در طول تاریخ، بشر سازه ها و شهرهای چشمگیری ساخته است تا در برابر نیروهای مخرب طبیعت مقابله کنند. زمین لرزه ها یکی از مخرب ترین نیروهای زمین هستند. امواج لرزه ای در سطح زمین می‌تواند ساختمان ها را ویران کند، جان مردم را بگیرد و هزینه هنگفتی را به دولت ها و افراد به دلیل ویران شدن ساختمان ها و تعمیرات آنها تحمیل کند.
همان طور که مشخص است اکثر مرگ و میرها و خسارت های وارده شده به دلیل وقوع زمین لرزه نیست؛ بلکه ناشی از فرو ریختن ساختمان ها است. به همین منظور و با توجه به اینکه تعداد زمین لرزه هایی که به صورت ویرانگر در طول سال رخ می‌دهند کم نیستند، ساخت مسکن ها و ساختمان های ضد زلزله بسیار ضروری قلمداد می‌شوند.
طی چند دهه گذشته، مهندسان طرح ها و مصالح ساختمانی جدیدی را برای تجهیز بهتر ساختمان ها در برابر زلزله معرفی کرده اند.
در مناطقی که خطر بالایی برای وقوع زمین لرزه های مهیب وجود دارد، انتخاب نوع مصالح ساختمانی و کیفیت بالای آنها نقش مهمی در ساخت و ساز دارد. به طوری که انتخاب درست می‌تواند در صورت وقوع زلزله، از سقوط ساختمان ها جلوگیری کند تا ایمنی ساکنان و همچنین عمر مفید طولانی ساختمان ها را تضمین نماید.
برای این منظور بهتر است ابتدا بدانیم چطور زلزله ساختمان ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد و سپس به معرفی یکی از مصالح ساختمانی موثر در کاهش خسارت های وارده توسط زلزله خواهیم پرداخت. در ادامه با ما همراه باشید.
چگونه زلزله بر ساختمان ها تأثیر می‌گذارد؟
قبل از اینکه ویژگی های مصالح ساختمانی موثر در کاهش خسارت های ناشی از زلزله را بررسی کنیم، مهم است که بدانیم چگونه زمین لرزه ها بر ساختارهای ساخته بشری تأثیر منفی می‌گذارند.
هنگام وقوع زلزله، موج های ضربه ای در فواصل کوتاه و سریع در تمام جهات مختلف به سراسر زمین فرستاده می‌شوند. در حالی که ساختمان ها عموما مجهز به نیروهای عمودی از نظر وزن و گرانش هستند، نمی‌توانند نیروهای جانبی ساطع شده از زلزله را اداره کنند.
این بار افقی باعث لرزش دیوارها، کف ها، ستون ها، تیرها و اتصالات نگهدارنده آنها می‌شود. تفاوت حرکت بین قسمت پایین و بالای ساختمان ها باعث ایجاد تنش شدید شده و در نتیجه موجب پاره شدن قاب پشتی و فرو ریختن کل سازه می‌گردد.
چگونه می‌توان ساختمان را در برابر زلزله مقاوم کرد؟
برای طراحی ساختمان ضد زلزله، مهندسان باید سازه را تقویت کرده و با نیروهای تحمیل شده توسط زمین لرزه مقابله کنند. از آنجا که زمین لرزه‌ها انرژی را از یک جهت به ساختمان وارد می‌کنند، استراتژی کار این است که ساختمان را به سمت مخالف فشار دهند.
ساختمان ها برای مقاومت در برابر فروپاشی باید نیروهایی که در طول رویداد لرزه ای از آنها عبور می‌کنند را توزیع کنند.
در حالی که جاذب های شوک، پاندول ها و غیره ممکن است تا حدی در دفع انرژی وارد شده به ساختمان کمک کنند، مصالح به کار رفته در ساخت و ساز و کیفیت آنها نیز در پایداری هرچه بیشتر ساختمان موثر خواهند بود.
