدار آرماتور مصرفی به ازای هر مترمربع زیربنا، مقدار بتن مصرفی، ارتفاع ساختمان و شرایط ساختگاه بررسی شدند.

در مجموعه داده‌های ارائه‌شده، مقدار متوسط آرماتور مصرفی برای گروه‌های مختلف ساختمان‌ها عموماً در محدوده‌ای نزدیک به ۳۴ تا ۴۵ کیلوگرم بر مترمربع زیربنا و مقدار بتن مصرفی در بسیاری از گروه‌ها حدود ۰٫۳۳ تا ۰٫۳۸ مترمکعب به ازای هر مترمربع زیربنا گزارش شده بود.

این اعداد نشان می‌دادند که استفاده از دیوارهای بتن‌آرمه و دستیابی به سختی جانبی مناسب، لزوماً با مصرف نامتعارف مصالح همراه نیست.

از منظر سیاست‌گذاری ساخت‌وساز ایران، اهمیت این موضوع در ضرورت بررسی واقع‌بینانه هزینه سیستم‌های سازه‌ای مختلف است.

اقتصادی‌بودن یک سیستم سازه‌ای نباید صرفاً بر اساس تصور رایج درباره مصرف بیشتر یا کمتر بتن و فولاد قضاوت شود؛ بلکه باید بر پایه مطالعات مقایسه‌ای، مقادیر واقعی مصالح، روش اجرا و عملکرد مورد انتظار ارزیابی شود.

۱۴. آیا کاهش دریفت، هزینه ساخت را افزایش می‌دهد؟

یکی از اساسی‌ترین مباحث اقتصادی سمینار به بررسی رابطه میان محدودسازی دریفت و هزینه اولیه ساختمان اختصاص داشت.

در این بخش، مطالعاتی مقایسه شدند که در آن‌ها ساختمان‌های دارای سیستم دیوار بتن‌آرمه و قاب خمشی، با الزامات متفاوت کنترل تغییرشکل طراحی شده بودند.

بر اساس نمونه‌های ارائه‌شده، در برخی پروژه‌ها ساختمان دارای دیوار بتن‌آرمه با دریفت طراحی ۱٫۵ درصد، از ساختمان دارای قاب خمشی با دریفت ۲٫۵ درصد ارزان‌تر بود.

در برخی نمونه‌های دیگر نیز هزینه ساختمان دیواری با دریفت طراحی ۱ درصد، تقریباً با هزینه ساختمان قابی با دریفت ۲ درصد برابری می‌کرد.

این نتایج، یک فرض رایج را به چالش می‌کشیدند: محدودکردن تغییرشکل ساختمان، الزاماً به معنای سنگین‌ترشدن اسکلت و افزایش هزینه ساخت نیست.

انتخاب سیستم باربر جانبی، نحوه انتقال نیرو، ابعاد و تعداد اعضا، جزئیات اجرایی و شیوه ساخت، همگی بر رابطه میان سختی جانبی و هزینه اثر می‌گذارند.

ازاین‌رو، در سمینار تأکید شد که قضاوت اقتصادی باید بر اساس مقایسه گزینه‌های سازه‌ای واقعی و تحت شرایط طراحی قابل مقایسه انجام شود.

نتیجه محوری این بخش آن بود که راهبرد کاهش هزینه ساخت و راهبرد کاهش آسیب لرزه‌ای، لزوماً در تعارض با یکدیگر نیستند؛ انتخاب صحیح سیستم سازه‌ای می‌تواند زمینه تحقق هم‌زمان هر دو هدف را فراهم کند.

۱۵. اقتصاد پس از زلزله؛ هزینه واقعی ساختمانی که پابرجا می‌ماند

یکی از مهم‌ترین مفاهیم مورد تأکید در سمینار، ضرورت بازتعریف اقتصاد ساختمان در مناطق لرزه‌خیز بود.

