زلزله در اثر واکنش صفحه‌های زمین با یکدیگر در اثر پدیده همرفت رخ می‌دهد و مقادیر بزرگی از امواج انرژی را از خود منتشر می‌نماید که با واحد ریشتر اندازه گیری می شود. شناخت این امواج و چگونگی کارایی آن ها نقش بسزایی در پیاده سازی ساختمان‌های مقاوم در قبال زلزله دارد. حدودا همه درباره‌ی جنبش صفحه‌های تکنوتیک و شیوه اثر آنها بر هم آگاهند. زلزلهها وقتی اتفاق می‌افتد که این صفحه‌های تکنوتیکی با یکدیگر برخورد می‌نماید و در محل واکنش انرژی‌های مهیبی آزاد می‌شود.
عناوین اصلی این مطلب
زمین لرزه چگونه باعث تخریب ساختمان می‌شود؟
زمین لرزه‌ها باعث وارد شدن امواج لرزه‌ای از همه سمت و در مدت زمانی خیلی کم به زمین و ساختمانی که روی آن ساخته شده، می‌شوند. با وجودی‌که بیشتر سازه‌های جدید احداث شده نیروهای کنترلگر عمودی دارند تا بتوانند وزن سازه و نیروی گرانش را تحمل کنند، ولی برای پایداری در برابر نیروهای جانبی حاصل از زمین لرزه، چندان کارایی ندارند. زمین لرزه چندین بار و نیروی افقی به سازه از جهت‌های گوناگون وارد می‌کند.
این نیروها موجب ایجاد ارتعاش در دیوارهای ساختمان شده و همچنین لرزش کف سازه، ستون‌ها، تیرها و اتصالاتی که آنها را محکم در سر جایشان نگه داشته‌اند، اتفاق می‌افتد. از طرفی قسمت پایین و بالای سازه با میزان متفاوتی از حرکت و تنش روبرو می‌شوند که همین مساله بیشتر ساختمان را مستعد تخریب می‌کند. در نهایت قاب پشتی سازه و ریزش کل یا قسمتی قابل توجه از آن، اتفاق می‌افتد.
چگونه یک ساختمان ضد زلزله ساخته می‌شود؟
مهندسان برای طراحی و اجرای ساخت یک ساختمان که در برابر زمین لرزه مقاوم‌تر باشد، از جهات گوناگون آن را تقویت می‌نمایند. به این شیوه که آنها راهکارهایی را برای اینکه اجزای ساختمان بتوانند با نیروهای ناشی از زلزله مقابله و آنها را تحمل کنند، به کار می‌گیرند تا سازه‌ای مقاوم ساخته شود. بعضی از این راهکارها در مراحل گودبرداری و پایدارسازی گود به صورت ایجاد پی مقاوم و برخی دیگر در روند اجرا و ساخت مد نظر قرار می‌گیرند.
یک رویکرد اساسی برای مقاوم‌سازی، این است که نیروی ناشی از زمین لرزه از هر سمت که به ساختمان وارد می‌شود، اجزای سازه بتوانند نیرویی در خلاف جهت آن تولید کنند. در این صورت دو بار یکدیگر را خنثی کرده و با نیروی مخرب مقابله می‌شود. در ادامه راهکارهای کاربردی برای احداث ساختمانی مقاوم در برابر زلزله را نام می‌بریم.
1- ساخت فونداسیون انعطاف‌پذیر
در ساخت فونداسیون، برای مقاوم‌سازی ساختمانی که روی آن احداث می‌شود، می‌توان روشی را بکاربرد که ساختمان روی پدهای انعطاف‌پذیر قرار بگیرد تا بتواند در زمان وارد شدن نیروهای افقی، ارتعاش را تحمل کند. با این راهکار، پایه‌های ساختمان روی پدهایی انعطاف‌پذیر از جنس فولاد تعبیه می‌شود. در این صورت، نیروی زلزله باعث می‌شود ساختمان در جایش به نحوی حرکت کند که سالم بماند.
