سازه های ضد زلزله و نحوه اجرای آنها

مقدمه:

بلایای طبیعی همواره در کمین هستند و خسارت ناشی از آنها کمتر از جنگ نخواهند بود. اما می توان با استفاده از فناوریهای نوین و بکارگیری اصولی بعضا ساده میزان این خسارتها را کاهش داده و در بسیاری از اوقات به صفر رسانید.
کشور ژاپن با توجه به زلزله خیز بودن تمرکز بسیاری در زمینه کاهش خسارتهای آن داشته و نتایج درخشانی نیز بدست آورده است. نمونه هائی از این نوآوریها شرح داده می شود:
زلزله ، بلائی مهلک اما قابل کنترل بر اساس تحقیقات و مطالعاتی که در طول 30 سال گذشته صورت گرفته هر سال حدود یکصد و پنجاه زلزله با بزرگی 5 ریشتر و بیشتر در جهان رخ می دهد. زلزله بزرگ "هانشین" که در هفدهم ژانویه سال 1995 بوقوع پیوست با بزرگی 3/7 ریشتر سبب کشته شدن بیش از 6000 نفر شده و خسارتی بالغ بر یکصد میلیارد دلار به بار آورد. امروزه تحقیقات مختلفی برای مقابله با این بلایای طبیعی در دست اقدام است. در همین راستا صنعت ساختمان سازی در ژاپن به دنبال دستیابی به فناوریهایی است تا امکان ساخت بناهایی را فراهم کند که نه تنها بر اثر زلزله فرو نمی ریزند بلکه میزان ارتعاش و لرزش نیز در آنها کاسته شده و کنترل می گردد. در این راستا تحقیقات و آزمایشات متعددی به منظور درک صحیح نحوه بروز سوانح و خسارتها انجام شده است. بر اساس تحقیقات بعمل آمده حتی در ساختمانهایی که خود تخریب نمی شوند، عدم مدیریت صحیح اشیاء و وسایل داخل فضاهای مختلف سبب وارد آمدن صدمات جرحی و فوتی می گردند.

ضربه گیرها: به منظور کنترل لرزش های وارد آمده به ساختمان، امروزه استفاده از لاستیک های ضربه گیر با ساختار لایه ای در پایه های ساختمان بسیار متداول شده است. این لاستیکها ساده ترین ضربه گیرهایی هستند که می توان در اکثر ساختمانها نصب و تا حد بسیاری مانع از وارد آمدن ضربه، به سازه بالای آن گردد. در کنار ضربه گیرهای لاستیکی، بکار گیری نوعی سیستم هیدرولیکی دیگر که در طبقات فوقانی ساختمان کاربرد دارد نیز استفاده شده است. این سیستم که نوعی ضربه گیر هیدرولیکی است سبب می شود تا جابجائی های افقی طبقات بالای ساختمانها تا 50 درصد مستهلک شود. بکار گیری این دو نوع وسیله به جهت مقابله با زلزله کمک شایانی خواهد نمود. قانون ستون آزاد وسط برج بزرگ توکیو به نام "Tokyo Sky Tree"در حال ساخت بوده و به ارتفاعی حدود 600 متر خواهد رسید. در این برج از روشهای مختلفی برای ممانعت از آسیب دیدن توسط زلزله استفاده شده است.

سیستم مهندسی ضد زلزله ای که در این برج استفاده شده است برپایه روش سنتی بکار رفته در معابد بلند مرتبه ژاپنی استوار شده است. مطابق روشی که در ساخت معبد "Gojyu-no-tou" استفاده شده، معبد در میانه خود دارای ستونی است که تا سقف امتداد یافته و تنها به همان سقف متصل شده است. تحقیقات نشان داده است که وجود این ستون در سازه به هنگام وقوع زمین لرزه سبب اعمال نیروی مخالف جهت حرکت بقیه سازه خواهد شد. در این روش وجود ستون مرکزی سبب می شود که تکانهای افقی تا حدود 40درصد کاهش یابد. در حقیقت در زمان وقوع زمین لرزه جهت حرکت ستون میانی سازه خلاف جهت خود سازه بوده و به این ترتیب ستون میانی جلوی تشدید حرکتهای سازه را خواهد گرفت. در برج توکیو راه پله میانی برج نقش ستون وسط را باز می کند.

