زلزله یکی از حوادث پرتکرار در طول تاریخ بوده است که به شکل‌های مختلفی برای بشر رخ داده است. مناطقی که دستورالعمل‌های ایمنی در ساخت‌وساز را رعایت کرده باشند، خسارت کمتری را متحمل شده‌اند و کسانی که به این توصیه‌ها عمل نکرده‌اند با مشکلات بسیاری مواجه شده‌اند. از زمان عصر برنز تاکنون روند پیشرفت در ساختمان‌سازی با سرعت بالایی به حرکت خود ادامه داده است و امروزه شاهد هستیم که بسیاری از شهرهای بزرگ در محل گسل یا زمین‌های مستعد زلزله بنا شده‌اند. این اتفاق ممکن است منجر به فجایعی شود که عمق آن برای ما قابل‌تصور نیست.
در حال حاضر، ما نیز ممکن است تحت تأثیر زلزله‌های قوی قرار بگیریم و حتی ساختمان‌های مدرن و پل‌های مستحکم نیز از بین بروند. خوشبختانه، طی چند دهه گذشته، معماران و مهندسان تعدادی از فناوری‌های هوشمندانه را طراحی کرده‌اند تا اطمینان حاصل کنند که خانه‌ها، واحدهای آپارتمانی چندگانه و آسمان‌خراش‌ها در برابر زلزله خم می‌شوند اما شکست نمی‌خورند. درنتیجه، ساکنان ساختمان می‌توانند بدون آسیب مجدداً به داخل ساختمان بروند و شروع به جمع آوری قطعات کنند.
در ادامه به 7 تکنولوژی جدید برای مقاوم کردن ساختمان در برابر زلزله خواهیم پرداخت که می‌توانند تا حد بسیاری تأثیر زلزله را کاهش دهند. پس با ما همراه باشید!
تکنولوژی‌های مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله
1. فونداسیون شناور
مهندسان و لرزه شناسان سال‌های زیادی را در جستجوی یک سیستم برای مقاومت در برابر زلزله طی کرده‌اند و به یک سیستم تحت عنوان فونداسیون شناور رسیده‌اند. این سیستم به صورتی است که بدنه اصلی ساختمان را از فونداسیون آن جدا می‌کند و نوعی فضای شناور برای آن ایجاد کرده است. در این سیستم ساختمان فوقانی بر روی یاتاقان‌هایی از جنس سرب قرار می‌گیرند که اطراف آنها با لاستیک و فولاد پوشش داده شده است. یک صفحه فولادی مستحکم، این فونداسیون شناور را به ساختمان اصلی متصل می‌کند و به هنگام زلزله تنها فونداسیون ساختمان تکان می‌خورد.
در حال حاضر، دانشمندان ژاپنی این سیستم را به شکل شگفت‌انگیزی بهبود داده‌اند و از یک سیستم به شکل کوسن استفاده کرده‌اند. در این سیستم از یک بالشتک هوا استفاده می‌شود که مجهز به سنسورهای تشخیص لرزه بسیار حساس است. زمانی که این سنسورها زلزله را تشخیص دهند، به سرعت این بالشتک هوا را پر از باد می‌کنند و نوعی عایق با ضخامت 3 سانتی‌متر ایجاد می‌کند. زمانی که زلزله تمام شود، مجدداً کمپرسورها خاموش می‌شوند و ساختمان بر روی فونداسیون خود قرار می‌گیرد.
2. سیستم جاذب ارتعاش
یکی دیگر از تکنیک‌های آزمایش شده و واقعی برای کمک به ساختمان‌ها در برابر زمین‌لرزه‌ها، سیستم جاذب ارتعاش است که در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد. همان‌طور که در سیستم خودروها دیده‌اید، شوک‌های ارتعاشی سریع توسط جاذب ارتعاش جذب می‌شود و با تبدیل انرژی ارتعاشی به انرژی گرمایی آن را به روغن هیدرولیک تخلیه می‌کند. در فیزیک این پدیده به عنوان دمپینگ شناخته می‌شود و این یکی از دلایل نامگذاری این سیستم به نام دمپر است.
