भूकंपाचे लघू स्तंभावर होणारे परिणाम (Effects of the earthquake on the short columns)

भूकंप मार्गदर्शक सूचना २२

लघू स्तंभ (Short Columns) : पूर्वी झालेल्या भूकंपादरम्यान प्रबलित (Reinforced) काँक्रीटच्या इमारतींमध्ये एकाच मजल्यावर, विविध उंचीचे स्तंभ असलेल्या परंतु, त्यांपैकी लघु स्तंभांचे त्याच मजल्यावरील उंच स्तंभापेक्षा जास्त नुकसान झाले. आकृती १ मध्ये लघू स्तंभाच्या इमारतींची दोन उदाहरणे दाखविली आहेत – उताराच्या जमिनीवरील इमारती आणि पोटमाळा असलेल्या इमारती.

भूकंपादरम्यान स्तंभ निकृष्ट वर्तणूक करतात, कारण एकसमान काटछेद असलेले उंच स्तंभ आणि लघू स्तंभ क्षितिज पातळीत सारख्याच (D इतक्या) परिमाणाने हलतात (आकृती २). तथापि लघु स्तंभ उंच स्तंभांशी तुलना करता अधिक दृढ असल्याने अधिक भूकंपीय बलांना आकर्षित करतात. स्तंभांची दृढता म्हणजे कुठल्याही विकृतीस प्रतिरोध – जितकी अधिक दृढता तेवढे अधिक बल त्यात विकृती निर्माण करण्यास आवश्यक असते. जर लघु स्तंभांचे इतके मोठे बल सहन करण्यासाठी संकल्पन केले गेले नाही, तर भूकंपादरम्यान त्यांची लक्षणीय क्षति होते. या वर्तणूकीला लघु स्तंभ परिणाम असे म्हणतात. या लघू स्तंभांची क्षति साधारणपणे X-आकारांच्या तड्यांच्या स्वरूपात असते आणि ती कर्तन भंगामुळे घडते (पहा : भूकंप मार्गदर्शक सूचना १९).

आ. २. लघु स्तंभ दृढ असतात व भूकंपांदरम्यान अधिक बलांना आकर्षित करतात.

लघू स्तंभ वर्तणूक :

इमारतींमध्ये लघू स्तंभ परिणामाच्या अनेक घटना घडतात. जेव्हा इमारत उताराच्या जमिनीवर विसावलेली असते (आकृती १ अ), तेव्हा भूकंपाच्या हादऱ्यांदरम्यान एका विशिष्ट पातळीवर सर्व स्तंभ लादीतलासह क्षितिजीय दिशेत एकाच प्रमाणात हलतात, यालाच अनम्य किंवा दृढ लादीतल पटल क्रिया म्हणतात (पहा : भूकंपमार्गदर्शक सूचना १७). एखाद्या मजल्यावर एकाचवेळी लघु स्तंभ आणि उंच स्तंभ अस्तित्वात असतील तर लघू स्तंभ उंच स्तंभांच्या तुलनेत अनेक पट अधिक भूकंपीय बलांना आकर्षित करतात आणि मोठ्या प्रमाणावर क्षतिग्रस्त होतात.

लघु स्तंभ परिणाम हा दोन नियमित मजल्यांच्या मध्ये भर घातलेल्या किंवा त्या माऴ्याच्या लादीला आधार देणाऱ्या स्तंभांमध्ये देखील घडून येतो (आकृती १ ब).

