مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله – فراسازان آویژه
مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر زلزله یکی از مهم‌ترین موضوعاتی است که در طراحی سازه‌ها باید به آن توجه شود. با توجه به اینکه مناطق زلزله خیز در دنیا، به‌ویژه در کشورهایی مانند ایران، از اهمیت ویژه ای برخوردارند، مهندسان عمران همواره به دنبال راه حل‌هایی برای کاهش خطرات زلزله هستند. هدف از این مقاوم‌سازی‌ها جلوگیری از فروپاشی سازه‌ها و به حداقل رساندن خسارات مالی و جانی است. به این ترتیب، ساکنین ساختمان در زمان وقوع زلزله فرصت کافی برای تخلیه ایمن ساختمان را خواهند داشت.
روش های جدید مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله
یکی از روش‌های مهم مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، استفاده از مصالح و تکنولوژی‌های مناسب است مانند وال پست و میلگرد بستر که بتوانند نیروهای ناشی از زلزله را تحمل کرده و از انتقال این نیروها به سایر بخش‌های سازه جلوگیری کنند. علاوه بر این، طراحی صحیح سازه‌ها با توجه به اصول مهندسی زلزله نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. به کارگیری روش‌های مدرن مانند سیستم‌های جداساز لرزه ای و استفاده از دیوارهای برشی، از جمله اقداماتی هستند که می‌توانند به افزایش ایمنی ساختمان‌ها در برابر زلزله کمک کنند.
در نهایت، باید به این نکته توجه کرد که هیچ سازه ای کاملاً ضد زلزله نیست، اما با اتخاذ تدابیر مناسب می‌توان از بروز فاجعه‌های بزرگ جلوگیری کرد. هدف اصلی در طراحی و مقاوم‌سازی سازه‌ها در برابر زلزله، حفظ تمامیت سازه و ایجاد شرایطی است که افراد بتوانند به‌سلامت از ساختمان خارج شوند. مهندسان عمران با ترکیب روش‌های مختلف و بومی‌سازی آن‌ها بر اساس شرایط محلی، می‌توانند خطرات زلزله را به‌طور قابل توجهی کاهش دهند.
استفاده از قاب خمشی
اتصالات معمولی بین تیرها و ستون‌ها در ساختمان‌ها به طور ذاتی برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله طراحی نشده‌اند. در بسیاری از ساختمان‌ها، این اتصالات ممکن است در شرایط عادی بدون هیچ گونه مشکلی عمل کنند، اما در زمان وقوع زلزله که نیروهای جانبی به سازه وارد می‌شود، این اتصالات قادر به تحمل فشار و کشش ناشی از تغییرات زاویه ای بین تیر و ستون نخواهند بود. یکی از روش‌های متداول برای تقویت این اتصالات، استفاده از قاب‌های خمشی است.
قاب‌های خمشی به‌عنوان اتصالات مقاومتی بین تیر و ستون عمل می‌کنند که با جوشکاری یا پیچ و مهره به شکل محکم و با استحکام بالا متصل می‌شوند. این قاب‌ها به شدت در برابر تغییر زاویه بین تیر و ستون مقاومت می‌کنند و استحکام سازه را در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و بادهای شدید افزایش می‌دهند. اگرچه قاب‌های خمشی در سازه‌های فولادی بیشتر به کار می‌روند، اما استفاده از آن‌ها در سازه‌های بتنی به دلیل ماهیت متفاوت مصالح و نیاز به جزئیات خاص، محدودتر است.
با این حال، همان‌طور که پیشتر اشاره شد، ساخت یک ساختمان کاملاً ضدزلزله از نظر فنی و اقتصادی ممکن نیست و تنها هدف مهندسان عمران کاهش خسارات و جلوگیری از فروپاشی کامل سازه‌ها است. هدف اصلی مقاوم سازی سازه‌ها در برابر زلزله، ایجاد شرایطی است که ساکنین ساختمان بتوانند پس از وقوع زلزله به‌صورت ایمن از ساختمان خارج شوند، حتی اگر سازه دچار خسارت های جدی شده باشد. این مشابه وضعیت یک اتومبیل استاندارد و ایمن است که در یک حادثه رانندگی آسیب می‌بیند، اما سرنشینان به سلامت از آن خارج می‌شوند. بنابراین، مهندسان عمران از روش‌های مختلفی مانند استفاده از قاب‌های خمشی و سایر تکنیک‌های مقاوم‌سازی برای افزایش استحکام سازه‌ها استفاده می‌کنند تا خطرات زلزله به حداقل ممکن کاهش یابد. از جمله این روش‌ها می‌توان به استفاده از سیستم‌های جداساز لرزه‌ای، دیوارهای برشی، و مواد مقاوم در برابر زلزله اشاره کرد که هرکدام به نوعی به افزایش ایمنی سازه‌ها در زمان وقوع زلزله کمک می‌کنند.
