مقاومت سازه ها در برابر زلزله

مقاومت سازه ها در برابر زلزله چگونه است و به چه عواملی بستگی دارد؟

در اثر اتفاقات و لرزه های اخیر ممکن است به این دیدگاه رسیده باشید که مدتی است زمین بیش از حد فعالیت دارد و خیلی می لرزد و مقاومت سازه ها در برابر زلزله به چه عواملی بستگی دارد. زلزله های شدیدی که به سال های 2010 و 2011 در شیلی به وقوع پیوست؛ در کنار زمین لرزه و سونامی ژاپن در ماهِ مارسِ سال 2011 که باعث کشته شدن 29هزار نفر شد و تاسیسات هسته ای این کشور را تخریب کرد و در آخر زمین لرزه ی آگوستِ 2011 در ساحل آتلانتیک که واشتنگتن را لرزاند؛ همه و همه رویدادهایی است که این باور را به وجود می آورد که شاید زمین تغییر رویه داده و میل به لرزش دارد.

از مرور این حوادث که بگذریم و اگر بخواهیم با دیدی منطقی به قضایا بنگریم باید بگوییم که خیر؛ اتفاق جدیدی در حال وقوع نیست و زمین لرزیده و لرزیده است. به طور دقیق تر اینکه زمان هربار در محلی لرزیده است و انسان ها هم هربار کوشیده اند تا از دل آن زنده بیرون بیایند. باری؛ حتی اگر زلزله ها زیاد به نظر برسند باید بگوییم آن ها آدم ها را نمی کشند؛ بلکه این سازه ها هستند که ممکن است جان انسان ها را بگیرند. مساله ساده است؛ اگر می خواهیم زلزله آسیبی نرساند باید سازه هایی مقاوم در اختیار داشته باشیم. به طور کلی ساختمان ها، پل ها و تمامی سازه هایی که برپا می کنیم به طور بالقوه می توانند در اثر قرار گیری در شرایط زلزله باعث مرگ و میر شوند. به موضوع قبل بازگردیم و یک سوال اساسی مطرح کنیم؛ آیا می توانست با تدابیری از قبل اندیشیده شده در مقابل لرزه های شیلی در فوریه ی 2010 و ژاپن در مارس2011 مقاومت کرد و مقاومت سازه ها در برابر زلزله را افزایش داد؟

پاسخ مثبت است؛ معماران و مهندسین معتقد هستند می توان سازه هایی طراحی کرد که تحت سنگین و شدید ترین لرزه ها قرار بگیرند و پس از اتمام زمین برزه به مانند روز اول باشند. صد البته که هزینه ی چنین بنایی زیاد است. در نتیجه راهی دیگر پیشنهاد می شود؛ سازه هایی بسازیم که تحت زلزله های شدید قرار بگیرند و به طور کلی ریزش نکنند و شرایط ایمنی داشته باشند؛ هرچند که برای ادامه ی حیات نیازمند بازسازی و شاید نوسازی باشند؛ اما هزینه ی معقولی را خواهند گرفت.

 برای مشاوره رایگان  با ما تماس بگیرید 09125772622

اگر بخواهیم منطقی به قضیه بنگریم باید بگوییم علی رغم پیشرفت های عظیم و قابل توجه در سال های اخیر؛ هنوز راه دور و درازی داریم تا بگوییم واقعا از یک دوران به دورانی دیگر در مقابله با زلزله رسیده ایم. به عنوان مثال هنوز که هنوز است یکی از بناهایی که در مقابل زلزله عملکردی مقاوم و ویژه ارائه می دهد مربوط به دوران باستان است (قصه ی این ساختمان همان داستانی است که امروزه هم با بناهای تحت کنترل خود داریم). "آیا صوفیه" (به معنای حکمت مقدس) یا یک کلیسای باستانی در استانبول است که البته امروزه تبدیل به موزه شده است و در قرن شش بعد از میلاد مسیح ساخته شده بوده. 20 سال پس از اتمام پروژه سازه گفتار یک زلزله ی سهمناک شد و گنبد یا سقفش فرو ریخت. از آن زمان تلاش هایی برای تقویت و بازسازی این سازه انجام شد و امروزه هم وجود دارد.

اگر چه امروزه تکنیک های اجرایی و فنی کمی تغییر داشته اند؛ اما اصول کلی یکسان باقی مانده اند. تمامی مساله این است که تشخصی دهیم مقاومت سازه ها در برابر زلزله تحت چه میزان لرزشی قرار می گیرد و در آن شرایط چه واکنشی باید نشان دهد.

سازه های ضد زلزله چگونه کار می کنند؟

قبل از انجام هر پروژه ی عظیمی؛ مهندسین اجرایی باید به درک صحیحی از شرایط لرزه ای سایت دست یابند. در ایالات متحده این کار توسط نقشه ای که سازمان زمین شناسی به نام نقشه ی لرزه خیزی یا USGS تدوین کرده است در گام اول[1] محقق می شود. در این نقشه احتمال وقوع زلزله در یک بازه ی زمانی 50ساله در نقاط مختلف کشور نمایش داده شده است. پس از این که مقیاس کلی لرزه خیزی مشخص شد باید سراغ بررسی دقیق تر ناحیه رفت و تاریخچه ی لرزه های آن منطقه را به طور دقیق بررسی کرد. پر واضح است که نقاطی با تجربه ی لرزه خیزی و همچنین دارای درصد احتمال بالای لرزش نیازمند تدابیر ویژه تری هستند. به عنوان مثال تمامی ساحل کالیفرنیا زلزله خیزی زیادی دارد. آلاسکا؛ هاوایی؛ کارولینای جنوبی و بخش های جنوب شرقی میزوری؛ کنتاکی غربی، تنسی و آرکانساس مناطق دیگر لرزه خیز هستند.

 برای مشاوره رایگان  با ما تماس بگیرید 09125772622

قوانین و آیین نامه ها هم همگی بر مبنای قوانین بین المللی و با در نظر گرفتن شرایط داخلی تدوین شده اند. این آیین نامه ها با در نظر گرفتن همان نقشه ی USGS تدوین شده اند. نیازی به توضیح نیست که برای مناطق لرزه خیز قوانین و استانداردهای دست بالا و محافظه کارانه تری تدارک دیده می شود. علاوه بر ساختمان ها؛ پل ها و بزرگ راه ها هم باید بستر و لرزه شناسی شوند و در برابر لرزه ها مقاوم شوند. در طرف مقابل قوانین ساده تری برای نقاطی که احتمال زلزله ی ناچیزی دارند در نظر گرفته می شود.

پس از اینکه سازه از نظر بستر طراحی شد؛ نوبت به طراحی روسازه می رسد. به طور کلی سعی در تمام متدهای ساخت و ساز این است که به طور عمده از هزینه تراشیدن جلوگیری شود. به عنوان مثال مورد نظر سازه هایی دارای اشکال منظم و عادی هستند و باید سعی شود تا حد امکان از سازه هایی با اشکال L و T شکل استفاده نشود. در نتیجه طراحان (معمارها) هم باید به دنبال راه هایی باشند که در همان چارچوب های ساده ی متقارن بتواند زیبایی ارائه دهد.

هرچند باید توجه داشت که تقارن به تنهایی یک سازه را حفظ نمی کند سازه های ضد زلزله ایجاد نمی کند و اقداماتی دیگر هم نیاز است. در مقالات بعدی به آن ها اشاره خواهیم کرد.

1.National Seismic Hazard Maps prepared by the U.S. Geological Survey (USGS)