इमारतींच्या बांधकामासाठी उपयुक्त सरल संरचनात्मक विन्यास (Simple Structural Configuration of Masonry Buildings)

भूकंप मार्गदर्शक सूचना १३

इमारतींच्या बांधकामातील पेटीसदृश्य क्रिया (Box Action) :

दगडी बांधकामाच्या भिंतींचे वस्तुमान अधिक असल्याने त्या भूकंपाच्या हादऱ्यांदरम्यान अधिक जास्त क्षितीज बलांना आकर्षित करतात. भूकंपाच्या हादऱ्यांमुळे निर्माण होणाऱ्या संपीडन आणि ताणाच्या बलामुळे त्यांच्यात अनेक तडे निर्माण होतात. भूकंपरोधक इमारतींचा प्रमुख भर वरील परिणामांदरम्यान मोठ्या प्रमाणावरील क्षति किंवा कोसळण्यापासून वाचण्याची खात्री देणे हा असतो. हे साध्य करण्यासाठी योग्य संरचनात्मक विन्यासाची निवड करणे आवश्यक आहे.

दगडी बांधकामाच्या संरचनात्मक विन्यासामध्ये साधारणपणे समाविष्ट असणाऱ्या प्रमुख बाबी म्हणजे (१) इमारतींचा एकंदर आकार व प्रमाण आणि (२) इमारतींमध्ये वस्तुमान व क्षितिज बलांना प्रतिरोध करणाऱ्या घटकांची विभागणी. अतिशय मोठ्या, अतिउंच, अतिलांब आणि असममितीय इमारती भूकंपादरम्यान कमजोर ठरतात (संदर्भ : भूकंपमार्गदर्शक सूचना क्र. ६) त्यांना भूकंपरोधक बनविण्यासाठी योग्य क्लृप्ती म्हणजे इमारतीच्या सर्व घटकांमध्ये उदा., छत, भिंती आणि पाया (आकृती १) यांच्यामध्ये उत्तम अशी एकसंध पेटीसदृश क्रिया निर्माण करणे. शिथिलतापूर्ण जोडलेले छत किंवा अयोग्य तनु भिंती या चांगल्या भूकंपीय वर्तणूकीच्या दृष्टीने धोकादायक आहेत. उदा., छावणीच्या (Lintel) पातळीवर टाकलेले आडवे पट्टे भिंतींना एकत्र बांधून ठेवतात आणि त्यांना एकच घटक म्हणून वर्तणूक करण्यास भाग पाडतात.

आ. १. दगडी बांधकामाच्या भिंतीमध्ये पेटी क्रियेसाठी आवश्यक बाबी.

इमारतीतील उघाडांचा प्रभाव :

इमारतींचे उघाड हे कार्यात्मक गरज म्हणून बांधले जातात. तथापि उघाडांचे भिंतीमधील स्थळ आणि प्रमाण यांचा अंदाज भूकंपादरम्यान बांधकामाच्या इमारतींची कृती ठरविण्याच्या दृष्टीने महत्त्वपूर्ण ठरतो. हे समजून घेण्यासाठी एका चार भिंती असलेल्या एकमजली बांधकामाच्या इमारतीचे उदाहरण घेऊ या (आकृती २). भूकंपाच्या हादऱ्यांदरम्यान जडत्व बल काही भिंतींच्या मजबूत दिशेला इतर भिंतींच्या कमकुवत दिशेला कार्यरत होतात. (संदर्भ : भूकंपमार्गदर्शक सूचना क्र. १२). कमकुवत दिशेला हादरे बसलेल्या भिंती इतर भिंतीकडून आधार घेतात.उदा., आकृती २ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे बसलेल्या हादऱ्यांसाठी ब१ आणि ब२ या भिंती अ१ आणि अ२ या दोन भिंतींकडून आधार घेतात. आणखी स्पष्ट सांगायचे झाल्यास ब१ ही भिंत अ१ व अ२ या भिंतींना ओढते तर ब२ ही भिंत त्यांच्या विरूद्ध ओढली जाते. पुढच्याच क्षणी हादऱ्यांची दिशा आकृती २ मध्ये दाखविलेल्या दिशेच्या काटकोनातील क्षितिज दिशेत बदलू शकते. त्यांनतर अ आणि ब भिंती त्यांच्या भूमिका बदलतात; ब१ आणि ब२ या भिंती मजबूत बनतात, तर अ१ आणि अ२ या कमकुवत होतात.

