भूकंप-प्रतिरोधक बांधकाम : भूकंपामुळे होणाऱ्या संभाव्य हानीचा धोका कमी करण्याच्या दृष्टीने करण्यात येणारे बांधकाम व त्याच्या संरचनेची वैशिष्ट्ये यासंबंधी प्रस्तुत नोंदीत विवरण केलेले आहे. मोठ्या भूकंपाच्या धक्क्यात होणारी प्राणहानी प्रामुख्याने इमारती व अन्य बांधकामे कोसळून त्याखाली लोक गाडले गेल्याने होते. हे ध्यानात घेऊन भूकंपाचा संभाव्य धोका असलेल्या प्रदेशातील इमारती आणि इतर बांधकामे भूकंपाच्या धक्क्याने न पडता त्यात टिकाव धरतील अशा प्रकारे त्यांचा अभिकल्प (आराखडा) व बांधकाम कसे करावे यांचा अभ्यास बऱ्याच वर्षांपासून सुरू आहे. स्थापत्य अभियांत्रिकी या विषयात भूकंप अभियांत्रिकी व भूकंप-प्रतिरोधक बांधकाम हा एक खास अभ्यासाचा उपविषय मानला जातो.
भारताच्या ३३ लक्ष चौ. किमी. क्षेत्रफळांपैकी जवळजवळ निम्मे क्षेत्रफळ भूकंपप्रवण क्षेत्रात येते आणि हे क्षेत्रफळ जपान व कॅलिफोर्निया (अमेरिका) यांतील भूकंपप्रवण क्षेत्राच्या सु. ११ पट आहे. यामुळे भूकंपजन्य संभाव्य हानीपासून संरक्षण मिळविण्याच्या दृष्टीने भारतीय वैज्ञानिकांनी व अभियंत्यानी प्रयत्नशील राहणे अगत्याचे झाले आहे. भूकंपामुळे होणाऱ्या मालमत्तेच्या व सामाजिक हानीचे मूल्य वाढत चाललेले असल्यामुळे भूकंपप्रवण क्षेत्रांतील इमारतींचे व अन्य बांधकामांचे अभिकल्प करण्यासाठी भूकंप अभियांत्रिकीचा वाढता उपयोग होत आहे. अनेक देशांनी भूकंप-प्रतिरोधक अभिकल्पांकरिता नियमावल्या तयार केलेल्या आहेत. भारतात अशी नियमावली भारतीय मानक संस्थेने प्रथम १९६२ मध्ये प्रकाशित केली. १९७५ मध्ये प्रसिद्ध झालेल्या या नियमावलीच्या तिसऱ्या सुधारित आवृत्तीत (आय एस १८९३-१९७५) इमारती उंच बांधकामे (उदा., गिरण्यांची धुराडी, पाण्याच्या टाक्या) पूल काँक्रीट, दगडाची व मातीची धरणे बंधारे आणि भराव भिंती यांच्या संबंधीचे भारतातील विविध भूकंपप्रवण क्षेत्रांकरिता अभिकल्पांचे निकष व सर्वसाधारण तत्त्वे यांची माहिती, तसेच भारतातील भूकंपप्रवण क्षेत्रे दर्शविणारे नकाशे दिलेले आहेत. यांखेरीज विटांच्या, दगडी वा लाकडी इमारतींचे भूकंप-प्रतिरोधक बांधकाम करण्यासंबंधीची व्यावहारिक नियमावली १९६७ मध्ये प्रसिद्ध करण्यात आली आहे.
भूकंप केव्हा, कोठे व किती तीव्रतेचा होईल याचे नक्की पूर्वानुमान करणे अद्याप कोणत्याच रीतीने शक्य झालेले नाही. मात्र ज्या ठिकाणी एकदा भूकंप झाला असेल तेथे तो पुन्हा केव्हा तरी होण्याचा संभव आहे, असे मानतात. कोणत्याही प्रदेशात भूकंप होण्याची शक्यता किती आहे म्हणजे त्या प्रदेशाची भूकंपनीयता किती आहे, हे त्या प्रदेशात पूर्वी झालेल्या भूकंपविषयक नोंदीवरून ठरवितात आणि त्यावरून भूकंपाचा संभव असलेली क्षेत्रे ठरविता येतात पण अमुक वेळी त्या ठिकाणी पुन्हा भूकंप होईल याचे निश्चित पूर्वानुमान करता येत नाही [तथापी या दिशेने शास्त्रज्ञांचे प्रयत्न चालू आहेत →भूकंप], तसेच त्या प्रदेशाखेरीज इतरत्र भूकंपाची भीती नाही असा तर्क करणेही बरोबर होणार नाही. उदा., भारतीय द्विपकल्पाच्या पश्चिम भागातील ⇨ दक्षिण ट्रॅप या नावाने ओळखला जाणारा कित्येक मीटर जाडीचा ज्वालामुखीजन्य शैलसमूह आहे. या भागात भूकंपाचा उपसर्ग होणार नाही, अशी समजूत होती पण कोयनानगर येथील भूकंपानंतर ती चुकीची ठरली आहे.
