भूकंप : असंरचनात्मक घटकांचे संरक्षण (Earthquake : Non-structural element’s Protection)

भूकंप मार्गदर्शक सूचना २७

इमारतींचे असंरचनात्मक घटक : इमारतींमधील संरचनात्मक घटक (structural elements) भूकंपादरम्यान प्रामुख्याने तिच्यामध्ये राहणारे रहिवासी आणि सामान यांचे भूकंपाच्या हादर्‍यांमुळे होणारे नुकसान टाळण्याचे काम करतात. परंतु, संरचनात्मक घटकांसोबतच इमारतींमध्ये त्यांचा आधार घेतलेले अनेक घटक भूकंपादरम्यान हादरतात, त्यांना असंरचनात्मक घटक असे म्हणतात. उदा., इमारतीच्या आतील सामान, तिच्या बाहेरील सज्जा (Balcony) किंवा पाणी, गॅस, ड्रेनेजचे पाईप इ.

आकृती १ : भूकंपादरम्यान असंरचनात्मक घटकांची वर्तणूक : (अ) प्रयोगशाळेमध्ये सांडलेली रसायने, (आ) ग्रंथालयातील पुस्तकांची कपाटे आणि (इ) पाण्याचे पाईप आणि विद्युत् उपकरणे

असंरचनात्मक घटकांचा तीन प्रकारे विभागणी करण्यात येते : १) इमारतीमधील सामान : इमारतींच्या आतमधील मोकळ्या जागांची कार्यतत्परता वाढविण्यासाठी आवश्यक असणारे (i) फर्निचर, साठवणीची फडताळे, (ii) शीत कपाटे, मोठ्या वस्तूंची कपाटे किंवा आभासी छत (False ceiling) आणि (iii) दरवाजे आणि खिडक्यांची तावदाने / चौकटी किंवा अॅल्युमिनियम प्लायवुडची आडभिंत (Partition)

२) इमारतीच्या बाहेरील भाग : इमारतीच्या बाहेरून प्रक्षेपित होणारे उभे किंवा आडवे भाग उदा., चिमण्या, इमारतीच्या दर्शनी भागातील काचेची किंवा दगडी आवरणे, कठड्याच्या भिंती, गच्चीवरील पाण्याच्या लहान टाक्या, सन शेडस्, जाहिरातींचे फलक आणि इमारतीच्या छतावरील दळणवळणाची साधने (उदा., अँटेना)

३) इमारतींमधील सेवा साधने : इमारतीमधील पाण्याचे पाईप, विद्युत् उपकरणे, वातानुकुलित साधने, पावसाचे पाणी वाहून नेणारे पाईप आणि उद्वाहके इ.

इमारतींच्या असंरचनात्मक घटकांवर होणारे भूकंपाचे परिणाम : भूकंपाच्या तीव्र हादर्‍यांदरम्यान असंरचनात्मक घटक (अ) घसरतात, ढासळतात किंवा उलथून पडतात किंवा (ब) हलतात किंवा स्वैरपणे झुलतात. यामुळे त्यांना इमारतीच्या संरचनात्मक घटकांशी घट्टपणे बांधून टाकणे आवश्यक आहे, ज्यायोगे भूकंपादरम्यान त्यांना किंवा इमारतींना होणारी हानी टाळता येईल. या घटकांना क्षति झाल्यास इमारतींची तात्पुरती कार्यक्षमता नष्ट होऊ शकते किंवा इमारतींना इतर दुय्यम प्रकारची हानी होण्याची शक्यता वाढते. उदा., काही वेळा रसायने सांडल्यामुळे प्रयोगशाळांसारख्या इमारतींना मोठ्या प्रमाणावर आग लागण्याची शक्यता वाढते. (आकृती १ अ). इमारतीमधील असंरचनात्मक घटकांचा भूकंपानंतरची अकार्यक्षमता त्यांचे इमारतीतील कार्य, त्यांचे महत्त्व आणि त्यांच्या बांधकामाची किंमत इ. घटकांवर अवलंबून असते. उदा., जर ग्रंथालयातील पुस्तकांची कपाटे योग्य रित्या सुरक्षित केली नाही तर भूकंपादरम्यान ती आपल्या जागेवरून सरकू शकतात किंवा कोलमडून पडतात. (आकृती १ आ); पुस्तकांची कपाटे सरकल्यामुळे केवळ पुस्तके विखुरली जातात परंतु, कपाटे कोलमडून किंवा उलथून पडल्यामुळे मनुष्यहानी होण्याची शक्यता असते. अशाच प्रकारे जर गॅसच्या पाईपलाईनचे किंवा (इलेक्ट्रिक) विद्युत् यंत्रणेचे भाग कोसळले तर दोन्हीमुळे होणारे प्रत्यक्ष किंवा अप्रत्यक्ष नुकसान अत्यंत धोकादायक / नुकसानकारक ठरते. (आकृती १ इ)

