آیین نامه های زلزله و آیین نامه ۲۸۰۰ زلزله
آیین نامه های چیست؟ آیین نامه های زلزله به مقرراتی گفته میشود که مقامات صلاحیت‌دار (مانند وزیر و شهردار) وضع و در معرض اجرا می‌گذارند. خواه هدف آن تسهیل اجرا و تشریح قانونی از قوانین موضوعه باشد؛ خواه در مواردی باشد که اساسا قانونی وضع نشده‌است. به آن نظام‌نامه هم گفته می شود.
مروری بر تاریخ پیدایش آیین نامه های زلزله
در اوایل قرن بیستم خرابی سازه ها و مرگ و میر ناشی از زلزله هایی چون نوبی در ژاپن در سال ۱۸۹۱ میلادی، زلزله سانفرانسیسکو در آمریکا در سال ۱۹۰۶ میلادی و زلزله هاکس بی در نیوزیلند در سال ۱۹۳۱ میلادی، مسئولین مربوطه در کشورهای لرزه خیز را بر آن داشت که با تبیین و انتشار ضوابطی لرزه ای با پشتوانه قانونی، در جهت کاهش خسارات جانی و مالی ناشی از زلزله اقدام نمایند.
از نخستین مجموع ضوابط لرزه ای می توان به آیین نامه لرزه ای ژاپن که در سال ۱۹۲۴ میلادی عمدتا بر اساس رفتار استاتیکی تهیه شده، اشاره نمود روند اصلاح آیین نامه ژاپن به طور پیوسته و همگام با وقوع زلزله های مهم ادامه دارد.
اولین آیین نامه لرزه ای آمریکا در سال ۱۹۲۷ میلادی با عنوان UBC – 1927 منتشر شد و تا سال ۱۹۹۷ تقریبا هر سه سال یک بار ارتقا یافت. در سال ۲۰۰۰ میلادی، آیین نامه لرزه ای آمریکا با عنوان جدید IBC – 2000 منتشر شد. و روند اصلاح سه سالانه این آیین نامه همچنان ادامه دارد. اولین ضوابط لرزه ای در کشور نیوزیلند در سال ۱۹۳۵ میلادی پس از زلزله ویرانگر هاکس بی با عنوان NZS95 : 1935 منتشر شد. و طی سالها به خوبی توسعه یافت؛ به طوری که در نسخه های اخیر آیین نامه نیوزیلند بیش از دیگر آیین نامه های لرزه ای به روش های پیشرفته تحلیل لرزه ای توجه شده است.
اولین آیین نامه لرزه ای چین به نام TJ11-74 در سال ۱۹۷۴ با نام TJ11-78 اصلاح گردید. در نسخه بعدی آیین نامه چین، که در سال ۱۹۸۹ انتشار یافت، روش تحلیل غیر خطی مطرح شد. در آیین نامه GB 50011-2001 که در سال ۲۰۰۱ منتشر شد، تحلیل غیر خطی برخی ساختمانها الزامی شد و نهایتا آخرین آیین نامه لرزه ای چین در سال ۲۰۱۰منتشر شده است.
اولین آیین نامه زلزله در ایران
در ایران نیز اولین آیین نامه لرزه ای در سال ۱۳۴۲ هجری شمسی، پس از زلزله ویرانگر بوئین زهرا منتشر شد. ناشر آیین نامه سازمان برنامه و بودجه وقت ایران و عنوان آیین نامه ( آیین نامه موقت حفاظت ساختمانها در برابر زلزله ) بود. به دنبال آن، در سال ۱۳۴۸، در وزارت آبادانی و مسکن، کمیته آیین نامه دفتر مطالعات و معیارهای ساختمانی، مجموعه ضوابطی را تحت عنوان ( آیین نامه ایمنی ساختمان ها در برابر زلزله ) در قالب نشریات سازمان برنامه و بودجه ( دستورالعمل های لازم الاجرا ) در دو فصل منتشر نمود. فصل اول ساختمان هایی با مصالح بنایی، و فصل دوم محاسبه ی ساختمان ها در برابر نیروی زلزله. چندی بعد فصل دوم این مجموعه، که به بارهای زلزله نیز می پرداخت. به استاندارد ملی ایران شماره ۵۱۹ ( حداقل بار وارده به ساختمان ها ) تغییر نام یافت و در محاسبه ی ساختمان های ایران در برابر زلزله مورد استفاده قرار گرفت، قبلا بدون تغییر توسط آقای مهندس آرگ مگردیچیان تهیه شده، در مرجع [۱۳] به چاپ رسیده بود.
