भूकंप मार्गदर्शक सूचना २८
परिरुद्धित बांधकाम : परिरुद्धित बांधकामामध्ये सर्वसाधारणपणे खालील भाग समाविष्ट असतात : पारंपरिक दगडी पट्ट्यांचा पाया, आर. सी. बांधकामाचे जोते (Plinth), जोत्यांवर बांधलेल्या विटा किंवा काँक्रीटच्या चिरेबंदी भिंती आणि या भिंतींच्या भोवती आर. सी. पद्धतीने परिरुद्धित केलेले उभे आणि आडवे पट्टे तसेच या परिरुद्धित बांधकामामध्ये एकसंधपणे समावेश करण्यात आलेले आर. सी. लादी (Slab) आणि छताचे बांधकाम इ. (आकृती १ अ). बांधकामातील या उभ्या आणि आडव्या परिरुद्धीत घटकांना अनुक्रमे बंध-स्तंभ (Tie-columns) आणि बंध-तुला (Tie-beams) असे म्हणतात. परिरुद्धित बांधकामाच्या इमारतींना जोते बांधकामाच्यावर अत्यावश्यक अशा जोते-तुळया (Plinth beam) असतात.
भूकंपप्रवण प्रदेशातील कमी किंवा मध्यम उंचीच्या इमारतींसाठी परिरुद्धित बांधकाम पद्धती अतिशय परिणामकारक ठरते (आकृती १ आ). परिरुद्धित इमारतींचे बांधकाम करताना दगडी किंवा विटांच्या भिंतींचे लहान लादीखंड (Panels) तयार करून त्यांना चारी बाजूंनी उभ्या आणि आडव्या आर. सी. पट्ट्यांनी परिरुद्धित केले जाते. भिंतींचे बांधकाम झाल्यानंतर उभ्या आणि आडव्या आर. सी. पट्ट्यांमध्ये काँक्रीट ओतले जाते. भूकंपाच्या हादऱ्यांदरम्यान हे आर. सी. परिरुद्धित पट्टे बांधकामाला एकत्रपणे बांधून ठेवतात आणि तिचे स्थैर्य अबाधित राखण्यास मदत करतात (आकृती २). पूर्वी झालेल्या अनेक मोठ्या भूकंपादरम्यान परिरुद्धित बांधकामाच्या इमारतींनी अतिशय उत्तम कामगिरी केली आहे. (उदा., चिले येथे २०१० मध्ये झालेल्या ८.८ रिश्टरच्या भूकंपादरम्यान) याविरुद्ध अप्रबलित बांधकामाच्या ( Unreinforced Masonry – URM) इमारतींचे या भूकंपादरम्यान मोठ्या प्रमाणावर नुकसान झाले.
दगडी इमारतींच्या बांधकामांमध्ये लाकडी पट्ट्यांचा परिरुद्धित घटक म्हणून वापरण्याची संकल्पना देखील अनेक भूकंपप्रवण प्रदेशांमध्ये (उदा., अल्पाईन- हिमालय भूप्रदेश) गेले अनेक शतकांपासून वापरण्यात येत आहे. त्याचप्रमाणे भारतातील काश्मिर खोरे आणि जम्मू-काश्मिर राज्यांमध्ये ‘धज्जी-दिवारी’ पद्धतीचे बांधकाम अतिशय प्रचलित आहे. अशा प्रकारच्या बांधकामामध्ये मोठ्या भिंतींना लहान दगडी लादीखंडांमध्ये विभागण्यात येते आणि या लादीखंडांना उभ्या, आडव्या किंवा कर्णरेषेमध्ये लाकडी पट्टे वापरून परिरुद्धित करण्यात येते. अशा प्रकारच्या घरांमुळे भूकंपादरम्यान त्यांच्या स्थैर्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर प्राणहानी टाळली गेली आहे. या घरांमध्ये अतिशय साधे स्थापत्यशास्त्र, उत्तम प्रकारची बांधकाम सामग्री आणि उत्तम बांधकाम पद्धती वापरण्यात येते.