सर्वसाधारण तत्त्वे : भूकंपामुळे जमिनीत अनुतरंग (ज्यांमध्ये माध्यमातील कण तरंगाच्या प्रसारणाच्या दिशेत पुढे-मागे याप्रमाणे कंप पावतात असे तरंग) व अवतरंग (ज्यांमध्ये माध्यमातील कण तरंगांच्या प्रसारणाच्या दिशेशी लंब दिशेत कंप पावतात असे तरंग) उत्पन्न होतात. हे तरंग भूकंपाच्या नाभीपासून (उगमस्थानापासून) भूकवचातून चौफेर पसरतात व भूपृष्ठावर पोहोचल्यावर पृष्ठावरून सर्वत्र पसरतात. कोणत्याही विशिष्ट ठिकाणी भूकवचातून येऊन पोहोचणाऱ्या तरंगांपेक्षा भूपृष्ठावरून आलेले तरंग जास्त धोकादायक असतात. अवतरंगामुळे रस्ते, रस्त्याखालील नळ वगैरेंना अपाय होण्याचा संभव असतो पण ज्या बांधकामाचा जास्त भाग भूपृष्ठावर आहे त्याला फारसा उपसर्ग होत नाही कारण बांधकामाचे सर्व वजन बांधकामाच्या तळावर पडत असल्याने बांधकामाचे भाग विलग होऊ शकत नाहीत. भूपृष्ठावरील अनुतरंगांमुळे मात्र बांधकामास हानी पोहोचू शकते. शिवाय अवतरंगांपेक्षा अनुतरंगांचा जोर ५ ते १० पटींनी जास्त असतो.
भूकंपामुळे होणाऱ्या हानीमध्ये मानवनिर्मित बांधकामामुळे भर पडू नये म्हणून बांधकामाच्या सुरक्षित रचनेत भूकंपाच्या तीव्रतेचा विचार करावा लागतो आणि त्याची तरतूद रचनेच्या वेळीच करणे योग्य ठरते. भूकंपाच्या हादऱ्यांमुळे बांधकामाचा पायातील भाग कंपित होतो. या कंपनांमुळे पायाच्या वरील बांधकामात प्रेरित कंपने निर्माण होतात पण त्यांना बांधकामाचे जडत्व प्रतिरोध करते आणि त्यामुळे पाया व बांधकाम यांच्यामध्ये कर्तन प्रतिबल (काटच्छेदावर कार्य करणारी कर्तन प्रेरणा) उत्पन्न होते. हे कर्तन प्रतिबल उत्पन्न करणारी प्रेरणा भूकंपाच्या प्रवेगावर अवलंबून असते. न्यूटन यांच्या गतिविषयक दुसऱ्या नियमाप्रमाणे [⟶यामिकी] ही प्रेरणा (प) बांधकामाच्या द्रव्यमानास (द) भूकंपाच्या प्रवेगाने (भ) गुणून मिळते.
प = द.भ
बांधकामाचे वजन (ब) आणि गुरुत्वीय प्रवेग (ग) लक्षात घेतल्यास हे सूत्र खालीलप्रमाणे होईल.
प= ब. भ
ग
भ
ग यास भूकंपीय गुणांक म्हणतात. भारतीय भूकंपप्रवण क्षेत्रे व त्यांचे क्षैतिज (क्षितिज समांतर) दिशेतील प्रधान भूकंपीय प्रेरणा लक्षात घेऊन काढलेले भूकंपीय गुणांक दर्शविणारा नकाशा आ. १ मध्ये दिला आहे.
इमारतीच्या बाबतीत हा भूकंपीय गुणांक
०.०१५
क असा धरतात. या क म्हणजे इमारतीचा आवर्तकाल (एका पूर्ण कंपनास लागणारा कालावधी) होय. हा आवर्तकाल इमारतीची उंची (उ) आणि इमारतीची भूकंपीय प्रेरणेच्या दिशेतील रुंदी (र) यांवर क = ०.०९ x उ
√र
या सूत्रानुसार अवलंबून असतो. इमारतीपेक्षा किरकोळ बांधकामाच्या बाबतीत हा गुणांक ०.०२५
क
असा धरतात. येथे क हा त्या बांधकामाचा आवर्तकाल होय. अभिकल्पांच्या नवीन पद्धतीमध्ये इमारतीचे वा संरचनेचे महत्त्वही लक्षात घेऊन वरील प्रेरणेचे मान त्या महत्तेनुसार वाढविले जाते. हा महत्ता गुणांक रुग्णालये, मोठी प्रेक्षागृहे व पाण्याच्या टाक्या यांसाठी १.५ रसायने व विषारी वायू यांच्या टाक्यांसाठी व धरणांसाठी २ तर अणुकेंद्रीय विक्रियकांसाठी (अणुभट्‌ट्यांसाठी) ६ इतका घेतला जातो.