از دهه ی چهارم قرن بیستم، تدوین آیین نامه های لرزه ای دیگری چون آیین نامه های کانادا، مکزیک، یونان به تدریج آغاز شد. و لذا کلا از نظر آغاز توجه به اهمیت زلزله و تدوین آیین نامه های لرزه ای در کاهش صدمات ناشی از زلزله ایران دارای وضعیتی مناسب در بین دیگر کشورها می باشد. آخرین آیین نامه لرزه ای ایران ویرایش چهارم به دلیل ماهیت دینامیکی زلزله، بررسی رفتار لرزه ای ساختمان ها مستلزم شناخت بهتر رفتار دینامیکی سازه ها در زمان وقوع زلزله است.
کشور ما ایران در یکی از مناطق زلزله خیز جهان در مسیر کمربند زلزله آلپ – هیمالیا قرار دارد. وجود گسل‌های فراوان در سراسر پوسته ایران و وقوع مکرر زلزله های ویرانگر در طول تاریخ واقعیتی است که خواه نا خواه باید آن را به عنوان یک تهدید بالقوه باور داشت و برای مقابله با آن چاره اندیشی نمود. خوشبختانه امروزه با بهره‌مندی از پیشرفت‌های حاصل شده در زمینه مهندسی زلزله و زلزله شناسی می توان با ساخت و ساز ایمن مخاطرات ناشی از زلزله را به حداقل ممکن رسانید. تهیه و تدوین آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد ۲۸۰۰ ایران) یکی از اقدام‌های شایسته‌ای است که توسط مرکز و با همکاری محققین و متخصصین ذیربط، در همین راستا صورت گرفته است. نقش مؤثر و سازنده این آیین نامه در ترویج ساخت و ساز ایمن در کشور بر کسی پوشیده نیست. تدوین این آیین موجب رونق ضوابط مهندسی در روند ساخت و ساز کشور و در عین حال، تلاش برای اجرای فراگیر آن و جلوگیری از تخلفات، در کاهش خسارات ناشی از زلزله، بسیار مؤثر بوده است.
پس از زلزله ویرانگر دهم شهریور ۱۳۴۱ بویین‌زهرا که بزرگی آن ۲/۷ در مقیاس ریشتر بوده و طی آن ۱۲۰۰۰ نفر جان خود را از دست دادند، اولین آیین‌نامه زلزله ایران تهیه شد.
درسال ۱۳۴۳ سازمان برنامه و بودجه وقت در قالب یک طرح تحقیقاتی گزارشی تحت عنوان «آیین‌نامه موقت حفاظت ساختمانها در برابر زلزله» منتشر نمود. به دنبال آن در وزارت آبادانی و مسکن کمیته آیین‌نامه دفتر مطالعات و معیارهای ساختمانی تشکیل و جزوه‌ای را تحت عنوان «آیین‌نامه ایمنی‌ساختمانها در برابر زلزله» در شهریور ۱۳۴۶ منتشر کرد. در این آیین‌نامه ساخت ساختمانهای بیش از سه طبقه و یا مرتفع‌تر از ۱۱ متر منحصرا با اسکلت فولادی یا بتن‌آرمه مجاز دانسته شده است.
این آیین نامه دو فصل داشت: فصل اول ساختمانهای با مصالح بنایی و فصل دوم محاسبه ساختمانها در برابرنیروی زلزله. در این آیین‌نامه که دارای کمیته علمی بود، هر گونه تغییر، اصلاح و تکمیل در صلاحیت وزارت آبادانی و مسکن دانسته شده بود. آیین‌نامه مذکور در قالب نشریات سازمان برنامه و بودجه وقت (دستورالعملهای لازم الاجرا) در سال ۱۳۴۸ انتشار یافت.
