भूकंप मार्गदर्शक सूचना ०९
बांधकाम साहित्य :
भारतामध्ये ग्रामीण भागातील इमारती प्रामुख्याने दगडी किंवा विट बांधकामाचा वापर करून बांधण्यात येतात. पठारी भागात सामान्यपणे बांधकामात मातीच्या भाजक्या विटा तसेच सिमेंट आणि वाळूच्या मिश्रणातून बांधण्यात येतात. तथापि डोंगराळ प्रदेशात केवळ माती आणि वाळूच्या मिश्रणाचा मसाला वापरून केलेले दगडी बांधकाम मोठ्या प्रमाणावर प्रचलित आहे. परंतु, अलीकडच्या काळात त्या ऐवजी सिमेंट आणि वाळूचे मिश्रण सर्वसाधारणपणे वापरण्यात येते. दगडी किंवा विटांचे बांधकाम संपीडन (म्हणजे एकत्र दाब देणारे), बलाचा सामना करू शकते. परंतु ताण निर्माण करणाऱ्या (म्हणजे एकमेकांपासून दूर लोटणाऱ्या) बलाचा क्वचितच सामना करू शकते (आकृती १).
गेल्या काही दशकांत इमारतींच्या बांधकामासाठी काँक्रिटचा मोठ्या प्रमाणावर वापर करण्यात येत आहे. साधारणत: दळीत दगडी तुकडे (समुच्चय किंवा खडी) वाळू, सिमेंट आणि पाणी यांच्या योग्य प्रमाणातील मिश्रणापासून सिमेंट काँक्रिट तयार केले जाते. काँक्रिट बांधकामामध्ये संपीडन बल घेण्यासाठी कितीतरी अधिक मजबूत असते, परंतु त्याची वर्तणूक ताणाच्या बलामध्ये कुचकामी ठरते. काँक्रिटचे गुणधर्म मुख्यत: त्यात वापरण्यात येणाऱ्या पाण्याच्या प्रमाणावर अवलंबून असतात. अति जास्त किंवा अति कमी पाणी दोन्ही त्यासाठी विनाशकारी ठरू शकतात. सर्वसाधारणपणे दगडी / विट बांधकाम आणि काँक्रिट हे दोन्ही ठिसूळ असतात आणि लवकरच भंग पावतात.
दगडी विट आणि काँक्रिटच्या इमारतीमध्ये ६ मिमी ते ४० मिमी या दरम्यानचे व्यास असलेले पोलादी गज प्रबलन म्हणून वापरले जातात. प्रबलन पोलादी गज ताण आणि संपीडन ही दोन्ही बले घेऊ शकतात. शिवाय पोलाद हे तंतुक्षम साहित्य आहे. तंतुक्षम असण्याच्या या महत्त्वाच्या गुणधर्मामुळे पोलादी गज तुटण्याआधी मोठ्या प्रमाणावर दिर्घीकरण पावतात.
इमारतीमध्ये पोलादाच्या प्रबलित गजासोबत काँक्रिट वापरण्यात येते. हे मिश्र साहित्य प्रबलित सिमेंट काँक्रिट किंवा नुसतेच प्रबलित काँक्रिट म्हणून ओळखले जाते. पोलादाचे इमारतीच्या घटकातील प्रमाण आणि स्थान असे असले पाहिजे की, घटकांचा भंग, पोलादाचे ताणामधील सामर्थ्य, काँक्रिटने त्याच्या संपीडन सामर्थ्य गाठण्याच्या आधी गाठले गेल्यामुळे झाला पाहिजे. या प्रकारच्या भंगाला तंतुक्षम भंग असे म्हणतात आणि ते काँक्रिट संपीडनामध्ये आधी भंग होण्याऐवजी पसंत केले जाते. म्हणूनच सर्वसाधारण समजुतीच्या विरुद्ध असले तरीही प्रबलित काँक्रिट इमारतीमध्ये अधिक प्रमाणात पोलाद वापरणे हे धोकादायक देखील ठरू शकते.
क्षमता संकल्पन कल्पना :
समजा एक तंतुक्षम साहित्य आणि एक ठिसूळ साहित्यापासून तयार झालेल्या (दोन समान लांबी आणि काटछेद असलेल्या) दोन गजांना तुटेपर्यंत ताणले तर असे लक्षात येईल की, तंतुक्षम गज तुटण्याआधी मोठ्या प्रमाणावर दिर्घीकरण पावतो आणि ठिसूळ गज त्याचे कमाल सामर्थ्य गाठल्यावर थोड्या दिर्घीकरणानंतर लगेच तुटतो (आकृती २). इमारतीच्या बांधकामामध्ये वापरण्यात येणाऱ्या साहित्यामध्ये पोलाद हे तंतुक्षम असते तर बांधकाम आणि काँक्रिट हे दोन्ही ठिसूळ असतात.