सुरुवातीच्या काळात अशी समजूत होती की,जमिनीच्या क्षैतिज दिशेने होणाऱ्या हालचालींच्या प्रमाणात बांधकामाना धोका वाढतो. त्यामुळे गुरुत्वीय प्रवेगाच्या १/१० ते १/४ इतक्या मूल्याच्या क्षैतिज प्रवेगाला टिकेल असे बांधकाम कोणत्याही धक्क्याला तोंड देऊ शकेल, असा स्थापत्य विशारदांचा समज होता. एवढ्या खबरदारीने बऱ्याचशा सामान्य भूकंपात होणारी हानी टळते हे खरे असले, तरी काही भूकंप धक्क्यांत मात्र ही खबरदारी अपुरी पडते. याचे कारण भूकंपाच्या धक्क्यामुळे बांधकामाला पोहोचणारा धोका केवळ हालचालींच्या प्रवेगावर अवलंबून नसून विशिष्ट वास्तूघटकाच्या नैसर्गिक आवर्तकालामुळे (नैसर्गिक परिस्थितीत एका कंपनास लागणाऱ्या कालावधीमुळे ) होणाऱ्या हालचालीवरही वास्तुघटक भंग पावणे अवलंबून राहते. भूकंपतरंगांमध्ये वेगवेगळी कंप्रता (एका सेकंदात होणाऱ्या कंपनाची संख्या) असणारे अनेक तरंग असतात, त्यांतील वास्तूघटकांच्या मुक्त आवर्तकालाशी (कोणतीही बाह्य प्रेरणा कार्यान्वित नसताना असणाऱ्या आवर्तकालाशी) जुळणाऱ्या तरंगाबरोबर ⇨ अनुस्पंदन झाले (म्हणजे दोन्ही आवर्तकाल जवळजवळ सारखे झाले) की, वास्तूघटकांच्या कंपनांचा परमप्रसर (स्थिर स्थितीपासून होणारे कमाल स्थानांतरण) ते घटक भंग पावण्याइतका वाढतो. म्हणजेच वास्तूघटकांची प्रेरित कंपने जास्त होऊन त्यांना मोठे हेलकावे बसल्याने ते भंग पावण्याचा व त्यामुळे नुकसानी होण्याचा संभव जास्त वाढतो. भूकंप-प्रतिरोधक बांधकामासाठी त्या बांधकामातील घटकांचा मुक्त आवर्तकाल किती आहे याची स्पष्ट कल्पना स्थापत्य विशारदाला असावी लागते आणि हा आवर्तकाल भूकंपतरंगांच्या संभाव्य आवर्तकालापेक्षा अगदी भिन्न असेल, अशी खबरदारी घ्यावी लागते. निदान कोणत्याही घटकांची मुक्त कंपने न होता त्यांचे संदमन (कंपने मंदावणे) होईल अशी व्यवस्था करावी लागते. याकरिता विटांच्या भिंतीत उभ्या-आडव्या पोलादी सळ्या घालून भिंती भक्कम केल्या जातात. बांधकामाच्या बाहेर येणारे टांगत्या प्रकारचे घटक (उदा., गॅलरी, नक्षीकाम ) हे मुख्य इमारतीला वेगवेगळ्या दिशांनी पक्के जखडतात, नाही तर भूकंपाच्या धक्क्याने हे घटक सुटे हलून तुटून खाली पडतात.
भूकंपतरंगांत अनेक कंप्रतांच्या तरंगांचे मिश्रण असल्यामुळे काय होते याचे एक नमुनेदार उदाहरण अमेरिकेत केर्न काऊंटी (कॅलिफोर्निया) येथे १९५२ मध्ये झालेल्या भूकंपात पहावयास मिळाले. लॉस अँजेल्स येथील सर्वच नव्या इमारती भूकंप-प्रतिरोधक संरचनेच्या बांधलेल्या असल्याने व तेथील या भूकंप धक्क्याची तीव्रता बेताची असल्याने फारसे नुकसान झाले नाही. तथापी नव्यानेच बांधलेल्या एका कार्यालयीन इमारतीच्या प्रमुख घटकांमध्ये एकही तडा न पडता तिच्यातील दिव्यांच्या व्यवस्थेचे मात्र मोठ्या प्रमाणावर नुकसान झाले. हे सर्व दिवे अनुस्फुरक (फ्ल्युओरेसंट) नळ्यांच्या प्रकारचे होते आणि ते आयताकार लांबट पेट्यांत बसवून प्रत्येक पेटी ०.७५ मी. लांब ॲल्युमिनियमाच्या नळ्यांनी छताला पक्की टांगलेली होती. ही प्रत्येक पेटी म्हणजे फारसे संदमन नसलेली एक लंबकच बनली व भूकंपतरंगांपैकी तीव्र अशा कक्षेतील कंप्रताशी या पेट्यांच्या आवर्तकालांचे नेमके अनुस्पंदन झाले. यामुळे सर्व दिव्यांच्या पेट्यांचे अतिशय वेगाने झोके सुरू होऊन त्यांचा परमप्रसर इतका वाढला की, काही सेकंदातच आधार नळ्या सांध्यापाशी तुटून सर्व पेट्या खाली पडल्या आणि केवळ हे दिवे फुटण्यामुळे त्या इमारतीचे ६०,००० डॉलरचे नुकसान झाले. पेट्यांचे झोके मंदावण्यासाठी प्रत्येक पेटी आणखी दोन तारांनी छताला वेगळ्या दिशेने जखडली असती अथवा नळ्यांचे सांधे जास्त बळकट केले असते, तर पेट्या नुकसान न होता धक्का सहन करू शकल्या असत्या. यावरून भूकंप-प्रतिरोधक बांधकामातील तरंग-विश्लेषणाचे स्थान व महत्त्व लक्षात येते.
