परिरुद्धित इमारतींच्या बांधकामाची वैशिष्ट्ये (Essential Features of Confined Masonry Houses)

भूकंप मार्गदर्शक सूचना २९

परिरुद्धित इमारतींच्या बांधकामाचा आवाका : परिरुद्धीत बांधकाम प्रणाली कमी किंवा मध्यम उंचीच्या इमारतींसाठी अतिशय उपयुक्त ठरते तसेच त्यांच्या बांधकामासाठी केवळ माफक अशा तांत्रिक किंवा अभियांत्रिकी ज्ञानाची आणि देखरेखीची आवश्यकता असते. काही देशांमध्ये मात्र थोड्या अधिक संकल्पन संहिता आणि अभियांत्रिकी बाबींच्या साहाय्याने सहा मजल्यांपर्यंत परिरुद्ध इमारती बांधण्यात येतात. परंतु, या पद्धतीच्या इमारती औद्योगिक किंवा मोठ्या आकाराच्या इमारतींच्या बांधकामासाठी वापरल्या जात नाहीत.

वास्तुशास्त्रीय मार्गदर्शक तत्त्वे : परिरुद्धित बांधकामाच्या इमारतींमध्ये तिची वास्तुशास्त्रीय वैशिष्ट्ये तिच्या भूकंपादरम्यानच्या कामगिरीसाठी अतिशय महत्त्वपूर्ण ठरतात.

आ. १. इमारतीची एकंदर भौमितीय वैशिष्ट्ये : (अ) अपेक्षित नियमित इमारत, (आ) अनपेक्षित अनियमित इमारत.

(अ) इमारतीचा एकंदरित भौमितीय आराखडा परिरुद्धित इमारतींच्या घरांचा आकार त्यांच्या दोन्ही उंची आणि आरेखनामध्ये नियमित असणे आवश्यक आहे.

जर परिरुद्धित बांधकामाच्या इमारतींचा आकार आयताकृती असेल, त्यांच्यामध्ये अनपेक्षिक कोपरे नसतील, इमारतींच्या आतमध्ये अनावश्यकपणे कापण्यात आलेले घटक नसतील आणि त्यांच्या भिंती संपूर्ण परिमितीमध्ये ओळंब्यामध्ये (vertically plumb) अगदी सरळ असतील (आकृती १ अ) तर अशा इमारतींची भूकंपादरम्यान कामगिरी उत्तम ठरते. याविरुद्ध अनपेक्षितपणे आत वळलेले कोपरे, सरळ नसलेल्या भिंती, मोठे प्रबाहू (cantilever) प्रक्षेप (overhangs) इ. वैगुण्ये असलेल्या इमारतींची भूकंपादरम्यान (आकृती १आ) कामगिरी अत्यंत वाईट ठरते.

आकृती २ : परिरुद्धित इमारतींची अधिमानीत (Preferred) भौमितीय रचना : (अ) जास्तीत जास्त उंची, (आ) आराखड्यातील प्रसर गुणोत्तर.

अशा इमारतींचे प्रसर गुणोत्तर (aspect ratio) म्हणजेच इमारतीच्या आराखड्यातील लांबी आणि रुंदीचे गुणोत्तर ४ पेक्षा अधिक असू नये (आकृती २). जर असे गुणोत्तर ४ पेक्षा जास्त असेल तर दोन्ही इमारतींच्या मध्यभागी काही ठराविक पोकळीची (मोकळी जागा ज्याला seismic gap असे म्हणतात) तरतूद करणे आवश्यक ठरते. तसेच इमारतींच्या मजल्यांची उंची ३ मी. पेक्षा जास्त असता कामा नये. मेक्सिको, चिले किंवा पेरू अशा अधिक भूकंपप्रवण देशांमध्ये जरी ६ मजल्यांपर्यंत परिरुद्धित इमारती बांधण्यात येत असल्या तरी भारतासारख्या ठिकाणी भूकंपप्रवण विभाग III, IV किंवा V यांमध्ये अनुक्रमे ४, ३ किंवा २ मजली इमारतीच बांधण्याची शिफारस करण्यात आली आहे. (सध्या यासाठी कुठल्याही प्रकारची संकल्पन संहिता अस्तित्वात नाही. (आकृती २)

(ब) भिंतींचा विन्यास

परिरुद्धित इमारती त्यांच्या सममितीय आराखड्यातील जाळीच्यावर अचूकपणे बांधता आल्या तर उत्तम (आकृती ३). तसेच या सर्व भिंती मधल्या कुठल्याही मजल्यावर खंड न पडता तिच्या पायापासून छतापर्यंत संपूर्ण उंचीदरम्यान बांधणे आवश्यक आहे.

