भूकंप मार्गदर्शक सूचना ३०
भूकंपरोधक इमारतींच्या बांधकामासाठी जागेची निवड : इमारतींच्या बांधकामाची जागा भूकंप आणि त्याच्या संभाव्य वाईट परिणामांपासून इमारत सुरक्षित राहील अशा ठिकाणी बांधली पाहिजे. यासाठी खालील प्रकारच्या जागा आदर्श ठरतात.
१) संभाव्य भ्रंश भंग (fault rupture) प्रदेशापासून सुरक्षित अंतरावर
२) लगतच्या समुद्रामध्ये भूकंपामुळे निर्माण होणाऱ्यां त्सुनामी लाटांच्या पूरपातळीच्या वर (आकृती १)
३) जंगले किंवा दाट झाडी असलेल्या ठिकाणी भूकंपामुळे लागणाऱ्यां आगींपासून सुरक्षित लांब अंतरावर
४) भूकंपामुळे निर्माण होणाऱ्यां धोकादायक घटनांपासून सुरक्षित उदा., द्रवीभवन (liquifaction), अवतालन (settlement) आणि पार्श्वीय प्रसरण (Lateral sprending) (पहा : भूकंपमार्गदर्शक सूचना ३१).
इमारतीची जागा वरील सर्व बाबींपासून जरी सुरक्षित असली तरीही नैसर्गिक टेकड्यांवरील तीव्र उतार आणि उभे चर यावरील इमारत भूकंपादरम्यान घसरू शकते (आकृती २) जमिनीचे अरक्षित बांधदेखील भूकंपादरम्यान घसरण पावतात किंवा द्रवीभवनामुळे पार्श्वीय दिशेने पसरतात. उतारावरील जमिनीमुळे भूकंपादरम्यान निर्माण होणारे इतर धोके म्हणजे दगड किंवा कचरा ढासळणे.
तसेच जमिनीच्या हादर्‍यांमुळे वाढीव लांबीचे आराखडे किंवा अतिलांब प्रांतर (span) असलेल्या इमारती किंवा झुलते पूल यांच्या वेगवेगळ्या आधारांमधील हालचाल एकसंध नसते. अशा प्रकारच्या विषम हालचालींमुळे होणाऱ्या परिणामांची नोंद इमारतींच्या संकल्पनामध्ये घेणे आवश्यक आहे.
भूकंपाच्या हादऱ्यांचा इमारतींच्या स्थानावर होणारा परिणाम : एखाद्या इमारतीच्या खालची जमीन सर्वसाधारणपणे स्थिर असली तरीही जेव्हा खडकांवर आधारलेल्या अशा जमिनीमधून भूकंपाच्या लहरी प्रवास करतात तेव्हा त्यांच्यामध्ये बदल घडतात, या घटनेला स्थानाचा परिणाम (site effect) असे म्हणतात. यामुळे खडकांच्या मुळाशी भूकंपाचे हादरे साधारण तीव्र असले तरीही इमारतीच्या स्थानाजवळ ते अनेक पटीने तीव्र असू शकतात आणि म्हणूनच त्यांचा इमारतीच्या संकल्पनेमध्ये समावेश करणे आवश्यक आहे. भारतामध्ये स्थानाचा परिणाम सर्वप्रथम सन १८१९ च्या कच्छमधील भूकंपादरम्यान नोंदला गेला. त्यानंतर सन १९८५ च्या मेक्सिको शहरातील याचा मोठा परिणाम झालेला दिसून आला. उदा., ज्या इमारती तलावाच्या गाळावर बांधण्यात आल्या होत्या (जेली भरलेल्या वाडग्यासमान) त्या जमिनीची अनुक्रिया (Ground response) ७-८ पटीने प्रवर्धित (Amplified) झाली. याउलट कठीण खडकांवर बांधण्यात आलेल्या इमारतींवर भूकंपाचा फारसा परिणाम झाला नाही (आकृती ३).
जमिनीच्या भूकंपादरम्यान होणाऱ्यां हादर्‍यांच्या तीव्रतेचे मापन करण्यासाठी ‘अत्याधिक भूत्वरण’ (Peak Ground Acceleration – PGA) ही संज्ञा वापरली जाते.
वर नमूद केलेल्या मेक्सिको शहरातील सन १९८५ च्या भूकंपादरम्यान मऊ मृदेच्या स्थानावरील (SCT) मोजण्यात आलेले अत्याधिक भूत्वरण हे खडकावरील स्थानाच्या तुलनेत (UNAM) अनेक पटीने जास्त होते (आकृती ३ आ).
जमिनीची प्रवर्धित हालचाल अनेक गोष्टींवर अवलंबून असते ज्यात भूकंपीय लहरींची वैशिष्ट्ये तसेच जमिनीचा कर्तनी मापांक (shear modulus), अवमंदन (damping), मृदेचे स्तर आणि त्यांची वैशिष्ट्ये आणि शिथिल किंवा घट्ट मृदा इ. बाबींचा समावेश होतो. सामान्यतः दृढ मृदांचे प्रवर्धन कमी असते तर मऊ मृदेचे अधिक जास्त असते. भूकंपरोधक संकल्पन संहितेमध्ये विविध प्रकारच्या मृदेच्या त्यांच्यातील विविध स्तरांतील मृदेच्या संकल्पन वर्णपटांचा (design spectra) समावेश करण्यात येतो.