परिरुद्धित बांधकाम (CM) आणि आघूर्ण विरोधी चौकटी (Moment – Resisting Frame – MRF) व अप्रबलित बांधकाम (Un-reinforced Frame – URM) यामधील फरक : परिरुद्धित बांधकामाच्या इमारती आणि आघूर्ण विरोधी चौकटीच्या इमारतींच्या बांधकामाची पद्धत एकसारखी असली आणि त्यांच्यामध्ये समान प्रकारची बांधकाम सामग्री वापरण्यात येत असली तरी दोन्हींमध्ये मोठा फरक आहे. या दोन्हींमधील काही महत्त्वपूर्ण फरक असे :
(अ) असमान कार्यपद्धती – परिरुद्धित बांधकामाच्या दगडी किंवा विटांच्या भिंती गुरुत्वाकर्षण आणि भूकंपाचे पार्श्वीय बल या दोन्हींचा सामना करतात त्यामुळे त्या भारवाही संरचना ठरतात. अशा इमारती अप्रबलित बांधकामाच्या इमारतींसदृश्य असतात आणि त्या भारतामध्ये अनेक शतकांपासून प्रचलित आहेत. परंतु, अशा इमारती जरी गुरुत्वबलांचा उत्तमपणे सामना करत असल्या तरी भूकंपांच्या हादऱ्यांदरम्यान बांधकामाच्या भिंती निर्माण होणारा ताण सहन करू शकत नाहीत. त्यामुळे त्यांची भूकंपादरम्यान मोठ्या प्रमाणावर क्षति निर्माण होते.
याउलट, आर. सी. आघूर्णविरोधी चौकटीच्या इमारतींमध्ये भारतासारख्या देशांमध्ये अप्रबलित भिंतींमध्ये अंतर्भरण केले जाते (पहा : भूकंप मार्गदर्शक सूचना १७, २१ आणि २२). न्यूझीलंडसारख्या देशांमध्ये अभियांत्रिकी पद्धतीने देखील अंतर्भरण केले जाते.
(ब) असमान बांधकामाचा क्रम – परिरुद्धित बांधकाम आणि अंतर्भरित आघूर्ण-विरोधी चौकटीच्या इमारतींच्या बांधकामाच्या क्रमामध्ये अतिशय स्पष्ट असा फरक आहे. परिरुद्ध बांधकाम पद्धतीमध्ये बांधकामाच्या भिंती आणि परिरुद्धित आर. सी. आडवे आणि उभे प्रबलित घटक एकाचवेळी बांधले जातात आणि त्यानंतर त्यात काँक्रीट भरले जाते (आकृती ३ अ). आर. सी. चौकट (यामध्ये इमारतीचा पाया, स्तंभ, तुळया आणि स्लॅब इ. चा समावेश होतो.) बांधली जाते आणि त्यानंतर दगडी किंवा विटांचा वापर करून मोकळ्या चौकटींमध्ये स्तंभ आणि तुळयांदरम्यान अंतर्भरण केले जाते (आकृती ३ आ).
(क) इमारतीच्या संकल्पनातील काठिण्य/कठीण बाबी परिरुद्धित इमारतींमधील आर.सी. घटक प्रामुख्याने संपीडन (Compression) आणि ताण (Tension) या तत्त्वावर कार्य करतात (लाकडी बांधकामाप्रमाणे). तसेच या घटकांमधील जोड कीलसंधी (pinned) प्रकारचे असतात, ज्यामुळे त्यांच्यामध्ये आनमन (flexure) निर्माण होत नाही. परिणामी, बंध-तुळया आणि बंध-स्तंभ यांचा आकार लहान असतो आणि त्याच्यामध्ये कमी प्रबलनाची गरज भासते. याविरुद्ध, आर.सी. आघूर्ण विरोधी चौकटींच्या घरांमध्ये, आर. सी. घटक प्रामुख्याने नमन (bending) आणि कर्तन (shearing) या तत्त्वावर कार्य करतात. परिणामी त्यांचा आकार आणि प्रबलन यांचे प्रमाण जास्त असते. कमी उंचीच्या परिरुद्धीत इमारतींच्या सर्वसामान्य बांधकामासाठी नियमित बांधकाम पद्धती तिच्या ठराविक नियमांसह वापरणे पुरेसे ठरते. परंतु, आर. सी. आघूर्ण विरोधी चौकटींच्या इमारतींसाठी मात्र अभियांत्रिकी पद्धतीचे संकल्पन आवश्यक ठरते. यामुळे, परिरुद्धित इमारतींमध्ये कमी प्रमाणावर शास्त्रीयसंकल्पनाची गरज भासते.
