भूकंप मार्गदर्शक सूचना २५
भारमार्ग : इमारतीच्या पायापासून तिच्या छतापर्यंत तिचे वस्तुमान सर्वत्र अस्तित्वात असते. इमारतींमध्ये ज्या ठिकाणी वस्तुमान असते त्या सर्व ठिकाणी भूकंपादरम्यान जडत्व बले (Inertia Force) निर्माण होतात. ही जडत्व बले इमारतीच्या उभ्या आणि आडव्या संरचनात्मक घटकांद्वारे (म्हणजेच तुळया आणि स्तंभ) तिच्या पायापर्यंत आणि अखेरीस जमिनीपर्यंत वाहून नेली जातात. इमारतीतील ज्या मार्गांद्वारे ही बले वाहून नेली जातात त्यांना भारमार्ग असे म्हणतात (आकृती १ अ). प्रत्येक इमारतीमध्ये तिच्या वस्तुमानाच्या स्थानापासून पायापर्यंत एकापेक्षा अधिक भारमार्ग अस्तित्वात असू शकतात. इमारतीमधील भारमार्ग हे तिची ऊर्ध्व बले (उदा., इमारतीचा स्वयंभार, तिच्यामधील रहिवासी आणि त्यांच्या वस्तूंचा भार किंवा बर्फाळ प्रदेशातील इमारतींवर बर्फाचा भार – आकृती १ आ) आणि क्षितिज बले (उदा., भूकंप आणि वायुबले – आकृती १ इ) यांना प्रभावीपणे हस्तांतरित करण्याच्या दृष्टीने अत्यंत महत्त्वपूर्ण ठरतात.
इमारतींमधील भारमार्गांच्या पथक्रमातील घटक खालीलप्रमाणे :
- क्षितिज प्रतलातील घटक : छताची लादी (Slab), जमिनीची / मजल्यांची लादी किंवा कैचीयुक्त छत (Trussed Roofs).
- ऊर्ध्व प्रतलातील घटक : इमारतींमधील विविध मजल्यांवरील स्तंभ/तुळयांच्या चौकटी, आर. सी. किंवा दगडी भिंती.
- इमारतीचा पाया आणि जमीन : एकल किंवा एकत्रित/संयुक्त पाया (Isolated or Combined Footings), लादी, चितीपाया (Pile Foundation) विहिरी, मृदेचे किंवा खडकांचे स्तर.
- वरील सर्व घटकांमधील जोड.
भारमार्गांचे महत्त्व : भूकंपादरम्यान इमारतींमध्ये निर्माण झालेली जडत्व बले सरळ आणि विना अडथळा तिच्या पायापर्यंत पोहोचणे अत्यंत आवश्यक आहे. मात्र इमारतींचे काही संरचनात्मक घटक एखाद्या कारणामुळे तिच्या सरळ भारमार्गांदरम्यान जर खंडित झाले तर जडत्व बले वक्र पावतात आणि मुख्य भारमार्गापासून विचलित होतात. ज्या ठिकाणी ही बले वक्र पावतात त्या ठिकाणी इमारतींना ठिसूळ स्वरूपाची क्षती निर्माण होते आणि त्यामुळे इमारतींच्या घटकांचे मोठ्या प्रमाणावर नुकसान होऊ शकते.
क्षितिज पटले (Horizontal Diaphragms) : साधारणपणे इमारतीचे छत आणि लादी हे अत्यंत कमी जाडीचे परंतु रुंद अशा स्वरूपाचे विविध मजल्यांवरील क्षितिज पातळीतील घटक असतात. हे सर्व घटक प्रामुख्याने त्यांच्या स्वबलांमुळे निर्माण झालेल्या जडत्व बलांना क्षितिज दिशेकडून ऊर्ध्व घटकांना हस्तांतरित करतात. भूकंपादरम्यान जेव्हा जमीन हादरते, त्यावेळी ही क्षितिज पटले त्यांच्या क्षितिज पातळीमध्ये तुळयांसमान कामगिरी करतात आणि जडत्व बलांना इमारतींच्या संरचना भिंती आणि चौकटींदरम्यान हस्तांतरित करतात. इमारतीच्या ज्या लाद्या /स्लॅब लांबीला अधिक (म्हणजेच त्यांच्या स्वप्रतलामध्ये लवचिक असतात) असतात त्या भूकंपादरम्यान अनावश्यकरित्या एका बाजूने ताणल्या जातात आणि दुसऱ्या बाजूने आकुंचित पावतात. (आकृती २) या प्रक्रियेलाच थोडक्यात विरूपण (Deformation) म्हणतात. हे विरूपण जितके कमी आणि सोबतच लाद्यांची स्वप्रतलातील दृढता जेवढी जास्त असेल तितकी ती इमारतींच्या कामगिरीसाठी सोयीस्कर (परिणामकारक) ठरते. यासाठी साधारणपणे इमारतीच्या लाद्या आयताकृती असून त्यांच्या विन्यासातील लांबी / रुंदी हे गुणोत्तर तीन पेक्षा कमी असावे.
