भूकंप मार्गदर्शक सूचना २१
वैशिष्ट्ये : भारतातील शहरी भागांतील प्रबलित (Reinforced) काँक्रीटच्या बहुमजली इमारती मोठ्या प्रमाणावर प्रचलित होत आहेत. अलिकडच्या काळात बांधण्यात आलेल्या अनेक बहुमजली इमारतींचे एक वैशिष्ट्य हे आहे की त्यात वाहनतळासाठी तळमजला विवृत (Open) ठेवण्यात येतो (आकृती १). म्हणजेच तळमजल्यावरील स्तंभांना त्यांच्यामध्ये विभाजन भिंती / आडभिंती / पडदी (Partition walls) नसतात. अशा इमारतींना सहसा विवृत तळमजला इमारती (Open Ground Storey Buildings) किंवा पादयष्टीवरील इमारती (Buildings On Stilts / प्रवालपाद) असे म्हटले जाते.
विवृत तळमजला असलेल्या म्हणजेच केवळ तळमजल्यावर स्तंभ असलेले आणि वरील मजल्यावर दोन्ही स्तंभ आणि विभाजक भिंती असलेल्या इमारतीचे पुढीलप्रमाणे दोन विशिष्ट गुणधर्म आहेत.
- अशी इमारत तळमजल्यावर सापेक्षतः सुनम्य (Flexible) असते म्हणजेच तळमजल्यावर इमारतीने अनुभवलेले सापेक्ष क्षितिज विस्थापन हे तिच्या वरील इतर मजल्यांपेक्षा कितीतरी अधिक असते. या सुनम्य मजल्यास मृदू मजला (Soft Storey) असे देखील म्हणतात.
- अशा इमारतींचा तळमजला तुलनेने कमकुवत असतो. म्हणजेच तळमजल्यावर तिला धारण करण्यास शक्य असलेले क्षितिज भूकंपीय बल हे वरील मजल्यावर धारण करू शकणाऱ्या बलापेक्षा उल्लेखनीय रीत्या कमी असते. म्हणजेच, विवृत मजला हा निश्चितपणे कमकुवत मजला देखील असू शकतो.
सहसा, विवृत किंवा मृदू मजला हा तळमजल्यावर आढळतो, परंतु तो काही इमारतींमध्ये इतर वरच्या मजल्यावर देखील बांधला जाऊ शकतो.
भूकंप वर्तणूक : जगभरात भूतकाळातील भूकंपादरम्यान विवृत तळमजला असलेल्या इमारतींनी सातत्याने असमाधानकारक कृती केली आहे. (उदा., १९९९ मधील तुर्की व तैवान आणि २००३ मधील अल्जिरिया येथील भूकंप). यांपैकी उल्लेखनीय संख्येने त्या कोसळल्या आहेत. भारतातील अनेक मोठ्या शहरांमध्ये विवृत तळमजला असलेल्या इमारती बांधण्यात आल्या आहेत. उदा., केवळ अहमदाबाद शहरामध्ये जवळपास २५,००० पाच मजली इमारती आहेत, त्यांतील बहुतांश इमारतींना विवृत तळमजला आहे. तसेच भारतातील साधारण ते तीव्र भूकंपप्रवण प्रदेशातील (म्हणजेच III, IV आणि V प्रदेशातील) विविध शहरे आणि गावांमध्ये अशाच प्रकारे संकल्पित आणि बांधकाम केलेल्या इमारती अस्तित्वात आहेत. २००१ मधील भूजच्या भूकंपात अहमदाबादमधील (अधिकेंद्रापासून २२५ किमी.) १०० पेक्षा अधिक अशा प्रकारच्या प्रबलित काँक्रीटच्या इमारती कोसळल्या किंवा त्यांचे मोठ्या प्रमाणावर नुकसान झाले. त्यामुळे विवृत तळमजला असलेल्या इमारती भूकंपाच्या हादऱ्यांदरम्यान अतिशय धोकादायक ठरतात ही बाब अधोरेखित झाली.
वरच्या मजल्यांवर बांधण्यात येणाऱ्या भिंतीमुळे ते मजले विवृत तळमजल्यांपेक्षा अधिक दृढ ठरतात. म्हणजेच, भूकंपादरम्यान वरील मजले एकसंध किंवा एक सलग कक्ष म्हणून हलतात आणि इमारतीचे कमाल क्षितिज विस्थापन विवृत तळमजल्यावरच होते. साध्या भाषेत अशा इमारतींची तुलना चॉपस्टिकवरील (जेवणाचे हस्तिदंती काटे) इमारती किंवा विपरीत (पर्यस्त) लंबकाशी (Inverted Pendulum) करता येईल ज्यायोगे अशा इमारती भूकंपादरम्यान मागे आणि पुढे अशा प्रकारे हेलकावे खातात (आकृती २ अ) आणि विवृत तळमजल्यावरील स्तंभ तीव्रतेने प्रतिबलित होतात (आकृती २ आ). जर इमारतीचे स्तंभ कमकुवत असतील (त्यांच्यात भूकंपाची उच्च प्रतिबले घेण्याचे सामर्थ्य नसल्यास) किंवा त्यांच्यामध्ये पुरेशी तंतुक्षमता नसेल (पहा : भूकंपमार्गदर्शक सूचना ९), तर ते तीव्रपणे क्षतिग्रस्त होऊ शकतात (आकृती ३ अ) आणि हे इमारत कोसळण्यास देखील कारणीभूत ठरू शकते (आकृती ३ आ).