इमारतीच्या पायांचे भूकंपरोधक संकल्पन : भूकंपादरम्यान इमारतींना आधार देणाऱ्यां पायांच्या खालचा मृदेचा स्तर भक्कम आणि अत्यंत स्थिर असणे आवश्यक आहे. इमारतीच्या पायाचे केवळ गुरुत्वीय बलांसाठी संकल्पन करण्यासाठी सुचविण्यात आलेली सर्व मार्गदर्शक तत्त्वे भूकंपरोधक इमारतींच्या पायांच्या संकल्पनासाठी देखील लागू पडतात. उदा., मृदेची धारणक्षमता (bearing capacity) आणि अवतलन कसोटी (settlement criterion) इ. भूकंपप्रवण प्रदेशातील कुठल्याही इमारतीच्या संकल्पनासाठी अत्यंत सखोल भूशास्त्रीय/ तांत्रिक अन्वेषण (Geotechnical investigation) तसेच पारंपरिक मानक आणि शंकू अंतर्वेशन चाचणी (standard and cone penetration test) , इतर स्वस्थानी चाचण्या (in-situ tests) उदा., कर्तनी तरंग वेग (shear wave velocity) आणि दाब मापी चाचणी (Pressure meter test) इ. अत्यंत आवश्यक आहेत.
वरील सर्व चाचण्यांवर आधारित भूशास्त्रीय वैशिष्ट्ये, संरचनात्मक विन्यास, इमारतीवरील भार इ. गोष्टींचा अभ्यास करून इमारतीच्या पायाची निवड केली पाहिजे. जर बांधकामाच्या स्थानावरील मृदा कठीण असेल तर एकाकी पदाधार (Isolated footing) प्रत्येक स्तंभाखाली वापरण्यात येऊ शकतो. परंतु असे सर्व पदाधार त्यांच्या वरच्या स्तरावर तुळयांचा वापर करून एकत्रितपणे बांधले गेले पाहिजेत. ज्यायोगे भूकंपादरम्यान विविध स्तंभाखाली होणाऱ्यां असमान हालचालींचा योग्य रीत्या सामना करणे शक्य होईल (आकृती ३). परंतु, जर इमारतीच्या स्थानावरील जमीन मृदू असेल तर प्लव किंवा स्थूणा पायाधारांची (Raft/Pile Foundation) (Pile or well foundation) आवश्यकता भासते.
जर जमिनीचे स्थान द्रवीभवन प्रवण असले तर संपूर्ण जमिनीचा स्तर संचावण्याचे प्रयत्न केले पाहिजेत किंवा पायाधारांचे विशिष्ट काळजी घेऊन संकल्पन केले गेले पाहिजे. अशा पद्धतीने संकल्पन करताना भूकंपादरम्यान जरी इमारतीच्या खालच्या मृदेचे द्रवीभवन झाले तरी तिच्या पायाधारांनी इमारतीवरील भार समर्थपणे पेलले पाहिजेत असे बघणे आवश्यक आहे (आकृती ४). उदा., स्थूणा किंवा कूप तलाधार (Pile or well Foundation) पद्धतीच्या संकल्पन प्रक्रियेमध्ये मृदेच्या प्रणालीतील जे स्तर द्रवीभवन प्रवण आहेत त्यांची दृढता आणि सामर्थ्ये हे परिगणितांमध्ये समाविष्ट करण्याची आवश्यकता नाही.
ज्या स्थानांमधील मृदेची पार्श्वीय दिशेने प्रसरण पावण्याची प्रवृत्ती असते, अशा ठिकाणी तिच्या आजूबाजूच्या इमारतींचेदेखील अन्वेषण करणे आवश्यक ठरते. विशेषकरून ज्या ठिकाणी प्रायोजित इमारत तसेच तिच्या आजूबाजूच्या इमारतींचे गाळे लहान आकाराचे आहेत. तसेच ज्या ठिकाणी जमिनीचे द्रवीभवन होण्याची शक्यता आहे, अशा ठिकाणच्या इमारतींच्या संकल्पनामध्ये द्रवीभवनाच्या पार्श्वीय बलांचा समावेश करणे अत्यंत आवश्यक आहे.
इमारतीच्या पायांच्या धारणक्षमतेचे संकल्पन (Capacity Design) : कोणत्याही मोठ्या भूकंपानंतर इमारतींच्या पायाधारांचे परीक्षण किंवा दुरुस्ती करणे अतिशय अवघड ठरते. तसेच पायांना झालेली हानी इमारतींच्या स्थैर्यासाठी देखील धोकादायक ठरते. म्हणूनच भूकंपरोधक इमारती संकल्पनांमध्ये मोठ्या भूकंपाच्या हादर्‍यांचा विरोध करण्यासाठी इमारतीच्या पायाधारांऐवजी त्यांच्या स्तंभाला झालेली हानी गृहित धरलेली चालते यासाठी धारणक्षमता संकल्पनेचा आधार घेतला जातो (पहा : भूकंपमार्गदर्शक सूचना ९) यामध्ये इमारतीचे पायाधार स्तंभ आणि संरचनात्मक भिंती यांच्या अंतिम आनमन क्षमतेपेक्षा अधिक बलांसाठी संकल्पित केले जातात. (आकृती ५).
संदर्भ :
IITK BMTPC – भूकंप मार्गदर्शक सूचना ३०.
समीक्षक : सुहासिनी माढेकर
