ویژگی ساختمان های ضد زلزله ؛نحوه تشخیص و مقاوم سازی

در این مطلب شما با 13 ویژگی ساختمان های ضد زلزله ، معرفی مصالح مناسب در ساختمان های ضد زلزله ، اهمیت مقاومت ساختمان در برابر زلزله ، نحوه چگونگی ساختمان های قدیمی را در برابر زلزله، مشهورترین ساختمان های ضد زلزله جهان، روش های مقاوم سازی یک ساختمان و ... آشنا خواهید شد. لطفا تا آخر مطلب ما را همراهی کنید.

فهرست مطالب

اثرات ساختمانی زمین لرزه

ویژگی ساختمان های ضد زلزله

مصالح مناسب در ساختمان های ضد زلزله

اهمیت مقاومت ساختمان در برابر زلزله

مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

چگونه بفهمیم ساختمان ضد زلزله است

چگونه ساختمان های قدیمی را در برابر زلزله مقاوم کنیم

فوندانسون ضد زلزله

مشهورترین ساختمان های ضد زلزله جهان

روش های مقاوم سازی یک ساختمان

زلزله یکی از نیروهای مخرب است که امواج لرزه ای و ارتعاشات آن می توانند سازه ها را فرو ریخته و حتی محکم ترین ساختمان ها را تخریب کنند. به همین منظور، مهندسان طرح‌ها و مصالح جدیدی را برای برپایی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله معرفی می‌کنند. این ساختمان ها در حال حاضر برای جلوگیری از ریزش، تعمیرات گران قیمت و تلفات جانی بیش از هر زمان دیگری رایج شده اند. قبل از درک ویژگی‌های متمایز ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله، در ادامه خواهیم گفت که بلایای طبیعی چگونه سازه‌های مصنوعی را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

زمین لرزه زمانی رخ می دهد که صفحات تکتونیکی در زمین با هم برخورد کنند. این منجر به انتشار انرژی لرزه‌ای مخرب می‌شود که امواج ضربه‌ای را در جهات مختلف به سراسر زمین ارسال می‌کند.اکثر ساختمان ها به طور کلی برای مقاومت در برابر نیروهای عمودی طراحی شده اند. با این حال، آنها نمی توانند در برابر زلزله به دلیل نیروهای لرزه ای پهلو به پهلو مقاومت کنند.

نیروهای لرزه ای یا نیروهای افقی منجر به ارتعاشات مخرب در کف، یاتاقان ها، تیرها، ستون ها، دیوارها و سایر سازه ها می شوند. در این میان ساختمان های سنتی نمی توانند نیروهای جانبی را تحمل کنند که منجر به تنش شدید و در نهایت فروریختن می شود.

اثرات ساختمانی زمین لرزه

زلزله، انرژی آزاد شده از پوسته زمین را به سطح زمین منتقل می‌کند و این انتقال با جابه‌جایی زمین همراه است که به نیروهای وارده به سازه‌ها تبدیل می‌شود. شدت تخریب به ترکیبی از فاکتورهای فنی و محیطی بستگی دارد. این عوامل شامل نوع خاک، فاصله از کانون، کیفیت ساخت و طراحی با رعایت استانداردهای لرزه‌ای، عمق کانون و همچنین نحوه اجرای جزئیات اجرایی است. هرچه خاک نرم‌تر باشد یا فاصله از مرکز نزدیک‌تر، احتمال وارد آمدن خسارت بیشتر می‌شود. سازه‌هایی با مصالح مقاوم و طراحی مطابق با آیین‌نامه می‌توانند به شکل قابل توجهی تاب‌آوری خود را افزایش دهند.

یکی از نکات کلیدی در ارزیابی خطر، عمق وقوع زمین‌لرزه است، چون انرژی مشابه در زلزله‌های با عمق کم‌تر به سطح زمین منتقل می‌شود و اغلب سازه‌ها را تحت فشار بیشتری قرار می‌دهد. به عبارت دیگر، کانون نزدیک به سطح باعث تشدید اثرات ویرانگر می‌شود، در حالی که زلزله‌های عمیق‌تر ممکن است خسارت کمتری به سازه‌های سطحی وارد کنند. سازه ساختمان باید به کمک تغییر شکل و جابه‌جایی به مستهلک کردن انرژی بپردازد. میزان این جابه‌جایی و تغییر شکل برای استفاده از ساختمان و کاربری ها مشکل و مانعی ایجاد کند. انواع نیروهای مخرب زلزله که باعث آسیب یا تخریب ساختمان می شوند شامل موارد زیر هستند. 