در رویکرد متعارف، هزینه اقتصادی پروژه عمدتاً با قیمت مصالح، اجرای اسکلت، تأسیسات و عملیات ساختمانی سنجیده می‌شود.

اما زلزله‌های بزرگ نشان داده‌اند که هزینه واقعی یک ساختمان تنها به مرحله احداث محدود نیست.

ساختمانی که پس از زلزله دچار آسیب گسترده شود، ممکن است با هزینه‌های سنگین ارزیابی، تعمیر، تخلیه، اسکان موقت، توقف فعالیت اقتصادی، کاهش ارزش سرمایه و حتی تخریب و نوسازی کامل روبه‌رو شود.

این هزینه‌ها تنها متوجه مالک نیستند؛ بلکه می‌توانند بر بیمه، خدمات شهری، منابع عمومی و اقتصاد محلی نیز تأثیر بگذارند.

در چنین شرایطی، ساختمانی که در زمان ساخت اندکی ارزان‌تر بوده است، ممکن است در چرخه عمر خود هزینه بسیار بیشتری به جامعه تحمیل کند.

اقتصاد پس از زلزله، معیار تصمیم‌گیری را از «هزینه ساخت ساختمان» به «هزینه ساخت، آسیب، تعمیر و بازیابی عملکرد ساختمان» توسعه می‌دهد.

از همین منظر، کاهش تغییرشکل، کنترل شکست‌های ترد، انتخاب مناسب سیستم باربر جانبی و افزایش قابلیت تعمیر، علاوه بر موضوعات فنی، دارای پیامدهای اقتصادی مهمی هستند.

توجه به این مسئله، یکی از ارکان راهبرد ملی کاهش هزینه ساخت و افزایش تعمیرپذیری محسوب می‌شود.

۱۶. عملکرد ۱۱۱ بیمارستان شیلی؛ از کاهش آسیب سازه‌ای تا بازیابی خدمات ضروری

یکی از ارزشمندترین بخش‌های ارائه تبریز، بررسی عملکرد ۱۱۱ ساختمان بیمارستانی در زلزله ۲۰۱۰ مائوله شیلی بود.

این مجموعه شامل ۸۵ ساختمان دارای سیستم دیوار بتن‌آرمه و ۲۶ ساختمان دارای سیستم قاب خمشی بتن‌آرمه می‌شد.

در این بررسی، آسیب‌های سازه‌ای، اجزای غیرسازه‌ای حساس به تغییرشکل و اجزای غیرسازه‌ای حساس به شتاب به‌صورت مستقل ارزیابی شدند.

نتایج ارائه‌شده نشان می‌دادند که در این جامعه آماری، ساختمان‌های دارای دیوار بتن‌آرمه در بسیاری از شاخص‌های آسیب، عملکرد مطلوب‌تری نسبت به ساختمان‌های متکی بر قاب خمشی داشته‌اند.

یکی از پرسش‌های کلیدی این بخش، رابطه میان سختی جانبی ساختمان و آسیب تجهیزات حساس به شتاب بود.

در برخی برداشت‌های متعارف، افزایش سختی ساختمان به معنای افزایش قطعی خسارت اجزای حساس به شتاب تلقی می‌شود؛ درحالی‌که شواهد میدانی نشان می‌دهند این رابطه به ویژگی دینامیکی ساختمان، محتوای فرکانسی حرکت زمین، موقعیت تجهیزات و نحوه مهار آن‌ها نیز وابسته است.

اهمیت مطالعات بیمارستان‌های شیلی در آن است که عملکرد مطلوب سیستم سازه‌ای، می‌تواند با محدودکردن تغییرشکل و آسیب اجزای غیرسازه‌ای، به حفظ ظرفیت خدمات‌رسانی ساختمان‌های حیاتی کمک کند.