कोणत्याही बांधकामावर येणाऱ्या वाऱ्याच्या प्रेरणेचा विचार करतात, त्याच पद्धतीनी भूकंपाच्या धक्क्याची प्रेरणा विचारात घेतात. नेहमी आढळणाऱ्या प्रेरणेपेक्षा भूकंपामुळे किती जास्त प्रेरणा येईल हे भूकंपीय गुणांकाच्या रूपात सांगितले जाते. एक दशांश भूकंपीय गुणांकांची प्रेरणा याचा अर्थ भूकंपामुळे गुरुत्वीय प्रवेगाच्या एक दशांश प्रवेगाची आडवी प्रेरणा येईल असे कल्पून ती पेलू शकेल अशा मजबुतीचे बांधकाम करतात. भूकंपाची तीव्रता व इतर स्थानिक परिस्थितीवर भूकंपामुळे उद्‌भवणारा प्रवेग अवलंबून असतो. अत्यंत तीव्र भूकंपामुळे जवळजवळ गुरुत्वीय प्रवेगाइतके प्रवेग उत्पन्न होतात. अशा भूकंपात कोणतेही बांधकाम टिकाव धरु शकत नाही पण अशा भूकंपाचे धक्के लहानशा प्रदेशापुरतेच मर्यादित असतात. दगडी जमीन असेल, तर भूकंपाच्या जागेपासून थोड्या अंतरावर हा प्रवेग गुरुत्वीय प्रवेगाच्या एक दशांशापेक्षा क्वचितच जास्त असतो. भुसभुशीत जमिनीत हा प्रवेग थोडा जास्त असण्याचा संभव असला, तरी गुरुत्वीय प्रवेगाच्या एक दशांश इतकी आडवी प्रेरणा बांधकामावर येईल असे धरुन चालतात आणि त्यास प्रतिरोधक अशी बांधकामे करतात.
कोणत्याही बांधकामास भूकंपापासून धोका होण्याचा किती संभव आहे हे बांधकामाच्या प्रकारावर व उपयुक्ततेवर अवलंबून असते. भूकंपाव्यतिरिक्त इतर प्रेरणा पेलण्याची ताकद असलेली बांधकामेही बरीच असतात. त्यांच्या बाबतीत त्या प्रेरणेपेक्षा कमी प्रेरणा येण्या इतपत कमी प्रेरणेच्या भूकंपामुळे अर्थातच नुकसान पोहोचणार नाही. कोणत्या प्रदेशात किती प्रेरणेचे भूकंप होण्याचा संभव आहे हे पूर्वानुभवावरून ठरविले जाते आणि अशी संकलित माहिती असलेले नकाशे उपलब्ध असतात तसेच आसपासच्या वेधशाळांमधूनही अशी माहिती मिळू शकते. याशिवाय भूकंपापासून खुद्द बांधकामाला काय धोका आहे किंवा बांधकामास धोका पोहोचलाच, तर त्याचे अन्य परिणाम काय होतील याचाही विचार करून त्या प्रमाणात बांधकाम मजबूत करतात. पूर्वीच्या भूकंपामुळे जमिनीत विभंग उत्पन्न झालेले असतील, तर अशा प्रदेशाजवळ महत्त्वाची बांधकामे करीत नाहीत. कोणत्याही ठिकाणचा पृथ्वीचा अंतर्भाग आणि त्याच्या परिसरातील भूपृष्ठीय लक्षणे यांवरून व त्यांच्या कार्यकारणत्वावरूनही भूकंपाच्या परिणामाचे अंदाज बांधता येतात. जास्त महत्त्वाच्या बांधकामाची योजना ठरविताना सुरुंग उडवून जमीन कशी हादरते याचा अंदाज घेतात. कोणत्याही बांधकामास प्रत्यक्ष धोका पोहोचणार नाही अशी नुसती रचना करून भूकंपनिर्मित धोके टळत नाहीत. इमारतीस बसणाऱ्या हादऱ्यांमुळे इमारतीतील सामान पडते, फुटते वा तुटते. विजेच्या तारा तुटून तसेच स्टोव्ह, पेटत्या शेगड्या, इंधन वायू यांमुळे आगी लागून प्राणहानी व वित्तहानी होण्याची शक्यता असते. हे होऊ नये म्हणून इमारतीचे कंप्रता विश्लेषण करून तिचा अभिकल्प करावा लागतो.
जमीन नरम व भुसभुशीत असेल, तर भूकंपाचे हादरे लवकर जिरून जातात व ते फार दूरवर पोहोचत नाहीत पण त्यांची तीव्रता जास्त असते. अशा पायावर आधारलेल्या बांधकामास कठीण पायावरील बांधकामापेक्षा जास्त धोका पोहोचतो. बांधकामाच्या पायाकरिता स्तंभिका [⟶ पाया] वापरल्यास त्या व बाजूची माती यांत सम प्रमाणात विकृती उत्पन्न होऊन इमारतीवर दबाव येत नाही व धोका कमी पोहोचतो.