انواع نیروهای مخرب زلزله

• ارتعاش‌های افقی و عمودی

قدرت مخرب اصلی زلزله به نیروی جانبی تعلق دارد که به شکل فشار از جوانب ساختمان به سازه وارد می‌شود.

• تمرکز تنش و ضعف اتصالات

نقطه اتصال میان ستون و تیر یا دیوار و سقف، محل شکل‌گیری تنش بالا است و اگر اتصالات ضعیف باشند، احتمال شکست سازه افزایش می‌یابد.

• تأثیر فرکانس زلزله

اگر فرکانس طبیعی ساختمان با فرکانس زلزله هماهنگ شود، رزونانس می‌تواند دامنه نوسان را افزایش داده و باعث کاهش پایداری سازه شود.

بستن تبلیغ

ویژگی ساختمان های ایمن در برابر زلزله

1- ساختمان دارای سازه با کیفیت

 یکی از ویژگی های ساختمان ایمن در برابر زلزله، اجرای اصولی و با کیفیت سازه آن است. سازه ساختمان در حکم استخوان بندی ساختمان و عامل مقاومت آن در برابر زلزله است. ساختمان های ضد زلزله باید مطابق استانداردهای مقاومت برابر زلزله و آیین نامه طراحی لرزه ای 2800  طراحی شوند. در مرحله بعد باید اجرای سازه آن با کیفیت بالا و رعایت استانداردهای اجرایی باشد. در صورتی که هم طراحی سازه و هم اجرای آن، حرفه ای و استاندارد انجام شود کل ساختمان مقاومت بالایی برابر زلزله خواهد داشت.

• 2- انجام آزمایش خاک 

       قبل از طراحی فونداسیون ساختمان، طبق ضوابط ساختمانی باید خاک محل احداث، آزمایش شود. آزمایش خاک برای مشخص شدن نوع خاک و میزان مقاومت آن انجام می شود. بعد از تعیین نوع خاک، مهندس سازه باید فونداسیون ساختمان را بر اساس آن طراحی کند. از آنجایی که فونداسیون نقش مهمی در ایستایی ساختمان در زمان زلزله دارد طراحی آن نیز اهمیت زیادی دارد. طراحی فونداسیون و سازه بر اساس نوع خاک، باعث مقاومت بهتر ساختمان در برابر زلزله می شود. 

• 3- وزن کمتر

هر چه وزن یک ساختمان کمتر باشد مقاومت آن برابر زلزله بیشتر است. ساختمان های ضد زلزله با مصالح سبک و انعطاف پذیر طراحی و اجرا می شوند. اگر وزن یک ساختمان زیاد باشد جذب انرژی زلزله در آن بیشتر بوده و تخریب بیشتری در زلزله خواهد داشت. ساخت سقف های با مصالح سبک و ضخامت کمتر، استفاده از بلوک های سبک در دیوارها برای کاهش وزن ساختمان انجام می شود. همچنین کاربرد روش های سازه ای جدید برای کم کردن وزن سازه بسیار موثر است. هر 10 درصد کاهش وزن ساختمان تا 30 درصد انرژی زلزله را کاهش می دهد.

• 4- اتصالات سازه ای مفصلی و مقاوم

یکی از مهمترین عوامل مقاومت ساختمان های ضد زلزله، طراحی و اجرای اتصالات مفصلی است. اتصالات مفصلی توانایی جابه جایی در زمان زلزله را خواهند داشت و نیروی کمتری به اجزای دیگر منتقل می کنند. هر چه اتصالات نیروی کمتری به تیر و ستون های دیگر منتقل کنند، ساختمان مقاومت بهتری در زلزله دارد. طراحی و اجرای اتصالات تیر و ستون ها به صورت مفصلی نیازمند محاسبات مهندس سازه و اجرای اصولی آن است.

• 5- ساختمان مجهز به میراگرها

ساختمان های ضد زلزله در کشورهای پیشرفته مخصوصاً اگر بلند مرتبه باشند به میراگر مجهز هستند. میراگرها عناصری هستند که در فونداسیون ساختمان به کار می روند تا انرژی زلزله را کاهش دهند. در واقع میراگرها یک قطعه با امکان حرکت و جابه جایی پیوسته در زمان زلزله هستند که باعث استهلاک انرژی زلزله می شوند. میراگر به فونداسیون ساختمان متصل می شود و در زمان زلزله مانع تکانش های شدید ساختمان می شود. به دلیل اینکه هزینه اجرای میراگر معمولاً بالاست استفاده از آن در برج ها و ساختمان های بلند توجیه اقتصادی دارد.