البته بازیابی کاربری تنها به عملکرد سازه وابسته نیست و نیازمند طراحی و اجرای مناسب اجزای غیرسازه‌ای، تأسیسات و زیرساخت‌های پشتیبان نیز خواهد بود.

۱۷. از تعمیرپذیری ساختمان تا تاب‌آوری لرزه‌ای در مقیاس ملی

مجموعه شواهد و مباحث ارائه‌شده در سمینار تبریز، یک نتیجه مهم را برجسته می‌کرد: کاهش ریسک ملی زلزله تنها با افزایش مقاومت ساختمان‌ها حاصل نمی‌شود.

مقاومت کافی، شکل‌پذیری مناسب و کنترل احتمال فروریزش، از الزامات بنیادین طراحی لرزه‌ای هستند؛ اما محدودسازی خسارات و دستیابی به ساختمان‌های قابل تعمیر، نیازمند توجه بیشتر به سختی جانبی، تغییرشکل، ظرفیت اعضای بحرانی و سازوکارهای آسیب است.

در سطح ساختمان، این نگرش می‌تواند به کاهش هزینه تعمیر و افزایش احتمال بازگشت به بهره‌برداری کمک کند.

در مقیاس شهری، افزایش سهم ساختمان‌های دارای آسیب محدود و قابلیت تعمیر مناسب، می‌تواند فشار بر خدمات اضطراری، اسکان موقت، بیمه و منابع عمومی را کاهش دهد.

بااین‌حال، تحقق بازیابی کاربری و تاب‌آوری شهری نیازمند هماهنگی طراحی سازه‌ای با عملکرد اجزای غیرسازه‌ای، تأسیسات و شریان‌های حیاتی است.

راهبرد ملی تاب‌آوری لرزه‌ای، از انتخاب سیستم سازه‌ای آغاز می‌شود، اما به همان‌جا محدود نمی‌ماند؛ هدف نهایی، کاهش اختلال در زندگی و فعالیت اقتصادی جامعه پس از زلزله است.

۱۸. اهمیت سمینار تبریز برای جامعه مهندسی ایران

آنچه سمینار تبریز را از یک برنامه آموزشی متعارف متمایز می‌کرد، پیوند مستقیم میان سه سطح متفاوت دانش و تصمیم‌گیری بود: پژوهش‌های بنیادی مهندسی زلزله، تدوین ضوابط مقررات ملی ساختمان و کاربرد اقتصادی و اجرایی آن‌ها در پروژه‌های واقعی.

حضور رئیس ویرایش ششم مبحث نهم به‌عنوان مدرس و ارائه‌کننده اصلاحات، این امکان را فراهم کرد که مخاطبان با مبانی و منطق فنی تغییرات پیشنهادی، فراتر از صرف مطالعه بندهای مقررات، آشنا شوند.

همچنین، گستردگی مطالعات ارائه‌شده از ساختمان‌های واقعی ژاپن و شیلی تا نتایج آزمایشگاهی، مطالعات اقتصادی کالیفرنیا و داده‌های ساخت‌وساز ایران، موضوع تعمیرپذیری را از یک مفهوم نظری به مسئله‌ای قابل بررسی در تصمیمات روزمره طراحی تبدیل کرد.

پیام اصلی برای جامعه مهندسی آن بود که مسئولیت طراح سازه به تأمین حداقل ضوابط محاسباتی محدود نیست؛ انتخاب سیستم سازه‌ای باید با شناخت سازوکارهای آسیب و پیامدهای اقتصادی تصمیمات مهندسی همراه باشد.

در چنین رویکردی، آموزش تخصصی تنها انتقال روابط جدید نیست؛ بلکه توسعه توانایی مهندسان برای تشخیص محدودیت فرضیات طراحی، ارزیابی گزینه‌های سازه‌ای و اتخاذ تصمیم‌های عملکردمحور و اقتصادمحور است.