थोडक्यात इमारतींमध्ये जेव्हा लघु स्तंभ परिणाम घडतो त्यावेळी एक विशिष्ट परिस्थिती निर्माण होते. एखाद्या दगडी किंवा प्रबलित काँक्रिटच्या अंशतः उंचीच्या इमारतींमध्ये तिच्या उर्वरित उंचीमध्ये खिडकी बसविण्यात येते. या भिंतीच्या संलग्न स्तंभ या अंशतः उंचीच्या भिंतीच्या उपस्थितीमुळे लघू स्तंभ म्हणून वर्तणूक करतात. अनेकदा एकाच मजल्यावरील इतर स्तंभ नियमित उंचीचे असतात. कारण त्यांना संलग्नपणे जोडणाऱ्या भिंती नसतात. भूकंपादरम्यान जेव्हा लादी क्षितिजीय दिशेत हलते तेव्हा या स्तंभाच्या वरील टोकाचे एकसमान विस्थापन होते (आकृती ३).

आ. ३. प्रबलित काँक्रिटच्या इमारतींतील लघु स्तंभ परिणाम.

तथापि, दृढ भिंती लघु स्तंभांच्या खालच्या भागाच्या विस्थापनास पायबंद घालतात आणि लघु स्तंभ खिडकीच्या उघाडाच्या संलग्न लघु उंचीमध्ये संपूर्णपणे विकृती पावतात. याविरुद्ध नियमित उंचीचे स्तंभ त्यांच्या संपूर्ण उंचीमध्ये विकृती पावतात. लघू स्तंभांची ते स्वैरपणे नमन पावू शकतात अशी उंची कमी असल्याने ते क्षितीजीय गतीला अधिक प्रखरपणे प्रतिरोध करतात आणि परिणामी नियमित स्तंभांच्या तुलनेत अधिक बले आकर्षित करतात. यामुळे साहजिकच त्यांना अधिक क्षति पोहोचते. आकृती ४ मध्ये अंशतः उंची असलेल्या भिंतींशी संलग्न स्तंभामधील X-आकाराचे तडे दाखविले आहेत.

आ. ४. स्तंभांची अशी परिणामक उंची ज्यामध्ये ते नमन पावू शकतात, संलग्न भिंतींमुळे प्रवृत्त केले जातात.

लघूस्तंभ समस्येचे निराकरण : नवीन इमारतींमध्ये, लघू स्तंभ परिणाम वास्तुशास्त्रीय संकल्पनाच्या टप्प्यावरच शक्यतोवर टाळला गेला पाहिजे. जर त्यावेळी लघू स्तंभ टाळणे शक्य नसेल, तर संरचना संकल्पनेच्या वेळी त्याची दखल घेतली पाहिजे. भारतीय तंतुक्षम तपशीलवार आरेखन मानक आय्. एस्. १३९२० – १९९३ नुसार लघु स्तंभ परिणाम संभव असणाऱ्या सर्व स्तंभांना संपूर्ण उंचीमध्ये विशेष परिरूद्धित प्रबलन (जवळ व्यंतरावरील बंद बंध) देण्याची आवश्यकता आहे. विशेष परिरूद्धित प्रबलन लघु स्तंभाच्या पलिकडे आकृती ५ प्रमाणे स्तंभांच्यामध्ये आणि त्याखाली एका विशिष्ट अंतरापर्यंत विस्तारित झाले पाहिजे. (विशिष्ट परिरूद्धित प्रबलनाच्या तपशीलासाठी, पहा : भूकंपमार्गदर्शक सूचना १९) अस्तित्वातील लघू स्तंभ असलेल्या इमारतींमध्ये भविष्यातील भूकंपात होणारी संभाव्य क्षति टाळण्याकरिता विविध प्रतिअनुरूप बांधणी उपायांचा वापर केला जाऊ शकतो. जिथे अंशतः उंचीच्या भिंती आहेत, अशा ठिकाणी संपूर्ण भिंती बांधून उघाडांना बंद करणे हा देखील एक उत्तम पर्याय आहे ज्यायोगे लघु स्तंभ परिणाम नाहीसा होऊ शकेल. हे जर शक्य नसेल, तर लघु स्तंभांचे एखादे प्रस्थापित प्रतिअनुरूप बांधणी तंत्र वापरून मजबुतीकरण करणे गरजेचे आहे.