भूकंप मार्गदर्शक सूचना क्र. ८
भूकंपविरोधक इमारतींचे संकल्पन :
एखाद्या विवक्षित स्थळी भूकंपामुळे निर्माण होणाऱ्या हादऱ्यांची तीव्रता हलकी, साधारण किंवा तीव्र असू शकते. या बाबीचा सापेक्षतेने विचार केल्यास, हलके हादरे अनेकदा होतात. साधारण हादरे अधूनमधून बसतात तर तीव्र हादरे क्वचित बसतात. थोडक्यात, जगभरात ५.० – ५.९ या परिमाणाचे सरासरी ८०० हादरे वर्षभरात बसतात, तर ७.० – ७.९ या परिमाणाचे केवळ सु. १८ हादरे बसतात. (पहा : तक्ता १, भूकंप मार्गदर्शक सूचना ०३ – भूकंपाचे मोजमाप). म्हणूनच, सर्वसाधारणपणे, इमारतीचे आयुष्य केवळ ५० ते १०० वर्षे असताना तिला त्या निवडलेल्या स्थळावर ५०० वर्षातून एकदा किंवा त्यापेक्षा जास्त २००० वर्षातून एकदा होणाऱ्या भूकंपासाठी तिचे संकल्पन करायचे का? इमारतींच्या बांधकामात कुठलीही वाढीव सुरक्षा निर्माण करताना सर्व प्रकारच्या भूकंपविरोधक वैशिष्ट्यांचा समावेश करायचे ठरविल्यास त्या इमारतीची किंमत मोठ्या प्रमाणावर वाढते जे फारसे व्यवहार्य ठरत नाही. त्याविरुद्ध, भूकंपाचे होणारे सर्व दुष्परिणाम बाजुला सारून इमारतींचे संकल्पन करायचे का? साहजिकच पहिला मार्ग अतिशय महागडा असून दुसरा मार्ग मोठ्या प्रमाणावर विनाशाकडे नेणारा आहे. म्हणूनच इमारतींचे संकल्पन तत्त्व या दोन्हींचा सुवर्णमध्य साधणारे असले पाहिजे.
भूकंपरोधक इमारती :
अभियंते इमारतींचे संकल्पन करताना कधीही संपूर्णपणे “भूकंपरक्षित” (Earthquake – Proof) इमारती बनविण्याचा प्रयत्न करीत नाहीत. याचे कारण वर नमूद केल्याप्रमाणे अशा इमारती अतिशय दणकट परंतु, त्याचबरोबर अतिशय महागड्या ठरतील. त्यामुळे, अभियांत्रिकी हेतू हा असतो की इमारती भूकंपरोधक म्हणजे ज्या इमारती भूकंपाच्या हादऱ्यांचा सामना करताना काही अशी किंवा मोठ्या प्रमाणावर क्षति सहन करतील पण संपूर्णपणे कोसळणार नाहीत. अशाप्रकारे, भूकंपरोधक इमारतींमध्ये मनुष्य आणि साधनसामग्रीच्या सुरक्षेची खात्री मिळते आणि ज्यायोगे मोठा विनाश टाळला जाऊ शकतो. हेच जगभरातील भूकंपीय संकल्पन मानकांचे मुख्य उद्दिष्ट आहे.
भूकंपीय संकल्पन तत्त्वे :
भूकंपीय संकल्पन तत्त्वांचा खालीलप्रमाणे सारांश करता येईल (आकृती १) :
- हलक्या परंतु सातत्याने होणाऱ्या हादऱ्यांमुळे, इमारतींचे ऊर्ध्व आणि क्षितीज बलांचा सामना करणाऱ्या प्रमुख घटकांना नुकसान होता कामा नये मात्र या बलांचा सामना न करणाऱ्या इमारतींच्या घटकांना दुरुस्त होण्याइतकी क्षति होण्यास हरकत नसावी.