• 6- دیوارهای دارای وال پست

یکی از اجزایی که استفاده از آن اخیراً برای ساختمان ها اجباری شده وال پست است. وال پست قطعه ای فلزی است که متصل کننده دیوار به ستون ها است. به دلیل اینکه دیوارها در زمان زلزله امکان سقوط و ریزش دارند بوسیله وال پست مهار می شوند. وال پست ها را به چند روش می توان اجرا کرد که مورد تایید باشد. دیوارهایی که وال پست ندارند هیچ اتصالی با اجزای سازه ای نداشته بنابراین در زلزله بسیار خطرناک هستند.

• 7- کاربرد مهاربند یا دیوار برشی

در نقشه‌های اجرایی، مهاربند یا دیوار برشی بخش جدایی‌ناپذیر از نقشه کلی سازه هستند. مهاربند در اسکلت فولادی و دیوار برشی در اسکلت بتنی برای تحمل نیروهای جانبی و زلزله ساخته می شوند. مهاربندها با پروفیل های فولادی ساخته می‌شوند تا استحکام سازه را در مقابل نیروهای جانبی مانند باد و زلزله افزایش دهند.

دیوار برشی اما دیواری تشکیل شده از آرماتورهای به هم فشرده و بافته شده است که کل مساحت آن با بتن پر می شود. هرچند ستون‌های بتن مسلح می‌تواند تا حدودی پایداری ساختمان را تامین کنند.

اما وجود دیوار برشی به طور قابل توجهی مقاومت را در مقابل نیروهای دینامیکی بهبود می‌بخشد. این اعضا به تقویت سازه در برابر باد، لرزش و سایر بارهای سازه‌ای کمک می‌کنند. مهاربند ها در سازه های فولادی معمولاً در دو محور موازی هم نصب می‌شوند. طراحی آن‌ها با دیوارها هم‌راستا است.

ویژگی ساختمان های ضد زلزله

طراحی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله تماماً با افزودن آرماتورها به سازه است. تقویت‌کننده‌های اضافه شده می‌توانند با نیروهای لرزه‌ای بالقوه ناشی از زلزله مقابله کنند. و از آنجایی که زلزله‌ها انرژی تولید می‌کنند که ساختمان‌ها را از یک جهت فشار می‌دهد، مقاومت در برابر زلزله شامل خنثی کردن این نیروهای جهت‌دار است. در ادامه چند ویژگی ساختمان های ضد زلزله آورده شده است:

بریسینگ متقاطع

بادبندهای متقاطع یکی از پرکاربردترین عناصر سازه ای در طراحی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله هستند. سیستم مهاربندی متقاطع ساختمان ها را در برابر باد بسیار شدید و زلزله پایدار نگه می دارد. علاوه بر این، بادبندهای متقاطع باعث کاهش بارهای جانبی بر روی ساختمان شده و آسیب به کل ساختمان را به حداقل می رساند.

مهاربندهای متقاطع معمولاً از قاب‌ها، لوله‌ها یا میله‌های فولادی ساخته می‌شوند. اجزای فولادی مورب به شکل X چیده شده و در نزدیکی ستون های ساختمان نصب می شوند. آنها همچنین ممکن است با استفاده از سیستم های دیوار غیر ساختاری پنهان شوند.

دیافراگم تقویت شده

دیافراگم یکی دیگر از ویژگی های متمایز ساختمان های مقاوم در برابر زلزله است. این اجزای سازه ای نیروهای اینرسی را از کف به دیوارهای عمودی منتقل می کنند. دیافراگم ها واحدهای ساختاری تخت هستند و مانند تیرهای فلزی عمل می کنند. در حالی که معمولاً روی سقف ها و کف ها اعمال می شوند، به عنوان مثال، دیوارهای برشی می توانند دیافراگم های کنسولی باشند. اکثر ساختمان های ضد زلزله این اجزا را روی عرشه دارند. آنها بیشتر تقویت می شوند تا بارهای جانبی را با سازه های عمودی "به اشتراک بگذارند".

مطالب مرتبط: ایمن سازی ساختمان ؛با رعایت این نکات خانه خود را ایمن کنید

قاب های مقاومت لحظه ای

قاب های مقاومت لحظه ای به آرایش مستطیلی تیرها و ستون ها اشاره دارند. مستطیل به ساختاری گفته می شود که از خطوط مستقیم ساخته شده است. قاب‌های مقاومت لحظه‌ای شامل تیرهایی هستند که به طور صلب روی ستون‌ها ثابت می‌شوند. آنها از طریق اعمال قاب صلب در برابر نیروی خمشی و برشی در برابر نیروهای جانبی مقاومت می کنند.