भिंतीमध्ये असलेल्या पोकळ जागा उघाड भूकंपादरम्यान धोकादायक ठरतात. म्हणूनच उघाडांचा संख्या कमीत कमी ठेवून त्यांचा आकारदेखील लहान असणे सोयीचे ठरते. जर मोठे उघाड ठेवण्याची गरज पडली तर त्यांच्या चारी बाजूंनी प्रबलित पट्टे बांधणे आवश्यक आहे. तसे न केल्यास अशा इमारती अपरिरुद्धित प्रकारात मोडतात. तसेच इमारतीमधील सर्व उघाड प्रत्येक मजल्यावर एकसारखे आणि ठराविक ठिकाणी बांधणे देखील आवश्यक आहे.

आ. ३. परिरुद्धित इमारतीचा बंध-स्तंभ आणि भिंती यांच्यामधील जोड दर्शविणारा आराखडा – आराखड्यामध्ये कुळल्याही बाजूची भिंत बंध-स्तंभाशिवाय बांधण्यात आलेली नाही.

संरचनात्मक मार्गदर्शक तत्त्वे : इमारतींच्या भिंतींची जाडी बांधकामाच्या सामर्थ्यावर अवलंबून असते. ह्यासाठी काळजीपूर्वक परिगणिते करणे आवश्यक आहे. साधारणपणे बांधकामाच्या भिंतींची जाडी कमीतकमी १०० मिमी. इतकी तर त्यांची उंची जाडीच्या २५ पटीपेक्षा अधिक असता कामा नये. तसेच, भिंतीची जाडी जास्त असली तरीही कुठल्याही मजल्याची उंची ३ मी. पेक्षा जास्त असता कामा नये. आदर्श बांधकाम सूत्रांनुसार, बांधकामाच्या सर्व भिंती उघाडांच्या ठिकाणी आर.सी. बंध स्तंभांना दोन्ही बाजूंनी परिरुद्धित करणे आवश्यक आहे. तसेच उघाडांच्या वरच्या आणि खालच्या बंध-तुळयांना देखील याचप्रकारे परिरुद्धित करण्यात आलेल्या भिंतींची आणि त्यांच्या इमारतींची भूकंपादरम्यान कामगिरी उत्तम ठरते. भूकंपादरम्यान इमारतीच्या आराखड्याच्या दोन्ही दिशांमध्ये त्यांच्या पायाच्या क्षेत्रफळाच्या काही ठराविक प्रमाणात अशा उत्तम भिंतींची घनता उपयोगी ठरते. परंतु, ही कामगिरी भूकंपाचे भूत्वरण (प्रवेग), इमारतीच्या मजल्यांची संख्या आणि बांधकामाचे संपीडन आणि कर्तन सामर्थ्य (compressive and shear strength) या बाबींवर अवलंबून असते. अशा उत्तम भिंतींची घनता २ ते ५ इतकी असू शकते. आर. सी. जोत्यांच्या तुळईची उंची (खोली) कमीतकमी ३०० मिमी.. इतकी असावी.

आ. ४. परिरुद्धित बांधकामाच्या इमारतींचा सर्वसाधारण पाया – बंध स्तंभाची सुरुवात थेट सिमेंट काँक्रिटच्या पायापासून, पायाच्या विशिष्ट तुळईशिवाय केली जाते.

परिरुद्धित बांधकामाच्या इमारतींच्या पायांसाठी विविध पर्याय उपलब्ध आहेत. १) आर. सी. बंध स्तंभाची जोते तुळईपासून सुरुवात करणे (यात पायाच्या तुळईची गरज नसते) २) आर. सी. बंध स्तंभाची पायाच्या तुळईपासून करणे (यात जोते तुळई बांधली जाते) आणि आर. सी. बंध स्तंभ सिमेंट काँक्रिटच्या पायापासून बांधणे (यात पायाची तुळई नसून जोते तुळईचा समावेश केला जातो.) यापैकी तिसरा पर्याय साधारणपणे वापरला जातो. (आकृती ४).