استفاده از دمپر در مرحله آرماتوربندی ساختمان می‌تواند در مقاوم‌سازی آن در برابر زلزله مفید باشد. مهندسان می‌توانند از دمپر در هر سطحی از ساختمان استفاده کنند، اما باید آن را به انتهای ستون ساختمان وصل کنند و انتهای دیگر آن به فونداسیون وصل می‌شود. زمانی که ساختمان در اثر زلزله به صورت افقی حرکت می‌کند، حرکت ارتعاشی ساختمان به انرژی حرارتی تبدیل می‌شود و به روغن هیدرولیک تخلیه می‌شود.
3. استفاده از پاندول‌های قدرتی
فرایند دمپینگ می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد. یک راه‌حل دیگر برای استفاده از پدیده دمپینگ در مبارزه با زلزله، استفاده از پاندول‌های قدرتی است. پاندول‌های قدرتی کابل‌های فولادی هستند که به بخش‌های مختلف ساختمان وصل می‌شوند. سر دیگر این پاندول‌ها به یک سیستم دمپینگ در کنار ساختمان وصل می‌شود و نقش انتقال ارتعاش ساختمان با روغن هیدرولیک را بر عهده دارند. هنگامی‌که در اثر زلزله ساختمان به جهات مختلف حرکت می‌کند، پاندول‌ها در جهت مخالف آن حرکت می‌کنند و این انرژی را تخلیه می‌کنند.
مهندسان از این سیستم به عنوان دمپرهای تجمعی یاد می‌کنند، زیرا هر یک از این پاندول‌ها به یک فرکانس خاص عکس‌العمل نشان می‌دهد. اگر حرکت زمین باعث ایجاد حرکت در یک ساختمان و ایجاد ارتعاش در آن شود، ساختمان با حجم زیادی ارتعاش می‌کند و احتمالاً موجب آسیب به آن می‌شود. کار این پاندول‌ها باعث می‌شود این انرژی تخلیه شود و ساختمان بدون انرژی به حالت اولیه بازگردد.
4. فیوزهای قابل تعویض
در دنیای برق، یک فیوز وظیفه حفاظت از مدار را برعهده دارد و زمانی که جریان الکتریکی مضاعف شود، جریان الکتریکی قطع می‌شود و مانع از گرمای بیش‌ازحد و آتش‌سوزی می‌شود. پس از حادثه نیز میتوانید به‌سادگی فیوز را جایگزین کنید و سیستم را به حالت عادی برگردانید. محققان دانشگاه استنفورد و دانشگاه ایلینوی با تلاش برای ساخت یک ساختمان مقاوم در برابر زلزله، با یک مفهوم مشابه تلاش کرده‌اند. آنها ایده‌های خود را یک سیستم ارتعاشی کنترلی می‌نامند، زیرا قاب‌های فولادی که ساختار آن را تشکیل می‌دهند، الاستیک هستند و اجازه می‌دهند تا روی فونداسیون قرار بگیرند. اما این به‌خودی‌خود راه‌حل ایده‌آل نیست.
محققان علاوه بر قاب‌های فولادی، کابل‌های عمودی را نصب کردند که چارچوب ساختمان را به فونداسیون آن متصل می‌کنند و حرکت ساختمان به هنگام زلزله را محدود می‌کنند. این کابل‌ها هوشمند هستند و بعد از پایان زلزله به طور خودکار غیرفعال می‌شوند. این فیوزها به صورت یک سنگ بین فونداسیون و بدنه اصلی ساختمان قرار می‌گیرند و در طول زلزله نقش کنترلی دارند. پس از پایان زلزله، اگر این فیوزها غیرفعال شده باشند، مجدداً می‌توان آنها را جایگزین کرد.