جمع‌بندی | از اصلاح یک مبحث مقرراتی تا بازتعریف اقتصاد ساخت‌وساز ایران

سمینار تخصصی ۲۲ و ۲۳ مهر ۱۴۰۵ تبریز، با ارائه جواد قدرتی ینگجه، رئیس ویرایش ششم مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، یکی از مراحل مهم معرفی و تبیین تخصصی رویکردهای جدید طراحی ساختمان‌های بتن‌آرمه با تأکید بر تعمیرپذیری و اقتصاد پس از زلزله بود.

نخستین ارائه جامع اصلاحیه مبحث نهم توسط رئیس ویرایش ششم، در کنار بررسی گسترده شواهد علمی و اقتصادی، مهم‌ترین وجه تمایز این رویداد به شمار می‌رفت.

در این برنامه، بازگشت دیوارهای بتن‌آرمه متوسط، ورود شاخص ستون و دیوار به ضوابط طراحی، بازنگری طراحی برشی اعضای بحرانی و ضرورت کنترل تغییرشکل، در چارچوب یک راهبرد منسجم برای کاهش آسیب و ارتقای قابلیت تعمیر ساختمان‌ها مورد بررسی قرار گرفتند.

شواهد میدانی از ساختمان‌های ژاپن و شیلی، مطالعات شاخص دیوار، داده‌های ساخت‌وساز تهران، پژوهش‌های اقتصادی و نتایج آزمایشگاهی نیز نشان می‌دادند که انتخاب سیستم سازه‌ای می‌تواند هم‌زمان بر عملکرد لرزه‌ای، مصرف مصالح، هزینه ساخت و خسارات پس از زلزله اثر بگذارد.

از این منظر، بازگشت دیوارهای بتن‌آرمه متوسط صرفاً افزودن یک گزینه جدید به فهرست سیستم‌های باربر جانبی نیست؛ بلکه بخشی از مسیر توسعه ضوابطی است که کنترل آسیب و تعمیرپذیری را با ملاحظات اقتصادی و اجرایی صنعت ساختمان ایران پیوند می‌دهند.

آینده طراحی لرزه‌ای کشور نیازمند عبور از نگاه محدود به مقاومت و عدم فروریزش و حرکت به‌سوی ارزیابی هم‌زمان ایمنی، میزان آسیب، قابلیت تعمیر و هزینه‌های چرخه عمر ساختمان است.

مقررات ملی ساختمان باید نه‌تنها برای لحظه وقوع زلزله، بلکه با شناخت پیامدهای اقتصادی و اجتماعی روز پس از زلزله تدوین شوند.

سمینار تبریز بر همین اصل بنیادین استوار بود:

«هدف مهندسی زلزله تنها آن نیست که ساختمان فرونریزد؛ هدف آن است که ساختمان با هزینه‌ای منطقی ساخته شود، در زلزله آسیب کمتری ببیند و پس از حادثه نیز تا حد امکان قابلیت تعمیر و بازگشت به بهره‌برداری داشته باشد.»

مشخصات و مستندات رویداد

عنوان رسمی سمینار: راهبرد ملی در کاهش هزینه ساخت و افزایش تعمیرپذیری با دیوارهای بتن‌آرمه متوسط

برگزارکننده: سازمان نظام مهندسی ساختمان استان آذربایجان شرقی

مدرس: جواد قدرتی ینگجه، رئیس ویرایش ششم مبحث نهم مقررات ملی ساختمان

تاریخ برگزاری: ۲۲ و ۲۳ مهر ۱۴۰۵

زمان: هر روز ساعت ۱۴ تا ۲۰

مدت: ۱۲ ساعت آموزش تخصصی حضوری

محل برگزاری: تبریز، ساختمان مرکزی سازمان نظام مهندسی ساختمان استان آذربایجان شرقی

مستندات علمی: فایل ارائه تخصصی در ۴۵۹ اسلاید

خبر رسمی برگزارکننده:

https://www.azarnezam.ir/news/918/