همچنین در اجرای فونداسیون باید تمامی مراحل اصولی اجرا شده و از مقدار مناسب میلگرد و بتن به‌طور صحیح و استاندارد استفاده شود. آرماتوربندی اصولی با استفاده از میلگردهای باکیفیت، مقاومت کششی بتن را افزایش می‌دهد که به مقاوم‌سازی کلی ساختمان کمک می‌کند.
2- مقابله با نیروی زلزله با کمک میراگر
راهکار بعدی برای مقابله با بارهای ناشی از زمین لرزه، استفاده از میراگر است. در نواحی مستعد زمین لرزه، از نصب میراگر استفاده می‌شود تا مقدار لرزش سازه را کمتر کند. میراگر ابزاری است که موج‌های لرزشی را جذب کرده و به آرام‌تر و کاهش دادن آنها کمک می‌کند.
میراگر به 2 شیوه بکارگیری دستگاه کنترل ارتعاش یا میراگرهای پاندولی، نقش مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله را انجام می‌دهد. استفاده از این ابزار میتواند خسارت‌های جانی و مالی ناشی از زمین لرزه را تا حد زیادی کم می‌کند.
3- منحرف کردن انرژی ارتعاشات
یک روش دیگر برای مقابله با بار لرزشی حاصل از زلزله، استفاده از راهکار جدیدی است که با نام «شنل نامرئی» هم شناخته می‌شود. در این روش یک سپر تشکیل شده از 100حلقه پلاستیکی و بتنی که حول یک مرکز روی هم قرارگرفته‌اند، در عمق 3 فوت (یا بیشتر) زیر ساختمان تعبیه می‌شود. وقتی زلزله اتفاق می‌افتد، این حلقه‌ها قادر به هدایت و منحرف کردن انرژی وارد شده به سمتی دیگر هستند. بنابراین بارهای مخرب از طرف ساختمان به سمت بیرون تغییر مسیر داده و پراکنده می‌شوند.
4- تقویت ساختار سازه
در کنار راهکارهای قبلی که گفته شد، بطور کلی یک ساختمان می‌بایست قادر به پخش یا توزیع کردن بارهای وارد شده ناشی از زلزله باشد. قسمت‌های مختلف سازه اعم از دیوارهای برشی، بخش‌های باربر جانبی و بادبند باید اصولی و به نحوی اجرا شوند که بتوانند به مقاوم‌سازی سازه در برابر امواج لرزشی کمک کنند.
در کنار استفاده از مصالح بتن و میلگرد باکیفیت و کافی برای ساخت سازه، استفاده از مهاربند در سازه‌های فولادی و قاب‌های مقاوم در برابر شوک‌های لحظه‌ای، روش‌های کاربردی خوبی برای ایجاد یک ساختمان مقاوم در برابر زلزله هستند.
زلزله چه اثری روی ساخت سازه‌ها داشته؟
پی بردن این که امواج زمین لرزه به صورت ترکیبی از تکانه‌های خطی، موجی، ضربه‌ای و کششی از پی به بدنه ساختمان وارد می‌شود و شروع به برآیند سازنده می‌نماید مهم‌ترین اصل در پیاده سازی ساختمان‌های مقاوم در برابر زمین لرزه در نقاط با پتانسیل وقوع زمین لرزه های شدید می‌باشد.
به این ترتیب مورد نیاز می‌باشد طراحان و سازندگان بناهای مختلف، به‌ویژه آسمان‌خراش‌ها و ساختمان بلند‌ها، همه بارهای متعلق به ارتعاشات و امواج نتایج از زلزله را در طی پیاده سازی و یا این که ساخت بناها در نظر داشته باشند.
اکثر نقاط دنیا، خصوصا بخش های ز‌لزله‌خیز این مسأله را مد نظر قرار داده و ساختمان‌هایی پیاده سازی کرده‌اند که در قبال بارهای شدید لرزه‌ای دارنده مقاومت می‌باشند. همانطور که زلزله یک رخداد مخرب و خسارت بار است حوادث دیگری نظیر آتش سوزی هم بسیار زیانبار و خانه خراب کن است. البته همه بلایا چه طبیعی و چه غیر طبیعی قابل پیشگیری است.
