چگونه ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله ایجاد کنیم؟ – قسمت ۱

زمین لرزه ها می توانند در هر زمان رخ دهند. هر چه در مقیاس ریشتر بالاتر باشند ، می توانند خسارات جانی و مالی غیرقابل تصوری را پشت سر بگذارند. در طول تاریخ ، ساختارهای چشمگیری را شاهد بوده ایم و کل جوامع در نبرد با امواج لرزه ای زلزله شکست خورده اند. از زلزله سیچوان در سال ۲۰۰۸ که ۵ میلیون نفر را بی خانمان کرد تا زلزله هائیتی در سال ۲۰۱۰ که ۱٫۵ میلیون بازمانده را آواره کرد. با افزایش هرچه بیشتر آسمان خراش ها به ارتفاعات جدید ، آشکار است که باید اقدامات قوی برای اطمینان از مقاومت ساختمان در برابر آثار زلزله انجام شود.

در چند دهه گذشته ، مهندسان طرح ها و مصالح ساختمانی جدیدی را برای تجهیز بهتر ساختمان ها به منظور مقابله با آثار زلزله معرفی کرده اند. در دو بخش این مقاله، به بررسی آنچه در هنگام وقوع زلزله در ساختمان می انجامد ، اقدامات احتمالی برای جلوگیری از فروپاشی ساختمان و در نهایت تاثیر فرایند بیم در طراحی کارآمدتر ، خواهیم پرداخت.

هنگام زلزله چه اتفاقی برای ساختمان می افتد؟

در هنگام وقوع زلزله ، امواج شوکی وجود دارد که در فواصل کوتاه سریع در همه جهات مختلف ارسال می شوند. ساختمانها به طور ایده آل مجهز به نیروی عمودی هستند ، که به دلیل وزن و جاذبه زمین رخ می دهد ، اما نمی توانند نیروی جانبی به پهلوی ناشی از زمین لرزه ها را اداره کنند. زمین لرزه بر دیوارها ، کفها ، ستونها ، تیرها و غیره تأثیر می گذارد و باعث ارتعاش می شود. تفاوت بین نیروی متضاد در بالا و پایین ساختمان فشار زیادی بر روی قاب پشتی می گذارد که باعث پارگی و در نتیجه فرو ریختن کل ساختمان می شود.

بار جانبی به پهلو هنگامی که ضربه ها به صورت امواج وارد می شوند بسیار بدتر است ، که بیشتر هنگام ایجاد ساختمان در زمین نرم عمیق اتفاق می افتد. علاوه بر این ، هنگامی که وزن به ساختمان یا سازه در سطح بالاتری اضافه می شود ، ترک های کوچکی در بتن ظاهر می شود و احتمال ضربه زدن به ساختمان در اثر زلزله را افزایش می دهد.

برای ساخت سازه ضد زلزله چه باید کرد؟

منطق طراحی ساختمان ضد زلزله، تقویت سازه و مقابله با نیروی زلزله است. زلزله انرژی آزاد می کند که ساختمان را از یک جهت هل می دهد. استراتژی مقابله شامل ایجاد طرحی است که ساختمان را از طرف دیگر هل دهد. مهندسان اقدامات زیر را انجام می دهند:

۱٫ جداسازی پایه:

یکی از روشهای مقاومت در برابر نیروهای زلزله شامل شناورسازی ساختمان در بالای شالوده آن است. این کار با استفاده از سیستم بلبرینگ ها ، فنرها و استوانه های پر شده انجام می شود. این کار اساساً ساختمان را بر فراز زمین بلند می کند. بنابراین ، هنگام وقوع زمین لرزه ، پایه ارتعاش می کند، اما سازه حرکت نمی کند.

۲٫ نصب سیستم های دمپر:

سیستم های دمپر به منظور حفاظت از یکپارچگی سازه با جذب انرژی لرزه ای و کاهش تغییر شکل در سازه ها طراحی و تولید می شوند. دمپر به سازه اجازه می دهد تا در برابر هرگونه ورودی شدید انرژی مقاومت کند. باعث کاهش باد ، نیروها و شتاب های مضر می شود.

۳٫ دستگاه کنترل ارتعاش:

در این مدل، یک دمپر در هر سطح ساختمان بین ستون و تیر قرار می گیرد. این دمپر ها از سر پیستون درون استوانه ای تشکیل شده است که با روغن سیلیکون پر شده است. بنابراین ، هنگام وقوع زلزله ، انرژی ارتعاش را به پیستون وارد می کند و آن را به روغن فشار می دهد.

۴٫ قدرت پاندول:

این روش به طور قابل توجهی در آسمان خراش ها استفاده می شود. در این روش ، یک توپ بزرگ با کابل های فولادی و سیستم هیدرولیک در بالای ساختمان معلق است. هنگام وقوع زلزله ، توپ به عنوان یک پاندول عمل می کند که در جهت مخالف حرکت می کند و ساختمان را تثبیت می کند.

۵٫ طراحی سازه:

از مهاربندهای فولادی می توان برای قاب نمای بیرونی ساختمان به شکل X استفاده کرد. این صلیب های فولادی می توانند نیرو را به زمین منتقل کنند. در نتیجه ضربه ساختمان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

۶٫ مصالح مقاوم در برابر زلزله:

اگر مصالح به کار رفته دارای شکل پذیری بالایی باشد ، خود ساختمان می تواند تا حدی توان تضعیف انرژی را داشته باشد. شکل پذیری به ظرفیت مصالح برای تغییر شکل اشاره دارد. آجر و بتن شکل پذیری پایینی دارند و می توانند انرژی بسیار کمی را جذب کنند. از طرف دیگر فولاد سازه ای می تواند نیروهای زلزله را بسیار بهتر تحمل کند. زیرا فولاد تعبیه شده شکل پذیری را افزایش می دهد.

مهندسان و دانشمندان در حال بررسی مصالح مختلف مختلف هستند که توانایی تحمل نیروهای زلزله را دارند. مصالح خاصی که می توان از آنها استفاده کرد ، آلیاژهایی هستند که می توانند در برابر فشار زیاد مقاومت کنند و سپس به شکل اولیه خود باز گردند. پوشش پلاستیکی تقویت شده با الیاف که از انواع پلیمرها ساخته شده است ، می تواند در اطراف ستون ها پیچیده شود تا استحکام و شکل پذیری بیشتری را ایجاد کند.

در این مطلب، تمام روش های ممکن برای طراحی سازه مقاوم برابر نیروی زلزله بررسی شد. در مطلب بعدی به طور خاص در مورد مدل اطلاعات ساخت صحبت خواهیم کرد. اینکه چگونه این روش جدید ساخت می تواند در ایجاد سازه های ایمن تر و مقاوم در برابر زلزله مفید باشد.