स्तंभिका भक्कम आधारांनी लांबी-रूंदीत एकमेकींना जखडलेल्या असाव्यात म्हणजे सर्व भागावर सारखाच दाब येऊन नुकसानीचा संभव कमी होतो. यापेक्षा गादी भरावाने (संपूर्ण बांधकामाला आधार देईल अशा अखंड भरावाने) पाया भरला, तर भूकंपाच्या हादऱ्याला तो चांगल्या तऱ्हेने प्रतिरोध करू शकतो. १९२३ च्या जपानच्या भूकंपात बहुतेक सर्व मोठ्या इमारती पडल्या पण १५० मी. लांब व १०० मी. रूंद अशा आयताकार गादी भरावाच्या पायावर आधारलेली सात मजली इंपिरियल हॉटेलाची इमारत टिकाव धरू शकली. या इमारतीतील पाण्याचे व इंधन वायूचे नळ वगैरे लवचिक आवरणांनी वेढलेले होते नळांची रचनाही भूकंपाच्या धक्क्याला प्रतिकार करु शकेल अशी होती. त्यामुळे आगीने वा इतरही कारणांनी इमारतीला नुकसान पोहोचले नाही. पाया जितका जास्त खोल व एकमेकांत निगडीत असा एकसंघ असेल तितके नुकसान कमी होते. बांधकामाचा पाया जिच्यावर आधारावयाचा ती जमीन दर चौ. मी. वर १२ टन भार सुरक्षितपणे पेलू शकेल अशा ताकदीची असेल, तर तिच्यावर भूकंपामुळे येणारी प्रेरणा धरून एकूण वजन त्याहून दहा टक्क्यांपेक्षा जास्त होणार नाही, अशी योजना असावी लागते. जमिनीची ताकद जर दर चौ.मी. वर ५० टन भार पेलण्यासारखी असेल, तर एकूण वजन ३३ टक्क्यांपर्यंत वाढले तरी चालू शकते. पायाच्या जवळ उतरती जमीन असेल, तर भूकंपाच्या धक्क्यामुळे ती ढासळण्याचा संभव असतो आणि मग पायाचा आधार कमी होऊन धोका उत्पन्न होतो. इमारत उतरत्या जमिनीवर बांधू नये.
बांधकामाचा जमिनीवर येणारा भाग भूकंपाचे धक्के पचवील अशा लवचिक बांधणीचा असावा किंवा धक्के सहन करील इतका एकसंध मजबूत असावा. लवचिक बांधकाम धक्क्यामुळे हादरेल पण कोसळणार नाही. मात्र हादऱ्यामुळे बांधकामातील सुटे किंवा प्रक्षेपी (झुकलेले) भाग व पदार्थ कोसळून नुकसान होते व प्राणिमात्रांना त्यामुळे इजा पोहोचण्याचा संभव असतो. लवचिक इमारतींची उंची मर्यादित ठेवावी लागते व अशा बांधकामास खर्च कमी येतो. एकसंध असे मजबूत बांधकाम करणे सर्व दृष्टीनी सुरक्षित ठरते तरी पण भूकंपप्रवण क्षेत्रांत अशा इमारतींची उंची ३० मी. पेक्षा जास्त ठेवीत नाहीत. इमारतीच्या तक्तपोशीवर व छपरावर येणारा भार पेलतील अशा मजबुतीच्या दगडविटांच्या भिंती भूकंपाच्या धक्क्यामुळे टिकाव धरू शकत नाहीत. याकरिता चौफेरच्या समोरासमोरच्या भिंती एकमेकींशी व आतील भिंतीशी प्रबलित (पोलादी सळ्या किंवा जाळ्या घालून अधिक बलवान केलेल्या) काँक्रीटच्या घटकांनी अगर अन्य आधारांनी निगडीत जखडाव्यात. इमारतीचे खांब, तुळ्या, तक्तपोशी वगैरे भाग एकमेकांस अशा तऱ्हेने जखडलेले असावेत की, हादऱ्यांमुळे त्यांच्या सांध्यात ढिलेपण येणार नाही व इमारत पूर्णपणे एकसंघ राहील, प्रबलित काँक्रीटच्या किंवा लोखंडी सांगाड्याच्या इमारतीना कमी नुकसान पोहोचते. खेडेगावात मातीच्या जाड भिंतीची घरे बांधतात आणि थंडी व उष्णता यांपासून ती उत्तम संरक्षण देतात पण भूकंपात ती हटकून कोसळतात. यासाठी अशा भिंतीना टेकू देण्यासाठी पडभिंती बांधतात. काश्मीरमध्ये मातीच्या भिंतीत लाकडी पट्‌ट्यांची चौकट बसविलेली असते. हे भूकंप-प्रतिरोधक साध्या बांधकामाचे उत्तम उदाहरण आहे. आसामात कुडाच्या भिंती बांधतात व त्या शेणमातीने लिंपतात. त्याही भूकंपात उत्तम टिकून राहतात. केवळ दगडात केलेले बांधकाम भूकंपात सर्वात धोक्याचे ठरते. कोयनानगरच्या भूकंपात अशाच इमारती कोसळून प्राणहानी झाली.
दगडविटांच्या भिंतीकरिता वापरावयाचा संयोजक (जोडणारे द्रव्य) दगडविटा एकजीव करील असा असावा. एकसंघपणा व सुखसोयी यांना बाधा न येता शक्य तेवढे हलके बांधकाम असावे. बांधकाम लाकडी चौकटीच्या पध्दतीचे असेल व लाकूड-सामान एकमेकांत भक्कमपणे सांधले असेल तर अशा दोन मजल्यापर्यंतच्या उंच इमारती भूकंपामुळे कोसळण्याचा संभव कमी असतो.