مهندسین ساختمان برای پیشگیری از خرابی‌های ناشی از حادثه آتش سوزی، پوشش ضد حریق را در اسکلت به کار می‌برند و مجموعه آذر ایستا پدرام سازه با سابقه چندین ساله خود در زمینه اجرای پوشش ضد حریق میتواند کمک کننده شما باشد. در ادامه مقاله با ما همراه باشید تا به معرفی 10 ساختمان مقاوم جهان و توضیح مختصری درباره تمهیدات ساخت آنها بپردازیم.
ضد زلزله ترین ساختمان‌های جهان
1-ساختمان یوتا استیت کپیتول
سازه‌ی ساختمان یوتا استیت کپیتول این ساختمان دولتی به جهت حساس بودن در قبال زلزله در سال ۲۰۰۷ به سیستم عایق سازی مجهز شد که در برگیرنده ۲۸۰ جدا ساز پایه لاستیکی روکش‌دار می‌باشد که به صورت یک شبکه به کمک صفحه‌های فولادی در ادامه ساختمان نصب گردیده‌اند.
در صورت وقوع زمین لرزه، این جداساز‌های پایه به طور عمودی مقاوم گردیده و به ساختمان کمک می‌نمایند تا به آرامی به جلو و عقب حرکت نماید، این به آن معناست که پی ساختمان و نه خود بنا به آرامی جنبش می‌نماید و از تخریب بنا جلوگیری می‌شود.
2-فرودگاه بین المللی صبیحه گوکچن
فرودگاه بین المللی صبیحه گوکچن شهر استانبول در وسط سه صفحه تکتونیکی واقع شده است که هر لحظه می‌توانند زمین لرزه‌ای بزرگ و ویرانگر را ایجاد نمایند. از این رو فرودگاه بین المللی صبیحه نه تنها میتواند در قبال زمین‌لرزه‌ای ۸ ریشتری مقاومت نماید، بلکه به گونه‌ای پیاده سازی و ساخته شده است که بعد از وقوع این چنین ز‌لزله‌ای میتواند فورا فعالیت خود را از سر بگیرد. در این بنا از عایق‌های اصطکاکی سه‌گانه‌ای به کار گرفته شده که به ساختمان کمک می‌نمایند تا در طی وقوع زلزله سرپا باقی بماند
3-تایپه ۱۰۱
بنای تایپه ۱۰۱ که به مرکز تجاری جهانی تایپه نیز شهرت دارد، آسمان خراشی بنا شده در ناحیه تایپه در چین می‌باشد که در سال ۲۰۰۴ تحت عنوان یکی از مرتفع‌ترین ساختمان‌های عالم شناخته می‌شد. در ساخت این بنا از مقادیر زیادی دمپر یا تعدیل کننده ارتعاش یا میراگر برای مقاوت در قبال طوفان و زلزلهها استفاده شده می‌باشد.
در اطراف بالای این سازه گویی حجیم قرار گرفته که با استفاده از کابل‌های فولادی در بنا آویزان می‌باشد و در حین وقوع زلزله این توده آویزان مانند یک آونگ کار کرده و در جهت مخالف حرکت بنا جنبش می‌نماید و این چنین اثر ارتعاشات و انرژی زمین لرزه یا گردباد را خنثی می‌نماید. در واقع وسیع‌ترین میراگر دنیا با وزنی برابر ۷۳۰ تن در قلب این ساختمان قرار گرفته می‌باشد.
4-برج خلیفه
سازه‌ی ساختمان بلند خلیفه این مرتفع‌ترین بنای مصنوعی و ساخته شده توسط انسان که در دبی امارات واقع گردیده، توان تحمل زمین لرزه‌ای به شدت 5.5 تا 7 ریشتر را دارد. این بنا بخشی از توان بالای مقاومت در قبال لرزه‌های زمین را مدیون معماری اسلامی می‌باشد که با الهام از مناره‌های مارپیچ تشکیل شده‌است. زمین لرزه‌ای 9.5 ریشتری که در سال ۲۰۰۸ در کشور ایران رخ داد این ساختمان را نیز لرزاند، البته نتوانست به آن آسیبی وارد آورد.