یکی از مصالحی که برای کمک به مقاومت ساختمان ها در برابر زلزله به کار برده می‌شود، بتن های پیش ساخته است. در ادامه با چگونگی تاثیر بتن های پیش ساخته بر جلوگیری از وقوع خسارات وارده ناشی از زمین لرزه آشنا خواهیم شد.
چرا بتن پیش ساخته در برابر زلزله مقاوم است؟
بتن قادر به جذب ضربه های شدید است؛ به این معنی که می‌تواند در برابر نیروهایی با فشار قوی مقاومت کند. از طرفی آرماتور بندی در عناصر بتنی پیش ساخته نیروهای کششی را به سمت خود هدایت می‌کنند.
بنابراین ترکیب مقاومت فشاری بتن و مقاومت کششی آرماتور (بتن مسلح) منجر به حفاظت مطلوب در برابر بارهای زیاد می‌شود.
اتصالات بین تک تک عناصر بتنی پیش ساخته نیز نقش مهمی در این زمینه ایفا می‌کنند؛ زیرا آنها باید علاوه بر سایر نیروها در برابر نیروهای رانشی و برشی نیز مقاومت کنند.
آیا کیفیت و ابعاد بتن پیش ساخته در کاهش خسارات وارده ناشی از زلزله موثر هستند؟
در صورت وقوع زلزله، اندازه و ابعاد مناسب عناصر پیش ساخته بتنی می‌تواند از اهمیت حیاتی برخوردار باشد.
همچنین جدا از محاسبات ساختاری، کیفیت مواد و استاندارد تولید نیز در این زمینه بسیار مهم هستند. در یک کارخانه بتن پیش ساخته مدرن، دیوارها و کف های بتنی با کیفیت بالا و در یک محیط کنترل شده تولید می‌شوند.
استفاده از بتن های پیش ساخته چگونه ایمنی ساختمان را بالا می‌برند؟
در حال حاضر یکی از زمینه های خاص و کاربردی استفاده از عناصر بتنی پیش ساخته برای بالا بردن سطح ایمنی، روش جمع آوری داده های مبتنی بر حس گر است.
در این روش ریز تراشه هایی در عناصر بتنی پیش ساخته تعبیه شده اند که قادرند اطلاعاتی در مورد بارها و نیروهایی که بر آن ها تاثیر می‌گذارند را جمع آوری کنند. این امر به ویژه می تواند در صورت وقوع زلزله بسیار مهم باشد. زیرا ساختمان ها تحت تاثیر نیروهای فوق العاده زیادی قرار می‌گیرند.
ریزتراشه های یکپارچه می‌توانند سیگنالی ارسال کرده و بنابراین به موقع به ساکنان هشدار دهند که ساختمان را ترک کنند.
علاوه بر این، اطلاعات بارها و نیروهایی که بر ساختمان تاثیر می‌گذارد را می‌توان در هر زمان باز خوانی کرد. این امر امکان جمع آوری اطلاعات مفید برای ساخت و سازهای آینده را نیز ممکن می‌سازد.
در یک نگاه کلی و خلاصه می‌توان گفت در طول سال ها، مهندسان و دانشمندان تکنیک هایی را برای ایجاد ساختمان هایی مقاوم و ضد زلزله ابداع کرده اند. از جمله استفاده از بتن های پیش ساخته با کیفیت بالا که قبل از اجرا در محل پروژه در آزمایشگاه های مجهز تست شده اند، استفاده از آلیاژهای مموری، استفاده از انواع پلیمرهای تقویت شده با الیاف و سایر مصالح نوآورانه ای که با پیشرفت علم ظهور کرده اند و معرفی شده اند.
اما در عین حال با پیشرفت چشمگیر تکنولوژی و مصالح امروزی، هنوز چنین امکانی فراهم نشده که ساختمانی بتواند در برابر زلزله های شدید بدون هیچ آسیبی به طور کامل مقاومت کند. با این حال، اگر ساختمانی بتواند بدون فرو ریختن به ساکنانش اجازه فرار دهد و جان افراد را نجات دهد، می‌توانیم آن را یک موفقیت بزرگ تلقی کنیم.
منابع:
https://www.prilhofer.com/advantages-precast/earthquake-resistance
