भूकंप मार्गदर्शक सूचना २३
कर्तन भिंत इमारत (Shear wall Buildings) : प्रबलित (Reinforced) काँक्रिटच्या इमारतींमध्ये सहसा लादी तुळया आणि स्तंभ यांच्या जोडीनेच ऊर्ध्व पट्टी सदृश्य भिंती असतात. त्यांना कर्तन भिंती असे म्हणतात. (आकृती १) या भिंती साधारणपणे इमारतीच्या पायाच्या पातळीपासून सुरू होऊन इमारतीच्या संपूर्ण उंचीभर सलगपणे बांधल्या जातात. बहुमजली इमारतींमध्ये त्यांची जाडी १५० ते ४०० मिमी इतकी असू शकते. कर्तन भिंती साधारणपणे इमारतींच्या दोन्ही लांबी आणि रुंदी यांच्या दरम्यान विशिष्ट ठिकाणी बांधल्या जातात.
कर्तन भिंतीचे फायदे : योग्य संकल्पन आणि तपशीलवार आरेखन केलेल्या कर्तन भिंती भूकंपादरम्यान अत्यंत परिणामकारक ठरतात. जगातील अनेक नामांकित संकल्पन अभियंत्यांच्या मते तीव्र भूकंपप्रवण प्रदेशात कर्तनभिंतींशिवाय इमारती बांधणे केवळ अशक्य आहे. कर्तन भिंतींच्या, भूकंपाच्या हादऱ्यांचे उत्तम रीत्या प्रतिरोध करण्याच्या वैशिष्ट्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर जीवित आणि वित्त हानी टाळता येऊ शकते. म्हणूनच अशा भिंती इमारतींसाठी अत्यंत उपयुक्त ठरतात.
अतिभूकंपप्रवण प्रदेशातील कर्तन भिंतींना विशेष तपशीलवार आरेखनाची आवश्यकता असते. पूर्वी झालेल्या भूकंपात अनेक इमारतींचे जरी भूकंपीय कृतींसाठी तपशीलवार आरेखन केले गेले नसले तरीही त्यांच्यामध्ये सुयोग्य वर्गीकरण प्रबलन (well – distributed reinforcement) असल्याने त्या कोसळण्यापासून बचावल्या. चिली, न्यूझीलंड किंवा अमेरिका यांसारख्या भूकंपप्रवण प्रदेशात कर्तनभिंतीच्या इमारती अत्यंत लोकप्रिय आहेत. याचे दुसरे कारण असे की त्यांचे तपशीलवार प्रबलन आरेखन अतिशय सरळसोट असल्याकारणाने ते बांधकाम स्थळी लागू करण्यास देखील सहज शक्य आहे. या भिंती त्यांच्या बांधकाम मूल्य आणि संरचनात्मक तसेच असंरचनात्मक घटक (जसे काचेची तावदाने किंवा इमारतींमधील काही वास्तुशास्त्रीय घटक) या दोन्ही बाबींमध्ये कार्यक्षम आहेत.
कर्तन भिंतींचे वास्तुशास्त्रीय पैलू : प्रबलित काँक्रिटच्या अनेक कर्तन भिंतीसह बांधण्यात आलेल्या इमारतींना असलेले स्तंभ प्रामुख्याने गुरुत्वीय बल वाहून नेतात. ही बले इमारतीच्या वस्तुमान आणि स्वबलांवर अवलंबून असतात. कर्तन भिंती त्यांच्या अभिस्थापित दिशेला मोठे सामर्थ्य आणि दृढता देतात ज्यामुळे इमारतींचा पार्श्वीय दोल (Lateral Sway) लक्षणीयरित्या कमी होतो आणि त्यामुळे संरचना आणि त्यातील घटकांची क्षति कमी होते. कर्तन भिंती मोठे क्षितीज बल वाहून नेत असल्याने त्यांच्यावर होणारे परिभ्रम परिणाम (Overturning effects) अधिक तीव्र असतात. म्हणूनच त्यांच्या पायांच्या संकल्पनाकडे विशेष लक्ष पुरविणे आवश्यक आहे. कर्तन भिंती प्राधान्यतेने इमारतीच्या दोन्ही लांबी आणि रुंदीच्या दिशेने बांधणे आवश्यक आहे. तथापि जर त्या इमारतीच्या एकाच दिशेने बांधण्यात आल्या तर तीव्र भूकंपाच्या परिणामांचा प्रतिरोध करण्यासाठी ऊर्ध्व समतल पातळीमध्ये तुळया आणि स्तंभांची योग्य जालक (जिला आघूर्ण प्रतिरोध चौकट – Moment Resisting Frame असे म्हणतात.) बांधणे अत्यंत आवश्यक आहे. कर्तन भिंतींमध्ये दरवाजे किंवा खिडक्यांचे उघड देता येऊ शकतात, परंतु त्यांचे आकार लहान असले पाहिजेत जेणे करून भिंतींमधून वाहणाऱ्या बलांना कमीतकमी अडथळा निर्माण होईल. याबरोबरच, उघाडांचे इमारतीच्या एकंदर सममितीमध्ये स्थाननिश्चित केले पाहिजे. उघाडांजवळील भिंतींचा काटछेद क्षितीजीय भूकंपीय बलांना वाहून नेण्यास पुरेसा आहे याची खात्री पटविण्यासाठी विशेष संकल्पन तपासणीची आवश्यकता भासते.
