زلزله را می توان از خطرناک ترین و آسیب زا ترین پدیده های طبیعی نام برد که تخریب زیادی در سازه ها ایجاد می کند. گزارش شده است که دو منبع اشتباهاتی که سازه ها و افراد را به طور جدی به خطر می اندازد، نادیده گرفتن روش های تأثیر زلزله بر ساختمان ها و شیوه های ساخت و ساز نامناسب می باشد. به همین دلیل است که درک صحیح اثرات لرزه ای بر یک سازه بسیار مهم است و طراحان و پیمانکاران باید تأثیر نیروهای لرزه ای بر ساختمان ها را در نظر بگیرند تا بتوانند اقدامات پیشگیرانه در برابر خرابی ها اعمال کنند. زلزله، از حوادث طبیعی است که در صورت رخ دادن، خسارات فراوانی از جنبه های مختلف مالی و جانی وارد می کند. نکته مهم این است که پیش بینی زلزله امکان پذیر نیست و نمی توان از آن جلوگیری کرد. اما می توان همچون بسیاری از کشور های پیشرفته جهان، تدابیری برای کاهش میزان خسارات وارده در صورت وقوع زلزله اندیشید.
مقاوم سازی و ساخت ساختمان ضد زلزله یکی از این تدابیر می باشد. در ساخت ساختمان های ضد زلزله باید نکات فنی رعایت شده و همچنین از ابزار و مصالح با کیفیت بالا استفاده شود.
رعایت کردن نکات مهم مهندسی و اعمال استانداردهای مورد نیاز در هنگام ساخت ساختمان ها، ایمنی آن ها را در موقعیت هایی مانند زلزله تضمین کرده و امنیت جانی نیز برای ساکنان ساختمان ها فراهم می کند. در این مقاله قصد داریم تا به توضیح کامل درباره ی ساختمان ضد زلزله و المان های مورد نیاز برای ساخت آن، بپردازیم.
ساختمان ضد زلزله چه ویژگی هایی دارد؟
اگرچه استانداردهای مهندسی و ارتباط آنها با فعالیت لرزه ای، قرن ها است که تبدیل به یک دغدغه شده است، اما در دهه های اخیر گام های مهمی در مورد تاثیر زمین زلزله بر ساختمان ها برداشته شده است. این دانش افزایش یافته به ما این امکان را می دهد که نه تنها سازه هایی را طراحی کنیم که در برابر زلزله مقاوم تر هستند، بلکه ساختمان های قدیمی تر را نیز بازسازی کنیم تا در صورت رخ دادن زمین لرزه ، پایداری بیشتری برای آنها فراهم کنیم. به منظور مقاومت یک ساختمان در برابر زمین زلزله، چندین ویژگی و نکته مهم طراحی وجود دارد.
دیافراگم ها
دیافراگم یک عنصر ساختاری معمولاً افقی است که بارهای جانبی را به عناصر مقاوم عمودی سازه منتقل می کند. نمونه هایی از دیافراگم ها کف ها و سقف ها هستند. در ساختمان های مقاوم در برابر زلزله این دیافراگم ها به صورت افقی تقویت می شوند.
دیوارهای برشی
عناصر مختلف طراحی عمودی دیوار های برشی مانند آجر، برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی درون صفحه استفاده می شوند. این دیوارها با سفت شدن اسکلت ساختمان به مقاومت در برابر نیروهای نوسانی زلزله کمک می کنند.
مهار بندی متقاطع
یک سیستم مهاربندی متقاطع دارای تکیه گاه های مورب می باشد که آن را می توان با انواع ستون ها، آجر شیل، مهاربندها و تیرهایی که هدف آنها انتقال بارهای لرزه ای به زمین است، انجام داد.
سختی و استحکام
زلزله نیروهای افقی و عمودی زیادی را به ساختمان وارد می کند. به همین خاطر اگر یک ساختمان، استحکام کافی نداشته باشد، نیروهایی که در جهت افقی به ساختمان وارد می شوند، می توانند آسیب های زیادی وارد کرده و در نهایت ساختمان فرو بریزد.
افزونگی
اگر فقط چند بخش از سازه ها مقاومت داشته باشند، زمانی که زمین لرزه رخ می دهد، تمام ساختمان دچار آسیب می شود. چرا که استحکام کافی برای کل ساختمان فراهم نشده است. اما اگر ساختمان یک درجه نامعینی کافی داشته باشد، عوامل دیگری در مقاوم کردن آن تاثیر دارند و اگر برخی از آن ها دچار آسیب شوند، سایر اجزا از فروپاشی ساختمان جلوگیری می کنند.
نکات مهم هنگام ساخت ساختمان ضد زلزله
ساختمان های ضد زلزله به ساختمان هایی گفته می شود که در هنگام رخ دادن زلزله، می توانند کم ترین آسیب و خرابی را متحمل شوند. امروزه اکثر مهندسین و افراد، تمایل به ساخت ساختمان های ضد زلزله دارند. نکات مهمی در ساخت این ساختمان ها وجود دارد که در ادامه به آن پرداخته ایم.