بعد از مدتی فصل دوم این آیین‌نامه که مربوط به بارهای ناشی از زلزله بود به استاندارد ملی ایران شماره ۵۱۹ (حداقل بار وارده بر ساختمانها) انتقال یافت و این آیین‌نامه ملاک محاسبه ساختمانها در برابر زلزله قرارگرفت.
انواع تحلیل های لرزه ای در آیین نامه ها
۱- تحلیل استاتیکی
روش تحلیل استایکی معادل، ساده ترین روش برآورد نیروهای وارد بر ساختمان ها ناشی از زلزله است. در این روش، اثر زلزله بر روی سازه با اعمال بار استاتیکی معادل تخمین زده می شود، و مقاومت سازه را اندازه گیری می کنند. به طوری که زلزله معادل یک نیروی استایکی افقی ( برش پایه ) برابر با ضریبی از وزن ساختمان ( با لحاظ کردن اثر سربارها و در راستای مشخص با توجه به آیین نامه لرزه ای ) در نظر گرفته شده، طی روابطی خاص در ارتفاع سازه و بین اعضای باربر جانبی توزیع می شود.
۲- تحلیل طیفی
تحلیل طیفی از ساده ترین و قدیمی ترین روش تحلیل دینامیکی در برابر زلزله می باشد. ابتدا مقادیر فرکانس های طبیعی سازه محاسبه می شود، سپس حداکثر پاسخ های متناظر با تعداد خاصی از مودم ها با توجه به زمان تناوب از طیف طرح استخراج می گردند.
۳- تحلیل دینامیکی
یک نوع تحلیلی است که نیروهای سازه را بصورت دقیقتر بدست می آورد.
در تحلیل دینامیکی برای هر سازه به تعداد درجات آزادی آن تغییر شکل درنظر می‌گیرند که هر یک را یک مد و در هر مد یک توزیع نیرو در طبقات صورت میگیرد.
۴- تحلیل خطی و غیر خطی
در تحلیل های خطی با استفاده از ضریب رفتار( R ) میزان برش پایه طراحی در حد خطی کاهش میابد و سازه با این برش پایه کاملا خطی تحلیل و طراحی میشود و انتظار میرود که سازه بقیه برش پایه را در محدوده غیرخطی با تشکیل مفاصل پلاستیک مستهلک کند.
اما چون تحلیل مورد استفاده خطی بوده نمیتوان کنترل کرد که آیا این مقدار نیروی برش پایه واقعا در حوزه غیرخطی مستهلک میشود یا خیر.
در نسل جدید آیین نامه ها که فلسفه طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد مطرح میشود برای رسیدن ساختمان به سطح عملکرد مورد نظر نیاز به ارزیابی دقیق ساختمان است که این ارزیابی دقیق نمیتواند با تحلیل های خطی ( اعمال ضریب R ) انجام شود.
در تحلیل های غیرخطی رفتار واقعی سازه با در نظر گرفتن ورود آن به حوزه غیرخطی و تشکیل مفاصل پلاستیک به طور کامل مورد ارزیابی قرار میگیرد.
قوانین و آیین‌نامه هایی برای مقابله با زلزله
براساس اطلاعات مرکز لرزه‌نگاری کشوری موسسه ژئوفیزیک ایران، زمین روزی ۳ هزار و ۹۵۷ بار می‌لرزد که روزی ۳۰ بار آن سهم ایران میشود. براین اساس در کشور ما هر ساله حدود ۲۵۰ زلزله با بزرگی ۴ تا ۴.٩ ریشتر، ۲۵ زلزله با بزرگی ۵ تا ۵.٩ و دو زلزله با بزرگی ۶ تا ۶.٩ ریشتر رخ می‌دهد و هر پنج سال احتمال یک مورد زلزله‌ای بزرگتر از ۷ ریشتر وجود دارد. اگر چنین زلزله‌ای در تهران واقع شود زمین به طول پنجاه کیلومتر شکاف می‌خورد و برخی از محلات تهران را یکجا می‌بلعد. به همین دلیل است که در قوانین مختلف به ساختمانسازی مقاوم تاکید شده است.