- साधारण तसेच अधूनमधून होणाऱ्या हादऱ्यांमुळे, प्रमुख घटकांत दुरुस्त होण्याइतकी क्षति होऊ शकते, तसेच इमारतीच्या इतर भागांना भूकंपानंतर त्यांना बदलता येऊ शकेल इतपत क्षति झाली तरी चालेल.
- तीव्र तसेच क्वचित होणाऱ्या हादऱ्यांदरम्यान, प्रमुख घटकांना तीव्र (दुरुस्त न होण्याइतकी देखील) क्षति होऊ शकते, मात्र इमारत कोसळता कामा नये.
म्हणजेच हलक्या हादऱ्यांनंतर इमारत थोड्याच वेळात कार्यरत होईल आणि तिच्या दुरुस्तीची किंमत कमी असेल; साधारण हादऱ्यांनंतर इमारत एकदा क्षति झालेल्या प्रमुख घटकांची दुरुस्ती आणि सबलीकरण झाले की पुन्हा कार्यरत होऊ शकेल. परंतु, तीव्र हादऱ्यांनंतर इमारत पुढील काळातील वापरासाठी अकार्यक्षम होईल, परंतु ती उभी असेल आणि दरम्यानच्या काळात रहिवाशांना बाहेर काढता येईल तसेच पुढील भविष्यात झालेल्या साधन संपत्तीचे नुकसान भरून काढता येऊ शकेल.
इमारतींच्या संकल्पनांचे तत्त्व ठरविताना भूकंपामुळे होणाऱ्या दुष्परिणामांच्या परिमाणाचा विचार करणे आवश्यक आहे. उदा., महत्त्वाच्या इमारती जसे दवाखाने आणि अग्नीशामक केंद्रे इ. भूकंपानंतरच्या मदतकार्यात निर्णायक ठरतात आणि म्हणूनच त्या त्वरित कार्यरत होणे आवश्यक आहे. या इमारतींचे काही प्रमाणात क्षति सहन करण्याच्या तसेच उच्च पातळीच्या भूकंपीय सुरक्षेसाठी संकल्पन केले गेले पाहिजे. काही वेळी भूकंपामुळे धरणांचे बांध फुटल्यामुळे मोठा पूर येऊन ते एक वेगळेच संकट ठरण्याचा संभव असतो. म्हणूनच धरणे, वीजनिर्मिती प्रकल्प आणि अणूऊर्जा केंद्रे ही देखील इतर इमारतींच्या तुलनेत अधिक जास्त भूकंपीय गतीसाठी संकल्पित केली पाहिजेत.
इमारतींमधील न टाळण्याजोगी क्षति :
भूकंरोधक इमारतींचे संकल्पन करताना होणारी क्षति रास्त किंमतीमध्ये स्वीकारार्ह पातळीपर्यंत नियंत्रित करण्याचा प्रयत्न केला जातो. भूकंपानंतर कुठल्याही इमारतीला तडे गेल्यास ती संपूर्ण इमारत राहण्यायोग्य नाही, या सर्वसाधारण समजाच्या विरुद्ध भूकंपरोधक इमारत संकल्पन करणारे अभियंते मानतात की, काही क्षति ही न टाळता येण्याजोगी असते. भूकंपादरम्यान इमारतींना विविध प्रकारे क्षति होते. जसे की काँक्रिट आणि दगडी बांधकामाच्या इमारतींमधील भेगा किंवा तडे. यातील काही भेगा त्यांच्या आकार आणि स्थान यांच्यावर अवलंबून स्वीकारार्ह असतात आणि काही भेगा स्वीकारार्ह नसतात. उदा., प्रबलित काँक्रिटचा सांगाडा (Reinforced Concrete Frame) असलेल्या आणि दगड किंवा विटांचे बांधकामाच्या इमारतीतील उभ्या स्तंभ आणि उर्वरीत भागातील भेगा स्वीकारार्ह आहेत, परंतु स्तंभामधील कर्ण रेषेतील भेगा स्वीकारार्ह किंवा योग्य नाहीत (आकृती २). सर्वसाधारणपणे भूकंपरोधक इमारतीतील क्षतिच्या कारण आणि तीव्रतेबाबतच्या संबंधी तांत्रिक पात्रताधारक व्यावसायिक तज्ञ व्यक्तीच जाणकार असतात.