جدا از قابلیت مقاومت در برابر زلزله، این قاب ها انعطاف پذیری بیشتری را به مهندسان ارائه می دهند. آنها امکان ساخت دیوارهای خارجی، سقف ها و چیدمان سایر اجزای ساختمان را می دهند.

خرپاها

خرپاها استحکام بیشتری به دیافراگم می دهند، به خصوص در جایی که عرشه کمترین ثبات را دارد. آنها زیرسازی های مورب هستند که به قاب های ساختمان متصل شده اند.

سقف سبک

سقف سبک وزن یکی دیگر از ویژگی های بارز ساختمان های مقاوم در برابر زلزله است. بسیاری از مهندسان از روکش فولادی پروفیلی یا پرلین فولادی سبک وزن استفاده می کنند. آنها همچنین ممکن است از سقف های فلزی دو پوسته ساخته شده با عایق ها و پرلین ها استفاده کنند. سایر مواد سبک وزن سقف شامل آلومینیوم، زونا فایبرگلاس، کامپوزیت ها، قیر اصلاح شده یا شیک های چوبی است.

بنیاد پایدار

یکی از راه‌های موثر مقاومت در برابر نیروهای زمینی در اثر فعالیت لرزه‌ای، بلند کردن پی از طریق تکنیک جداسازی پایه است. ساختمان های ایزوله پایه شامل پایه های ساخته شده از فولاد انعطاف پذیر، لاستیک و لنت های سربی هستند. جداسازها هنگام حرکت پی در هنگام زلزله، ارتعاش ایجاد می کنند، در حالی که ساختار کلی پایدار می ماند.

یک سیستم عایق پایه می تواند امواج لرزه ای را جذب کرده و از عبور آنها از قسمت های مختلف ساختمان جلوگیری کند.

مسیر بارگذاری مداوم

مسیرهای بار پیوسته در سازه های مقاوم در برابر زلزله بسیار مهم هستند زیرا به توزیع مجدد فشارها یا نیروهای خارجی ناشی از بادهای شدید و زلزله کمک می کنند. اجزای سازه ای و غیر سازه ای ساختمان به هم گره می خورند تا نیروهای اینرسی که ممکن است باعث ایجاد ترک و آسیب شوند را حذف کنند.

مطالب مرتبط: ساختمان های هوشمند ؛مزایا،کاربرد و ویژگی های آن

دیوارهای برشی محکم

مهندسان دیوارهای برشی را در ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله نصب می‌کنند تا نوسان حرکتی را در طول فعالیت‌های زلزله به حداقل برسانند. دیوارهای برشی باعث ایجاد سختی در قاب سازه ای ساختمان و سیستم مهاربندی متقاطع می شوند.

میراگرهای لرزه ای

میرایی به سرکوب ارتعاشات ساختمان در اثر نیروهای لرزه ای اشاره دارد. دمپرها با اسکلت ساختمان و فونداسیون متصل می شوند. آنها به عنوان ضربه گیر عمل می کنند که بزرگی و فشار وارد بر ساختمان را کاهش می دهد. میرایی را می توان از طریق قدرت آونگ و دستگاه های کنترل ارتعاش به دست آورد:

پاندول پاور : میرایی پاندولی معمولاً برای آسمان خراش ها استفاده می شود. مهندسان یک توپ بزرگ را به کابل های فولادی متصل به یک سیستم هیدرولیک وصل می کنند. به محض اینکه ساختمان ها شروع به نوسان می کنند، توپ به عنوان یک آونگ عمل می کند و در جهت مخالف حرکت می کند.

دستگاه های کنترل ارتعاش : دستگاه های کنترل ارتعاش یا میراگرهای لرزه ای بین ستون ها و تیرها در هر سطح ساختمان نصب می شوند. هر دمپر دارای یک پیستون است که در هنگام زلزله انرژی ارتعاشی به آن منتقل می شود. این انرژی به گرما تبدیل می شود و به طور موثر ارتعاشات را به حداقل می رساند.

منظم بودن

منظم بودن به حرکت ساختمان اشاره دارد زمانی که به سمت جانبی یا پهلو به پهلو فشار داده می شود. مهندسان و طراحان به حرکت یکسان ساختمان برای کاهش انرژی مخرب نیاز دارند.در این میان ساختمان نامنظم نمی تواند نیروهای جانبی را تحمل کند. نقاط ضعف به ویژه در طول فعالیت لرزه ای آشکار می شود.