आ. २. दगडी इमारतीमध्ये कमकुवत भिंतींकडून मजबूत भिंतींकडे भार हस्तांतरित होणारे भाग.

त्यामुळे भिंती त्यांच्या सांध्याजवळ छावणी पट्टा आणि छतामार्फत एकमेकांचे बल हस्तांतरित करतात. म्हणूनच भिंतीच्या कोपऱ्यांमध्ये एकत्र येणारे बांधकामाचे थर चांगल्या प्रकारे

एकमेकांशी जोडले गेले पाहिजेत. याच कारणामुळे भिंतींच्या कोपऱ्याजवळ असणारे उघाड चांगल्या भूकंपीय कृतीच्या दृष्टीने धोकादायक ठरतात. असे उघाड एका भिंतीकडून दुसऱ्या भिंतीकडे जाणाऱ्या बलाच्या प्रवाहात अडथळे निर्माण करतात (आकृती ३). तसेच मोठे उघाड त्यांच्या स्वसमतलामध्ये जडत्व बल वाहून नेणाऱ्या भिंतींना कमकुवत करून टाकतात. म्हणूनच सर्व उघाड शक्य तोवर लहान आकाराचे आणि कोपऱ्यांपासून दूर ठेवणे हेच उत्तम होय.

भूकंपरोधक वैशिष्ट्ये :

भारतीय मानकांमध्ये इमारतींच्या बांधकामात त्यांची भूकंपीय वर्तणूक सुधारण्यासाठी अनेक भूकंपरोधक उपाय सुचविण्यात आले आहेत. उदा., आराखड्यामध्ये L, T, E आणि Y आकाराच्या इमारती संकल्पित करण्याऐवजी त्यांना सोप्या/सुटसुटीत आयताकृती आकारामध्ये विभागणे अधिक सोईचे ठरते (संदर्भ : भूकंप मार्गदर्शक सूचना क्र. ६). भूकंपादरम्यान विभागलेले कक्ष स्वतंत्र रीत्या आंदोलन पावतात किंवा ते अतिशय जवळ असतील तर एकमेकांवर आदळतात. म्हणजेच इमारतीच्या दोन संचांमध्ये योग्य असे अंतर असणे आवश्यक आहे. भारतीय मानकांमध्ये विविध प्रकारच्या इमारतींसाठी हे अंतर सुचविण्यात आले आहे. तथापि जर इमारतीचे क्षितिज प्रक्षेप (Horizontal Projections) त्यांच्या ठराविक दिशेतील लांबीपेक्षा म्हणजेच १५ ते २०% पेक्षा कमी असतील तर अशा प्रकारचे नियोजन करण्याची आवश्यकता नसते. दगडी बांधकाम असलेल्या इमारतीमधील जिन्याची तिरकी लादीदेखील त्यादृष्टीने महत्त्वाची आहे. दोन मजल्यांमध्ये अखंडपणे जोडलेली जिन्याची लादी त्यांच्यामध्ये तिर्यक बंधन (Cross brace) म्हणून काम करते आणि छत तसेच इमारतीच्या खालच्या बाजूला मोठ्या प्रमाणावर क्षितिज बल हस्तांतरित करते (आकृती ४ अ). जर दगडी बांधकामाच्या संकल्पन आणि बांधकामाच्या वेळी जिन्याकडे योग्य लक्ष दिले नाही तर, हा भाग संभवत: नुकसानकारक ठरू शकतो. हे टाळण्यासाठी काहीवेळा जिने संपूर्णपणे वेगळे काढून एका वेगळ्या प्रबलित काँक्रिट संरचनेवर बांधण्यात येतात (आकृती ४ आ) आणि जिन्याचा मनोरा आणि दगडी इमारतीमध्ये आवश्यक ते अंतर ठेवले जाते. ज्यायोगे भूकंपाच्या तीव्र हादऱ्यांदरम्यान ते एकमेकांवर आदळणार नाहीत.