खरी समस्या : विवृत तळमजल्याच्या इमारती या आकस्मिकपणे तळमजल्यावर इमारतीची दृढता आणि सामर्थ्य कमी करणाऱ्या मूलतः कमकुवत असलेल्या बांधकाम प्रणाली आहेत. सध्याच्या बांधकाम संकल्पन पद्धतीमध्ये आणि परिगणितांमध्ये दृढ बांधकाम भिंती (Stiff Masonry Walls; आकृती ४ अ) दुर्लक्षित करून केवळ मोकळ्या चौकटीच (Bare Frames) गृहित धरल्या जातात (आकृती ४ आ). म्हणजेच, यामध्ये विपरीत लंबकाचा परिणाम संकल्पनामध्ये समाविष्ट केला जात नाही.
सुधारित संकल्पन कौशल्ये : २००१ मधील भूजच्या भूकंपामध्ये अनेक विवृत मजल्यांच्या प्रबलित काँक्रीटच्या इमारती कोसळल्यामुळे भारतीय भूकंपीय मानक आय. एस्. १८९३ (भाग १) २००२ आवृत्तीमध्ये मृदु मजल्याच्या इमारतींशी निगडित काही विशिष्ट संकल्पन तरतुदींचा समावेश करण्यात आला आहे. प्रथमतः त्यात इमारत कधी मृदू आणि कमकुवत मजल्याची गृहित धरावी हे नमूद केले आहे. दुसरे म्हणजे मृदु मजल्यांसाठी उर्वरित संरचनेच्या तुलनेत उच्च संकल्पन बले प्रस्तावित करण्यात आली आहेत. मानकामध्ये सुचविल्याप्रमाणे भूकंपीय बलांच्या प्रभावाखाली स्तंभ, तुळया आणि कर्तन भिंती (असल्यास) मधील बल इमारतीला मोकळी चौकट (अंतर्भरण रहित) (आकृती ४ आ) गृहित धरून परिगणिते करता येऊ शकतात. तथापि, विवृत तळमजल्यावरील स्तंभ आणि तुळया या मोकळ्या चौकटीच्या विश्लेषणानंतर येणाऱ्या बलांच्या २.५ पट अधिक बलांसाठी संकल्पित करणे आवश्यक आहे.
प्रबलित काँक्रीटच्या सर्व नवीन इमारतींसाठी सर्वोत्तम उपाय म्हणजे कुठल्याही मजल्यावरील आकस्मिकपणे एकदम दृढता आणि सामर्थ्यामधील बदल किंवा ऱ्हास टाळणे. यावर एक उपाय म्हणजे, तळमजल्यावर देखील भरीव दगडी किंवा प्रबलित काँक्रीटच्या भिंती बांधणे आदर्श ठरेल. (आकृती ५). तळमजल्यावर अंतर्भरण भिंती नसल्यामुळे नसल्यामुळे तिथे आकस्मिक दृढता आणि सामर्थ्य यांचा ऱ्हास होत नसल्याची खात्री करून संकल्पन अभियंते सुनम्य आणि कमकुवत तळमजल्याचे घातक परिणाम टाळू शकतात.
अस्तित्वात असलेल्या विवृत तळमजला इमारतींना भूकंपाच्या तीव्र हादऱ्यांदरम्यान कोसळण्यापासून वाचविण्यासाठी त्यांना योग्यरित्या सबलित करणे आवश्यक आहे. अशा इमारतींची भूकंपीय सुरक्षा वाढविण्यासाठी घरमालकांनी याबाबत यथोचित तांत्रिक मार्गदर्शन करणाऱ्या अभियंत्यांची मदत घेतली पाहिजे.
संदर्भ :
- सूचना ६ : भूकंपादरम्यान वास्तुशास्त्रीय वैशिष्ट्यांचा इमारतींवर होणारा परिणाम.
- सूचना १७ : प्रबलित काँक्रीटच्या इमारतींवर भूकंपाचे होणारे परिणाम.
- IITK BMTPC भूकंपमार्गदर्शक सूचना २१.
समीक्षक – सुहासिनी माढेकर
