کاشی سنتی رنجبران

صفحه اصلی  |  مقاله ها  |  حفاظت از بناهای تاریخی در برابر زلزله
حفاظت از بناهای تاریخی در برابر زلزله
 


راهکارهای حفاظت از بناهای تاریخی در برابر زمین لرزه

امید زریبافیان * 

چکیده
 بنا های تاریخی ایران ساختمان هایی است که عموما از مصالحی نظیر خشت ، گل ، سنگ و چـوب سـاخته
شده است . 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 . بر این اساس راهکارهـای حفاظـت
این بنا ها در برابر زمین لرزه باید متضمن رفع این نواقص باشد . در این مقاله سعی شده است راهکارهـای
مختلف نظیر مقاوم سازی بناها به وسیله جایگزینی مصالح جدید ، ایجاد سازه های نگهبان ، جداسازی لـرزه ای
پایه در قسمت های مختلف بنا ، سبک سازی بنا ، مورد بررسی قرار گیرد و محدوده کاربرد هر یک از این روش ها
برای بناهای مختلف تاریخی در ایران تعیین گردد .
کلمات کلیدی : بناهای تاریخی ، حفاظت لرزه ای ، مقاوم سازی ، جداسازی لرزه ای پایه
* کارشناس ارشد مهندسی زلزله ، عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردستان ، com.gmail@zaribafian : email
1 -مقدمه :
 ایران کشوری است که در منطقه ای کهن و تمدن خیز از جهان واقع شده اسـت ، از
طرفی به دلیل شرایط جغرافیایی دارای مناطق مختلف آب هوایی می باشد . از این رو در
نقاط مختلف این سرزمین و در دوره های مختلف تاریخی تمدن هـای متعـدد و بـه تبـع آن
اجتماعات انسانی ، شهرها و بناهای متعدد شکل گرفته است که برخی از آ ا بـه طـور
کامل باقی مانده و از برخی نیز آثار و بقایای اندکی بجا مانده است که هر یک اهمیـت
ویژه ای در پیشینه تاریخی و فرهنگ و تمدن ما دارد . از این رو حفظ این آثار اهمیـت
ویژه ای دارد .
 از طرفی ایران در منطقه زلزله خیزی از جهان واقع شـده اسـت وچـون بناهـای
تاریخی نیز هم به لحاظ ضعف مصالح مصرفی و هم به دلیل فرسودگی و آسیب دیدگه در دوره
های مختلف تاریخی و احیانا مشکلات سازه ای و ... در وضعیت نامناسبی از ایمنی لـرزه
ای قرار دارند ، شناخت راهکارهای مناسبی که در این راستا بکار گرفته شـود اهمیـت
ویژه ای دارد .
 در بقیه کشورها که مشخصات مشابه ایران را چه از نظر لرزه خیزی و چه از نظر
بناهای تاریخی دارند ، در این زمینه کارهای متعددی انجام دارده اند کـه در مراجـع
[2 [و [3 [به آ ا اشاره شده است . در ایران برای بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود
دستورالعمل مبسوطی تهیه شده است ولی در مرد بناهای تاریخی هنوز مرجع مـدونی وجـود
ندارد که به نوبه خود یکی از نیاز های مهم کشور می باشد .
2 ـ ویژگیهای سازهای بناهای تاریخی
 ــ خواص بناهای تاریخی را باید حول سه محور در نظر داشت : الف ـ انواع و خواص
مکانیکی مصالح، ب ـ انواع الما ا و فرمهای سازهای و ج ـ ویژگیهای دینامیکی و رفتار
بناهای تاریخی در برابر زمین لرزه.
2ـ1ـ خواص مکانیکی مصالح
 خشت، گل، آجر، سنگ، چوب و ملات، مصالح تشکیل دهنده بناهای تاریخی در ایران است
آه البته بسته به مکان و زمان احداث بنا، ترآیبات مختلفی از مصالح فوق مورد استفاده
بوده است. صرفاً برای مقایسه خواص مکانیکی این مصالح با مصالحی نظیر بتن و فولاد آه در

حال حاضر برای ساخت انواع سازهها بکار میرود، جدول 1 اطلاعات مفیدی در اختیار
میگذارد.
جدول 1 ـ خواص مکانیکی مصالح
مقاومت فشاری ( Mpa ( جرم حجمی ( m3/kg (مدول الاستیسیته(Gpa (نام مصالح
200 7800 400 نرمه فولاد
25 2300 28 معمولی بتن
70 2600 240 گرانیت سنگ
8/5 1700 8 فشاری آجر
4/5 2000 1/2 خشت
9 600 37 صنوبر چوب
 همانطور آه مشاهده میشود مشخصات مکانیکی مصالح سنتی بسیار نازل تر از مصالحی
مانند بتن و فولاد است. به عنوان مثال مقاومت فشاری یک بتن معمولی حدود 23 برابر خشت
میباشد. به همین دلیل اولین نقطه ضعف بناهای تاریخی در برابر زلزله، پائین بودن مقاومت
مصالح تشکیل دهنده آ ا است. ثانیاً باید اثر فرسودگی و خسارات وارد بر مصالح و اجزاء
سازهای آ ا را نیز در نظر داشت آه در این صورت میزان مقاومت مصالح در اینگونه
بناها از آنچه در جدول 1 نیز آمده است بسیار آمتر خواهد بود. سومین نقطه ضعف مصالح
در بناهای تاریخی آن است آه تقریباً همة مصالح سنتی دارای گسیختگی ترد بر اثر اعمال
بار می باشند و این نکته باعث آسیب پذیری بیشتر این مصالح در برابر زلزله خواهد
بود.
2ـ2ـ انواع الما ا و فرمهای سازهای
 ایران، به دلیل پیشینه تاریخی آهن و گستردگی سرزمین، در جای جای خود طی قرون و
اعصار، بناهای باشکوه متعدد و متنوعی به لحاظ فرم معماری و سیستم سازهای به خود
دیده است. از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره آرد:
الـف ـ بناهای سنـگی: نظیر مجموعه آاخهای تخت جمشید آه سیستم سازهای تیر و ستون سنگی
در آن به وضوح قابل مشاهده است (شکل 1 .(یا پلهای سنگی با دهانههای قوسی آه بر
روی رودخانههای متعددی قابل مشاهده است ویژگی مهم بناهای سنگی آه یکی از نقاط ضعف
مهم آ ا در برابر زلزله نیز میباشد، سنگین بودن سازه میباشد آه به همین دلیل در
زلزله ها متناسب با وزن آ ا نیروی جانبی بیشتری نیز بر آ ا وارد میشود. 

