ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله با کمک مهندسی هوشمند

به گزارش پایگاه خبری هیچ یک _ شب هشتم سپتامبر ۲۰۲۳ زمین‌لرزه‌ای در زیر کوه‌های اطلس رخ داد که کانون آن حدود ۷۵ کیلومتر با یک جاذبه گردشگری، فاصله داشت. این زلزله ۶.۸ ریشتری، مرگبارترین زمین لرزه مراکش در بیش از نیم قرن گذشته است که روستاهای زیر کوه های اطلس را لرزاند. بر اساس آخرین آمار وزارت کشور مراکش، در این زلزله ۲۹۴۶ نفر جان باختند و ۵۶۷۴ نیز مجروح شدند.

شبکه اینترنت مملو از ویدیوهایی از مردم وحشت زده در حال فرار از خانه ها و ساختمان ها در حال ریزش است. آخرین بار در سال ۱۹۶۰ در آگادیر در مراکش زلزله مشابهی رخ داد که طی آن ۱۲ هزار نفر جان باختند.

تلفات زمین لرزه ها نسبتاً اندک است، اما فروریختن ساختمان در اثر زلزله تلفات زیادی بدنبال دارد. در واقع علت اصلی مرگ و میر در زلزله لرزش زمین نیست، بلکه فروریختن سقف‌ها، دیوارها و ساختمان‌ها باعث افزایش آمار مصدومیت ها و تلفات می شود.

زلزله چگونه باعث فروریختن ساختمان ها می شود؟

تلفات بالای زلزله هشتم سپتامبر تا حدودی به دلیل زمان وقوع این رویداد بود. از آنجا که این زمین لرزه حدود نیمه شب رخ داد، بسیاری از قربانیان در خانه های خود در خواب عمیق بودند.

از سوی دیگر، کارشناسان می گویند نبود زیرساخت مقاوم در برابر بلایا و برنامه‌ریزی ضعیف شهری می‌تواند نقش بزرگی در افزایش تلفات زلزله داشته باشد.

مهرداد ساسانی، استاد مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه نورث ایسترن در آمریکا می گوید: روش‌های سنتی ساخت و ساز در بسیاری از مناطق مراکش به کار گرفته شده و ساختمان‌های قدیمی برای مقاوم‌سازی در برابر بلایا آماده نیستند و نمی‌توانند با زلزله‌هایی در این مقیاس مقابله کنند.

وی افزود: مشکل اصلی در مراکش استفاده از خشت خام در ساخت و ساز و نبود آرماتور است.

مصالحی مانند بتن، شن و گل در مراکش ترجیح داده می شود؛ زیرا به عنوان سدی در برابر گرمای سوزان عمل می کند. این خانه ها با در نظر گرفتن تاب آوری شدید دما طراحی شده اند، اما نمی توانند به خوبی در برابر زلزله مقاومت کنند.

شورای تاب آوری آمریکا که یک سازمان غیرانتفاعی است که طراحی بهتر ساختمان ها را در مناطق زلزله خیز ترویج می کند، اعلام کرد این سازه ها به دلیل ساخت و ساز انعطاف ناپذیر و ظرفیت محدود آنها برای جذب انرژی حاصل از تکان های شدید زمین، در معرض خطر سقوط هستند.

این شورا تاکید کرد: ساختمان‌های بتنی غیرقابل انعطاف بیشترین تلفات ناشی از زلزله را در سراسر جهان به همراه دارند. این ساختمان ها در زمین‌لرزه‌های ترکیه و سوریه که فوریه ۲۰۲۳ رخ داد، باعث میزان بالای تلفات و مصدومیت زلزله زدگان شد.

چگونه ساختمان ها را در برابر زلزله مقاوم کنیم؟

در حالی که نمی‌توان از وقوع زلزله‌ جلوگیری کرد، اما روش‌های ساخت و ساز می‌تواند به کاهش مرگ و میر و صدمات ناشی از زلزله و پس‌لرزه‌های آن کمک کند.

ساسانی گفت: چند گام مهم برای بهبود مقاومت سازه‌ها در برابر زلزله باید برداشته شود که شامل مصالح با کیفیت بالاتر، آرماتوربندی و بهبود مهارت و نقشه خوب ساختمان.

وی گفت: استفاده از مخلوطی از خاک رس و ماسه با کیفیت کنترل شده و افزودن کاه به کنترل ترک های ریز کمک می کند.

با این حال، این سازه باید با یک چارچوب ساخته شده از مصالح انعطاف پذیر مانند بامبو یا فولاد تقویت شود. به عنوان مثال، فولاد قبل از شکستن به طور قابل توجهی خم می شود، بنابراین سازه های بزرگتر را در برابر زلزله مقاوم می کند.

ژاپن از سال ۱۹۲۳ از فولاد برای مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله استفاده می‌کند.

نوآوری تاب آوری در برابر زلزله

چه نوآوری‌های جدیدی در زمینه مقاومت در برابر زلزله می‌تواند به بازسازی مناطق زلزله زده با تاب‌آوری بیشتر کمک کند؟

مجمع جهانی اقتصاد توصیه می‌کند ساختمان‌ها با سامانه «جداسازی پایه یا شالوده» مجهز شوند تا ساختمان با استفاده از فنرها یا رانرها از پایه ها جدا شوند. وقتی زلزله شروع می شود، حرکت زمین، فشاری بر سازه ساختمانی وارد نمی کند.

در بسیاری از ساختمان‌ها در ژاپن و شیلی از این فناوری بهره گرفته شده است.

جداسازی پایه یکی از روش‌های رایج محافظت سازه در برابر نیروهای زلزله است. این سامانه، عبارت است از مجموعه‌ای از اعضای سازه‌ای که باید یک ابرسازه را از زیربنایش که روی یک زمین در حال لرزش قرار گرفته‌است، به طور اساسی جدا کند تا ساختمان یا سازه غیرساختمانی را به خوبی در مقابل زمین‌لرزه حفظ کند.

هزینه های چنین ساخت و سازهایی اغلب بسیار بالاست، بنابراین کشورهای دیگر به دنبال راهبردهای ساده و مقرون به صرفه برای مقابله با خسارات زلزله هستند.

نپال، کشور دیگری که تحت تأثیر زلزله‌های مکرر قرار گرفته است، از تکنیک ترکیب مصالح مقرون‌به‌صرفه مانند بلوک کاه، لاستیک‌های مستعمل و بطری‌های پلاستیکی در تکنیک‌های ساخت و ساز استفاده می‌کند.

در قاره آفریقا، صندوق مسکن و زیرساخت آفریقای جنوبی خانه‌های بتنی چاپ سه‌بعدی را اجرا می کند که در برابر زلزله مقاوم و مقرون‌به‌صرفه هستند.

بتن چاپ سه بعدی به سازندگان امکان سفارشی سازی بیشتر را می دهد، از جمله طراحی سازه هایی که می توانند نیروهای ناشی از زلزله را مدیریت کنند.

با توجه به اینکه آسیب ساختمان عامل اصلی مرگ و میر در زلزله است، اجرای مهندسی ساختمان هوشمند نه تنها اموال و زیرساخت ها را از فروریختن نجات می دهد، بلکه مهمتر از همه، جان انسان ها را نجات می دهد و از مصدومیت افراد جلوگیری می کند.