آنلاین
اگر بخواهیم ساده و بدون تعارف بگوییم: مقاومت لرزهای ساختمانهای تونلی در میان سیستمهای رایج ساختمانسازی جزو بهترینهاست. در زلزلههای بزرگ ترکیه در سالهای ۱۹۹۹ و ۲۰۲۳، ساختمانهای اجراشده با روش قالب تونلی تقریباً بدون فروریزش باقی ماندند؛ درحالیکه صدها هزار ساختمان معمولی تخریب شدند. اما این یعنی سازه تونلی شکستناپذیر است؟ نه. در این مقاله هم دلیل مهندسی این مقاومت را میبینید، هم نقاط ضعفی که رقبا معمولاً دربارهاش حرف نمیزنند.
پاسخ کوتاه: ساختمان تونلی سازهای بتنآرمه است که دیوارها و سقف هر طبقه با قالبهای فلزی U شکل بهصورت همزمان و یکپارچه بتنریزی میشوند. حاصل کار، سیستم «دال–دیوار» بدون تیر و ستون است که بارهای قائم و زلزله را با هم تحمل میکند و به همین دلیل رفتار لرزهای آن با ساختمانهای معمولی تفاوت اساسی دارد.
در روشهای متداول، اسکلت (فولادی یا بتنی) اول اجرا میشود و بعد دیوارها بهعنوان جداکننده اضافه میشوند. اما در سیستم قالب تونلی، خودِ دیوارهای بتنمسلح هم نقش باربری ثقلی دارند و هم نقش دیوار برشی در برابر زلزله. یعنی چیزی که در ساختمان معمولی «عضو مکمل» است، اینجا ستون فقرات سازه محسوب میشود.
برای کشور لرزهخیزی مثل ایران که روی کمربند زلزله آلپ–هیمالیا قرار دارد، این موضوع فقط یک بحث آکادمیک نیست؛ تفاوت بین این دو رویکرد، در زلزله واقعی به تفاوت بین «ترک سطحی» و «فروریزش» ترجمه میشود.
پاسخ کوتاه: مقاومت لرزهای ساختمانهای تونلی از سه عامل ناشی میشود: عملکرد جعبهای ناشی از اتصال یکپارچه دیوار و سقف، حذف اتصال سرد به دلیل بتنریزی همزمان، و پخششدن تنش زلزله در سطح گسترده دیوارها بهجای تمرکز در گرههای تیر و ستون. نتیجه، سختی جانبی بسیار بالا و جابهجایی اندک طبقات است.
یک جعبه مقوایی دربسته را تصور کنید؛ فشردنش سخت است. حالا درِ همان جعبه را باز کنید؛ بهراحتی تاب برمیدارد. سازه تونلی دقیقاً همان جعبه دربسته است: دیوارهای عرضی، دیوارهای طولی و دالهای سقف بهصورت سهبعدی به هم گره خوردهاند و نیروی زلزله از هر جهتی وارد شود، مجموعهای از دیوارهای برشی در همان جهت آماده مقابلهاند. سقفها هم بهعنوان دیافراگم صلب، نیرو را بین دیوارها توزیع میکنند.
در زلزله، آسیب معمولاً از محل اتصالها شروع میشود؛ همان گرههای تیر به ستون که تنش در آنها متمرکز میشود. در روش تونلی چون دیوار و سقف در یک نوبت بتنریزی میشوند، اتصال سرد بین اعضای اصلی حذف میشود و تنش بهجای تجمع در چند گره، روی سطح وسیع دیوارها پخش میشود. به زبان ساده: زلزله جای مشخصی برای «گاز گرفتن» سازه پیدا نمیکند.
مطالعات تحلیلی نشان دادهاند سیستم تونلفرم همزمان سختی و مقاومت جانبی قابل توجهی تأمین میکند؛ بهطوری که جابهجایی نسبی طبقات (دریفت) در زلزله طرح بسیار کمتر از قابهای خمشی است. این یعنی علاوه بر خود سازه، اجزای غیرسازهای مثل تیغهها، نما و تأسیسات هم آسیب کمتری میبینند؛ نکتهای که مستقیماً روی هزینه تعمیر بعد از زلزله اثر دارد.