5-ساختمان یوکوهاما
این سازه که دو‌مین ساختمان مرتفع در ژاپن به شمار می‌رود، در حوزه‌‌ای به شدت ز‌لزله‌خیز واقع شده است، البته ژاپنی‌ها همیشه ساختمان‌های خود را به همه تجهیزات امنیتی زمین لرزه مجهز می‌نمایند. این سازه روی غلطک‌هایی درست شده تا در حین وقوع زمین لرزه، به جای لرزیدن، روی غلطک‌ها بلغزد. همینطور در ساخت این بنا مواد انعطاف پذیری مصرف شده تا در حالتی که زمین لرزه‌ای شدید رخ داد، ساختمان به جای ریزش و درهم خورد شدن، خمیده شود.
6-ساختمان بانک ایالات متحده آمریکا
این سازه که در لس‌آنجلس کالیفرنیا واقع شده یکی از مرتفع‌ترین سازه‌ها در ایالت ز‌لزله‌خیز کالیفرنیا به شمار می‌رود، البته در عین حال به شکلی ساخته شده که قادر است در قبال زمین لرزه 3.8 ریشتری مقاومت نماید، یعنی ز‌لزله‌ای شدید‌تر از زمین لرزه گسل سن‌آندریاس.
7-هرم ترانسمریکا
این هرم که مرتفع‌ترین آسمان خراش سانفرانسیسکو به شمار می‌رود نیز از توانایی‌های مقاومتی بالایی دربرابر زمین لرزه برخوردار است. این هرم روی بنایی از فولاد و بتن تشکیل شده که میتواند در طی زلزله به جنبش درآید و از تخریب بنا دوری نماید. همینطور از سازه‌های موربی در قسمت‌های مثلثی ساختمان مصرف شده تا تمام سازه مقاوم‌تر گردد. به کارگیری از همین تکنیک‌های معمولی تخفیف دهنده لرزه سبب شد تا این هرم در زمین لرزه 1.7 ریشتری سال ۱۹۸۹ به مقطع یک دقیقه مداوم بلرزد، ولی کوچک‌ترین آسیبی نبیند.
8-ساختمان‌های پتروناس
این دو ساختمان بلند که تا سال ۲۰۰۴ به عنوان بلند‌ترین ساختمان‌های دنیا شناخته می‌شدند، در کوالالامپور ساخته شده‌اند و به طور کامل ضد زلزله می‌باشند. طول پل میان این دو برج را می‌توان در صورت نیاز کوتاه یا این که بلند کرد تا به این شکل باد نتواند فشار اضافی به برج‌ها وارد آورد.
9-ساختمان جنوبی وان رینکون هیل
این ساختمان بلند مسکونی نیز در سان فرانسیسکو واقع گردیده و برای مراقبت از آن در قبال زمین لرزه و باد‌های شدید، در ساخت آن دمپر‌های آبی رنگ مصرف شده می‌باشد. این سازه همینطور از بست‌های مقاوم در قبال خمیدگی برخوردار است که به گونه‌ای پیاده سازی شده‌اند تا ساختمان بتواند در قبال بارهای جانبی چرخشی، عموما بارهای ناشی از زمین لرزه مقاومت نماید.
10-مرکز سیتی‌کورپ
مرکز سیتی‌کورپ این ساختمان اداری ضد زلزله در منهتن ایالات متحده تشکیل شده می‌باشد که در ابتدا چندان در برابر فشار ناشی از وزش باد مقاوم نبود. از این رو دمپر جرمی بتنی ۴۱۰ تنی برای تثبیت بنای داخلی این سازه به آن افزوده شد تا اثر فشار باد و زمین لرزه به کمک آن خنثی گردد.