ب ـ بناهای خشتـی : در آاوشهای باسـتان شناسـی آه در تپـههای سیلـک آاشان انجـام
شـده است آاربرد خشت خام، از هزاره سوم قبل از میلاد در بناهای مسکونی آن مشاهده
شده است ساخت بناهای خشتی در هر دوره مورد توجه بوده است، زیرا به راحتی از خاک محل،
خشت تهیه آرده و در بناها به مصرف میرساندهاند. به طور آلی بناهای خشتی قسمت قابل
توجهی از بناهای ایران را چه در روستاها و چه در شهرکها و یا شهرهای بزرگ تشکیل

میداده است، چه بصورت بناهای عظیم منفرد مانند آاروانسراها، مساجد و آاخها، چه به
صورت مجموعههایی نظیر بازارها و بناهای مسکونی[1.[
 از میـان مجموعههای به جا مانده از بناهای خشتی میتوان به ارگ بم اشـاره آرد.
آه متأسفـانه ایـن جموعه در زلزله دی ماه 1382 در بم، دچار آسیبهای بسیار شدیدی شد.
این بنای عظیم دارای حصارهای متعدد و دژهای مستحکم بود. بناهای مسکونی آن یک و دو
طبقه و این مجموعه شامل واحدهای مسکونی عام نشین، حاآم نشین و سربازخانهها بوده
است

سیستم سازهای غالب در بناهای خشتی، عبارت است از دیوار باربر و انواع سقفهای
قوسی و گنبدی آه در بعضی از موارد نیز از سقفهای تخت تیر پوش با تیر چوبی استفاده
شده است. نقطه ضعف اساسی بناهای خشتی در برابر زلزله، مقاومت بسیار پائین خشت و
همچنین عدم انسجام بین الما ای سازهای است. 

ج ـ بناهای آجری : پیدایش ساختـما ای آجری در ایران را میتـوان از 1250 سال قبل از
میلاد در بنای چغازنبیل دانست. علاوه بر اسکلت سازی این بنای آجری در سردابهای این
معبد، آجر در دیوار سازی و طاقهای سهمی به دهانه 4 متر و ارتفاع 8/3 متر آاربرد
داشته آه تا به امروز به یادگار مانده است. نمونه دیگر طاق آسری یا همان آاخ تیسفون
است آه تلفیقی از آجر، خشت و سنگ میباشد. در پلها و سدهائی آه از دوران ساسانیان
به جا مانده است از آجر بسیار استفاده شده و قوسهای مدور باربر با آجرهای مقاوم
پوشش شده است. در بناهای دوران اسلامی نظیر مسجد جامع اصفهان، طاق پوشهای مقاوم
آجری همراه با اسکلت سازی بنا و ستو ای باربر و پی سازی آجری بوجود آمده است.
شاهکارهای دوران صفوی در اصفهان نظیر میدان نقش جهان نیز از جمله ساختما ای آجری
است ساختما ای آجری علی رغم آنکه مقاومت بیشتری نسبت به ساختما ای خشتی و حتی سنگی
در برابر زلزله دارند، ولی آماآان دارای همان نقطه ضعفها میباشند. فقط نکته مثبتی آه
در برخی از بناهای تاریخی آجری متأخر (مانند برخی از بناهای دوره صفوی) بیشتر دیده
میشود استفاده از آلاف بندیها و الما ای آششی در اینگونه بناها است آه انسجام آ ا
را در برابر بارهای دینامیکی افزایش میدهد.