پاسخ کوتاه: کارنامه میدانی سازههای تونلی درخشان است. در زلزلههای ۷٫۷ و ۷٫۶ ریشتری کهرمانمرعش ترکیه در سال ۲۰۲۳ که بیش از ۳۰۰ هزار ساختمان فروریختند یا بهشدت آسیب دیدند، هیچ گزارشی از فروریزش ساختمانهای بتنی تونلفرم و تلفات جانی در آنها ثبت نشد. نتایج مشابهی در زلزلههای ۱۹۹۹ ترکیه هم مشاهده شده بود.
خب ببین، اینجا همان جایی است که محتوای ما با ادعاهای تبلیغاتی فرق میکند. مقاومت لرزهای ساختمانهای تونلی فقط یک ادعای فروشندگان قالب نیست؛ یک واقعیت مستندشده در پژوهشهای میدانی است. بر اساس پژوهش منتشرشده درباره رفتار لرزهای ساختمانهای تونلفرم در زلزله ۲۰۲۳ ترکیه، ساختمانهای دیوار برشی غالب با اجرای تونلی، به لطف رفتار سهبعدی جعبهای، عملکرد بسیار خوبی از خود نشان دادند و هیچ موردی از فروریزش آنها گزارش نشد.
ارزیابیهای میدانی بعد از زلزله ۱۹۹۹ ازمیت هم نشان داده بود سازههای بتنی تونلفرم عملکردی بهمراتب بهتر از قابهای بتنآرمه متداول داشتند و حتی در پسلرزههای قوی نیز پایداری خود را حفظ کردند. همین شواهد باعث شده در انبوهسازی مسکن مناطق پرخطر لرزهای، این سیستم به یک انتخاب راهبردی تبدیل شود.
پاسخ کوتاه: از نظر عملکرد لرزهای، سازه تونلی به دلیل سختی جانبی بالا و یکپارچگی، جابهجایی و خسارت کمتری نسبت به قاب خمشی بتنی و فولادی تجربه میکند. در عوض انعطاف معماری کمتری دارد و کیفیت اجرا در آن نقش حیاتیتری بازی میکند. انتخاب درست به کاربری، ارتفاع و توان اجرایی پروژه بستگی دارد.
| معیار لرزهای و اجرایی | سازه تونلی (دال–دیوار) | قاب خمشی بتنی | اسکلت فولادی |
|---|---|---|---|
| سیستم باربر جانبی | دیوارهای برشی بتنی در دو جهت | قاب تیر و ستون (گاهی با دیوار برشی) | قاب خمشی یا مهاربند |
| جابهجایی نسبی طبقات در زلزله | بسیار کم | متوسط تا زیاد | متوسط تا زیاد |
| نقطه ضعف بحرانی | کیفیت بتن و آرماتور اتصال دیوار–سقف | گرههای تیر به ستون و اتصال سرد | اتصالات جوشی و کمانش اعضا |
| خسارت اجزای غیرسازهای | کم (به دلیل دریفت پایین) | قابل توجه | قابل توجه |
| عملکرد در آتشسوزی پس از زلزله | مطلوب | مطلوب | نیازمند پوشش ضدحریق |
| انعطاف تغییر پلان در آینده | بسیار محدود (دیوارها باربرند) | نسبتاً خوب | خوب |
| سرعت ساخت هر طبقه | حدود ۲۴ تا ۴۸ ساعت (سیکل قالب) | کند | متوسط تا سریع |
نکته: این جدول برای مقایسه کلی است. در هر پروژه، پیکربندی پلان، ارتفاع، نوع خاک و کیفیت اجرا میتواند نتیجه را جابهجا کند؛ هیچ سیستمی بهصورت مطلق «بهترین» نیست.
پاسخ کوتاه: بررسیهای میدانی نشان داده برخی ساختمانهای تونلی به دلیل سه عامل دچار آسیب شدهاند: سختی پیچشی کم ناشی از پلان نامتقارن، استفاده از بتن کمکیفیت، و اجرای نادرست آرماتورهای ویژه در محل اتصال دال به دیوار و اطراف بازشوها. یعنی ضعف این سیستم بیشتر اجرایی است تا ذاتی.