आकृती २ : असंरचनात्मक घटकांच्या सुरक्षिततेसाठी बिगर अभियांत्रिकी पद्धती : ज्या लहान आकाराच्या असंरचनात्मक घटकांना स्वतंत्रपणे सुरक्षित करता येत नाही.

इमारतींच्या बांधकामाच्या प्रगत पद्धतींमुळे भूकंपादरम्यान इमारतींच्या असंरचनात्मक घटकांचे महत्त्व वाढले आहे. तसेच भूकंपामुळे या घटकांच्या झालेल्या नुकसानामुळे मोठ्या प्रमाणावर वित्तहानीदेखील झाली आहे.

असंरचनात्मक घटकांचे संरक्षण : भूकंपादरम्यान असंरचनात्मक घटक प्रवेग संवेदनशील (acceleration-sensitive) किंवा विस्थापन-संवेदनशील (displacement-sensitive) पद्धतीची वर्तणूक दर्शवितात.

(अ) प्रवेग-संवेदनशील घटक : जर असंरचनात्मक घटक इमारतीच्या संरचनात्मक घटकांमध्ये योग्यरित्या अडकवले नाही तर ते भूकंपादरम्यान सहजपणे घसरतात किंवा उलथून पडतात. (उदा., जमिनीवरील डीझेल जनरेटर किंवा वस्तुसंग्रहालयातील मौल्यवान वस्तू) म्हणूनच संरचनात्मक घटक आणि त्यांना असंरचनात्मक घटकांमध्ये अडकविण्यासाठी असलेले जोड यांना भूकंपादरम्यान निर्माण होणार्‍या प्रवेगांसाठी संकल्पित केले गेले पाहिजे.

आकृती ३ : असंरचनात्मक घटकांच्या भूकंपसुरक्षेसाठी शास्त्रीय पद्धत : (अ) त्यांना संरचनात्मक घटकांशी बांधणे (आ) त्यांना संरचनात्मक घटकांशी बोल्टचा वापर करून बांधणे, सुरक्षित करणे.

(ब) विस्थापन – संवेदनशील घटक : हे घटक भूकंपादरम्यान मोठ्या प्रमाणावर आकुंचन पावतात, खेचले जातात किंवा वाकतात (उदा., काचेची बाह्य तावदाने, इमारतीच्या विविध मजल्यांवरील पाण्याच्या किंवा गॅसच्या नलिका आणि बाहेरील विद्युत् खांबापासून घरापर्यंत येणार्‍या वीजेच्या तारा इ. इमारतीच्या संरचनात्मक घटकांच्या लवचिकतेचा आणि त्यांच्या विस्थापनांचा असंरचनात्मक घटकांवर मोठा परिणाम होतो. म्हणूनच या दोन्ही घटकांमधील जोडांचे संकल्पन करताना भूकंपादरम्यान या दोन्हींमध्ये निर्माण होणार्‍या सापेक्ष हालचालींचा समावेश करणे अत्यंत आवश्यक आहे. काही असंरचनात्मक घटक दोन्ही विस्थापन आणि प्रवेग संवेदनशील असतात म्हणून त्यांचे बल आणि सापेक्ष विस्थापन या दोहोंसाठी संकल्पन करणे आवश्यक आहे. उदा., भूकंपादरम्यान इमारतीच्या स्लॅबमधून खाली तोलून धरलेले आभासी छत छतापासून केवळ खचले न जाता आडव्या दिशेत आंदोलन देखील पावते आणि त्यामुळे ते भिंतीवर जाऊन कोसळण्याची शक्यता असते, जे धोकादायक ठरू शकते. साधारणपणे इमारतीमधील असंरचनात्मक आणि संरचनात्मक घटकांमधील जोडांचे संकल्पन करण्यासाठी तीन प्रकारच्या योजना केल्या जातात.