در شهری که قلب ایران به حساب می‌آید سه گسل خطرناک و بزرگ (شامل شمال تهران، ری، مشاء و فشم) وجود دارد که اگر یک زلزله به بزرگی ۷ ریشتر یکی از آنها را فعال کند فاجعه رخ می‌دهد. چندی پیش و با توجه به این خطر شهرداری تهران با همکاری آژانس همکاری بین‌المللی ژاپن (jica) در یک برنامه پژوهشی به تهیه نقشه‌ای برای پیشگیری از حادثه زمین‌لرزه در شهر تهران اقدام کرد و این طرح راهکارهایی برای به حداقل رساندن آسیب در صورت بروز حادثه همراه بود.
در این طرح یکی از نکته‌هایی که مورد تاکید قرار گرفت توجه به زمین برای ساخت بود. متاسفانه در کشور ما هنوز کسی جواز سلامت زمین نمی‌گیرد درحالی‌که در اکثر کشورهای زلزله‌خیز دنیا این مسئله به شدت مورد دقت و تاکید متولیان قرار دارد. در ساخت یک ساختمان علاوه بر زمین، طرح ساختمان، کنترل مصالح و کنترل ساخت هم اهمیت دارد و این عوامل در استحکام ساختمان نقشی موثر دارند.
آیین نامه ۲۸۰۰ چیست؟
یکی از مقرراتی که در خصوص مقاوم‌سازی ساختمان وجود دارد( آیین‌نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله) معروف به آیین‌نامه ۲۸۰۰ است که زمان ایجاد آن به بعد از زلزله رودبار و منجیل در سال ۱۳۶۹ باز می‌گردد. این آیین‌نامه هر ۴ سال یک‌بار ویرایش میشود و در آن اصول اصلی محاسبات ساختمانها در مقابل بارهای جانبی زلزله و ضوابط ساختمانهای با مصالح بنایی غیرمسلح پیش‌بینی شده است؛ مهندسان محاسب و طراحان ساختمان مخاطبان اصلی این آیین‌نامه هستند. این آیین‌نامه نیز باید بدانید که پس از تصویب در هیات دولت و ابلاغ از سوی وزیر راه و شهرسازی به عنوان قانون لازم‌الاجراست، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن با تشکیل کمیته‌ای ازتعدادی از استادان دانشگاه ها و صاحبنظران و همکاران مرکز ، پیش‌نویس (آیین‌نامه طرح ساختمانها در برابر زلزله) را تهیه و اولین چاپ آن را در بهمن ۶۶ منتشر نمود. این آیین‌نامه با همکاری مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی شماره ۲۸۰۰ به خود گرفت و مجدداً بخش مربوط به بارهای ناشی از زلزله از استاندارد ۵۱۹ جدا و آیین‌نامه مذکور ملاک طراحی ساختمانها در برابر زلزله قرار گرفت. این آیین‌نامه به استناد تصویب‌نامه مورخ ۲۴/۷/۶۷ (۲۷/۱۲/۶۷) هیأت وزیران برای اجرا به کلیه دستگاههای اجرایی و شهرداریها ابلاغ گردید و بعد از زلزله رودبار و منجیل اهمیت و نقش آن بیش از پیش اثبات گردید و مورد توجه عموم قرار گرفت.
براساس این آیین‌نامه ملاک، حفظ جان انسان‌هاست به طوری که اگر ساختمانها مطابق آیین‌نامه زلزله کشور ساخته‌شده باشند این رفتار را از خود نشان می‌دهند و قاعدتا در مقابل زلزله فرو نخواهند ریخت، اما در ساختمان‌هایی که در ساخت آنها آیین‌نامه ۲۸۰۰ زلزله ایران رعایت نشده باشد یا محاسبات و طراحی‌ها مطابق آیین‌نامه باشد، اما در اجرا مطابق نقشه‌های تهیه‌شده عمل نشود ساختمان‌هایی شکل خواهند گرفت که ممکن است در مقابل بارهای لرزه‌ای فروریخته و باعث خسارت جانی شوند. می‌توان این‌گونه نتیجه گرفت که در کشور ما ساختمانسازی کشور درست تعریف‌شده و قوانین و مقررات خوبی هم داریم اما به دلایلی در اجرا ضعیف عمل می‌کنیم. یکی از ضعف‌های ما ورود نیروی‌های غیرتخصصی به چرخه ساخت‌وساز است.