सरळ लांबच लांब इमारतीपेक्षा दृढ पेटीसारख्या चौकोनी किंवा वर्तुळाकार जागेभोवती बांधलेल्या इमारतीत एकसंघपणा अधिक येतो आणि त्यामुळे त्या जास्त सुरक्षित असतात. लांबट इमारत बांधणे आवश्यकच असेल, तर अंतराअंतरावर मधे मोकळी जागा प्रत्येकी मजल्यास सु. १० सेंमी. या प्रमाणात ठेवून त्या जागेत सहज चुरला जाईल असा रांधा भरावा म्हणजे भूकंपाचा हादरा त्यात जिरतो आणि मूळ इमारतीचे विलग भाग सुरक्षित राहतात. L अथवा T या आकाराच्या इमारती दोन स्वतंत्र एककांच्या, तसेच U या आकाराची इमारत तीन स्वतंत्र एककांची असावी. या सुट्‌ट्या एककांचा आवर्तकाल भिन्न असल्याने ते एकमेकांना पक्के न जोडता सु. १५ सेंमी. जाडीच्या साध्या गिलाव्याने जोडावेत. भूकंपाच्या धक्क्याने हा गिलावा पडून गेला, तरी भिंतीना धोका पोहोचणार नाही. इमारतीचे पायावर पडणारे वजन सर्व भागांवर साधारणपणे सारखे पडेल अशी रचना असावी. बांधकामाचे वजन भूकंपाच्या धक्क्याच्या अपेक्षित प्रेरणेच्या दुप्पट असावे. बांधकामाची रचना शक्य तितकी सममितीय असावी. सममितीच्या अभावी भूकंपाच्या धक्क्यांमुळे इमारतीचा काही भाग पीळ पडल्यासारखा होईल. बांधकामाचा ⇨ गुरुत्वमध्य शक्य तेवढा जमिनीच्या नजीक असावा. एकाच बाजूला जिना असणे, एका बाजूचे खांब भिंतीत रूतलेले असून दुसऱ्या बाजूचे खांब भिंतीशिवाय उघडे असणे, इमारतीपासून पुढे झुकते भाग असणे अशा असममितीमुळे धोका वाढतो. सज्जे, गलथे वगैरे इमारतीबाहेर झुकणारे भाग व अगाशी भोवतालच्या भिंती, धुराडी वगैरे भागांस भूकंपाच्या धक्क्याची झळ लवकर पोहोचते. म्हणून कोणतेही भाग इमारतीबाहेर ०.७५ मी. पेक्षा जास्त झुकू देऊ नयेत आणि मुख्य बांधकामात ते मजबूत गुंतविलेले असावेत. अगाशीच्या भिंती व धुराडी इमारतीशी निगडीत असावीत. धुराड्याचा इमारतीपेक्षा उंच गेलेला भाग, उच्छवास नळ वगैरे ताणदोर लावून इमारतीशी जखडलेले असावेत. खिडक्या, दरवाजे वगैरेकरिता भिंतीत मोकळ्या जागा ठेवाव्या लागतात व त्यामुळे भिंतीला कमकुवतपणा येतो. अशा मोकळ्या जागांची लांबी भिंतीच्या लांबीच्या निम्यापेक्षा कमी असावी व क्षेत्रफळ भिंतीच्या क्षेत्रफळाच्या १/५ पेक्षा जास्त नसावे. खिडक्या, दरवाजे एकावर एक ठेवण्यापेक्षा सांधमोडीच्या रचनेत ठेवणे चांगले. अशा मोकळ्या जागेच्या कोपऱ्यात भूकंपाच्या धक्क्याने भिंती तडकतात म्हणून कोपऱ्यांवर प्रबलित काँक्रीटचे एकसंघ बांधकाम असावे. मधे पोकळी असलेल्या दुहेरी भिंती एकसंघ नसतात म्हणून भूकंपप्रवण प्रदेशांत अशी रचना योग्य नसते. बांधकामात कमानी असल्यास भूकंपामुळे त्या मधोमध दुभंगतात म्हणून जमिनीवरील भागात त्या असू नयेत. घराचे छप्पर बांधकामाच्या भिंतीशी अगर सांगाड्याशी जखडलेले असावे. लोखंडी बहाले किंवा कैच्या यांच्या प्रसरणामुळे वाढीच्या हालचालीकरिता आडवी माया ठेवता येते. कमी उताराच्या छपरापासून कमी धोका असतो. दुपाखी छपरापेक्षा चौपाखी छप्पर जास्त सुरक्षित असते. जिन्याच्या पायऱ्या दोन्ही टोकांस भिंतीत अगर बांधकामाच्या सांगाड्यात निगडीत असाव्यात. असा बाजूचा आधार नसलेले आणि खालच्या व वरच्या मजल्यांवर फक्त आधार घेतलेले जिने भूकंपात टिकत नाहीत म्हणून त्यांचे वरचे अगर खालचे टोक मुख्य बांधकामाशी निगडीत न ठेवता सरकू शकेल अशा तऱ्हेने आधारावे. भूकंपप्रवण भागात बांधकामासाठी अग्निरोधक सामग्री [⟶अग्निरोधन] वापरावी म्हणजे संभाव्य आगीमुळे नुकसान कमी होईल.