2ـ3ـ ویژگیهای دینامیکی و رفتار بناهای تاریخی در برابر زمین لرزه
 بنابر مشاهدات زلزلههای گذشته علل فرو ریختگی بناهای تاریخی خصوصاً بناهای خشتی
و آجری در برابر زلزله را در سه عامل میتوان جستجو آرد. الف ـ خشت و آجر مصالح
شکنندهای هستند، مقاومت آششی و شکل پذیری آ ا بسیار پائین است. ب ـ اتصال بین قطعات
آجر یا خشت بسیار ضعیف است به طوری آه پس از چند سیکل ارتعاش در یک زلزله قوی،
همبستگی بین اجزاء چه به صورت موضعی و چه به صورت آلی در الما ای سازهای از بین
میرود. ج ـ جرم زیاد اینگونه بناها باعث میشود نیروهای اینرسی بزرگی در اثر زلزله
بر سازه وارد شود[2.[
 مودهای گسیختگی در اینگونه بناها عموماً عبارتند از : جدائی دیوارها، خمش
خارج از صفحه، ترک در گوشه بازشوها، ترک در گنبدها خصوصاً در ناحیه تکیه گاهی
 خصوصیات دینامیکی بناهای تاریخی از دیدگاه طراحی لرزهای بسیار نامطلوب است
آه به اختصار به موارد مهم آن اشاره میشود:
1 ـ پریود اصلی ارتعاشی بناهای تاریخی (خصوصاً بناهای یک یا دو طبقه) در محدوده 1/0
تا 3/0 ثانیه قرار دارد به این معنی آه سختی اولیه اینگونه سازهها نسبتاً زیاد است و
به همین دلیل اینگونه سازهها به امواج لرزهای پالس شکل آه غالباً در زمین لرزههای
میدان نزدیک اتفاق میافتند بسیار حساسند[2 .[
2 ـ اینگونه بناها به دلیل داشتن دیوارهای باربر با ضخامت زیاد (حداقل 60 سانتیمتر)
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 میشود در نتیجه بر اینگونه سازهها
نیروی جانبی بیشتری نسبت به سازههای متعارف با ابعاد هندسی مشابه وارد میشود.
3 ـ مصالحی آه در ساخت بناهای تاریخی بکار رفته است به دلیل غیر همگن بودن و پائین
بودن مقاومت آششی در آ ا شکل پذیر نیستند و تاب تحمل تغییر شکلهای غیر الاستیک را
ندارند به همین دلیل رفتار اینگونه بناها در برابر بارهای دینامیکی غیر شکل پذیر است
و مودهای گسیختگی آ ا، شکستهای ترد را نشان میدهد. اتلاف انرژی دینامیکی در
اینگونه بناها چندان معنائی ندارد و منحنیهای هیسترزیس اینگونه بناها در برابر
بارهای رفت و برگشتی آاملا? لاغر و با دامنه محدود میباشد.
 شکل (4 (رفتار بار ـ تغییر شکل برای یک سازه شکل پذیر و یک سازه ترد را با هم
مقایسه آرده است. همانطور آه در شکل (4 (دیده میشود رفتار بناهای تاریخی در برابر
بارهای جانبی عموماً یک رفتار برشی میباشد. یکی از راهکارهای حفاظتی ،افزایش سختی و
مقاومت بناهای غیر شکل پذیر است

 4 ـ در برخی از بناهای تاریخی به دلیل نامنظمی در توزیع جرم و سختی در سیستم سازهای
بنا، مرآز سختی و مرآز جرم این بناها فاصله قابل توجهی دارند آه باعث میشود،
مودهای پیچشی در رفتار دینامیکی آ ا غالب گردد. این مسئله میتواند بسیار ویرانگر
باشد. نمونه چنین مسئلهای را میتوان در بناهایی آه دارای قطعات یا فضاهای الحاقی به
بدنه اصلی بنا است مشاهده آرد مثلا? در آاخ چهلستون اصفهان یا عمارت عالی قاپو آه
دارای ایوا ای وسیع با ستو ای چوبی هستند، این مسئله آاملا? مشهود است.
3ـ گامهای اصلی در تهیه طرح بهسازی لرزهای یک بنای تاریخی
 تهیه یک طرح بهسازی لرزهای برای یک بنای تاریخی مستلزم فعالیتهای گوناگونی است
آه به طور آلی میتوان در سه حوضه متفاوت تقسیم بندی آرد : 1 ـ تعیین مشخصات بنا و
وضعیت موجود آن، 2 ـ تجزیه و تحلیل اطلاعات، 3 ـ ارائه راهکارها و روشهای بهسازی
لرزهای، آه در ادامه به شرح مختصری از هر یک میپردازیم. فقط ذآر این نکته ضروری است
آه انتخاب هر یک از روشها و نحوة اجرای آ ا بسته به اهمیت و ویژگیهای بناهای مختلف،
میتواند متغیر باشد.
3 ـ 1 ـ تعیین مشخصات بنا و وضعیت موجود آن
 اولین گام در تهیه یک طرح بهسازی لرزهای شناخت دقیق از ویژگیهای بنا و مشخصات
محیطی آن است آه از اهمیت ویژهای برخوردار است زیرا مراحل بعدی بر نتایج این مرحله
استوار است. در این مرحله به موارد زیر میتوان اشاره آرد :
1 ـ ارزیابی محیطـی و شرایط ساختگاهی بنا : در این قسمت ویژگیهای محیطی آه بنا در
آن واقع شده و اثر مستقیم بر بهسازی لرزهای آن دارد مورد بررسی قرار میگیرد، از
جمله: مطالعات ژئوتکنیک، تحلیل خطر لرزهای و ریز ?نه بندی لرزهای .
2 ـ برداشـت دقیق از موقعیت و وضعیت ظاهری بنا : تعییـن ابعاد و انـدازهها و
هندسـه الـما ای مختلف نکته مهمی است آه در مراحل بعدی، خصوصاً تهیه مدل ریاضی از
سازه مورد نظر از اهمیت ویژهای برخوردار است. چنانچه در دیوارها یا سایر الما ا ترک
و یا هر گونه تغییر دیگری رخ داده است باید الگوی ترکها و ... بطور دقیق برداشت و
ذآر شود.
3 ـ تعیین مشخصات مکانیکی مصالح و بافت اجزاء : پارامترهائی نظیر مقاومت فشاری،
مقاومت آششی، چگالی، مدول الاستیسیته، ضریب پواسون و ... از جمله مشخصاتی است آه
باید برای مصالح تشکیل دهنده اجزاء مختلف بنا تعیین گردد از طرفی مشخصات الما ای بنا
نظیر شکل مقطع دیوارها، جزئیات فونداسیون و ... و اجزاء تشکیل دهنده آ ا و شیوه
پیوند اجزا باید آاملا? مشخص باشد. این اطلاعات خصوصاً در مدل سازی بنا بسیار اهمیت
دارند. برای تعیین پارامترهای فوق از انواع آزمایشهای مخرب و غیر مخرب، چه در محل بنا و
چه در آزمایشگاه میتوان بهره جست.
4 ـ تعییـن مشخصات دینامیـکی سازه : پریودهای ارتعـاشی و مودهـای ارتعـاشی سازه
از جملـه پارامترهایی است آه هم برای تهیه مدل ریاضی سازه و هم برای پیش بینی رفتار
سازه در برابر بارهای دینامیکی و هم برای ارزیابی وضعیت موجود بنا، بکار میآید
برای تعیین این مشخصات میتوان از آزمایشهای ارتعاش آزاد یا ارتعاش اجباری در محل
سازه یا ثبت فرآانسهای ارتعاشی در محل بنا در اثر عوامل محیطی مثل وزش باد و ...،
بهره جست.
3 ـ 2ـ تجزیه و تحلیل اطلاعات
 در این قسمت بر اساس اطلاعات بدست آمده از وضعیت موجود بنا و شرایط محیطی آن،
میزان آسیب پذیری لرزهای بنا و نقاط ضعف سازه مورد بررسی قرار میگیرد. آه مهمترین
ابزار برای اینکار تهیه مدل سازه مورد نظر میباشد این مدل میتواند به صورت مدلهای
فیزیکی با مقیاسهای آوچکتر از سازه در آزمایشگاه تهیه شود و یا از مدلهای تحلیلی به
آمک نرم افزارهای رایانهای ساخته شود. مدل فیزیکی بسته به بودجهای آه برای پروژه
مورد نظر در نظر گرفته میشود ممکن است ساخته شود و یا از آن صرفنظر گردد ولی تهیه

