امروزه ساخت و طراحی ساختمان ضد زلزله و خانه های مقاوم در برابر اثرات ناشی از زلزله رواج زیادی پیدا کرده است. به نحوی که مهندسان ساختمانی و پیمانکاران برای ساخت خانه هایی که در برابر زلزله مقاوم باشند، به دنبال راهکارها و استفاده از مصالح ساختمانی جدید و نوین مانند پانل های اکسید منیزیم هستند. این پانل ها در ساختمان سازی مزایا و کاربرد های مختلفی دارند. علاوه بر آن، راهکارهای زیادی برای ساخت ساختمان های مقاوم و ضد زلزله وجود دارند که ما در این مقاله از hbboard سعی کرده ایم مهمترین آنها مورد بررسی قرار دهیم.
این در حالی است که زمین لرزهها یکی از مخرب ترین نیروهای زمین هستند. امواج لرزه ای در سراسر زمین میتوانند ساختمانها را تخریب کنند، جان انسانها را بگیرند و خسارت های هنگفتی را برای نوسازی و بازسازی خانه ها به ما تحمیل کنند. بر اساس گزارش مرکز ملی اطلاعات زلزله، هر سال به طور متوسط 20000 زمین لرزه رخ میدهد که 16 مورد از آنها موارد شدید و بزرگی هستند. برای همین در هنگام ساخت خانه بهتر است به دنبال اطلاعاتی در مورد اینکه چگونه ساختمان ضد زلزله بسازیم، باشید.
زلزله چگونه باعث تخریب ساختمان ها می شود؟
قبل از اینکه به ویژگیهای ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله نگاهی بیندازیم، مهم است که بدانیم چگونه زلزلهها بر سازه های ساخته شده توسط انسان تأثیر میگذارند. هنگامی که زلزله رخ میدهد، امواج ضربهای در فواصل کوتاه و سریع به سراسر زمین میرسند و در تمام جهات انتشار پیدا می کنند.
در حالی که ساختمانها به طور کلی برای مقابله با نیروهای عمودی ناشی از وزن و گرانش ساخته میشوند، اما به طور معمول نمیتوانند نیروهای جانبی را که از زلزله منتشر میشوند را کنترل کنند. این حرکت افقی باعث ارتعاش دیوارها، کف، ستونها، تیرهای ساختمانی و در نهایت تخریب و خسارت های زیاد در ساختمان می شود.
چگونه یک ساختمان مقاوم در برابر زلزله بسازیم؟
برای طراحی یک ساختمان ضد زلزله، مهندسان باید ساختمان را تقویت کرده و به دنبال راهکارهایی برای مقابله با نیروهای احتمالی ناشی از زلزله باشند. از آنجایی که زمین لرزه نوعی انرژی آزاد میکند که از یک سمت و جهت به ساختمانها فشار میآورد، راهکارهایی که برای مقاوم سازی ساختمان ها انجام می شون باید شامل حرکت دادن ساختمان به سمت مخالف باشند. برخی از روشهایی که برای کمک به مقاومت ساختمانها در برابر زلزله استفاده میشوند، عبارتاند از:
ساخت پی انعطاف پذیر
یکی از راههای مقاوم کردن ساختمان در برابر نیروهای زمینی و زلزله، «بالا بردن» پایه و پی ساختمان از روی زمین از طریق روشی به نام جداسازی پایه است. جداسازی، پایه شامل ساخت یک ساختمان بر روی صفحات انعطاف پذیر ساخته شده از فولاد، لاستیک و سرب است. هنگامی که پایه در هنگام زلزله حرکت میکند، این جداسازها میلرزند ولی خود سازه ثابت میماند. این روش به طور موثری به جذب امواج لرزهای و جلوگیری از حرکت قسمتهای مختلف بنا کمک میکند.
استفاده از نیروهای ضد یا میرایی
اگر درباره کمک فنرهای مورد استفاده در خودروها اطلاعاتی دارید، شاید تعجب کنید که بدانید مهندسان نیز از نوعی خاصیت فنر مانند در ساخت ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله استفاده میکنند. کمک فنرها مانند مورد استفاده از آنها در خودروها، قدرت امواج ضربهای را کاهش میدهند و به کاهش فشار موجود بر روی ساختمان کمک میکنند.
این کار به دو روش انجام میشود: به کمک دستگاه های کنترل ارتعاش و استفاده از “آونگ”.
دستگاههای کنترل ارتعاش: این روش شامل قرار دادن دمپر در هر سطح از ساختمان بین ستونها و تیرها میباشد. هر دمپر از یک سر پیستون در داخل یک سیلندر پر از روغن سیلیکون تشکیل شده است. هنگامی که زلزله رخ میدهد، ساختمان انرژی ارتعاشی را به پیستونها منتقل میکند و به روغن فشار وارد میشود. سپس انرژی به گرما تبدیل میشود و نیروی ارتعاشات از بین میرود.
استفاده از “آونگ”: یکی دیگر از روشهای رایج میرایی، استفاده از “آونگ” است که عمدتاً در آسمان خراشها استفاده میشود. برای اجرای این طرح مهندسی، مهندسان یک گلوله بزرگ را از کابلهای فولادی که به یک سیستم هیدرولیک در بالای ساختمان متصل میشوند، آویزان میکنند.
