چقدر از زلزله باید ترسید ؟
26 مه 2020| بانک مقالات| نویسنده: مهران مختاری |
بشر همواره در برابر بلایای طبیعی آسیب پذیر بوده است و همراه با پیشرفت علم و تکنولوژی تلاش داشته که در برابر این موارد مقاومت بیشتری از خود نشان دهد. بلای زلزله و متعاقبا ترس از زلزله یکی از دغدغه های بزرگ کشور بوده که همواره با آن دست و پنجه نرم کرده است. زلزله های بوئین زهرا، منجیل-رودبار، بم، ورزقان، سرپل ذهاب، و … نمونه هایی از تجربه ما در برابر حرکات ناگهانی و غیرقابل پیش بینی زمین است.
اما وضعیت ما در حال حاضر چگونه است؟ آیا باید هنگام زلزله نگران جانمان باشیم و از ساختمان خارج شویم یا ساختمان ما در برابر زلزله مقاوم است؟ آیا ساختمان ضد زلزله اصطلاح درستی است؟ پاسخ به این سوالات در گرو جواب به دو سوال اساسی دیگر است؛ از چه زلزله و چه سازهای حرف میزنیم؟
زلزله ها بزرگای متفاوتی دارند، معمولترین مقیاسی که برای تعیین بزرگی زلزله به کار می رود ریشتر است، اما این معیار نمیتواند بیانگر همه ابعاد یک زلزله و تأثیری که بر ما میگذارد باشد. فاصله ما از کانون زلزله، عمق زلزله، نوع گسل مسبب و پارامترهای دیگر نیز بر تأثیرپذیری ما موثراند.
در یک طبقه بندی فنی، بزرگی زلزله ها را بر مبنای تعداد دفعاتی که احتمال دارد در طول یک دوره زمانی به وقوع بپیوندد تقسیم بندی میکنند. برای مثال، زلزله ای که هر 500 سال در یک منطقه اتفاق میافتد، کوچکتر از زلزلهای است که هر 2500 سال اتفاق میافتد. پس تکلیف ما تا حدی با زلزله روشن شد. حال به سراغ سازه میرویم.
آیا ساختمان ما در برابر زلزله مقاوم است ؟
ساختمانی که در آن زندگی میکنیم تا چه اندازه طراحی و ساخت اصولی ای داشته است؟ آیا در برابر هر زلزله ای مقاوم است؟ آیا ترس از زلزله به جا و منطقی است ؟ تا چه میزان خسارت برای ما قابل تحمل است؟ دقت به این نکته ضروری است که طراحی حداقلی مورد قبول مراجع فنی، مانند نظام مهندسی ها، در حال حاضر به گونه ای است که ساختمان های مسکونی در زلزله 500 ساله (زلزله هایی که در بالا ذکر شد همه جز این دسته اند)، جان ساکنین خود را حفظ کنند، اما خسارتهایی مانند ترک خوردن دیوارها، تغییر شکل ماندگار ساختمان، خرابی محدود در تیرها و ستونها، تخریب نما، واژگونی وسایل منزل و … قابل انتظار است. پس در صورت حصول اطمینان از طراحی و ساخت اصولی سازه، نیاز به خارج شدن از ساختمان هنگام زلزله نیست. اما پس از زلزله مذکور، ساختمان باید به کل تخریب و نوسازی شود و یا عملیات بازسازی گستردهای در آن صورت گیرد. لازم به ذکر است که حساب سازه های مهم مانند بیمارستان ها از ساختمانهای مسکونی جداست، آنها باید بدون خسارت در برابر این زلزله ها، بدون وقفه به خدمت رسانی خود ادامه دهند.
با توجه به مواردی که ذکر شد، آیا امکان دارد که ساختمان را به گونه ای طراحی کنیم و بسازیم که در برابر زلزله مقاوم تر باشد و اصطلاحا تاب آوری بیشتری داشته باشد؟ پاسخ کوتاه به این سوال مثبت است. تعامل میان مالک، معمار، و مهندس سازه این امکان را فراهم میکند که با بهره گیری از دانش و تکنولوژیهای نوین، ساختمان هایی بسازیم که خسارت در آنها در زلزله مورد انتظار (500 ساله یا 2500 ساله) به حداقل ممکن برسد. در این میان نقش مشاورین املاک نیز میتواند تعیین کننده باشد، بالا بردن دانش خود و جمع آوری اطلاعات فنی ساختمان ها و مشاوره دادن به مشتری ها در انتخاب ساختمانی ایمن تر در برابر زلزله میتواند در فرآیند ساخت و ساز راه گشا باشد و سرنوشت شهرهای ما را رقم بزند.