استفاده از قاب‌های مهاربند
قاب‌های مهاربند یکی از راه‌های مؤثر در مقاوم سازی ساختمان‌ها در برابر نیروهای جانبی هستند. این قاب‌ها با افزودن سختی و پایداری به سازه، نقش کلیدی در بهبود عملکرد زلزله ای ساختمان‌ها ایفا می‌کنند. طراحی این قاب‌ها به مهندسان این امکان را می‌دهد که با توجه به نیازهای خاص ساختمان، از آن‌ها بهره‌برداری کنند. قاب‌های مهاربند به عنوان یک عنصر استراتژیک، می‌توانند با تغییر شکل تحت بارگذاری‌های شدید، انرژی ناشی از زلزله را جذب کرده و از تخریب قسمت‌های دیگر سازه جلوگیری کنند.
علاوه بر این، قاب مهاربند می‌توانند به عنوان سپر محافظتی عمل کنند و انرژی زلزله را به خود جذب کنند تا باقی سازه به طور نسبی سالم باقی بماند. این ویژگی مشابه به عملکرد فیوز در مدارهای الکتریکی است که با قطع جریان الکتریکی در مواقع خطر، از آسیب به مدار جلوگیری می‌کند. به این ترتیب، قاب مهاربند به طور مؤثر می توانند به مقاومت و پایداری ساختمان در برابر نیروهای جانبی افزوده و عمر مفید آن را افزایش دهند.
استفاده از سیستم‌های میراکننده
در حال حاضر، سیستم‌های میراکننده عمدتاً در ساختمان‌های بلند و پروژه‌های مهم به کار می‌روند. این ادوات به طور ویژه برای کاهش دامنه نوسان و لرزش سازه در مواجهه با نیروهای جانبی طراحی شده‌اند. میراکننده ها با جذب و تلف کردن انرژی حاصل از این نیروها، نقش حیاتی در حفظ پایداری و ایمنی سازه ها ایفا می‌کنند. این سیستم‌ها شامل انواع مختلفی هستند که هر یک با توجه به نیازهای خاص پروژه و شرایط محیطی، عملکرد منحصر به فردی را ارائه می‌دهند.
استفاده از سیستم جداساز لرزه‌ای پایه
این روش جداسازی لرزه ای، با ایجاد فاصله میان سازه و فونداسیون، به شدت در کاهش اثرات زلزله مؤثر است. مشابه قرار دادن چرخ زیر یک جعبه، این سیستم با قطع ارتباط مستقیم سازه با زمین، موجب می‌شود که سازه کمتر تحت تأثیر نوسانات و لرزش‌های ناشی از زلزله قرار گیرد. سیستم‌های جداساز لرزه‌ای شامل نگه دارنده‌های لغزنده، نگه‌دارنده های لاستیکی، پاندول‌های اصطکاکی و فنرهای فولادی هستند که در زیر ساختمان‌ها نصب می‌شوند تا حرکتی مستقل و آزاد را برای سازه فراهم کنند. با وجود تحقیقات گسترده و اثبات کارایی این روش، هنوز استفاده از آن در بسیاری از نقاط جهان محدود است و بیشتر در ساختمان‌های با اهمیت بالا مانند بیمارستان‌ها و ساختمان‌های تجاری کلیدی به کار می‌رود.
مثال بارزی از موفقیت این سیستم در زلزله ۹ ریشتری توهوکوی ژاپن در ۱۱ مارس ۲۰۱۱ است. در حالی که این زلزله مرگبار هزاران نفر را تحت تأثیر قرار داد، یک بیمارستان که به خوبی با سیستم جداسازی لرزه‌ای تجهیز شده بود، با وجود دریافت لرزش‌های شدید، بدون هیچ آسیب قابل توجهی و حتی بدون شکستن یک پنجره، توانست به ثبات و ایمنی خود ادامه دهد. این نمونه نشان‌دهنده قابلیت بالای این روش در حفاظت از سازه‌ها در برابر زلزله است و امید است که استفاده از این تکنولوژی در آینده به طور گسترده‌تری گسترش یابد، به ویژه در کشورهایی مانند ایران که از نظر زلزله در معرض خطر بالایی قرار دارند.