ارزیابی ایمنی سازه های شهری در برابر زلزله با رویکرد بهینه سازی طراحی بتن مسلح در پروژه های شهرداری ایلام

ارزیابی ایمنی سازه های شهری در برابر زلزله یکی از اصلی ترین مولفه های راهبردی در مدیریت ریسک شهری، به ویژه در مناطق با خطر لرزه ای بالا مانند ایلام است. در پروژه های عمرانی شهرداری این شهر، اغلب سازه های موجود دارای ضعف های اجرایی و طراحی هستند که در برابر زلزله های متوسط تا شدید عملکرد مناسبی نشان نمی دهند. این پژوهش با تمرکز بر بهینه سازی طراحی سازه های بتن مسلح و استفاده از فناوری های نوین مقاوم سازی، رویکردی جامع برای ارتقای سطح ایمنی ساختمان های موجود شهرداری از جمله مدارس، پارکینگ ها، سوله های خدماتی و ساختمان های اداری ارائه می دهد. روش تحقیق بر پایه تحلیل ترکیبی شامل ارزیابی لرزه ای غیرخطی، مدل سازی عددی و اجرای راهکارهای بهسازی موضعی است. در گام نخست، آسیب پذیری اجزای بحرانی سازه ها با استفاده از تحلیل پوش آور و منحنی های شکنندگی تعیین گردید. سپس، گزینه های مقاوم سازی شامل بتن الیافی با عملکرد بالا (HPFRC)، سیستم های کامپوزیتی FRP و تقویت موضعی ستون ها و دیوارهای برشی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج تحلیل ها نشان می دهد استفاده از بتن الیافی به منزله جایگزین جزئی برای بتن معمولی، ضمن افزایش شکل پذیری و مقاومت کششی، موجب کاهش تمرکز تنش های موضعی تا حدود ۴۰٪ نسبت به حالت اولیه می شود. همچنین، تقویت ستون ها با کامپوزیت FRP عملکرد سازه را در محدوده تغییرمکان های بزرگ پایدارتر کرده و جذب انرژی لرزه ای را تا ۳۰٪ افزایش می دهد. در بخش بهسازی موضعی، روش تزریق رزین اپوکسی در ترک های دیوارها و مقاوم سازی اتصالات تیر-ستون با صفحات فولادی، توانست سختی جانبی سازه ها را در سطح عملکرد «ایمنی جانی» حفظ کند. از نظر اقتصادی، طرح ترکیبی بتن الیافی و FRP نسبت به مقاوم سازی کامل فولادی حدود ۲۵٪ صرفه جویی ایجاد کرد، که برای بودجه عمرانی شهرداری گزینه ای مقرون به صرفه به شمار می رود. افزون بر این، طراحی مبتنی بر بهینه سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، توانست نسبت وزن به مقاومت را در سازه های پیشنهادی کاهش دهد و پایداری لرزه ای آن ها را در سناریوی زلزله ۷ ریشتری تایید کند. بر اساس نتایج، اجرای روش ترکیبی بتن الیافی و FRP همراه با پایش دوره ای، می تواند شاخص ایمنی لرزه ای سازه های شهری شهرداری ایلام را در بازه سه ساله تا بیش از ۶۵٪ افزایش دهد. این مطالعه در نهایت توصیه می کند که الگوی طراحی و مقاوم سازی بر پایه فناوری های نوین بتن تقویت شده و مواد کامپوزیتی به عنوان بخشی از برنامه جامع مدیریت بحران شهری در شهرداری ایلام به اجرا درآید.