आर. सी. परिरुद्धित इमारतींमधील आर. सी. घटक (आकृती २) ठिसूळ भिंतींना (दगडी किंवा विटांच्या) स्थैर्य आणि सामर्थ्यवान बनवितात. थोडक्यात या प्रकारचे आर. सी. घटक त्यांच्या बांधकामातील भिंती, त्यांच्यातील स्थैर्य यामुळे भूकंपामुळे होणारी क्षति भिंतींमध्ये मर्यादित ठेवण्यास मदत करतात. यामुळे परिरुद्धित इमारती भूकंपादरम्यान सुनम्य बनतात आणि त्यांच्या पर्यायी काँक्रीट किंवा दगडी बांधकामाच्या इमारतींच्या बांधकाम पद्धतीपेक्षा कमी प्रयत्नांमध्ये अधिक उत्तम कामगिरी करतात.
तसेच अशा इमारती त्यांच्या विशिष्ट कार्यक्षमतेसाठी कमी खर्चिक ठरतात. म्हणूनच अशा प्रकारचे बांधकाम भूकंपप्रवण प्रदेशातील कमी आणि मध्यम उंचीच्या इमारतींच्या इतर कुठल्याही बांधकाम पद्धतीपेक्षा अधिक परिणामकारक ठरते.
परिरुद्धित इमारतींचे बांधकाम : चिले, मेक्सिको, अर्जेन्टिना इ. अनेक देशांमध्ये गेल्या ५० वर्षांपेक्षा अधिक कालावधीपासून परिरुद्धित इमारतींच्या बांधकामासाठी संकल्पन संहिता अस्तित्वात आहेत. परंतु भारतासह इतर अनेक देशांमध्ये असे बांधकाम प्रचलित नसल्याने कुठल्याही प्रकारची संकल्पन संहितादेखील आतापर्यंत अस्तित्वात नव्हती. परंतु अलीकडे अशा संहिता तयार करून आचरणात आणण्याचे मोठ्या प्रमाणावर प्रयत्न सुरू आहेत. यापैकी अनेक संकल्पन संहितांमध्ये कमी उंचीच्या साध्या परिरुद्धित इमारती तसेच अभियांत्रिकी संकल्पन आवश्यक असणाऱ्या उंच परिरुद्धित इमारती या दोन्हींच्या स्थापत्य, वास्तुशास्त्र, संरचनात्मक आणि बांधकाम पद्धत या सर्व बाबींसाठी मार्गदर्शक तत्त्वे देण्यात आली आहेत. ही सर्व मार्गदर्शक तत्त्वे प्रयोगशाळेतील संबंधित प्रयोगातील निरीक्षणे, वैश्लेषिक संशोधन (Analytical Research) आणि प्रत्यक्ष भूकंपादरम्यान अशा प्रकारच्या इमारतींची कामगिरी या बाबींवर आधारित आहेत.
संदर्भ :
- IITK- BMTPC – भूकंप मार्गदर्शक सूचना २८
- भूकंप मार्गदर्शक सूचना क्र. १२.
- भूकंप मार्गदर्शक सूचना क्र. १३.
- भूकंप मार्गदर्शक सूचना क्र. १५.
समीक्षक : सुहासिनी माढेकर