भूकंप-प्रतिरोधक बांधकामाची सुरक्षिततेच्या दृष्टीने गुणानुक्रमे स्थूल मानाने विभागणी करावयाची झाल्यास ती पुढीलप्रमाणे करता येईल : (१) लोखंडी सांगाडा व प्रबलित काँक्रीटच्या भिंती असलेली इमारत सर्वात सुरक्षित होय त्यानंतर (२) सर्वसाधारण प्रबलित काँक्रीटच्या इमारती, (३) लोखंडी चौकट व विटकामाच्या भिंतीच्या इमारती, (४) प्रबलित काँक्रीटची चौकट व विटकामाच्या इमारती, (५) लाकडी चौकट व विटांच्या भिंतीची इमारती आणि (६) विटांच्या नुसत्या भिंतीच्या इमारती असा क्रम लागेल.
पाण्याच्या टाक्या व कारखान्यांची धुराडी : तळापासून माथ्यापर्यंत एकाच आकारमानाचे व एकाच प्रकारचे उंच धुराडे असेल, तर भूकंपाच्या हादऱ्याने ते तळाशी फाटेल म्हणून कारखान्याचे धुराडे तळाशी लांब-रुंद ठेवून वर निमुळते करतात. त्याचा वरचा भाग वजनाने जितका हलका करता येईल तितक्या प्रमाणात त्याची सुरक्षितता वाढते [⟶ धुराडे]. जमिनीवरच उंच उभारलेल्या पाण्याच्या टाक्यांचा गुरुत्वमध्य जमिनीपासून उंच असतो म्हणून सुरक्षिततेसाठी त्यांच्या आधाराची रचना जास्त भक्कम असावी लागते. याकरिता आधार तळात रुंद ठेवतात आणि उभे स्तंभ वाकू नयेत म्हणून त्यांना आडवे आधार द्यावे लागतात. वाऱ्यांची व भूकंपाची आडवी प्रेरणा गुरुत्वमध्यावर कल्पून आधाराच्या निरनिराळ्या उंचीवर किती ताण येतील याचा हिशेब करतात. टाकीत पाणी असेल, तर भूकंपामुळे ते झोके खाते पण टाकीबरोबर हे झोके तत्काळ परतत नाहीत त्यामुळे आधारांवर येणाऱ्या ताणांत फरक पडतो.
धरणे : कोणत्याही धरणास भूकंपामुळे धोका पोहोचल्यास अतोनात हानी होण्याचा संभव असतो म्हणून धरणाकरिता जागा ठरविण्याच्या वेळेपासूनच भूकंपाच्या संभाव्यतेचा व त्याच्या परिणामांचा विचार करून जागेची निवड केली पाहिजे. भूकंपाच्या तरंगामुळे धरण आतील म्हणजे पाण्याकडील बाजूस व बाहेरच्या बाजूस असे हेलकावे घेईल. या हेलकाव्यांच्या पाठोपाठ तितक्याच त्वरेने धरणाच्या मागील भागाच्या पाण्याचे हेलकावे होत नाहीत. धरणाची पाण्याकडील बाजू सरळ उभी असेल तेव्हा तिच्या निकटचे अन्वस्तीय [पॅराबोलिक ⟶ अन्वस्त] आकाराचे (आ.२) पाणी हलते. धरण जेव्हा पाण्याच्या विरुद्ध दिशेला झुकते तेव्हा त्याच्यावर सर्व पाण्याच्या प्रेरणेऐवजी फक्त अन्वस्तीय आकारातील पाण्याची प्रेरणा राहते म्हणजे धरणावरची प्रेरणा कमी होते. दुसऱ्या हेलकाव्यात धरण पाण्याकडे झुकते तेव्हा त्याच्यावरील भार वाढतो आणि ही वाढीव प्रेरणा पेलण्यासारखी धरणाची रचना करावी लागते. आतील बाजूच्या झुकावाच्या वेळी आत पाणी नसेल, तर येणाऱ्या ताणांचा विचार करावा लागतो. धरणाची पाण्याकडील बाजू उतरती असेल, तर उताराप्रमाणे धरणावरील प्रेरणा कमीजास्त व गुंतागुंतीची असते.
धरण जेव्हा लांबीमध्ये सरळ नसून कमानीच्या आकाराचे असेल तेव्हा भूकंपाच्या धक्क्यामुळे ते फुटण्याचा संभव विरळाच असतो.
भूकंपाची प्रेरणा धरणाच्या लांबीमध्ये सरळ असेल, तर बाजूच्या खडकाच्या आधारावर जास्त प्रेरणा येते व बहुधा जादा प्रेरणा पेलण्याची ताकद त्यात असते. भूकंपाची प्रेरणा धरणाच्या रुंदीच्या दिशेने असेल, तर मात्र धरणावर थोडा ताण येईल.
