مقاوم‌سازی سازه‌ها در برابر زلزله

مقاوم‌سازی ساختمان در علم مهندسی عمران به مفهوم بالا بردن مقاوم‌سازی ساختمان در برابر نیروهای وارده است. امروزه از این اصطلاح بیشتر در مورد نیروی زلزله استفاده می‌شود. از دیدگاه علمی، مقاوم‌سازی واژه کاملاً درستی برای این منظور نیست. چرا که منظور از اصطلاح «مقاومت‌سازی» به‌طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزای سازه (ساختمان) در برابر نیروی زلزله است. به همین دلیل اصطلاح «بهسازی» و در حالت خاص برای نیروی زلزله، «بهسازی لرزه‌ای» اصطلاح درست‌تری است.
از آن جایی که تخریب ساختمان‌های موجود و جایگزین کردن آن‌ها با ساختمان‌های جدید امری زمان بر و غیر اقتصادی بوده و در مورد سازه‌ها و ساختمان‌های حیاتی خدمت رسانی آن‌ها را با مشکل رو به رو می‌کند و هم چنین ایجاد خرابی در انواع مختلف بلایای طبیعی مثل زلزله امری اجتناب ناپذیر است علم مقاوم‌سازی خصوصا در کشورهای لرزه خیز روز به روز در حال پیشرفت می‌باشد.
وجود شیوه‌ها و گزینه‌های مختلف برای مقاوم‌سازی ساختمان که هرکدام دارای معایب و مزایای خاص خود هستند باعث آزادی عمل در ارائه طرح مقاوم‌سازی ساختمان می‌شود. البته لازم است ذکر شود انتخاب روش مناسب برای انجام مقاوم‌سازی ساختمان نیاز به تجربه و تخصص کافی دارد و یک طرح مقاوم‌سازی نادرست و غلط می‌تواند خسارت‌ها و زیان‌های جبران ناپذیر زیادی به همراه داشته باشد.
سازه‌های مهندسی به ناچار و همواره در برابر بارگذاری‌های دینامیکی طبیعی مانند: طوفان و بادهای شدید (با سرعت‌های بالاتر از ۱۰۰ کیلومتر در ساعت که گاه تا ۲۵۰ کیلومتر در ساعت نیز افزایش یافته‌اند :طوفان‌هاو گردبادهای قرن اخیر در آمریکا موسوم به کاترینا، تورنادو و غیره یا مولد سونامی‌ها در ژاپن و فیلیپین) یا زلزله و ارتعاشات زمین (به‌ویژه زلزله‌های اخیر در کشور ما) یا در برابر بارگذاری مصنوعی تولید شده از سایر سیستم‌های ایجاد شده توسط بشر مانند ارتعاشات و ضربه‌های شدید صوتی و انفجاری ناشی از عبور این سیستم‌ها و برخورد با سازه قرار دارند. اگر چه سازه‌هایی که توسط ما طراحی شده و می‌شوند همواره مجبور به تحمل بارگذاری‌های مرده وزنده (به انگلیسی: Deal Loads and Live Loads) مصالح و افراد هستند اما توسط طراح سازه قابل محاسبه و کنترل هستند و همواره در دستور کار محاسبات اجباری و لازم سازه قرار دارند. اما بارهای دینامیکی طبیعت در واقع "بارگذاری تحمیلی طبیعی و مصنوعی "است که طراح سازه مجبور به محاسبات مصالح لازم و چگونگی و موقعیت آن‌ها جهت مقاوم‌سازی سازه باید اقدام جدی نماید. در اغلب کشورهای جهان و به‌ویژه آسیا و از جمله کشور ما صفحه زمین ساخت (به انگلیسی: Tectonic) و بستر ایران به دو علت زیر وضعیت خطرناک و حساسی از نظر اثرگذاری تخریبی نیروی زلزله دارد:
صفحه زمین ساخت ایران از طرف صفحه زمین ساخت شبه جزیره عربستان سعودی تحت فشار مستمر قرار دارد. صفحه مذکور در هرسال چند سانتیمتر به زیر صفحه زمین ساخت ایران رفته و در اثر نیروهای فشاری و تراکم سیستماتیک تنش‌های خمشی و برشی و پیچشی -سر انحام در بخشی از صفحه مقاومت مجاز لایه‌های بستر تکتونیک با تمام رسیده و از حد خود خارج شده و به‌عبارت فنی صفحه وارد مرحله تغیر شکل پلاستیک و خمیری شده و با عملکرد تنش برشی حاصله بخش عظیمی از بافت و لایه به صورت لغزش صفحه‌ای یا حالت گسل (معادل Fault) بریده و روی لایه دیگر رانش افقی یا عمودی می‌کند. انرژی آزاد شده از این فرایند که گاه ده‌ها برابر انرژی بمب اتمی هیروشیما (در ۱۹۴۵) قدرت تخریب دارد به صورت امواج زلزله موسوم به P و S از کانون زلزله به سطح پوسته "زمین ساخت" رسیده و به‌صورت نیروهای برشی موسوم به :برش پایه-سازه‌های ساخته شده روی این پوسته را به صورت برش قیچی -نوسانی در کل ارتفاع سازه درمی‌نوردند. در واقع این امواج افقی:S هستند که با ارتعاشات بزرگ خود تخریبات اصلی را در سازه‌ها به‌وجود می‌آورند. ارتعاشات کوچکتر و کم اثرتر مربوط به امواج عمودی:p است. این حرکات نوسانی سازه به "مد ارتعاشی" موسوم است و اگر سازه بتواند در برابر این نوسانات در مدت تناوب (پریود نوسانات یا پریود فرکانس‌های ارتعاش) که در زلزله‌های ایران اغلب: به‌طور متوسط ۲۵ تا ۳۰ ثانیه ادامه دارد (شدت و بزرگی زلزله اصلی قبل از پروسه پس لرزه‌ها) مقاومت کند می‌توان امیدوار بود که ساکنان آن فرصت فرار و نجات را خواهند یافت.