مدل تحلیلی از ضروریترین قسمتهای پروژه میباشد. خصوصاً تهیه مدل ساختما ای با مصالح
بنائی پیچیدگیهای خاص خود را دارد [3 .[
 مؤثرترین روش برای مدل سازی و تحلیل دینامیکی و لرزهای بناهای تاریخی، روش
اجزاء محدود(FEM (میباشد. در این روش علاوه بر آنکه تمام الما ای سازهای اینگونه
بناها نظیر دیوارها، ستو ا، تیرها، گنبدها، قوسها و... را میتوان با دقت بالائی مدل
سازی آرد، انواع ترکها در مصالح را میتوان به روشهای مختلف مدل سازی نمود : یک روش
استفاده از گرههای غیر متصل در دو وجه ترک برای الما ای متناظر، روش دیگر استفاده
از الما ای ارتوتروپ آه خواص مکانیکی آ ا به موازات ترک و عمود بر آن با هم متفاوت
است، یا استفاده از الما ای (GAP (آه در برخی از نرم افزارها نظیر ANSYS قابل
استفاده است [2 .[
 در مورد تحلیل دینامیکی اینگونه بناها در برابر بارهای لرزهای باید به این
نکته توجه داشت آه روشهای آنالیز مودال فقط در صورتی معتبر است آه رفتار مصالح در
محدوده الاستیک خطی باشد ولی از آنجا آه همیشه میخواهیم در مورد اینگونه بناها وضعیت
بنا را در حالت شکست  ائی الما ا و نیروهای بحرانی بررسی آنیم، استفاده از روش تحلیل
تاریخچه زمانی غیر خطی برای اینگونه بناهای با ارزش قابل توجیه و توصیه میباشد.
3 ـ 3ـ راهکارهای اجرائی
 اصول و راهکارهای بهسازی لرزهای بناهای تاریخی چندان تفاوتی با سایر ساختما ا
ندارد، فقط ارزش فرهنگی و تاریخی اینگونه بناها از یک طرف، فرسودگی و آسیب دیدگی
بسیاری از عناصر سازهای از طرف دیگر و مهمتر از همه حفظ آلیت بنا و نماهای بیرونی و
درونی بدون دست خوردگی بیش از حد، عوامل محدود آنندهای است آه لازم میدارد روشهای
بهسازی تا حد امکان ایمن، غیر مخرب، مؤثر و غیر آشکار باشند. به همین دلیل استفاده از
انواع فن آوریهای نوین هر چند با هزینههای بالا برای اینگونه ساختما ا قابل توجیه
است.
 مهمترین راهکارها برای بهسازی لرزه ای بناهای تاریخی عبارتند از : افزایش
ظرفیت باربری اجزاء سازه ای ،ایجاد پیکر بندی منسجم و متناسب، آاهش بارهای قائم
وارد بر سازه، بکار گیری سیستم جدا ساز لرزهای، بکار گیری سیستمهای جاذب انرژی،
استفاده از سیستم آنترل فعال.
 راهکارهائی آه در بالا اشاره شد، هر یک میتواند شامل روشهای متنوع و متفاوتی
باشد آه بسته به شرایط و مقتضیات هر بنا انتخاب میشود. در بخش بعدی جزئیات هر یک
تشریح خواهد شد.
4 ـ راهکارها و روشهای بهسازی لرزهای بناهای تاریخی
4 ـ 1ـ افزایش ظرفیت باربری و تغییر شکل اجزاء سازهای
 همانطور آه در بخش دوم بیان شد مصالح و اجزائی آه در ساخت بناهای تاریخی بکار
رفته عموماً دارای ظرفیت باربری (فشاری، آششی، برشی و خمشی) پائینی هستند از طرفی این
مصالح معمولا? مصالحی ترد و شکننده هستند و ظرفیت تغییر شکل بالائی ندارند به همین دلیل
نمیتوانند در استهلاک انرژی دینامیکی چندان مؤثر باشند. از این رو یکی از راهکارهای
مقاوم سازی اینگونه بناها افزایش ظرفیت باربـری و ظرفیت تغییر شکل اجزاء سـازهای
تشکیل دهنده آ است آه در اینجا به برخی از این
روشها اشاره میشود :
1 ـ افزایش ابعاد مقطع
 یکی از الما ایی آه به خوبی میتوان از این روش برای مقاوم سازی آن استفاده
آرد، پی ساختمان است. در شکل (5 (روشهای مختلفی نشان داده شده است. این روشها به
منظور آاهش میزان تنش در سطح تماس پی با خاک زیر آن است. در حالت (a (سطح پی
بوسیلة مصالح سنگی جدید افزایش یافته است. برای اتصال بهتر مصالح جدید و مصالح قدیمی می
توان از میلگردهای فولادی AIII به قطرهای 12 تا 16 میلیمتر در فواصل 50 تا 60 سانتیمتر
استفاده آرد. در حالت (b (از پوشش بتنی در جداره های پی سنگی استفاده شده آه در
اینجا نیز برای اتصال بهتر بتن و مصالح سنگی میتوان میلگردهایی را به صورت افقی از
میان درزهای سنگی در مقطع پی عبور داد و انتهای آ ا را در پوشش بتنی مهار آرد. در
حالت (c (مشابه حالت (b (از پوشش بتنی استفاده شده است با این تفاوت آه در اینجا
از بتن مسلح با میلگردهای افقی و عمودی استفاده شده است. در حالت (d (برای افزایش
ظرفیت باربری بیشتر از پوشش بتنی به همراه تیرهای فولادی به فواصل 5/1 تا 2 متر استفاده
شده است. در این حالت تیرهای فولادی عمود بر امتداد طولی پی در سوراخهائی به ابعاد
حدود cm 50 در محل اتصال دیوار و پی، آار گذاشته میشوند و با بتن ریزی اطراف آ ا در
محل خود محکم میشوند پس از آن تیرهای فولادی طولی آه نقش تکیه گاه برای تیرهای عرضی را
دارند و در قسمت زیرین تیرهای عرضی واقع شده و با بتن محصور آننده اطراف پی ،
یکپارچه میشوند [2.
2 ـ مسلح آردن اجزاء
 یکی از نقاط ضعف بسیار مهم مصالح بنائی مقاومت ناچیز آ ا در برابر تنشهای
آششی است به همین دلیل است آه این مصالح رفتاری ترد و شکننده دارند و پتانسیل ایجاد
ترک در آ ا بسیار بالا است. از این رو یکی از روشهای مقاوم سازی بناهای تاریخی و به
طور آلی ساختما ای با مصالح بنائی بکارگیری مصالح آمکی است آه بتوانند این نقطه ضعف
مصالح بنائی را جبران نمایند و در جائی آه تنشهای آششی احتمال وقوع مییابند، بتوانند
این تنشها را تحمل نمایند. بسته به شرایط مصالحی آه میتوانند تنشهای آششی را تحمل
آنند عبارتند از چوب، فولاد و برخی از انواع پلیمرها خصوصاً پلیمرهای مسلح به
الیاف. استفاده از چوب در بناهای تاریخی به عنوان عناصر آششی در بنا از همان ابتدا
مرسوم بوده است و نقص عمده آن پائین بودن عمر مفید چوب و آسیب پذیری در برابر
پوسیدگی، موریانه، آتش سوزی و ... است.
 پس از پیدایش فولاد تا آنون از این مصالح در شکلهای مختلف آن نظیر پروفیلها،
آابلها و تاندونها و مهمتر از همه مشهای فولادی برای مقاوم سازی بناهای تاریخی
استفاده شده است. هنوز هم استفاده از مشهای فولادی برای دور گیری (Confinement (مصالح
بنائی بیشترین استفاده را دارد. فقط دو نقص مهم در استفاده از فولاد وجود دارد یکی
خطر خوردگی و زنگ زدگی و دیگری چگالی بالای فولاد است آه در صورت استفاده زیاد در
بنا باعث افزایش جرم سازه میشود آه خود منجر به افزایش بارهای لرزهای وارد بر
سازه میشود .
 مصالح جدیدی آه تحولی بنیادین در مقاوم سازی ساختما ا بوجود آورده است،
پلیمرهای مسلح به الیاف (FRP (است . FRP ها متشکل از الیاف با مقاومت بالا هستند
آه در یک ماتریس رزینی قرار میگیرند. این الیاف میتواند از جنس آربن (CFRP ،(شیشه(GFRP (یا آرامید (AFRP (باشند. مقاومت آششی این الیاف در راستای طولی، چندین
برابر فولاد است [4 .[
 FRPها علاوه بر آنکه دارای مقاومتهای آششی بالائی هستند، دو مزیت دیگر نیز
دارند آه عبارت است از سبکی و دوام بالا در شرایط محیطی مختلف آه باعث میشود در
مقاوم سازی ساختما ای موجود از جمله بناهای تاریخی قابلیت استفاده گستردهای داشته
باشند. FRPها را میتوان در شکلهای مختلف از جمله صفحهای، نواری، میلگرد، آابل یا
تاندون و مش (شبکه) تولید آرد [4 .[
 یکی از روشهای بسیار مؤثر و ساده استفاده از شبکه (مش)های FRP است آه در
سطوح خارجی الما ای سازهای از جمله دیوارها و ... بکار میرود. همانطور آه در شکل (6(
دیده میشود سهولت و انعطاف پذیری آاربرد این شبکهها باعث میشود بتوان از آ ا در
سطوح مختلف اجزاء و بازشوها بهره جست. اثر دور گیری (Confinement (آه آاربرد این
شبکهها در اجزاء مختلف و نواحی اتصال اجزاء مثل اتصال دیوارها و ... دارد باعث
میشود ظرفیت باریری و ظرفیت تغییر شکل بناهای با مصالح بنائی به نحو چشمگیری افزایش
یابد [3.
3 ـ پیش تنیدگی
 روش پیش تنیدگی به روش پس آشیده از جمله روشهائی است آه میتوان برای ترمیم و
مقاوم سازی سازههای آسیب دیده خصوصاً در نواحی آه تنشهای آششی باعث ایجاد ترک در
مصالح واجزاء ساختمان شدهاند، بهره جست. در این روش با قرار دادن تاندونهائی در
نواحی مورد نظر (چه در داخل الما ا و چه به صورت خارجی) و مهار آردن دو سر آ ا با
اعمال آشش در دو سر تاندونها باعث ایجاد تنشهای فشاری در الما ای سازهای میشود آه
به این طریق میتوان میزان بازشدگی بسیاری از ترکها را آنترل آرد و یا تنشهای آششی
را در قسمتهای مورد نظر حذف نمود آه به این طریق ظرفیت باربری اجزاء سازهای افزایش
مییابد [5 .[
4 ـ تزریق
 یکی از روشهای ترمیم و مقاوم سازی اجزاء مصالح بنائی ترک خورده و یا پر آردن
شکافها و حفرهها بین اجزاء مختلف استفاده از تزریق ملات (نظیر سیما ای منبسط شونده
grout (و یا رزینهای مختلف است. در این حالت ماده تزریقی، حفرهها و خلل و فرج بین
مصالح بنائی را پر میآند و باعث توزیع یکنواخت تر تنشها بین اجزاء مختلف میگردد آه
خود باعث افزایش ظرفیت باربری خواهد شد. البتـه استفـاده از این روش در ترآیب با
تکنیکهای دیگر نظیر مسلح نمودن مصالح میتواند نتایج مؤثرتری داشته باشد.
برای ترمیم برج آلیسای سنت ماری در تانگیرین
از دو مرحله تزریق در طبقات اول و دوم در دیوارها استفاده شده است. در مرحلة اول
با استفاده از گروت با پایه سیمانی حفرهها پر شده و در مرحله دوم با تزریق رزین
اپوآسی چسبندگی داخلی ملات و همچنین چسبندگی آن به مصالح قدیمی تقویت شده است [6.[