तसेच आकृती ३ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे ठिसूळ आणि तंतुक्षम साहित्य वापरून तयार केलेल्या साखळीचे उदाहरण घेतल्यास, यातील प्रत्येक कडी आकृती २ मध्ये दाखविलेल्‍या गजाप्रमाणे भंग पावेल. यातील दोन्ही बाजूच्या शेवटच्या कड्यांना धरून F हे बल लावल्यास प्रत्येक कडीतील बल एकसारखेच म्हणजे F असेल. जसजसे अधिकाधिक बल लावण्यात येईल, तसे सर्वांत कमजोर कडी सर्वप्रथम तुटून
साखळी तुटेल. परंतु जर कमजोर कडी तंतुक्षम असेल तर तुटण्याआधी साखळी मोठे दीर्घिकरण दर्शवेल. त्याऐवजी ठिसूळ कडी कमजोर असली तर साखळी अचानकपणे तुटेल आणि थोडेच दीर्घिकरण दर्शवेल. म्हणूनच तंतुक्षम साखळी हवी असल्यास तंतुक्षम कडीला सर्वांत कमजोर कडी बनविणे आवश्यक आहे.
इमारतींचे भूकंपरोधक संकल्पन :
भूकंपरोधक इमारतींचे संकल्पन तंतुक्षम साखळीप्रमाणे असणे आवश्यक आहे. शहरी भागातील एखाद्या प्रबलित काँक्रिटच्या बहुमजली इमारतीचे उदाहरण पाहिल्यास तिच्यामध्ये आडव्या आणि उभ्या घटकांचा म्हणजेच तुळया आणि स्तंभांचा समावेश होतो. लादीतलाच्या पातळीमध्ये निर्माण झालेले भूकंपीय जडत्व बल विविध तुळया आणि स्तंभामार्फत जमिनीकडे हस्तांतरीत केले जाते. यासाठी इमारतीचे केवळ योग्य घटक तंतुक्षम बनविणे आवश्यक आहे. स्तंभांच्या भंग पावण्यामुळे संपूर्ण इमारतीच्या स्थैर्यतेवर परिणाम होतो. परंतु तुळईच्या भंग पावण्यामुळे स्थानिक परिणाम होतात. त्यामुळे स्तंभांपेक्षा तुळयांना तंतुक्षम कमजोर कड्या बनविणे योग्य आहे. याप्रकारे प्रबलित काँक्रिट इमारत संकल्पन करण्याच्या पद्धतीला मजबूत स्तंभ, कमजोर तुळई संकल्पन पद्धत असे म्हणतात (आकृती ४).
आ. ४. प्रबलित काँक्रिट इमारतींचे संकल्पन दाखविले आहे. यांमध्ये स्तंभ नव्हे तर तुळया या कमजोर कड्या असल्या पाहिजेत – इमारतींच्या घटकांना योग्य प्रमाण देऊन त्यांत पोलादाचे योग्य प्रमाण टाकून हे साध्य करणे शक्य आहे.
पारंपारिक संकल्पन मानके (भूकंपाच्या परिणामांचे संकल्पन न करणाऱ्या) वापरून संकल्पक, तंतुक्षम संरचना तयार करू शकत नाहीत. यासाठी संकल्पक अभियंत्यांना संरचनेची तंतुक्षमता वाढविण्याकरिता विशिष्ट संकल्पन तरतुदींची मदत घेणे गरजेचे ठरते अशा तरतुदी विशेष अशा भूकंपीय संकल्पन मानक; उदा., प्रबलित काँक्रिट संरचनांसाठी आय्. एस् : १३९२० – १९९३ यामध्ये एकत्रित करण्यात आल्या आहेत. या मानकांद्वारे ज्या घटकांमध्ये क्षति अपेक्षित आहे त्यांना आवश्यक तेवढी तंतुक्षमता देण्यात आली आहे याची खात्री होते.
बांधकामातील गुणवत्ता नियंत्रण :
जर ठिसूळ कड्यांची क्षमता त्यांच्या आश्वासित मूल्यांपेक्षा कमी आली तर इमारतींच्या भूकंपरोधक संकल्पनांतील ‘क्षमता संकल्पन’ ही संकल्पना फोल ठरेल. बांधकाम साहित्यातील ठिसूळ साहित्य उदा., बांधकाम आणि काँक्रिट इत्यादींची सामर्थ्य गुणवत्ता ही कारागिरी पर्यवेक्षण आणि बांधकामाच्या पद्धती इ. बाबतींत अतिशय संवेदनशील असते. त्याचप्रमाणे जे घटक तंतुक्षम म्हणून संकल्पित करण्यात आलेले आहेत ते खरोखरच पुरेशी तंतुक्षमता देत आहेत याची खात्री करून बांधकाम करताना त्याची विशेष काळजी घेणे आवश्यक आहे. तसेच भूकंपरोधक इमारत आश्वासित करताना बांधकाम साहित्य आणि बांधकाम पद्धतीच्या ठरवून दिलेल्या प्रमाणांचे काटेकोर पालन करणे आवश्यक ठरते. यासाठी प्रमाणित प्रयोगशाळांमध्ये बांधकाम स्थळी किंवा इतर योग्य स्थळी कामगारांना यासंदर्भात कालबद्ध प्रशिक्षण तसेच प्रत्यक्ष बांधकाम स्थळी तांत्रिक कामाचे मूल्यांकन हे उत्तम गुणनियंत्रणाचे महत्त्वपूर्ण घटक आहेत.
संदर्भ :
- IITK – BMTPC भूकंप मार्गदर्शक सूचना क्र. ०९
