فرهاد آخوندی

شهر تبریز بر روی یک گسل تکتونیکی بزرگ و فعال واقع شده است که متعلق به سیستم پیچیده ای است و گسل آناتولی شمالی در ترکیه را به گسل البرز در ایران متصل می کند. امروزه بیش از 600 ساختمان تاریخی در تبریز شناسایی شده است که نیاز به تحلیل لرزه ای و حفاظت دارند. با توجه به عدم وجود دستورالعمل های مربوط به بناهای تاریخی، ارزیابی ایمنی لرزه ای این بناها به تأخیر افتاده است؛ بنابراین هدف اصلی این مطالعه ارزیابی ایمنی لرزه ای ساختمان های تاریخی با استفاده از دستورالعمل های ایتالیایی است و نشان می دهد که این رویکرد اساس یک ارزیابی درست بر اساس روش های علمی و محاسباتی را تأیید می کند. شش بنای تاریخی مربوط به دوره قاجار، به عنوان نمونه موردی انتخاب شدند. آسیب پذیری لرزه ای ساختمان های مذکور با استفاده از دو سطح ارزیابی مختلف معرفی شده در دستورالعمل های ایتالیایی در مورد میراث فرهنگی، شامل محاسبات دستی که با استفاده از روش های مکانیکی انجام می شوند و تحلیل عددی بناها که با استفاده از نرم افزار انجام می شوند، مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، کارایی و دقت روش مکانیکی ارائه شده در سطح یک در ارزیابی ایمنی لرزه ای در مقایسه با نتایج تحلیل عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده آسیب پذیری لرزه ای ساختمان های مورد بررسی به عنوان نمونه های انتخاب شده از میان خانه های تاریخی تبریز است. همچنین نتایج نشان می دهد که روش های ارزیابی به کار گرفته شده جایگزین یکدیگر نیستند؛ بلکه متعلق به دو سطح مختلف ارزیابی و قابل مقایسه هستند و سطح اول رویکرد محافظه کارانه ای را در نظر می گیرد.

طبق آخرین سرشماری کشور ایران، بین 43 الی 45% ساختمان ها، در دسته ساختمان های بنایی قرارگرفته اند که از این مقدار حدود 1% آن ها ساختمان های تاریخی-فرهنگی هستند. حفاظت از این ساختمان ها در برابر زلزله، برای آیندگان امری لازم و واجب است. برای این امر، لازم است ابتدا ساختمان مورد تحلیل وبررسی قرارگیرد تا بتوان راهکارهای لازم و مناسب را برای بهبود سطح عملکرد ارائه کرد. مورد مطالعه در این پژوهش، ساختمان صدقیانی واقع در دانشکده معماری و شهرسازی دانشگاه هنر اسلامی تبریز است. در ابتدا  از نتایج آزمایش های غیر مخرب انجام شده توسط  محققین دانشگاه هنر تبریز، استفاده شد، این مقادیر برابر با مقاومت فشاری میانگین 2.47 مگا پاسکال، مدول الاستیسیته 3735 مگاپاسکال بودند. سپس با کمک نرم افزار 3Muri و با روش قاب معادل، این ساختمان به صورت سه بعدی مدل سازی شد و مورد تحلیل پوش آور با روش بار افزون قرار گرفت. هدف از این پژوهش، ارزیابی لرزه ای وضع موجود این ساختمان با وجود مداخلات سازه ای صورت گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل پوش آور نشان می دهد، شاخص ایمنی در جهت Y و در هر سه سطح عملکرد، بزرگ تر از 1 و در جهت X، در هر سه سطح عملکرد، کوچک تر از 1 شده است. همچنین، حداکثر مقاومت برشی راستای Y حدوداً 1.5 برابر حداکثر مقاومت برشی راستای X است. این نتایج گواه این است که باوجود مداخلات سازه ایی صورت گرفته، ساختمان در راستای Y دارای وضعیت خوب ولی در راستای X دارای ضعف و مستلزم ارائه راهکار استحکام بخشی است.