موارد مهم درآیین نامه ها
زلزله طرح
زلزله ایست که احتمال فراگذشت آن در ۵۰ سال ۱۰% باشد. دروه بازگشت این زلزله ۴۷۵ سال است. (دقت کنید احتمال این زلزله پایین است ولی قدرت آن بالا که رابطه عکس با هم دارند)
زلزله بهره برداری
زلزله ای است که احتمال فراگذشت آن در ۵۰ سال ۹۹٫۵% باشد. دوره بازگشت این زلزله حدود ۱۰ سال است. ( احتمال بالا ولی قدرت پایین )
سوالی که پیش می آید برای طراحی سازه از کدام زلزله (طرح یا بهربرداری) استفاده می شود:
خب می توان گفت زلزله طرح چون با توجه به اهدافی که در ۲۸۰۰ بیان شده، ساختمان با اهمیت متوسط دارای حداقل تلفات جانی پس می توان فهمید که تلفات مالی هم داریم . از این رو می توان فهمید که این یک نوع روش برای کنترل سازه دانست که سازه را در حالت غیر ارتجاعی قرار می دهد.
پس می توان از این صحبت فهمید که انتظار رفتار غیر ارتجاعی سازه داریم و در هنگام زلزله وارد فاز ارتجاعی و در عوض انرژی را تلف کند . آیین نامه ۲۸۰۰ در کل می گوید سازه خود را ارتجاعی در نظر بگیرید.
مقاوم‌سازی در قانون پنجم توسعه
مقاوم‌سازی ساختمان از چنان اهمیت برخوردار است که علاوه بر آیین‌نامه ۲۸۰۰ در قانون برنامه پنجم توسعه نیز به آن توجه ویژه‌ای شده است. ماده ۱۶۸ برای مقاوم‌سازی ساختمانها مواردی را تعیین کرده است که براساس آن شهرداریها مکلف شده‌اند برای رعایت مقررات ملی ساختمان در پروانه‌های ساختمانی نظارت داشته باشند و پایان‌کار را برای واحدهای احداث شده بر مبنای این پروانه‌ها صادر کنند.
همچنین برابر تبصره این ماده متخلفان از مقررات ملی ساختمان از جمله طراح، ناظر، مجری و مالک براساس آیین‌نامه‌ای که به تصویب هیئت وزیران می‌رسد موظف به رفع نقص و جبران خسارت می‌شوند. همچنین در بند (د) این ماده مقرر شده است که برای انجام مطالعات لازم برای کاهش خطرپذیری زلزله شبکه ایستگاه‌های شتاب نگاری و زلزله‌نگاری و پیش نشانگرهای زلزله توسعه یابد؛ ایستگاه‌های شتاب نگاری در شهرستان و روستاهای بزرگ به ازای هر ۲۵ هزار نفر یک ایستگاه توسعه یابد؛ در برنامه مصالح و روش‌‌‌‌های مؤثر در مقاوم‌سازی ساختمانی، استاندارد و از تولیدکنندگان آنها حمایت شود.
نتیجه گیری
با همه قوانینی که گفته شد، صنعت ساختمان سازی در کشور ما به دلیل اینکه هنوز در اکثر موارد به صورت سنتی اجرا می شود، رشد چندانی نیافته است. با وجود اینکه اگر ساختمانی مهندسی ساز و در ساخت آن از مصالح خوب و کنترل شده استفاده شده باشد. در برابر زلزله تخریب نمی شود. یعنی اگر همانطور که در قوانین و آیین نامه ها آمده است مهندسان با برآورد شتاب منطقه به هنگام زلزله و محاسبه نیروی وارده، نوع آهن و مصالح کاربردی را تعیین کنند، ساختمان در برابر زلزله مقاوم می شود