मातीची धरणे दोन्ही बाजूंना उतार ठेवून बांधलेली असतात. भूकंपाच्या हादऱ्यांमुळे उताराकडील भराव ढासळण्याचा किंवा खचण्याचा संभव असतो. भूकंपाच्या प्रेरणेचा हिशोबात समावेश करून त्या प्रमाणात बाजूचे उतार दाबून घट्ट बसवितात. भरावाच्या सामग्रीवर धरणाची सुरक्षितता अवलंबून असते. चिवट माती आकस्मिक येणाऱ्या ताणापुढे टिकाव धरू शकते घट्ट व बारीक रेती १०% पर्यंतचा जास्त भार पेलू शकते कोणत्याही प्रकारची भरभरीत माती वा वाळू या कामी उपयोगी नसते. डबर भरून तयार केलेली धरणे भूकंपाची कंपने चांगल्या प्रकारे जिरवू शकतात. त्यांच्या दोन्ही बाजूंचे उतार जास्त सपाट ठेवणे एवढीच काळजी त्यांच्या सुरक्षिततेच्या दृष्टीने पुरेशी होते. [⟶ धरणे व बंधारे].
भराव भिंती : धरणांप्रमाणेच या भिंतीवर भूकंपाचे आघात कल्पून त्यांची रचना करतात. भिंतीमागील भरावाच्या निरनिराळ्या उंचीप्रमाणे व भूकंपाच्या आघाताप्रमाणे भिंतीवर येणारी प्रेरणा ठराविक प्रमाणात कमी जास्त होते. यांचे आलेख तयार केलेले असतात व त्यांच्या मदतीने भराव भिंतीवरील जादा प्रेरणा काढणे सुरक्षित असते. भरावात पाणी साठू नये म्हणून भिंतीत मोऱ्या व भोके ठेवतात आणि मग पाणीमिश्रित मातीमुळे येणाऱ्या गुंतागुंतीच्या प्रेरणेचा हिशेब करण्याचे कारण रहात नाही.
बोगदे : भूकंपाचे हादरे बहुधा दगडाच्या पृष्ठावरच राहतात, दगडाच्या आत शिरत नाहीत आणि त्यामुळे बोगद्यांची नुकसानी झालीच, तर ती फार तर त्यांच्या दोन्ही तोंडाशी होऊ शकते. नुकसानी विशेषतः बोगद्यातून जाणाऱ्या लोहमार्गाला वा रस्त्याला पोहोचते. पूर्वीच्या भूकंपामुळे जमिनीत विकृती निर्माण झालेल्या जागेवर जर बोगदा आलेला असेल, तर नुकसानीचा संभव अधिक असतो. बोगद्याला आतून अस्तर द्यावयाचे असेल, तर ते प्रबलित काँक्रीटचे देतात. [⟶ बोगदा].
पूल : भूकंपामुळे पुलाचे प्रस्तंभ (खांब किंवा आधार स्तंभ) कोलमडून पडण्याचा किंवा चिरले जाण्याचा संभव असतो. प्रस्तंभांचा अभिकल्प करताना पाण्याच्या प्रवाहाची प्रेरणा व वाऱ्याची प्रेरणा यांच्या बरोबरच भूकंपामुळे येणारी प्रेरणाही हिशेबात धरावी लागते. दगडी पायावर आधारलेल्या प्रस्तंभापेक्षा नरम पाया असलेल्या प्रस्तंभांवर भूकंपाचा जोर तिप्पट येईल असे धरतात. पुलाची लांबी व प्रस्तंभांची उंची वाढेल त्या प्रमाणात भूकंपाच्या हादऱ्याची प्रेरणा जास्त येईल. प्रस्तंभ व पुलाचा पृष्ठभाग यांचा जोड कमी लांबीच्या व कमी उंचीच्या पुलात एकसंघ ठेवतात पण मोठ्या पुलात तो घसरणारा किंवा लवचिक ठेवतात. कमानीचे पूल भूकंप-प्रतिरोधाच्या दृष्टीने जास्त असुरक्षित असतात. [⟶ पूल].
भूकंपप्रवण क्षेत्रात रुग्णालये, उंच मनोऱ्यांवरील पाण्याच्या टाक्या, दूरध्वनी व तारायंत्र केंद्रे, रेडिओ प्रेषण केंद्रे, अग्निशामक यंत्रणेची इमारत यांसारखी बांधकामे उभारण्यासाठी कितीही खर्च लागला, तरी त्यांना कसलाही धोका न पोहोचता ती कार्यक्षम राहतील अशा प्रकारे काळजी घेऊन बांधणे आवश्यक असते.
संदर्भ : 1. Abett, R. W. Ed. American Civil Engineering Handbook, Vol. III, New York, 1957.
2. Arya, A. S. Earthquake Engineering, Meerut, 1974.
3. Indian Standards Institution, Criteria for Earthquake Resistant Design of Structures: IS 1983, New Delhi. 1975.
4. Jaikrishna Chandrasekaran, A. R. Elements of Earthquake Engineering, Meerut, 1976.
5. Khanna, P. N., Ed., Indian Practical Civil Engineer’s Handbook, New Delhi, 1963.
6. Krynine, D. P. Judd, W. R. Principles of Engineering Geology and Geotechnics, New York, 1957.
ओक, शा. चिं. ओक, भ. प्र. सोवनी, प्र. वि.
“