کشور ما ایران،  ازلحاظ میراث معماری و فرهنگی جزء چند کشور مطرح دنیاست و در منطقه پر خطر لرزه ای واقع شده است. ازاین رو، حفاظت و حراست از این بناها در برابر زلزله امری حیاتی است. ابتدایی ترین و شاید مهم ترین کار، شناخت اجزای سازه ای بنا، مشخصات مکانیکی مصالح و بررسی رفتار بنا در مقابل بارهای ثقلی و جانبی در جهات مختلف است. خانه قدکی از ساختمان های دوره قاجار بوده که با تغییر کاربری، به عنوان یکی از ساختمان های دانشگاه هنر اسلامی تبریز درحال استفاده است. این پژوهش بر ارزیابی لرزه ای این بنا متمرکز شده و روش های استحکام بخشی مناسبی را برای بهبود عملکرد لرزه ای آن پیشنهاد می کند. مطالعه بنا در سه مرحله صورت پذیرفت: پژوهشگران دانشگاه هنر تبریز برای حفظ اصالت بنا از آزمایش های غیرمخرب استفاده کرده اند و در این پژوهش از نتایج این آزمایشات که شامل مقاومت فشاری منشور بنایی و مدول الاستسیته است، استفاده شد. این مقادیر  به ترتیب برابر با 0.43 و 843.9 مگاپاسکال هستند. سپس تحلیل ایمنی لرزه ای توسط نرم افزار 3Muri، که از مدل قاب معادل برای مدل سازی دیوارهای بنایی استفاده می کند، انجام شد. شاخص ایمنی لرزه ای این بنا کمتر از 1 به دست آمد؛ چنانچه این شاخص کمتر از عدد 1 باشد، بیانگر آن است که سازه ایمنی لازم را ندارد. لذا سه راهکار برای استحکام بخشی این بنا پیشنهاد و توصیه شد که از هر سه روش به صورت هم زمان استفاده شود؛ این امر باعث افزایش شاخص ایمنی در جهات و سطوح عملکرد مختلف بین 2 الی 4.45 برابر شد.    

سالانه تعداد زیادی از آثار تاریخی در اثر رخداد های لرزه ای تخریب می شوند، به منظور حفاظت از این آثار، ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای آنها امری ضروری بنظر میرسد . شناخت مشخصات مکانیکی مصالح بکار رفته در بنا یکی از مهمترین مراحل ارزیابی لرزه ای است، که از طریق آزمایش های مخرب و نیمه مخرب تعیین می شود. با توجه به اینکه انجام تست های مخرب بر روی بناهای تاریخی نوعی آسیب تلقی می شود بر این اساس پژوهشگران ایتالیایی یک روش کیفی با عنوان شاخص کیفیت بنایی( MQI ) جهت تخمین مشخصات مکانیکی مصالح بنایی پیشنهاد داده اند. در این مقاله پژوهشی کاربرد روش مذکور جهت تخمین مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته مصالح بنایی در خانه تاریخی نفیسی شهر تبریز مورد استفاده قرار گرفته و اعتبار سنجی نتایج حاصل از آن با نتایج تست دابل جک مسطح مقایسه شده است. بر اساس مقایسه نتایج بدست آمده، حداقل و حداکثر مقاومت فشاری حاصل از روش MQI بین بازه 89/3 و 29/2 مگاپاسگال بوده در حالیکه مقاومت فشاری حاصل از جک مسطح بین بازه 13/1 – 81/0 مگاپاسگال بدست آمده است،که اختلاف زیادی را نشان میدهد. همچنین حداقل و حداکثر مقادیر مدول الاستیسیته محاسبه شده از روش شاخص کیفیت بنایی( MQI ) در بازه بین 5/1628 – 26/1137 مگاپاسگال قرار دارد که در مقایسه با نتایج تست دابل جک مسطح که بین بازه 27/1382 – 06/1182 مگاپاسگال بوده است، همخوانی نزدیکی را نشان میدهد. با توجه به مغایرت نتایج حاصل از مقاومت فشاری لازم است، مطالعات بیشتری در خصوص استفاده از روش شاخص کیفیت بنایی بر روی بناهای بومی صورت گیرد. بنظر میرسد در صورت انجام مطالعات بیشتر بتوان روش شاخص کیفیت بنایی را مناسب با بناهای تاریخی بومی تنظیم کرد و به عنوان روشی سریع و ایمن جهت تخمیین مشخصات مکانیکی مصالح بنایی بکار برد.

