از ابتدای انقلاب کشاورزی، انسان‌ها، خانهها و سازه‌های چشمگیری ساخته‌اند تا با کمک آن‌ها با نیروهای طبیعت روبرو شوند. زمین‌لرزه یکی از مخرب‌ترین حادثه‌های طبیعی است که می‌تواند به مستحکم‌ترین سازه‌ها هم خساراتی وارد کند. امواج زلزله این قدرت را دارند که ساختمان‌ها را ویران کرده و علاوه بر گرفتن جان مردم، هزینه هنگفتی را برای از تخریب و تعمیر این ساختمان‌ها باقی بگذارند.
بر اساس گزارشی که مرکز اطلاعات زمین‌لرزه آمریکا منتشر کرده است، سالانه 20.000 زلزله رخ می‌دهد که 16 مورد آن در دسته بلایای طبیعی بزرگ قرار می‌گیرد.
به گزارش آسرون (https://www.asroon.ir)، در 20 سپتامبر سال 2017 زلزله‌ای باقدرت 7.1 ریشتر مرکز کشور مکزیک را لرزاند و حدود 230 نفر در این زلزله جان باختند؛ مانند زلزله‌های دیگر، آسیب اصلی را خود زلزله ایجاد نکرد، بلکه این فروریختن ساختمان‌ها روی افراد داخل ساختمان بود که منجر به تلفات جانی شد و ضرورت ساخت مسکن‌های ضد زلزله را بیش از پیش نشان داد.
زلزله چه تأثیری روی ساختمان می‌گذارد؟
وقتی زلزله‌ای به وقوع می‌پیوندد، امواج لرزه‌ای را در همه جهات در فواصل زمانی بسیار کوتاه به زمین منتقل می‌کند. با اینکه معمولاً اکثر ساختمان‌ها دارای نیروهای کنترل‌گر عمودی از نظر وزن و گرانش هستند، اما برای مقابله با نیروهای جانبی ساطع شده از زلزله چندان تجهیز شده نیستند.
بار افقی که هنگام زلزله به ساختمان وارد میشود، می‌تواند باعث ارتعاش دیوارها، کف، ستون، تیرها و اتصالات نگه‌دارنده آن شود. تفاوت حرکت بین پایین و بالای ساختمان تنش را تشدید می‌کند و باعث گسیختگی قاب پشتی و فروریختن کل سازه میشود.
چگونه یک ساختمان ضد زلزله بسازید؟
برای طراحی ساختمان ضد زلزله، مهندسان باید سازه را تقویت کرده و با نیروهای زلزله مقابله کنند. ازآنجایی‌که زمین‌لرزه‌ها انرژی را از یک سمت به سازه وارد می‌کنند، رویکرد مقابله با زلزله این است که ساختمان با بهره‌گیری از امکانات ضد زلزله، به سمت مخالف نیرو وارد کند تا این دو نیرو یکدیگر را خنثی کنند. در این مطلب به بعضی از روش‌هایی که به ضد زلزله شدن ساختمان‌ها کمک می‌کنند، اشاره می‌کنیم.
- فونداسیون را انعطاف‌پذیر بسازید
فونداسیون را می‌توان به‌گونه‌ای طراحی کرد که سازه‌ها روی پدهای انعطاف‌پذیر قرار گرفته و هنگام وارد شدن بار افقی، تخریب نشوند. استفاده از میلگرد و بتن‌ریزی مناسب به تقویت فونداسیون سازه کمک می‌کند. مقاومت کششی بتن به لطف وجود میلگرد باکیفیت، بالا رفته و از سازه محافظت می‌کند.
در کشور ما کارخانه‌های زیادی به تولید میلگرد باکیفیت می‌پردازند. ممکن است قیمت میلگرد هرکدام از این کارخانه‌ها با توجه به کیفیت، ماده اولیه و استانداردهای ساخت، متفاوت باشد. به‌عنوان‌مثال قیمت میلگرد بناب و قیمت میلگرد راد همدان با گرید A3 و سایز 20، فرق چندانی با یکدیگر ندارند ولی به گفته کارخانه راد آج میلگرد این کارخانه بلندتر و باعث استحکام بیشتر سازه میشود. اینجاست که باید کیفیت محصولات، استانداردهای ساخت و فاصله این کارخانه‌ها تا محل پروژه‌تان را با یکدیگر مقایسه و سپس خرید کنید.
یکی از روش‌های مقاوم‌سازی در برابر زلزله، ساخت فونداسیون سازه بالای سطح زمین است. در این روش پایه‌های ساختمان روی پدهای انعطاف‌پذیر از جنس فولاد قرار می‌گیرند. زمانی که بار لرزه‌ای به ساختمان وارد میشود این ساختار به شکلی حرکت می‌کند که سازه سالم باقی بماند؛ بنابراین با این روش مقدار زیادی از انرژی زلزله جذب‌شده و به سازه منتقل نمی‌شود.