इमारतींमधील पिळामुळे होणाऱ्या दुष्परिणामांना टाळण्यासाठी कर्तनभिंतींचे आराखड्यात सममिती पातळीमध्ये सर्वप्रथम स्थाननिश्चित केले पाहिजे (आकृती २). आराखड्यामध्ये त्या एका किंवा दोन्ही दिशांना सममितीमध्ये असणे अत्यंत आवश्यक आहे. सर्वसाधारणपणे कर्तन भिंती इमारतीच्या बाह्य परिमितीभोवती बांधण्यात आल्या तर त्या अधिक परिणामकारक ठरतात आणि भूकंपादरम्यान इमारतींच्या पीळास उत्तम प्रतिरोध करतात.
कर्तन भिंतींचे तंतुक्षम संकल्पन : प्रबलित काँक्रिटच्या तुळया आणि स्तंभांप्रमाणेच कर्तन भिंतीदेखील तंतुक्षमरित्या संकल्पित केल्यस उत्तम कामगिरी करतात. एकूणच या भिंतींचे भौमितीक गुणधर्म, प्रबलनाचे प्रकार आणि प्रमाण, तसेच त्यांची इमारतींमधील उर्वरित घटकांसोबतच जोडणी या बाबी त्यांची तंतुक्षमता सुधारण्यास मदत करतात. भारतीय तंतुक्षम तपशीलवार आरेखन (आय्. एस्. 13920 – 1993) यामध्ये प्रबलित काँक्रिटच्या घटकांसाठी विशेष संकल्पन मार्गदर्शक तत्त्वे देण्यात आली आहेत.
कर्तन भिंतींची भूमिती : कर्तन भिंतींच्या काटछेदाचे एक परिमाण साधारणपणे दुसऱ्या परिमाणापेक्षा अधिकच मोठे असते. यामध्ये आयताकृती काटछेद बराच सामान्य असला तरी L आणि U आकाराचे काटछेद सुद्धा अनेकदा वापरले जातात (आकृती ३). इमारतींच्या उद्वाहक गाभ्याभोवती (Elevator core) पातळ भिंती असलेले (Thin walled) कूपक (Hollow shafts) देखील कर्तन भिंतींचे कार्य करू शकतात आणि त्यांचा भूकंपीय बलांना प्रतिरोध करण्यासाठी वापर करता येऊ शकतो.
कर्तन भिंतींमधील प्रबलन गज : भिंतीमध्ये पोलादी प्रबलन गज नियमित व्यंतरावर ऊर्ध्व आणि क्षितीज जालक (Vertical and horizontal grids) तयार करून टाकले पाहिजेत (आकृती ४ अ). असे प्रबलन भिंतींमध्ये एका किंवा दोन समांतर स्तरांमध्ये देखील टाकता येऊ शकते. क्षितीज प्रबलन भिंतींच्या टोकांना नांगरले पाहिजे. प्रबलन गजांचे प्रत्येकी क्षितीज आणि उर्ध्व दिशेतील किमान क्षेत्रफळ, त्याच्या काटछेदाच्या 0.0025 पट इतके असले पाहिजे. तसेच हे ऊर्ध्व प्रबलन भिंतीच्या काटछेदादरम्यान एकसमानपणे विभागले पाहिजे.
कर्तन भिंतींचे सीमाघटक : भूकंपाच्या क्षितीजीय बलांमुळे निर्माण होणाऱ्या मोठ्या प्रमाणावरील परिभ्रम आघूर्णामुळे कर्तन भिंतीच्या कडा मोठे संपीडन आणि ताणाचे प्रतिबल अनुभवतात. कर्तन भिंती तंतुक्षम पद्धतीने कामगिरी करतीलच याची निश्चित खात्री मिळविण्यासाठी भिंतींच्या टोकांचे भागातील काँक्रिट विशेष पद्धतीने प्रबलित केले गेले पाहिजे. हे करताना प्रबलनाचे गज स्वतःचे सामर्थ्य कमी न होऊ न देता ते परिणामकारकपणे व्युत्क्रमी ताणांचा सामना करतील (आकृती ४ आ). भिंतीच्या टोकाच्या या वाढीव परिरूद्धित भागांना सीमा घटक असे म्हणतात. या भागातील विशिष्ट परिरूद्ध अनुप्रस्थ प्रबलन हे प्रबलित काँक्रिट चौकटीतील स्तंभांसमान आहे (संदर्भः भूकंपमार्गदर्शक सूचना १९). काही वेळा या सीमाघटकांमध्ये कर्तन भिंतींची जाडी वाढवता देखील येऊ शकते. अशा प्रकारच्या इमारतींमध्ये लक्षणीचरित्या अधिक नमन सामर्थ्य आणि क्षितीज कर्तन बलवाहक क्षमता असते त्यामुळे सीमाघटक असलेल्या भिंती भूकंपादरम्यान अतिशय उत्तमपणे वर्तणूक करतात परिणामी कमी क्षतिग्रस्त होतात.
संदर्भ :
संबंधित भूकंप मार्गदर्शक सूचना :
सूचना ६ : भूकंपादरम्यान वास्तुशास्त्रीय वैशिष्ट्यांचा इमारतींवर होणारा परिणाम.
सूचना १९ : प्रबलित काँक्रिटच्या इमारतींमधील भूकंपाचा प्रतिरोध करणारे स्तंभ.
IITK- BMTPC – भूकंप मार्गदर्शक सूचना २३.
समीक्षण : डॉ. सुहासिनी माढेकर