4 ـ 2 ـ ایجاد پیکر بندی منسجم و متناسب
 رفتار مطلوب یک سازه در برابر بارهای لرزهای و دینامیکی تابع ویژگیهایی
متعددی است از جمله منظم بودن سازه در پلان و ارتفاع، تناسبات هندسی اجزاء سازهای و
انسجام بین اجزاء مختلف سازه. در بسیاری از بناهای تاریخی با توجه به علوم مهندسی
امروز نظیر دینامیک سازهها، بسیاری از موارد فوق نقض شده است. به منظور رفع این
نواقص میتوان از روشهای زیر بهره جست.
1ـ رفع یا آاهش نامنظمی در بنا
 موارد نامنظمی در بناهای مختلف میتواند به گونههای متفاوت ظاهر شود. به عنوان
نمونه عدم تطابق فاحش مرآز جرم و مرآز سختی میتواند باعث بوجود آمدن مودهای پیچشی
در رفتار دینامیکی سازه گردد آه در مورد بناهای تاریخی میتواند بسیار ویرانگر
باشد. در این مورد همانگونه آه قبلا? نیز بیان شد در بناهائی نظیر عمارت عالی قاپو آه
دارای ایوا ای وسیع میباشند این مسئله به وضوح دیده میشود در این حالت میتوان با
تغییر سختی و نحوة توزیع آن در سازه به آمک اضافه آردن مهار بندهای پنهان این مسئله
را تا حدودی برطرف آرد.
 به عنوان نمونه دیگر بناهائی آه از الحاق قسمتهای مختلف با پریودهای ارتعاشی
آاملا? متفاوت ساخته شدهاند نمونه دیگری از نامنظمی میباشند به عنوان مثال مساجدی آه
از الحاق منارههای خیلی بلند به بدنه نسبتاً آوتاه صحن مسجد بوجود آمدهاند دارای
رفتار آاملا? نامناسب لرزهای میباشند به این منظور یکی از راههای مقابله با این
وضعیت ایجاد درز انقطاع بین دو قسمت متفاوت سازه است آه البته با مطالعات فراوان و
ایجاد تمهیدات ایمنی قابل انجام است.
2 ـ اصلاح تناسبات هندسی اجزاء
 در برخی از بناها ابعاد نامتناسب بازشوها مثل طول یا ارتفاع زیاد و یا ابعاد
نامتناسب دیوارها میتواند باعث ایجاد رفتار لرزهای نامطلوب شود آه میتوان به آمک
یکی از روشهای بخش (4ـ1 (آ ا را اصلاح نمود. 
4 ـ 3 ـ ایجاد سازههای نگهبان
 در بسیاری از موارد چنانچه خود الما ا توانائی تحمل یا انتقال بارهای وارده را
نداشته باشند میتوان با ایجاد الما ای جدید یا سیستمهای سازهای آمکی، بنای تاریخی را
به لحاظ باربری و ظرفیت تحمل تغییر شکل ارتقاء داد.
 یکی از مرسومترین این روشها آلاف بندی اجزاء مختلف بنا به آمک الما ای آششی
است. از آلاف بندی میتوان در تراز پی برای بهم بستن پیهای سازه و هم در تراز سقف و
نواحی اتصال دیوارها و یا سایر اجزاء استفاده آرد.
 به عنوان نمونه دیگر همانطور آه در شکل (8 (دیده میشود قوس بتن مسلحی آه در روی
قوس موجود ساخته شده و قوس قدیمی به آن متصل شده، نقش سازه محافظ برای قوس موجود را
دارد زیرا علاوه برآنکه بارهای قائم و حتی افقی وارد بر قوس را تحمل میآند بلکه وزن
مرده خود قوس را نیز تحمل مینماید [2 .
4 ـ4 ـ آاهش بارهای قائم وارد بر سازه
 افزایش بارهای قائم علاوه بر اینکه ممکن است به بسیاری از الما ای سازهای در
بناهای تاریخی آسیب وارد نماید باعث افزایش جرم سازه شده و در نتیجه نیروهای اینرسی
ناشی از زمین لرزه را افزایش میدهد. از این رو سبک سازی و آاهش جرم ساختمان یکی از
راهکارهای مؤثری است آه میتوان ایمنی بنا را در برابر بارهای لرزهای افزایش داد.
اینکار میتواند به شیوههای مختلف صورت گیرد. یک روش آاهش جرم ساختمان بوسیله آاهش
جرم اجزاء آن خصوصاً سقف است، در بسیاری از بناهای تاریخ سقف بنا بدون جهت دارای
وزن زیادی است مثلا? با انباشته شدن لایههای مختلف آاهگل در دورههای مختلف، وزن سقف
بیجهت سنگین شده است آه با برداشت لایههای اضافی و ایزولاسیون مناسب سقف میتوان وزن
سقف را به میزان قابل توجهی آاهش داد [1 .[
 روش دوم آه بیشتر یک روش مدیریتی است، آاهش سربارهای وارد بر طبقات مختلف بنا
است. به عنوان نمونه اشیاء یا قطعات سنگینی آه در طبقات فوقانی یک بنا وجود دارد و
الزام خاصی در وجود آ ا در طبقات فوقاتی بنا وجود ندارد میتوان به طبقه همکف و یا
مکان مناسبی انتقال داد. یا نمونه دیگر آنترل سربار بوسیله آاهش بازدیدآنندگان و یا
عدم ورود آ ا به طبقات فوقانی بنا است. در همین مورد میتوان به پلهای تاریخی شهر
اصفهان اشاره آرد. تا حدود سی سال پیش عبور اتومبیلهای سواری از روی سی و سه پل
اصفهان آاملا? مرسوم بود ولی با جلوگیری از عبور وسایل نقلیه سنگین آمک بسیار بزرگی
برای آاهش صدمات وارد بر بنا به عمل آمد.
 به عنوان روشی دیگر در این زمینه میتوان به حذف باربرف بر روی بام بناهای
تاریخی اشاره آرد. یکی از روشها آنست آه با تعبیه تأسیسات حرارتی روی بام ساختمان
از انباشت برف بر روی بام جلوگیری آرد. 