आर. सी. बंध स्तंभाची रुंदी भिंतींच्या जाडीइतकी असणे आवश्यक आहे. भारतामधील मातीच्या विटांच्या भिंतींची जाडी २३० मिमी. असते. परंतु, मेक्सिको किंवा इंडोनेशियासारख्या देशांमध्ये ती याच्या अर्धी असू शकते. सामान्यतः आर. सी. बंध स्तंभांचा भिंतीच्या जोडाजवळ चौकोनी काटछेद असणे आवश्यक आहे. (उदा., २३० मिमी. × २३० मिमी.). तसेच उघाडांच्या संलग्न असलेल्या बंध स्तंभांची खोली भिंतींच्या जाडीइतकी असावी. परंतु, भिंतीच्या दिशेत रुंदी कमी असली तरी हरकत नाही (उदा., ११५ मिमी. × २३० मिमी.). आर. सी. बंध स्तंभ आणि आर. सी. बंध तुळया यांच्यामधील जोड तसेच या दोहोंचे भिंतींच्या कोपर्‍यांच्या ठिकाणी असलेले जोड काळजीपूर्वक बांधणे आवश्यक आहे (आकृती ५).

बंध स्तंभांमध्ये, कमीतकमी १० मिमी. व्यासाचे ४ विरूपित लोखंडी गज ६ मिमी. व्यासाच्या साध्या लोखंडी चापांनी एकत्र बांधून २०० मिमी. इतक्या अंतरावर बांधण्यात यावेत. (आकृती ५ अ). बंध स्तंभाच्या वरच्या आणि खालच्या भागात या चापांमधील अंतर १०० मिमी. इतके असणे आवश्यक आहे. या बंद चापांना १३५^० या कोनामध्ये हूक्स असावेत. अशाच प्रकारे बंध-तुळयांनादेखील प्रबलित करण्यात यावे.

आ. ५. बंध-तुळया आणि बंध-स्तंभ यामधील प्रबलित गज : (अ) आढावा, (आ) बंध स्तंभ आणि बंध तुळई यांच्यातील जोडाचे उन्नत दर्शन, (इ) बंध-तुळयांच्या कोपर्‍यातील तपशीलाचा आराखडा.

बांधकामासाठी मार्गदर्शक सूचना : सामान्यतः उच्च प्रतीचे बांधकाम साहित्य, बांधकामातील उत्तम कसब आणि वास्तुशास्त्रीय आणि संरचनात्मक मार्गदर्शक तत्त्वांचा अत्यंत कसून आणि अचूक वापर या सर्व बाबी परिरुद्धत बांधकामासाठी आवश्यक ठरतात भूकंपादरम्यानच्या अधिक उत्तम कामगिरीसाठी बंध-स्तंभ आणि बांधकामाच्या भिंती यामधील सामायिक जोड दातेरी असणे उपयुक्त ठरते (आकृती ५ अ). यामुळे बंध-स्तंभ बांधकामाच्या भिंतींना घट्ट धरून ठेवतात. दातेरी बांधकाम करताना बंध स्तंभातील गज आणि जवळच्या भिंतीतील विटांचा दर्शनी भाग यातील अंतर २५ मिमी. तर विटांच्या दुसर्‍या बाजूच्या दर्शनी भागामधील अंतर ७५ मिमी. इतके असावे.

विटांच्या भिंतींचे बांधकाम करताना जास्तीत जास्त ऊर्ध्व उचल (vertical lift) १.२ मी. असावी. यापुढील उचल बांधण्याआधी पूर्वीच्या बंध स्तंभांमध्ये काँक्रिट भरणे आवश्यक आहे. यामुळे काँक्रिट योग्य रीत्या भरले जाऊन ते दृढ झाले आहे याची खात्री होते. बंध स्तंभांमध्ये काँक्रिट भरण्यासाठी साचाकामाची (Frame work) बांधणी करण्यात येते.

साचाकाम लाकडी किंवा स्टीलचे असू शकते आणि ते तयार करताना विशेष काळजी घेणे आवश्यक आहे. बांधकामाच्या भिंती आणि साचाकाम यांच्यामध्ये कुठल्याही प्रकारे अनावश्यक पोकळ्या असू नयेत. असल्यास त्या योग्य रीतीने बुजवून त्यानंतरच त्यात काँक्रिट भरण्यात यावे.

संदर्भ :

IITK – BMTPC – भूकंप मार्गदर्शक सूचना १२, २८, २९.

समीक्षक : सुहासिनी माढेकर