میدانی نکته مهم چیست؟ چون در این سیستم همه چیز به دیوارهای بتنی گره خورده، هر خطای اجرایی مستقیماً به کاهش مقاومت لرزهای ساختمان تونلی منجر میشود. سه ضعف اصلی را باز کنیم:
اگر دیوارهای برشی در پلان بهصورت نامتقارن چیده شوند — مثلاً یک ضلع پر از دیوار و ضلع مقابل پر از بازشو و پنجره باشد — مرکز سختی از مرکز جرم فاصله میگیرد و ساختمان در زلزله علاوه بر حرکت جانبی، میپیچد. همین پیچش در برخی ساختمانهای تونلی آسیبدیده زلزله ۲۰۲۳ ترکیه عامل خسارت بود.
دیوارهای سیستم تونلی معمولاً نازکتر از دیوارهای برشی متداولاند و امکان اجرای المان مرزی کامل در لبهها محدود است. آزمایشهای مقیاسشده نشان دادهاند در نبود آرماتورگذاری مناسب، حالت خرابی میتواند ترد باشد. راهکار شناختهشده، تمرکز آرماتورهای طولی در گوشههای دیوار و رعایت دقیق ضوابط آییننامهای است تا رفتار به سمت شکلپذیری هدایت شود.
اطراف در و پنجره و محل اتصال سقف به دیوار، محل تمرکز تنش است و آرماتور ویژه (تقویتی) میخواهد. حذف یا جابهجایی این میلگردها برای «صرفهجویی»، دقیقاً همان اشتباهی است که در ساختمانهای آسیبدیده مشاهده شده است.
هشدار: مقاوم بودن سیستم تونلی به این معنا نیست که هر ساختمان تونلی لزوماً ایمن است. سازهای که با بتن کمکیفیت، پلان نامتقارن یا آرماتورگذاری ناقص اجرا شود، مزیت ذاتی این سیستم را از دست میدهد.
پاسخ کوتاه: در ایران، طراحی لرزهای ساختمانهای تونلی تابع استاندارد ۲۸۰۰ و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان است و این سیستم در دسته سازههای دیوار برشی بتنمسلح طبقهبندی میشود. رعایت ضوابط دیافراگم، محدودیتهای پیچشی و جزئیات آرماتورگذاری دیوارها برای اخذ مجوز و عملکرد واقعی الزامی است.
سیستم دال–دیوار بتنی سالهاست در پروژههای انبوهسازی کشور — از جمله بخشی از پروژههای مسکن انبوه — استفاده میشود و ضوابط طراحی لرزهای آن بر اساس استاندارد ۲۸۰۰ مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی تعیین میشود. نکته کاربردی برای سازندهها: ضریب رفتار و ضوابط شکلپذیری این سیستم با قاب خمشی فرق دارد و کپیکردن جزئیات یک اسکلت بتنی معمولی در پروژه تونلی، خطای طراحی محسوب میشود.
پاسخ کوتاه: برای حفظ مقاومت لرزهای سازه تونلی، پنج مورد باید بیاغماض کنترل شود: کیفیت و مقاومت مشخصه بتن، آرماتورهای اتصال دیوار به سقف، آرماتور تقویتی اطراف بازشوها، تقارن دیوارهای برشی در پلان، و عملآوری بتن پیش از باز کردن قالب. نظارت مستمر مهندس ناظر در سیکل سریع بتنریزی حیاتی است.
اگر سازندهاید یا ناظر پروژه تونلی هستید، این جدول را جدی بگیرید؛ ترکیبی است از خطاهای رایجی که در ارزیابیهای پس از زلزله ثبت شدهاند:
| خطای رایج اجرا | پیامد لرزهای | راهکار کنترلی |
|---|---|---|
| استفاده از بتن با رده پایینتر از طرح | کاهش ظرفیت برشی دیوارها و خرابی ترد | نمونهگیری و آزمایش مقاومت در هر نوبت بتنریزی |
| حذف آرماتور تقویتی اطراف بازشوها | ترک قطری و گسیختگی موضعی در زلزله | کنترل نقشهبهنقشه آرماتور قبل از بستن قالب |
| چیدمان نامتقارن دیوارها در پلان | پیچش سازه و تمرکز خسارت در یک ضلع | کنترل خروج از مرکزیت در فاز طراحی معماری |
| باز کردن زودهنگام قالب برای سرعت بیشتر | بتن با مقاومت نگرفته و ترکهای اولیه | رعایت زمان عملآوری یا استفاده از تسریعکننده استاندارد |
| اجرای ضعیف درز اجرایی بین طبقات | ایجاد صفحه ضعف در مسیر انتقال برش | زبرسازی سطح و آرماتور انتظار کافی |
پیشنهاد کاربردی: اگر قصد خرید آپارتمان در ساختمان تونلی دارید، بهجای پرسیدن «تونلی هست یا نه»، سراغ شناسنامه فنی ساختمان بروید: نتایج آزمایش بتن، نقشه چونساخت و تأییدیه ناظر سازه. سیستم خوب با اجرای بد، ایمنی نمیآورد.