4 ـ 5 ـ جدا سازی لرزهای
 مفهوم جدا سازی لرزهای در دو دهة گذشته پیشرفت گستردهای داشته و امروزه تبدیل
به روش تکامل یافتهای برای حفاظت لرزهای ساختما ای مختلف از جمله بناهای تاریخی شده
است. ایده اصلی این روش بر اساس آاهش انتقال انرژی دینامیکی ناشی از زمین لرزه به
ساختمان مورد نظر استوار است به این ترتیب آه با افزایش قابل ملاحظه پریود ارتعاشی
غالب سازه، اختلاف آن را با پریود ارتعاشی غالب زمین لرزه افزایش میدهد در این صورت
انرژی انتقال یافته به سازه به نحو چشمگیری آاهش مییابد. این آار بوسیله جدا ساز
(Isolator(هائی آه دارای سختی افقی خیلی آم و میرائی مناسبی هستند، صورت میگیرد. این جدا
سازها معمولا? از جنس الاستومرهائی هستند آه با صحفات فولادی برای افزایش باربری قائم
تقویت شدهاند. چنانچه از این جداسازها در تراز پایه ساختمان استفاده شود به آ ا
جداساز پایه میگویند. البته از جدا سازها میتوان در تراز سقف برای جداسازی سقف و
یا یک جزء منفرد استفاده آرد [7 .[
 از این روش در بسیاری از سازهها، پلها، نیروگاههای هستهای استفاده شده است ولی
استفاده از آن برای بناهای تاریخی پیچیدهتر است. زیرا اولا? خصوصیات دینامیکی بناهای
مختلف معمولا? متفاوت و تا حدودی ناشناخته است از این رو در مورد هر بنای تاریخی
باید سیستم مناسب انتخاب و بکار گرفته شود، ثانیاً برای آاربرد جداسازی پایه معمولا?
نیاز به یک پی گسترده زیر آل بنا میباشد آه ساخت آن برای بنای موجود خود یک پروژه
بسیار پیچیده و حساس است. یک نمونه از آاربرد این روش برای یک ساختمان قدیمی، سالن
اجتماعات شهر سانفراسیسکو در آالیفرنیای ایالات متحده است آه در زلزله 1989
لوماپریتا دچار خسارتهائی شده بود [7 .[شکل (9 (یک نمونه جدا ساز لرزهای را نشان
میدهد.