پیرامون بحث میزان خسارات سازه در زلزله مورد انتظار بحث های فراوانی مطرح میشود. اینکه امکان دارد این خسارات به صفر برسد و یا به نحوی در بخشهایی از سازه متمرکز شود که تعویض و بازسازی آنها پس از زلزله با صرف کمترین هزینه و زمان امکانپذیر باشد؟ نسل جدید آیین نامه ها، با رویکرد طراحی بر اساس عملکرد، این قدرت انتخاب را به مالکان و مهندسین میدهد. برای مثال، خواست کارفرما این است که ساختمانش (اعم از اعضای اصلی سازه مانند تیر و ستون و همچنین اجزای غیرسازه ای مانند نما، تاسیسات، و وسایل) در زلزله 500 ساله هیچ خسارتی نبیند، و در زلزله 2500 ساله نیز با خسارات محدودی عملکرد خود را حفظ کند. علم نوین، برای عملی کردن نیازهایش، تکنولوژی های نوین هم میطلبد. تکنولوژی های نوین، (در اینجا به روشهای کنترل ارتعاشات لرزه ای اشاره داریم) به دو صورت عملکرد سازه را در برابر زلزله ارتفا میدهند: 1- کاهش شتاب منتقل شده به سازه در هنگام زلزله (جداسازهای لرزه ای) 2- تلف کردن انرژی وارد شده به سازه و متمرکز کردن آن در خود (میراگرها و مهاربندهای کمانش تاب).
تجهیزات نوین لرزه ای به زبان ساده
به بیان ساده، جداسازهای لرزه ای به تجهیزاتی اتلاق میشود که در زیر ساختمان قرار می گیرند و کل سازه را از زمین جدا می کنند، بنابراین بخش عمده حرکات ناشی از زمین لرزه به ساختمان منتقل نمی شود و طبیعتا خسارات به حداقل ممکن میرسد. میراگرها اما در بخشهایی از اسکلت سازه اضافه می شوند و به عنوان فیوز عمل میکنند. انرژی منتقل شده به سازه در این تجهیزات تلف می شود و به دیگر بخشهای سازه آسیب نمی زند. نگاه به تجربیات دیگر کشورهای لرزه خیز مانند ژاپن نشان می دهد که پس از زلزله بزرگ کوبه در 1995، استقبال از این سیستمها به شدت افزایش پیدا کرد. به صفر رساندن تلفات جانی و کاهش هزینه های بازسازی بعد از زلزله دو دلیل عمده این رویکرد بوده است. این تجهیزات عملا در زلزله های مختلف عملکرد چشمگیری از خود نشان داده اند. یکی از نمونه های بارز بیمارستان صلیب سرخ ایشینوماکی است که در زلزله 9 ریشتری توهوکو در سال 2011 بدون خسارت به خدمت رسانی خود ادامه داد.
تجهیزات کنترل ارتعاشات لرزه ای چند سالی است که در کشور ما رواج پیدا کرده است. ما از ابتدای ورود این تکنولوژیها به ایران دست اندر کار فعالیتهای مهندسی و ترویجی در این زمینه بودیم و همواره تلاش کردیم که با درنظر گرفتن معیارهای فنی و اقتصادی بهترین گزینه را پیش روی کارفرما قرار دهیم. درباره روشهای کنترل ارتعاشات لرزه ای، سابقه پروژه ها در ایران، و فعالیتهای ما در سایت پارس سایزمیک بیشتر بخوانید
جمع بندی مواردی که ذکر شد به صورت خلاصه بیان میکند که سازه مورد نظر در صورت طراحی و ساخت اصولی و فنی و مطابق با آیین نامههای روز، ایمنی جانی ساکنین را حفظ میکند، اما ساختمان متحمل خسارت هایی در بخشهای سازهای و غیرسازه ای میشود. برای به حداقل رساندن این خسارت ها و کاهش هزینه های بازسازی پس از زلزله روی آوردن به روشهای طراحی و تکنولوژی های نوین بسیار راهگشا خواهد بود.
در انتها ذکر این نکته ضروری است که به منظور تسهیل در فهم مطالب پیچیده مهندسی سازه برای عموم، ساده سازی هایی در متن فوق انجام گرفته و از وارد شدن به مباحث تخصصی پرهیز شده است. در عین حال سعی بر این بوده که مفاهیم اصلی به درستی و به جا منتقل شود و از دید مخاطبان و همکاران متخصص نیز حق مطلب ادا شود. امیدواریم که این هدف تأمین شده باشد.