اتصالات آلوروی پلاستیکی: نوع دیگری از فناوری که در ساختمان سازی بکار گرفته شده است شامل استفاده از نوعی آلیاژ آلومینیم روی و پلاستیک است. ویژگی اصلی این آلیاژ قدرت تحمل کشش و فشار متناوب بسیار و در نتیجه جذب و خنثی نمودن ضربات می باشد. از این آلیاژ برای ساخت اتصالات سازه استفاده شده است. این اتصالات می توانند تا دو برابر اندازه اولیه خود کشیده یا فشرده شده، بدون آنکه شکسته شوند و به این ترتیب بخشهای سازه در طول زلزله در جای خود باقی مانده و سازه سرپا می ماند.

سطوح لغزنده: نوآوری دیگر استفاده از سطوح فلزی خاصی است که از جابجائی اشیاء و وسایل داخل ساختمان بر اثر نیروی وارد آمده از سطح و ناشی از زلزله ممانعت بعمل می آورد و به این ترتیب از آسیب رسیدن به ساکنین جلوگیری می شود. استفاده از این سطوح ساده فلزی در کف ساختمانهای اداری و مسکونی سبب می شود تا تجهیزات و مبلمان اداری بر اثر زمین لرزه های تا شدت 7 ریشتر کمترین مقدار جابجائی را داشته و تقریبا از واژگون شدن آنها ممانعت بعمل آورد. نوع برآمدگی های شکل داده شده در این سطوح به گونه ای است که قدرت زلزله باید بیش از 5 ریشتر باشد تا سبب وارد آمدن نیرو به اشیاء روی آن باشد. به این ترتیب در حالت عادی نیز اشیاء به سادگی جابجا نمی شوند.

تعلیق ساختمان: نوآوری دیگری که بصورت آزمایشی اجرا شده است سیستم تعلیق تمام خانه بر روی بستری از هوای فشرده است. در این فناوری خانه ای به وزن 80 تن در زمان زلزله بصورت شناور درمی آید. در این روش وجود یک سنسور، بروز زلزله را تشخصی داده و بلافاصله هوای فشرده در زیر ساختمان تزریق می شود و تمام ساختمان را به اندازه 2 تا 3 سانتی متر از زمین بلند می کند و از انتقال هر نوع نیروئی به ساختمان ممانعت بعمل می آورد. با توجه به آنکه حتی فاصله ای به اندازه یک میلیمتر نیز برای مقابله با زلزله کافی است، این سیستم می تواند در کمتر از نیم دقیقه فعال شده و جان ساکنین را نجات دهد.

« بازگشت به لیست مقالات|شنبه 27 دی 1393|نظرات کاربران ( 0 )

تکنولوژی ضد زلزله سنتی ژاپن

ژاپن یکی از زلزله خیز تزین کشور های جهان است. ساختمان پاگودا که یکی از معابد سنتی ژاپن محسوب می شود، بار ها طی زلزله هایی به بزرگی 7 ریشتر لرزیده است و همچنان پابرحا مانده هست. این ساختمان 5 طبقه همراه با آیین بودایی از چین به ژاپن وارد گردید. در چین این ساختمان از سنگ ساخته میشد، اما در ژاپن به دلیل شدت زلزله، تغیراتی در روند ساخت این معابد به وجود آمد.

یکی از دلایل بروز ویرانی در ساختمان ها به هنگام زلزله، ورود آب به اطراف پی و فروریزش سازه در خاک می باشد. از آنجایی که ژاپن کشوری پر باران است، برای جلوگیری از بروز این مشکل، لبه های سقف این سازه را بلند در نظر گرفته اند. همچنین برای جلوگیری از اشتعال سقف ها در هنگام رعد و برق، روی سقف پاگودای چوبی از سفال های سنگین استفاده میکنند. این امر سبب می شود که از اصابت رعد و برق، اشتعلال صورت  نگیرد.

از دیگر خواص این سقف های سفالی  سنگین این است که باعث می شود در زمان زلزله سازه کمتر تکان بخورد و به عنوان یک میراگر عمل میکند. در زمان زلزله هر طبقه در جهت مخالف طبقه قبل و بعد از خود ، حرکت میکند. به همین دلیل طبقه های مختلف این ساختمان ها از هم جدا هستند و با اتصال های آزاد بر روی یکدیگر قرارگرفته اند و با جدا کردن آنها سازه در هنگام زلزله می تواند نرم تر حرکت کند.

از خاصیت های ویژه این معبد، ستون غیر باربری است که shinbsshira  نام دارد که از زیر سقف بالایی تا پایین سازه در مرکز آن قرار می گیرد که گاهی آن را تا زیر زمین ادامه می دهند و باعث می شود که سازه زیاد جابجا نشود و لرزش زلزله را جبران میکند. این ستون با جلوگیری از جابحایی بیش از حد طبقه ها از تخریب آنها جلوگیری میکند.