4 ـ 6 ـ سیستمهای اتلاف انرژی غیر فعال
 مطالعات و تجربیات اخیر نشـان داده است آه استـفاده از سیسـتمهای اتلاف انـرژی
غیر فعال قابلـیت زیادی در آاهش خسارات لرزهای در انواع سازهها داشتهاند. این
سیستمها انواع مختلفی نظیر: سیستمهای ویسکوز، الاستوپلاستیک، ویسکوالاستیک و
الکترومغناطیس دارند. سیستمهای اتلاف انرژی، بخش اعظم انرژی دینامیکی را در خود
مستهلک مینمایند و از آسیب رساندن به اجزاء سازهای جلوگیری میآنند. یکی از انواع
سیستمهای جاذب انرژی با استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی (SMA (عمل مینماید
.[7]
 آلیاژهای حافظه دار شکلی (SMA (فلزاتی هستند آه دو خاصیت منحصر به فرد از
خود نشان میدهند: 1 ـ انعطاف پذیری این مواد تقریباً مشابه با انعطاف پذیری یک
قطعه لاستیک است. 2 ـ این مواد چنانچه پس از اعمال تغییر شکلهای زیاد در آ ا، حرارت
داده شوند، آاملا? به حالت اولیه خود باز میگردند. یکی از آلیاژهایی آه در برابر
خوردگی نیز مقاوم است آلیاژ نیکل و تیتانیوم (Ti Ni (میباشد.
 در بهسازی و ترمیم آلیسای سن فرانسیس (شکل 10 (در محل اتصال سقف جناح آلیسا
از این سیستم اتلاف انرژی استفاه شده است [7 

