مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله
روزانه بیش از 55 زمین‌لرزه در سراسر جهان رخ می‌دهد. خوشبختانه، اکثریت قریب به‌اتفاق این 20000 زمین‌لرزه سالانه آن‌قدر کوچک هستند که به‌سختی متوجه آن‌ها می‌شوند. تنها حدود 16 زمین‌لرزه در هر سال شدید تر از 7 ریشتر هستند. زمین‌لرزه‌هایی با این بزرگی می‌توانند خسارات باورنکردنی ایجاد کنند و باید مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله بسیار جدی گرفته شود.
چگونه زلزله بر ساختمان‌ها تأثیر می‌گذارد؟
قبل از اینکه به ویژگی‌های ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله نگاه کنیم، مهم است که بدانیم چگونه زلزله‌ها بر سازه‌های ساخته شده توسط انسان تأثیر می‌گذارند. هنگامی که زلزله رخ می‌دهد، امواج ضربه‌ای در فواصل کوتاه و سریع به سراسر زمین ارسال می‌شود که در همه جهات گسترش می‌یابد. درحالی‌که ساختمان‌ها به طورکلی برای مقابله با نیروهای عمودی ناشی از وزن و گرانش خود مجهز هستند، به طور سنتی نمی‌توانند نیروهای جانبی را که از زلزله ساطع می‌شود، کنترل کنند.
این حرکت افقی باعث ارتعاش دیوارها، کف‌ها، ستون ها، تیرها و مهاربندهایی می‌شود که آن‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد. تفاوت در حرکت پایین و بالای ساختمان‌ها باعث ایجاد فشار شدید شده و پارگی قاب نگهدارنده و در نهایت فروریختن سازه را به دنبال دارد. که مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله را ضروری می‌کند.
منظور از مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله چیست؟
زمانی که زلزله‌ای رخ می‌دهد، نیروی افقی ایجاد می‌کند که ساختمان‌ها را ازیک‌طرف به‌طرف دیگر می‌لرزاند. ازآنجاکه ساختمان‌ها از بتن ساخته شده‌اند، محکم هستند؛ اما انعطاف‌پذیری کمی دارد. این نیروها می‌توانند بتن را کشیده و باعث ترک‌خوردن آن شوند.
طراحان می‌توانند این مشکل را با اضافه کردن یک اسکلت فلزی انعطاف‌پذیر مثل میلگرد (که به آن فولاد تقویتی نیز گفته می‌شود) برطرف کنند. ریختن میلگرد داخل بتن، استحکام کلی بتن را افزایش داده و توانایی آن را برای مقاومت در برابر نیروها بیشتر می‌کند. این امر به این دلیل است که میلگرد ویژگی‌های الاستیکی دارد و می‌تواند به ساختمان کمک کند تا به شکل اصلی خود بازگردد.
چه تکنیک‌هایی منجر به مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله می‌شود؟
هنگام وقوع زلزله، سازه‌هایی که سالم می‌مانند سه ویژگی مشترک دارند: سفت، محکم و انعطاف‌پذیر. این‌ها رایج‌ترین ویژگی‌هایی هستند که باعث مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله می‌شود. بسیاری از ساختمان‌ها ترکیبی از این ویژگی‌ها را دارند تا اطمینان حاصل کنند که حتی پس از برخورد یک ارتعاش بزرگ همچنان پابرجاست.
اجتناب از قراردادن ستون‌ها در طبقه همکف
بسیاری از ساختمان‌های چندطبقه از طبقه همکف به‌عنوان پارکینگ یا فضایی مسکونی استفاده می‌کنند. درحالی‌که این طراحی‌ها از نظر زیبایی‌شناسی یا عملکردی مناسب هستند، اما در مواقع وقوع زلزله نتایج خوبی نخواهند داشت و ستون‌ها نمی‌توانند لرزش را تحمل کنند.
کاهش شوک
به همان شکل که ضربه‌گیرها در خودروهای آفرود برای مسیرهای پر دست‌انداز ضروری هستند، می‌توانند برای مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله نیز استفاده شوند. زمانی که ضربه‌گیرها به یک ساختمان اضافه می‌شوند، معمولاً آن‌ها را به هر طبقه از ساختمان نصب کرده که کمک می‌کنند تا انرژی لرزش زلزله پخش شود؛ به‌طوری که ساختار ساختمان مجبور نباشد تمام نیرو را به فونداسیون ساختمان منتقل کند.
دیوارهای برشی
ساختمان‌ها به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که قادر به تحمل وزن خود تحت تأثیر نیروی جاذبه باشند. اما در هنگام وقوع زلزله، نیروهای وارده به ساختمان تغییر جهت می‌دهند و اگر ساختمان نتواند این نیروها را تحمل کند، ممکن است با خسارات جدی مواجه شود. دیوارهای برشی به‌طور ویژه برای تحمل این نوع بارها طراحی می‌شوند و معمولاً از میله‌های فولادی مورب ساخته می‌شوند. آن‌ها قادرند فشار و کششی را که در اثر زلزله ایجاد می‌شود، جذب کرده و آن را به فونداسیون ساختمان منتقل کنند.