- با میراگر با نیروها مقابله کنید.
میراگر ابزار یا وسیله‌ای ست که در سازه‌های مناطق زلزله‌خیز نصب میشود تا ارتعاشات سازه کم کند و خسارات مالی و جانی را کاهش دهد. میراگر میزان شوک موج‌ها را به خود جذب می‌کند و باعث میشود امواج آرام تر به سازه منتقل شوند.
میراگر این کار را به دو شکل انجام می‌دهد: استفاده از دستگاه کنترل ارتعاش و استفاده از میراگرهای پاندولی.
دستگاه کنترل ارتعاش
روش اول شامل قرار دادن میراگرها بین ستون و تیر است. هر میراگر یا دمپر از یک پیستون تشکیل شده که درون استوانه‌ای پر از روغن سیلیکون قرار دارد. هنگام وقوع زلزله، ارتعاشات ساختمان به این پیستون‌ها منتقل میشود و به روغن فشار می‌آورد. سپس انرژی تبدیل به گرما شده و نیروی ارتعاش را کاهش می‌دهد. میراگرها در هنگام سفت‌کاری به تیرآهن وصل میشوند. البته استفاده از تیرآهن با کیفیت هم در افزایش مقاومت سازه در برابر زلزله مؤثر است. یکی از پرکاربردترین انواع تیرآهن، سایز 14 آن بوده که قیمت تیرآهن ۱۴ با توجه به استاندارد و کارخانه سازنده، می‌تواند متفاوت باشد.
میراگرهای پاندولی
نیروی پاندولی نوعی دیگری از میراگر است که شبیه به آسمان‌خراش‌ها عمل می‌کند. توپی بزرگ و سنگین با استفاده از کابلهای فولادی در سازه معلق میشود و زمانی که سازه شروع به لرزیدن می‌کند، این توپ مانند یک آونگ عمل کرده و در جهت مخالف شروع به حرکت می‌کند تا انرژی ساختمان را متعادل کند.
- ساختمان‌ها را از ارتعاشات محافظت کنید
به‌جای مقابله با نیروهایی که هنگام زلزله ساختمان را می‌لرزانند، مهندسان در حال آزمایش راه‌هایی هستند که از طریق آن‌ها به‌طورکلی انرژی زلزله را منحرف کنند و تغییر مسیر دهند. این نوآوری که به آن «شنل نامرئی زلزله» هم می‌گویند، شامل ایجاد سپری از 100 حلقه پلاستیکی و بتنی با مرکزیت یکسان است که محل دفن آن باید حداقل سه فوت پایین‌تر از زیربنای ساختمان باشد.
هم‌زمان با ورود امواج لرزه، نیروی این حلقهها امواج را به بیرون هدایت می‌کنند. درنتیجه آن‌ها از ساختمان خارج‌شده و پراکنده میشوند.
- ساختار ساختمان را تقویت کنید
یک ساختمان برای مقابله با فروریختن در هنگام زلزله، باید بتواند نیروهای لرزه‌ای عبوری از خود را به شکل مناسبی توزیع کند. دیوارهای برشی، بادبند و سیستم‌های باربر جانبی مقاومت ساختمان در برابر زلزله را افزایش می‌دهند. مهاربندهایی که در سازه‌های فولادی به کار می‌روند نیز نیروهای جانبی را جذب و از تخریب ساختمان جلوگیری می‌کنند. البته در این میان تأثیر مصالح بکار گرفته‌شده در ساخت نیز اهمیت زیادی دارد.
قاب‌های مقاوم در شوک‌های لحظه‌ای، انعطاف‌پذیری بیشتری در ساختمان ایجاد می‌کنند. این سازه در بین اتصالات ساختمان قرار می‌گیرد و اجازه می‌دهد تا ستون‌ها و تیرها درحالی‌که اتصالات سفت و محکم می‌مانند، خم شوند؛ بنابراین، ساختمان می‌تواند در برابر نیروهای بزرگ‌تر زلزله مقاومت کند.
درنهایت باید گفت که انتخاب روش درست و هوشمندانه در ضد زلزله کردن ساختمان و خرید مصالح باکیفیت، برای مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله بسیار تأثیرگذار است. کشور ایران یکی از کشورهای زلزله‌خیز است و تقریباً هر ساله یک زلزله باقدرت ریشتر بالاتر از 5 در این کشور رخ می‌دهد. گاهی جبران خسارات ناشی از این زلزله‌ها تا سال‌ها طول می‌کشد؛ بنابراین ساخت مسکن ضد زلزله با روش‌های پیشرفته و اصولی از خسارات جانی و مالی جبران‌ناپذیر، جلوگیری می‌کند.