क्षितिज पातळीतील मजले भूकंपाच्या बलांचा उत्तम रीत्या विरोध करत असतानाच त्यांचे सरळ भारमार्गाद्वारे हस्तांतरण करू शकतात. यासाठी मात्र इमारतींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर उघाड असता कामा नये. जर इमारतींमध्ये मोठ्या आकाराचे उघाड किंवा अनियमित घटक असतील तर ते भारमार्गांमध्ये अडथळे निर्माण करतात ज्यामुळे भूकंपबलांचे ऊर्ध्व घटकांकडे सहज आणि सरळ रीत्या हस्तांतरण होऊ शकत नाही. परंतु इमारतींमध्ये उघाड असणे देखील तितकेच आवश्यक आहे. म्हणूनच उद्वाहकाचा गाभा किंवा जिन्यांची जागा अशा प्रकारचे उघाड गरजेपुरतेच आणि अत्यंत लहान असावेत. याचबरोबर या उघाडांचे स्थानदेखील काळजीपूर्वक निवडले गेले पाहिजे. हे उघाड शक्यतोवर इमारतीच्या विन्यासाच्या मध्यभागाजवळ असणे सोयीचे ठरते.
ऊर्ध्व घटक : इमारतीच्या ऊर्ध्व घटकांमध्ये स्तंभ, बंधने (Bracings) भिंती किंवा हे सर्व घटक एकत्रितपणे, यांचा समावेश होतो. (आकृती ३). ऊर्ध्व घटक विविध मजल्यांवरील क्षितिज घटकांकडून जडत्व बले एकत्रितपणे घेतात आणि त्यांना पायाकडे हस्तांतरित करतात.
भूकंपरोधक इमारतींचे विविध प्रकारच्या संरचनात्मक प्रणालींचा वापर करून संकल्पन आणि बांधकाम करता येऊ शकते. उदा., आघूर्ण विरोधी चौकट (Moment Resisting Frames – MRF’s), बंधने असलेल्या चौकटी (Braced Frames – BF’s) संरचनात्मक भिंती (किंवा कर्तन भिंती – Shear Walls) किंवा या सर्वांचा संयोग यांपैकी काही प्रणालींच्या त्यांच्या भूकंपादरम्यानच्या उत्तम कामगिरीसाठी संकल्पनादरम्यान अधिक प्रगत ज्ञान किंवा उच्च प्रतीचे बांधकाम गुणवत्ता नियंत्रणाची आवश्यकता भासते. उदा., कर्तन भिंती असलेल्या इमारती साधारणपणे त्यांच्या संकल्पन आणि बांधकामाच्या दृष्टीने आघूर्ण विरोधी चौकटी (MRF’s) असलेल्या इमारतींच्या तुलनेने सोप्या असतात आणि भूकंपादरम्यान अधिक परिणामकारक देखील ठरतात.
भारमार्गांसाठी आवश्यक बाबी : इमारतींची भूकंपादरम्यानची कामगिरी ही त्यांच्या सुलभ आणि प्रभावी भारमार्गांवर अवलंबून असते. यामध्ये सहसा इमारतीच्या बांधकामासाठी वापरण्यात आलेल्या सामग्रीचा जसे इमारत दगडी, आर. सी. किंवा पोलादी बांधकाम असल्याने फारसा फरक पडत नाही. म्हणूनच भूकंपमानके इमारतीच्या संकल्पनकर्त्यांकडून त्यांनी केवळ अधिक प्रभावी आणि परिणामकारक भारमार्गांचे प्रयोजन करण्यावर जास्त भर देतात.
- इमारतींच्या सर्व दिशांना भारमार्ग असणे आवश्यक आहे. भूकंपादरम्यान इमारत सर्व दिशांनी हादरली जाते. यामध्ये एका ऊर्ध्व आणि दोन (एकमेकांना लंब) क्षितिज दिशांचा समावेश होतो. म्हणूनच इमारतीच्या दोन क्षितिज पातळीतील एकमेकांना लंब आणि एका ऊर्ध्व दिशेमध्ये पुरेसे भारमार्ग असणे आवश्यक आहे.
- भारमार्गांची भूमिती सोपी असणे अत्यंत आवश्यक आहे. इमारतीच्या लांबी आणि रुंदी दरम्यान विनाअडथळा आणि नियमित अंतरावर सरळ सुलभ अशा भारमार्गांचे प्रयोजन करावे.
- भारमार्ग इमारतीच्या विन्यासामध्ये सममितीय (symmetrical) असावेत : जर भारमार्ग सममितीय असतील तर भूकंपादरम्यान इमारतीचे दोन क्षितिज दिशेंमध्ये समान आणि एकसंधपणे दोलन होईल. याउलट जर इमारत असममितीय असेल तर ती ऊर्ध्व घटकांच्या ठिकाणी पिळली जाऊन तिला मोठ्या प्रमाणावर क्षती पोहोचू शकते.
- इमारतीच्या भारमार्गातील संरचनात्मक घटकांदरम्यानचे जोड दणकट असावेत : कुठल्याही भूकंपविरोधक इमारतीची मोठ्या भूकंपादरम्यान तिच्यातील प्रत्येक जोडांची कठीण परीक्षा ठरते. म्हणूनच हे सर्व जोड अतिशय दणकट आणि दृढ असावेत. याबरोबरच हे सर्व जोड भूकंपादरम्यान कुठल्याही प्रकारे क्षतिग्रस्त न होता प्रभावीपणे बलांना भारमार्गांद्वारे प्रभावीपणे वाहून नेण्यास उपयोगी ठरले पाहिजेत.
संदर्भ : IITK- BMTPC – भूकंपमार्गदर्शक सूचना २५
समीक्षक : सुहासिनी माढेकर