پایبندی به جریان
برای آسمان‌خراش‌ها، تکنیک محبوب استفاده از یک پاندول است که در جهت مخالف زلزله حرکت می‌کند تا انرژی را از بین ببرد. این سیستم‌ها شاهکارهای مهندسی هستند که از یک توپ بزرگ آویزان از کابل‌های فولادی که به یک سیستم هیدرولیکی در بالای ساختمان متصل است، استفاده می‌کنند. حرکت در جهت مخالف زلزله به ثبات کل سازه کمک می‌کند؛ حتی زمانی که زمین در حال لرزش است.
دیافراگم‌ها
دیافراگم‌ها که جزئی از ساختارهای افقی هستند، برای توزیع نیروهای جانبی که در هنگام زلزله وارد می‌شوند، طراحی شده‌اند. این ویژگی‌ها در طبقات و سقف‌های ساختمان ساخته می‌شوند تا به عناصر عمودی ساختمان متصل شوند. دیافراگم‌ها همچنین به جذب استرس و پیچش از ساختمان در هنگام تاب‌خوردن کمک می‌کنند.
بتن دارای تقویت‌کننده
ساختارهای بتن دارای تقویت‌کننده برای مقاومت در برابر زلزله‌های شدید بسیار مناسب هستند؛ اما ساختمان‌های بتنی بدون تقویت‌کننده وضعیتی متفاوت دارند. لرزش‌های زلزله باعث می‌شود بتن ترک بخورد و فروبریزد؛ مگر اینکه با فولاد تقویت شده باشد.
فولاد در بتن دو وظیفه انجام می‌دهد: اول اینکه دیوار را انعطاف‌پذیرتر می‌کند و دوم اینکه دیوار را به فونداسیون وصل می‌کند. این اتصال کمک می‌کند تا دیوار به‌عنوان یک دیوار برشی مؤثر عمل کرده و نیروهای لرزشی را به فونداسیون ساختمان منتقل کند.
اتصالات قوی
بتن تقویت‌کننده اتصال طبیعی قوی بین دیوارها و فونداسیون ایجاد می‌کند. ساختمان‌های چوبی بسیار انعطاف‌پذیر هستند؛ اما باید به درستی به فونداسیون متصل شوند. اگر اتصالات بین دیوار و فونداسیون ضعیف باشد، ساختمان در حین زلزله ممکن است جابه‌جا شده و تغییر مکان دهد.
فونداسیون شناور
برخلاف اتصال قوی، می‌توان فونداسیون را کاملاً از ساختار فوقانی ساختمان جدا کرد. این نوع رویکرد مدرن بسیار مؤثر است؛ زیرا به زمین اجازه می‌دهد که بلرزد و حرکت کند، بدون اینکه ساختمان تحت تأثیر قرار گیرد. این امر به دلیل استفاده از یاتاقان‌های سربی بزرگ با هسته‌های سربی محکم ممکن می‌شود. یاتاقان‌ها به‌عنوان یک جداساز عمل می‌کنند و ساختمان را از فونداسیون ایزوله می‌کنند؛ درحالی که همچنان اتصال قوی برای پشتیبانی از ساختمان فراهم می‌آورند.
چه ساختمان‌هایی به مقاوم‌سازی در برابر زلزله نیاز دارند؟
یک سازه بلند از ساختمان‌های سفت و کوتاه‌تر ایمن‌تر است. انعطاف‌پذیری در هنگام لرزش همراه با زلزله ضروری است و اغلب، هر چه ساختمان بلندتر باشد، انعطاف‌پذیرتر است. در واقع، مهندسان باید ساختمان‌های کوتاه‌تری را در مناطق زلزله‌خیز طراحی کنند تا در مقابل نیروهایی حتی بیشتر از ساختمان‌های بلندتر مقاومت کنند.
البته، در ساختمان هایی که نیاز به مقاوم‌سازی دارند توجه به مصالحی که در ساختمان استفاده می‌شود برای تعیین میزان مقاومت آن در برابر زلزله مهم است. الوار، فولاد و بتن دارای تقویت‌کننده محبوب‌ترین مصالح مورد‌استفاده در ساختمان‌های ضد زلزله هستند.
ساخت‌وساز عالی با تجهیزات عالی شروع می‌شود
در طول سال‌ها، مهندسان و دانشمندان تکنیک‌های متعددی را برای ایجاد مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله ابداع کرده‌اند. با وجود پیشرفت تکنولوژی و مواد ساخت، هنوز نمی‌توان ساختمان‌ها را کاملاً در برابر زلزله‌های شدید مقاوم کرد. اگر ساختمانی بتواند از فروریختن جلوگیری کند و زندگی و جوامع را نجات دهد، می‌توانیم آن را یک موفقیت بزرگ بدانیم.
مهم نیست که چه نوع پروژه ساخت‌وساز را شروع می‌کنید، شرکت مقاوم‌سازان پایون شرکتی ساختمانی است که به‌صورت تخصصی در زمینه طراحی و اجرای مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله، افزایش بار، تغییر کاربری، شرایط مخرب آب‌وهوایی، خوردگی و دیگر مشکلات سازه‌ای فعالیت می‌کند.