در طول زلزله، هنگامی که ساختمان شروع به حرکت به طرفین میکند، گلوله مانند یک آونگ عمل و در جهت مخالف حرکت میکند تا ساختمان را تثبیت کند. مانند خاصیت میرایی، این ویژگیها به گونه ای تنظیم میشوند که در صورت وقوع زلزله، با حرکت ساختمان مطابقت داشته باشند و آن را خنثی کنند.
محافظت از ساختمان در برابر ارتعاشات
محققان در حال آزمایش روشهایی هستند که به کمک آنها ساختمانها میتوانند انرژی ناشی از زلزله را به طور کلی منحرف کنند و مسیر آنها را تغییر دهند. این نوآوری که به آن «حلقه نامرئی لرزهای» میگویند، شامل ایجاد یک حلقه متشکل از 100 حلقه پلاستیکی و بتنی متحدالمرکز و دفن آن در حداقل 3 فوت زیر پایه ساختمان است.
با رسیدن امواج لرزهای به حلقه ها، این امواج به سمت حلقههای بیرونی حرکت میکنند. در نتیجه، نیروهای تخریب کننده اساساً از ساختمان دور شده و به داخل زمین پراکنده میشوند.
تقویت ساختار ساختمان
برای مقاومت در برابر زلزله و ریزش، ساختمانها باید نیروهایی را که در طول لرزه به ساختمان ورود پیدا میکند، دوباره توزیع کنند. دیوارهای برشی، مهاربندهای متقاطع، دیافراگمها و قابهای خمشی برای تقویت یک ساختمان به طور معمول مورد استفاده قرار میگیرند.
استفاده از دیوارهای برشی یک فناوری ساختمانی مفید است که میتواند به انتقال نیروهای زلزله کمک کند. این دیوارها که از پانلهای متعدد ساخته شدهاند، به ساختمان کمک خواهند کرد تا شکل خود را در طول حرکت حفظ کند. دیوارهای برشی اغلب توسط مهاربندهای متقاطع مورب ساخته شده از فولاد، نگهداری میشوند.
به طور کلی، این تیرها میتوانند فشار و کشش را مهار و به مقابله با نیروهای زلزله کمک کنند. دیافراگم نیز بخش مرکزی ساختار یک ساختمان است. دیافراگمهایی که از طبقات مختلف، سقف و عرشههای قرار گرفته روی آنها تشکیل شدهاند، تنش را از روی کف حذف می کنند. حتی می توانند فشارهای ناشی از نیروهای زلزله به ساختارهای عمودی ساختمان را تا حد زیادی کاهش دهند.
استفاده از قاب های مقاوم در برابر زمین لرزه، باعث ایجاد انعطاف پذیری بیشتری در ساختمان ها می شوند. این سازهها در میان درزهای ساختمان قرار میگیرند و به ستونها و تیرها اجازه میدهند خم شوند. در این شرایط ساختمان می توانند در برابر نیروهای زلزله مقاومت زیادی داشته باشد.
مصالح مقاوم در برابر زلزله
یکی دیگر از راهکارهای موثر برای اینکه چگونه ساختمان ضد زلزله بسازیم استفاده از مصالح مقاوم در برابر زلزله است. استفاده از ساختارهای فنر مانند، آونگهای ساختمانی و “پوشهای نامرئی” تا حد زیادی می تواند انرژی ناشی از زلزله را دفع کند. از طرفی هم استفاده از مصالح ساختمانی نوین و مقاوم مانند پانل های اکسید منیزیم می تواند به اندازه سایر تجهیزات ضد زلزله، در مقاوم سازی ساختمان موثر باشد.
استفاده از فولاد و چوب
برای اینکه یک ماده بتواند در برابر تنش و ارتعاش مقاومت کند، باید شکل پذیری بالایی داشته باشد. یعنی ماده مورد نظر باید توانایی تغییر شکل و امکان کششهای بزرگ را داشته باشد. ساختمانهای مدرن اغلب با فولاد سازهای ساخته میشوند. چون استفاده از فولاد و چوب یکی دیگر از راهکارهایی موثر در این است که چگونه ساختمان های ضد زلزله بسازیم. فولاد سازهای جزء مصالحی است که در اشکال مختلف وجود دارد و به ساختمانها اجازه میدهد تا بدون تخریب و ریزش خم شوند.
علاوه براین، چوب نیز به علت استحکام بالا نسبت به ساختار سبک وزن، یک ماده انعطاف پذیر شگفت انگیز محسوب می شود.
استفاده از مواد و مصالح ساختمانی نوین
دانشمندان و مهندسان در حال ایجاد و طراحی مصالح ساختمانی جدید با توانایی حفظ شکل بیشتر در برابر لرزه و تخریب هستند. محصولات و مصالح ساختمانی نوین مانند ساخت آلیاژهای منیزیم هم می توانند فشارهای سنگین را تحمل کنند و هم به شکل اولیه خود بازگردند.
علاوه بر این، روکشهای پلاستیکی تقویت شده با الیاف و ساخته شده توسط انواع پلیمرها، میتوانند در اطراف ستونها پیچیده شوند و تا 38٪ استحکام و شکل پذیری بیشتری را به ساختمان بدهند.
منبع:
https://www.bigrentz.com/blog/earthquake-proof-buildings