म्हणूनच, भूकंपरोधक इमारतींचे संकल्पन भूकंपादरम्यानची क्षति स्वीकारार्ह असण्यासोबतच ती योग्य प्रमाणात आणि योग्य ठिकाणी आहे याची खात्री पटण्यासंबंधी आहे. थोडक्यात, भूकंपरोधक संकल्पन घरात वापरात येणाऱ्या विद्युत् ज्वालकाप्रमाणे (Electric Fuse) आहे. घरातील संपूर्ण विद्युत् उपकरणे आणि तारांचे जाळे वाचविण्याकरिता तुम्ही विद्युत् परिपथातील (Electric Circuit) छोट्या ज्वालकांचा बळी देऊ शकता आणि ही ज्वालके उच्च विद्युत् प्रवाह कमी झाल्यावर बदलता येऊ शकतात. त्याचप्रमाणे इमारतीला भूकंपात कोसळण्यावाचुन वाचविण्याकरिता, तिच्या आधीच ठरविण्यात आलेल्या काही घटकांना स्वीकारार्ह पद्धतीची आणि पातळीची क्षति होऊ देणे आवश्यक ठरते.
स्वीकारार्ह नुकसान :
लवचिकता किंवा तंतुक्षमता (Ductility) म्हणूनच, आता अभियंत्यासमोरील कठीण आव्हान हे असते की भूकंपादरम्यान क्षतिचे स्वीकारार्ह स्वरूप आणि इमारतीची अपेक्षित वर्तणूक शोधून काढणे. हे करण्यासाठी बांधकामातील विविध सामग्रींची वैशिष्ट्ये समजून घेणे आवश्यक ठरते. यासाठी फळ्यावर लिहिण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या खडू आणि कागदांना एकत्रित धरून ठेवणाऱ्या स्टीलच्या टाचण्यांचे उदाहरण पाहूया. या दोन्ही वस्तू तोडायचा प्रयत्न केल्यास खडू पटकन तुटतो. त्याविरूद्ध, स्टीलच्या टाचण्या केवळ मागे पुढे वाकू शकतात, परंतु तुटत नाहीत. टाचण्यांच्या या मोठ्या प्रमाणावर मागे पुढे वाकण्याच्या गुणधर्माला लवचिकता किंवा तंतुक्षमता असे म्हणतात. खडू हे मात्र ठिसूळ साहित्य आहे.
या गुणधर्माचा वापर इमारतींना आणि तिच्या प्रमुख घटकांना भूकंपादम्यान त्यांच्यात तंतुक्षमता निर्माण होण्याच्या पद्धतीने बांधण्यासाठी केला जातो. अशा इमारतींमध्ये जमिनीच्या हादऱ्यांदरम्यान पुढे आणि मागे हेलकावे घेण्याची क्षमता असते. यामुळे वर नमुद केल्याप्रमाणे इमारतीला थोडी क्षति पोहोचते परंतु ती कोसळत नाही (आ. ३).
तंतुक्षमता हा इमारतीच्या कृतीवर परिणाम करणारा एक महत्त्वाचा घटक आहे. म्हणजेच, भूकंपरोधक संकल्पित इमारतींमध्ये ज्या ठिकाणी क्षति होणार आहे ते आधीच ठरविल्यामुळे त्या ठिकाणी योग्य तपशीलवार आरेखन केल्यास इमारतींची तंतुक्षम वागणूकीची खात्री मिळते.
संदर्भ :
- IITK – BMTPC : भूकंपमार्गदर्शक सूचना – ०८