کاربندی یکی از عناصر اصیل معماری ایرانی، حاصل ذوق و تسلط معماران ایرانی بر علم ریاضیات و هندسه بوده است. در استفاده از کاربندی ها، زمینه (پلان یا کارشیو) یکی از ارکان جدایی ناپذیر فرآیند طراحی می باشد و همواره این سؤالات مطرح بوده است که چگونه می توان برای یک زمینه، به سادگی کاربندی های مربوط به آن را پیدا نمود؟ زمینه های منتظم موجود در کاربندی ها با چه مفاهیم مشترک تکرار شونده هندسی تکرار می شوند؟ پژوهش حاضر با اتکا بر برهان های ریاضی و گزاره های قاعده مند و مبتنی بر علم هندسه و احکام بدیهی در صدد پاسخگویی به سؤالات مذکور است؛ لذا روش تحلیل به کار رفته در آن روش توصیفی و استدلال منطقی است که اطلاعات لازم در مورد کاربندی به صورت مطالعات کتابخانه ای، بررسی مقالات داخلی و خارجی، مشاهدات میدانی و مدل سازی های رایانه ای گردآوری شده است. نخست تمامی کاربندی های ممکن، ترسیم و مدل سازی شده و سپس زمینه های موجود در آن ها بررسی و کنکاش شدند. سپس شماره کاربندی ها، n ، نوع آن، m و الگوی تکرار برای زمینه های منطبق ، مربع، مستطیل، مثلث متساوی الاضلاع و چندضلعی منتظم مشخص شده است. نشان داده شد که برای هر k ضلعی منتظم جمله عمومی الگوی تکرار آن به ازای k ≥ ۳ به صورت a n =kn * n k,nϵN می باشد. در ادامه، نشان داده شد که تمامی کاربندی های زوج با شماره بزرگ تر از چهار، منطبق بر زمینه پر کاربرد مستطیلی خواهند بود. رابطه بین طول وتر در هندسه پلانی کاربندی، ارتفاع کاربندی و مساحت شمسه نیز ارزیابی شد. نتایج ارزیابی حاکی از آنست که برای یک شماره ثابت n ، هرچقدر در نوع آن کاربندی، m ، پیش می رویم، طول وتر، دهانه قوس، ارتفاع کاربندی و تعداد تقسیم بندی های داخلی در هندسه کاربندی افزایش و مساحت شمسه کاهش می یابد. همچنین برای یک نوع خاص m ، با افزایش شماره ، n ، طول وترها و در نتیجه ارتفاع کاربندی کاهش و مساحت شمسه افزایش می یابد.

حفاظت از ساختمان های بنایی دارای ارزش تاریخی و فرهنگی در مقابل بلای طبیعی زلزله، برای نسل های آینده از هر جهت لازم است. بهره گیری از روش های برگشت پذیر و نوین در مقاوم سازی ساختمان های دارای ارزش تاریخی، به نحوی که ضمن بهبود عملکرد آن حین زلزله، کمترین دخل و تصرف را در معماری و سازه ساختمان ایجاد کند، در سال های اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است. در مطالعه حاضر با مقاوم سازی دیوارهای مصالح بنایی با استفاده از مصالح FRP (Fiber Reinforced Polymer) و به روش NSM (Near Surface Mounted)، که از روش های نوین در عرصه مقاوم سازی ساختمان های بنایی تاریخی بوده و تاحدود زیادی ویژگی های ذکر شده را دارد، تغییر رفتار لرزه ای ساختمان قبل و بعد از مقاوم سازی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ساختمان مورد مطالعه (ساختمان آموزشی شماره یک دانشگاه هنر اسلامی تبریز) به صورت سه بعدی و به روش قاب معادل در نرم افزار 3Muri مدلسازی گردید. برای ارزیابی رفتار لرزه ای ساختمان و همچنین تأثیر روش مقاوم سازی در این رفتار، از شاخص ایمنی تعریف شده در " راهنمایی ارزیابی و کاهش خطر لرزه ای بناهای تاریخی میراث فرهنگی" کشور ایتالیا استفاده شده است. شاخص انتخاب شده تابعی از مقاومت برشی ساختمان، لرزه خیزی منطقه، نوع خاک و سطح عملکرد مورد نظر می باشد. محاسبه شاخص ایمنی برای سطوح عملکردی مورد نظر و بر اساس نتایج حاصل از تحلیل بار افزون، توسط نرم افزار 3Muri صورت گرفته است. نتایج حاصل از ارزیابی ساختمان نشان داد که تقویت دیوارهای باربر ساختمان به روش NSM به همراه اضافه کردن دیوارهای بنایی مسلح جدید، موجب افزایش قابل توجه مقاومت لرزه ای آن می شود. به طوری که میزان شاخص ایمنی در بعضی موارد مخصوصاٌ راستای عرضی (ضعیف تر) ساختمان 7/1 تا 6 برابر می شود. نتایج حاصل در مطالعه حاضر صرفاً بر اساس مدلسازی عددی بوده و تنها از یک شاخص برای ارزیابی رفتار لرزه ای ساختمان استفاده شده؛ بنابراین نیاز است که در این زمینه کارهای تئوری و آزمایشگاهی بیشتری انجام گیرد.