اگر بخواهیم منصفانه جمعبندی کنیم، مقاومت لرزهای ساختمانهای تونلی هم از نظر تئوری و هم بر اساس کارنامه زلزلههای واقعی، در سطح بالایی قرار دارد: رفتار جعبهای سهبعدی، حذف اتصال سرد، دریفت پایین و کارنامه بدون فروریزش در زلزلههای ۱۹۹۹ و ۲۰۲۳ ترکیه. اما این مزیت ذاتی فقط زمانی به ایمنی واقعی تبدیل میشود که پلان متقارن طراحی شود، بتن باکیفیت اجرا شود و آرماتورگذاری اتصالها و بازشوها موبهمو رعایت شود. به زبان ساده: سیستم تونلی «مقاوم متولد میشود»، ولی این اجراست که تعیین میکند مقاوم میماند یا نه.
از نظر کنترل جابهجایی و خسارت، سازه تونلی معمولاً عملکرد بهتری دارد؛ چون سختی جانبی دیوارهای برشی بتنی بسیار بیشتر از قاب فولادی است و اتصال جوشی آسیبپذیر هم ندارد. البته اسکلت فولادی خوشاجرا نیز ایمن است؛ تفاوت اصلی در میزان خسارت و هزینه تعمیر بعد از زلزله است.
پاسخ عددی مطلق وجود ندارد؛ تحمل سازه به شتاب زمین، نوع خاک و کیفیت اجرا بستگی دارد، نه فقط بزرگی زلزله. اما بهعنوان مرجع میدانی، در زلزلههای ۷٫۷ و ۷٫۶ ریشتری ۲۰۲۳ ترکیه هیچ فروریزشی از ساختمانهای تونلفرم گزارش نشد.
خیر؛ در سیستم تونلی تقریباً همه دیوارهای بتنی باربر و بخشی از سیستم لرزهبر هستند. تخریب یا ایجاد بازشو در آنها بدون طراحی و تأیید مهندس سازه، مستقیماً مقاومت لرزهای ساختمان را کاهش میدهد و میتواند خطرآفرین باشد.
به سه دلیل: هزینه اولیه بالای تهیه قالبهای فلزی که فقط در انبوهسازی و تکرار زیاد اقتصادی میشود، محدودیت انعطاف معماری به دلیل باربر بودن دیوارها، و نیاز به تجهیزات و برنامهریزی اجرایی خاص مثل جرثقیل برجی و سیکل منظم بتنریزی.
در صورت اجرای صحیح و بتن باکیفیت، عمر مفید این سازهها همتراز یا بیشتر از ساختمانهای بتنآرمه متداول است؛ چون یکپارچگی بتنریزی، ترکهای حرارتی و مشکلات اتصال سرد را کاهش میدهد و سازه در برابر آتشسوزی هم عملکرد مناسبی دارد.
سه سند را بخواهید: نتایج آزمایش مقاومت بتن طبقات، نقشههای چونساخت با تأیید ناظر سازه، و پروانه ساخت با ذکر سیستم سازهای. تقارن پلان و سالم بودن دیوارها (نبود ترک قطری) را هم در بازدید حضوری بررسی کنید.
دیوار های پیش ساخته دیوار های پیش ساخته ، سازههایی هستند که از پیش تولید...
مصالح ساختمانی مصالح ساختمانی در ساخت و ساز و احداث ساختمانها استفاده میشود که این...
معماری پل ها معماری پل ها یکی از مهمترین عناصر معماری شهری و ترابری در...
پاسخگوی شما هستیم
نظر شما برای ما ارزشمنده
تجربه و دیدگاه خود را با ما و دیگر کاربران به اشتراک بگذارید
هنوز دیدگاهی ثبت نشده. اولین نفر باشید!