आकृती ४ : असंरचनात्मक घटकांच्या भूकंपसुरक्षेसाठी अभियांत्रिकी पद्धत : (अ) भक्कम आणि प्रचंड आकाराच्या असंरचनात्मक घटकांसाठी बल संकल्पन, (आ) तनू आणि लवचिक असंरचनात्मक घटकांसाठी सापेक्ष विस्थापन संकल्पन.

बिगर अभियांत्रिकी पद्धत : सामान्य असंरचनात्मक घटक उदा., फडताळावरील काचेच्या बाटल्या आणि इतर काचसामानाला स्वतंत्रपणे सुरक्षित करण्याऐवजी एकाच दोरीने किंवा तारेने आकृती (२) मध्ये दाखविल्याप्रमाणे सुरक्षित करण्यात येते.
अधिक शास्त्रीय पद्धत : कारखान्यांमध्ये निर्माण करण्यात आलेल्या मोठ्या आकाराच्या असंरचनात्मक वस्तू (उदा., कपाटे, रेफ्रिजरेटर्स, प्रयोगशाळेतील सामान आणि काचेच्या खिडक्या इ.) या त्यांच्या निर्मात्यांनी सुचविलेल्या पद्धतींनुसार सुरक्षित करण्यात येतात (आकृती ३).

आकृती ५ : असंरचनात्मक घटकांचे आणि जमिनीचे वेगळ्या पद्धतीचे हादरणे : असंरचनात्मक घटकांचे हादरणे अधिक तीव्र आणि वेगळ्या प्रकारे वैशिष्ट्यपूर्ण असते.

अभियांत्रिकी संकल्पन पद्धत : अतिशय मोठ्या आकाराच्या आणि वैशिष्ट्यपूर्ण तसेच ज्या इमारतींना झालेली हानी मोठ्या प्रमाणावर नुकसान होऊ शकते अशा संरचनांचे योग्यरित्या अभियांत्रिकी स्वरूपांचे संयोजन आवश्यक आहे, (आकृती ४) उदा., जाहिरातींचे फलक, मध्यवर्ती स्वरूपाच्या शीत प्रणाली, अग्निशामक पाईप इ. इमारतीच्या वरच्या मजल्यांवरील असंरचनात्मक घटक आणि संरचनात्मक घटक यांच्यामधील जोड त्या मजल्यावरील भूकंपाच्या हादर्‍यांच्या बलांसाठी संकल्पित केले गेले पाहिजे (आकृती ५). वरच्या मजल्यांवरील हादरे साधारणपणे खालच्या मजल्यांवरील बलांपेक्षा अधिक तीव्र असतात. म्हणूनच वरच्या मजल्यांवरील हादरे साधारणपणे खालच्या मजल्यांवरील बलांपेक्षा अधिक तीव्र असतात. म्हणूनच वरच्या मजल्यांवरील ऊर्ध्व आणि क्षितीज या दोन्ही दिशेतील असंरचनात्मक घटकांकडे संकल्पनादरम्यान विशेष लक्ष दिले पाहिजे. अमेरिकेसारख्या देशांमध्ये अशा प्रकारच्या असंरचनात्मक आणि संरचनात्मक घटक यांच्यामधील जोडांच्या शास्त्रीय बांधकामासाठी विशेष तरतूदी सुचविण्यात आल्या आहेत.

संदर्भ :