4 ـ سیستم آنترل فعال
 سیستم آنترل فعال، متشکل از دستگاههای محرآی است آه به طور همزمان در تعامل با
حسگرها (Sensor (و آنترل آنندهها در سازه تعبیه شده و به وسیله یک پردازشگر
مرآزی راهبری میشود. چنین سیستمی همزمان با اعمال تحریکات محیطی به سازه در اثر باد،
زلزله و ... به آمک حسگرها و سیستم پردازشگر مرآزی، اطلاعات مربوط به میزان نیروها
و تغییر شکلهای تحمیلی به سازه را دریافت و پردازش آرده و به وسیله سیستمهای محرک
خود نیروها و تغییر شکلهای متضادی را در زمان بسیار آوتاهی در سازه ایجاد میآند، به
طوری آه اثر تحریکات محیطی را خنثی نموده و در نتیجه، سازه عملا? تغییر شکلها و نیروهای
بسیار آمتری را در طول زمان تحریکات محیطی تجربه میآند.
 ساختما ای متعددی با این روش در برابر زلزله در آمریکا، ژاپن و چین، حفاظت
شدهاند ولی در مورد بناهای تاریخی هنوز در حد آارهای پژوهشی قرار دارد ولی در
ایتالیا یک پروژه تحقیقاتی ملی برای حفاظت بناهای تاریخی در برابر زلزله در این
مورد انجام شده است [3. [
5 -نتیجه گیری
 بناهای تاریخی به لحاظ ارزش فرهنگی از یک طرف ، فرسودگی و آسیب دیدگی
بسیاری از عناصر سازه ای آ ا 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 می
دارد روش های بهسازی لرزه ای برای اینگونه بناها تا حد امکان ایمن ، غیر مخرب موثر
و غیر آشکار باشند . به همین دلیل استفاده از انواع فناوریهای نوین نظیر کنترل فعال
، میراگرهای انرژی ، جداسازهای لرزه ای در کنار روش های مرسوم ، هر چند با هزینه
های بالا برای اینگونه ساختما ا قابل توجیه است 

6 -مراجع
[1 [زمرشیدی،حسین، 1380 ،معماری ایران-اجرای ساختمان با مصالح
سنتی،انتشارات زمرد ، 1380
[2] C.T. Christov etal State of Art of Technologies for Safeguarding Historic Strctures in Bulgaria
VTU Sofia Bulgaria - 2002
[3] A.Nappi State og the Art on New Technologies for Safeguarding Cultural Heritage : A short
Report and some Personal Points of view from italy Department of Civil Engineering -
University of Trieste – Italy - 2002
[4] ShriveN.GUse of Fiber Reinforced Polymersto improve Seismic Resistance of Masonary 6th
congresso Nacional de sismologia e Engenharia Sismica SISMICA 2004.
[5] GanzH.RPost-Tensioned Masonary stracturesVSL Report Series Berne Switzerland
[6] GemertD.V etal Structural Consolation and Strengthening of Masonary : Historical Oerview
and Evolution K.U. Leuven Belgium - 2004 

[7] Clemente P. etal Seismic Preservation of the Collective Memory International Conference
choices and strategies for Preservation of the Clollective Memory Dobbiaco 2002
Seismic Protection Methods For Historical Building
Omid zaribafian
Abstract
Historical buildings in Iran are buildings constructed of adobe brick mud stone
and wood .Three important properties increase seismic vulnerability of historical
building which are : material deterioration unresistant material structures heaviness
.According to that seismic protection methods used for these buildings must include
ways to reduce these problems . This paper includes different methods of historical
buildings seismic protection such as : strengthening building by replacing new
materials create auxiliary structure seismic base isolation and lightening .
Key word : Historical building Seismic protection Strengthening Seismic base
isolation


#کاشی سنتی
#کاشی مسجد
#قیمت کاشی سنتی

1400/02/05
بالا