5. استفاده از دیوار محافظ
در بسیاری از ساختمان‌های بلند مردن، مهندسان از یک ساختار محافظتی استفاده کرده‌اند که هزینه چندانی ندارد و می‌تواند بخش از خسارت ساختمان را کاهش دهد. این سپر دفاعی سازه‌های بسیار بلندی هستند که اطراف ساختمان را می‌گیرند و از ریزش ساختمان جلوگیری می‌کند. اگرچه این دیوار حفاظتی به ساختمان‌ها کمک می‌کند که تا پایان زلزله استوار باقی بماند، اما می‌توان گفت که تکنولوژی کاملی نیست و به راهکارهای تکمیلی دیگری نیاز دارد.
6. پوشش نامرئی زلزله
زمانی که در مورد امواج صحبت می‌شود، ممکن است در ابتدا به آب یا صدا فکر کنید، اما واقعیت این است که زلزله هم موج ایجاد می‌کند که توسط زمین شناسان به موج‌های سطحی و بدنه زمین شناخته می‌شوند. تحقیقات قبلی که بر روی امواج زلزله صورت گرفته است نشان می‌دهند که حرکت دوم زمین که توسط پوسته انجام می‌گیرد منجر به امواجی می‌شود که به امواج رایلی شناخته می‌شوند که به صورت عمودی هستند. این حرکات بالا و پایین باعث می‌شود که بیشتری تکان و آسیب ناشی از زلزله ایجاد شود.
حال اگر این امواج قطع شود چی؟ آیا می‌توان با کنترل این امواج از بروز زمین‌لرزه جلوگیری کرد؟ دانشمندان چنین فکر می‌کنند و آنها پوشش نامرئی زلزله را پیشنهاد داده‌اند. این پوشش نامرئی می‌تواند مانع از رسیدن امواج رایلی به ساختمان شود. مهندسین سازه پیشنهاد داده‌اند که از 60 حلقه پلاستیکی در قسمت زیرین فونداسیون استفاده شود و از این طریق مانع از انتقال ارتعاشات شوند. این روش در سال 2013 توسط یک تیم فرانسوی مورد بررسی قرار گرفت.
7. استفاده از آلیاژهای با قابلیت برگشت به شکل اولیه
همان‌طور که عناوین قبلی ذکر شد، خاصیت پلاستیکی بزرگترین چالش مهندسان برای مقابله با زلزله است. پلاستیک‌ها منعطف هستند و زمانی که به آنها فشاری وارد شود به‌راحتی تغییر حالت می‌دهند و به فرم قبلی خود بازمی‌گردند. اما مشکل اصلی پلاستیک‌ها مقاومت مکانیکی پایین آنهاست. امروزه آلیاژهایی ساخته شده‌اند که با وجود استحکام مکانیکی بالا می‌توانند به شکل اولیه خود بازگردند.
دانشمندان توانسته‌اند که با افزودن نیکل تیتانیوم یا نیتینول، به فولاد یک آلیاژ هوشمند بسازند که حدود 10 تا 30 درصد انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به فولاد معمولی نشان می‌دهد. در سال 2017 محققان دانشگاه نوادا، عملکرد پل‌های ساخته شده از فولاد و بتن را با عملکرد نیتینول و بتن مقایسه کردند. آنها متوجه شدند که سازه ساخته شده از این آلیاژ آسیب کمتری دیده است.
امروزه شیوه‌های مدرن و پیشرفته دیگری برای مقابله با زلزله پیشنهاد شده است که هنوز در فاز مطالعاتی خود قرار دارند، اما به‌هرحال پیش‌بینی می‌شود با پیشرفت علم، این مسیر سریعتر پیموده شده و راهکارهای بیشتری برای کاهش خسارات ناشی از زلزله فراهم شود.
کارخانه بتن آماده پاسارگاد این افتخار را دارد که با عرضه بتن آماده با کیفیت زمینه را برای مقاوم‌سازی ساختمان‌های مختلف در برابر زلزله فراهم آورد. برای کسب اطلاعات بیشتر میتوانید با ما در بتن آماده پاسارگاد در تماس باشید.