داشتن یک نقشه مهندسی شده و استاندارد : مهم ترین اصل در ساخت ساختمان های ضد زلزله، داشتن یک نقشه ی اصولی می باشد.
پیش بردن کلیه مراحل ساخت، طبق نقشه ی طراحی شده، نکته اساسی در پروسه ساخت سازه ی مقاوم در برابر زلزله می باشد.
استفاده از مصالح مناسب و تکنیک های نوین : امروزه در زمینه ی ساخت و ساز ساختمان ها تکنیک های نوینی پدیدار شده است که از آن ها در جهت ساخت ساختمان های ضد زلزله استفاده می شود. همچنین به کار گیری ابزار و مصالحی با کیفیت و مناسب نیز می تواند از دیگر نکات تاثیر گذار در این امر باشد. برای مثال استفاده از مصالحی که میزان آسیب حاصل از زلزله را می تواند کاهش دهد. برای نمونه آجر های ضد زلزله و آجر های نسوز. جهت خرید آجر نسوز، می توانید به سایت اصفهان آجر مراجعه کنید.
سبک بودن مصالح به کار رفته در ساختمان : مصالحی با وزن بالا، از مقاومت کمی در مقابل زلزله برخوردار هستند. چرا که هنگام زمین لرزه، ابتدا دیوارها و سپس سقف ریزش می کند. بنابراین ویژگی مهمی که اغلب ساختمان های ضد زلزله از آن برخوردارند، سبکی آن ها است.
ساخت و ساز منظم : نکته دیگری که در ساخت ساختمان ضد زلزله اهمیت دارد، نظم است.
نظم در ساختمان به این معنا است که مقاومت و سختی به شکلی باشد که در هنگام رخ دادن زلزله و اعمال نیرو، انرژی وارد شده به صورت یکنواخت توضیع شود.
تاثیر زلزله بر سازه ها
همان طور که گفته شد، وقوع زلزله بر دو عامل خسارت وارد می کند و آن خسارت به ساختمان ها و خسارت جانی افراد حاضر در ساختمان ها می باشد. در ادامه، تاثیر زلزله بر سازه ها بیان شده است.
1. نیروهای اینرسی در سازه ها
ایجاد نیروهای اینرسی در سازه یکی از تأثیرات لرزه ای است که بر سازه تأثیر مخربی می گذارد. هنگامی که زلزله باعث لرزش زمین می شود، پایه ساختمان حرکت می کند اما سقف تمایل به مقاومت دارد. تمایل سازه سقف به ماندن در موقعیت اولیه خود اینرسی یا لختی نامیده می شود. نیروهای اینرسی می توانند منجر به تمرکز تنش ها بر روی دیوارها یا مناطق ضعیف سازه شوند. جرم بیشتر به معنای نیروی اینرسی بالاتر است، به همین دلیل است که ساختمان های سبک تر لرزش زلزله را بهتر حفظ می کنند.
2. تأثیر تغییر شکل در سازه ها
زمانی که ساختمانی دچار زلزله می شود و زمین لرزه رخ می دهد، همراه با لرزش زمین، پایه ساختمان نیز حرکت می کند. با این حال، حرکت سقف با حرکت پایه سازه متفاوت خواهد بود. این تفاوت در حرکت، منجر به ایجاد نیروهای داخلی در ستون ها می شود که تمایل دارند ستون را به موقعیت اولیه خود بازگردانند. این نیروهای داخلی، نیروهای سختی نامیده می شوند.
3. لرزش افقی و عمودی
زمین لرزه باعث لرزش زمین در سه جهت X، Y و Z می شود و زمین به طور تصادفی در امتداد هر یک از این محورها می لرزد. معمولاً سازه ها به گونه ای طراحی می شوند که بارهای عمودی را تحمل کنند.
با این حال، تکان دادن افقی در امتداد جهات X و Y برای عملکرد سازه حیاتی است زیرا باعث ایجاد نیروهای اینرسی و جابجایی جانبی می شود و از این رو باید مسیر انتقال بار کافی برای جلوگیری از تأثیرات مخرب آن بر سازه فراهم شود. شایان ذکر است که دیوارها و ستون ها از اعضای حیاتی سازه در انتقال نیروهای اینرسی هستند.
4. اثرات دیگر
جدای از تأثیرات مستقیم زلزله بر سازه که در بالا مورد بحث قرار گرفت، عوامل دیگری مانند روانگرایی، سونامی و رانش زمین نیز وجود دارند که اثرات غیرمستقیم زمین لرزه های قوی بوده و می توانند موجب تخریب زیادی شوند.
سخن آخر
سالیان زیادی است که کشور های پیشرفته با ساخت ساختمان های مقاوم و با استحکام زیاد و با به کار گیری استراتژی های هوشمندانه، خسارات جانی و مالی حاصل از زمین لرزه را به حداقل ممکن رسانده اند. این امر مستلزم مقاوم سازی ساختمان ها در هنگام ساخت و بهره گیری از متد های روز جهانی می باشد. در این مقاله سعی کردیم تا هر آنچه که نیاز است راجع به تاثیر زلزله بر ساختمان ها و مقاوم سازی آن ها بدانید را، شرح دهیم.