مطالب مرتبط: مصالح ساختمانی هوشمند ؛مروری بر انواع و ویژگی های آن

کم وزن بودن ساختمان

یکی دیگر از ویژگی ساختمان های ضد زلزله سبک بودن ساختمان است.مصالحی از جمله آجر و بلوک های بتنی به دلیل وزن بالا ، پایین ترین مقاومت را مقابل زلزله دارند هنگامی که زلزله رخ می دهد، دیوارها به راحتی فروریخته و سپس سقف ریزش می کند؛ در نتیجه می توان اینگونه برداشت کرد که اصلی ترین ویژگی یک ساختمان ضد زلزله سبک بودن یا همان کم وزن بودن آن است.

انعطاف پذیری در ساختمان

انعطاف پذیر بودن متریال ساختمانی موجب می شود که در زمان فشار و وزن وارد شده به آن، هیچگونه شکستگی اتفاق نیفتد و تغییر شکل ناگواری در ساختمان رخ ندهد. در اینجا از متریالی که این ویژگی را به بهترین نحو ممکن اجرا می کند، باید به ساندویچ پانل اشاره کنیم. نکته قابل توجه این است که سازه ساندویچ پانل از چند لایه وصل شده به هم تشکیل شده که هر یک خاصیت فیزیکی و مکانیکی خود را دارند و متعلق به مکانی با کاربرد می باشند. شایان به ذکر است که در حال حاضر سازه ساندویچ پانل جایگزین بهتری برای مصالح قدیمی مانند آجری و سیمان می باشد.

استفاده از متریال و روش های مدرن

در حال حاضر صنعت ساخت و ساز با متریال و روش های مدرن و پیشرفته ای رو به رو شده است؛ در نتیجه ابداع و استفاده از متریال و روش های مدرن در طراحی ساختمان، تاثیر به سزایی بر دوام ساختمان ها در برابر زلزله می گذارد و به نوعی مرگ و میر بر اثر زمین لرزه را به بسیار کاهش  می دهد.

استفاده از مصالح مناسب در ساختمان های ضد زلزله

استفاده از مصالح مناسب در ساختمان های ضد زلزله امروزه رواج پیدا کرده است . در حقیقت مصالح ضد زلزله ساختمانی به مصالحی اطلاق می شود که موجب بالا رفتن مقاومت سازه در مقابل زلزله شده و آسیب و خسارت‌های به وجود آمده از زلزله را به حداقل می رسانند. از جمله مهم‌ترین مصالح مناسب در ساختمان های ضد زلزله عبارتند از:

یونولیت و فوم 

یونولیت و فوم یکی از سبک‌ترین متریال ساختمانی محسوب می شود که به نوعی نقش پر رنگی در سبک شدن وزن کلی ساختمان‌ها ایفا می کند. مواد تشکیل دهنده یونولیت و فوم پلی استایرن است که می‌توانند در مقابل حرارت، رطوبت، صوت و … دوام زیادی داشته باشند. با آنکه یونولیت‌ از دوام مکانیکی بالای برخوردار نیست اما به علت سبک وزن بودن و انعطاف‌پذیری بالا، می‌توانند به افزایش دوام ساختمان‌ها در مقابل زلزله کمک شایانی کنند.

وزن یونولیت نسبت به بتن تقویت شده آرمه کمتر می باشد که همین موضوع موجب می شود که وزن کمتری به ساختمان وارد شود و از طرفی میزان نیاز به بتن را کاهش می‌دهد، در نتیجه در مقاومت سازه مقابل زلزله افزایش می‌یابد. یکی از معایب این نوع از مصالح احتمال برافروختگی در صورت رنگ‌آمیزی و نبود مقاومت در مقابل حلال‌های آلی می باشد.

بتن آرمه

یکی از اصلی ترین و همچنین کاربردی‌ترین متریال ساختمانی به بتن آرمه تعلق دارد. این نوع متریال نقش زیادی در افزایش دوام ساختمان‌ها در مقابل زلزله ایفا می کند. باید گفت که بتن با آنکه مقاومت بسیار بالایی دارد اما در مقابل از مقاومت خمشی نسبتا پایینی برخوردار است که همین مسئله باعث می‌شود در هنگام زلزله ترک‌خوردگی ایجاد شود.

بتن آرمه از کنار هم قرار گرفتن میلگرد و بتن تشکیل می‌شود و از دوام کششی بالایی برخوردار است. از این نوع بتن می‌توان در قسمت های گوناگون ساختمان مانند پی‌ریزی و ستون‌ها استفاده کرد. بتن آرمه دوام زیادی در مقابل رطوبت و آتش دارد.

بلوک‌های سبک

بلوک‌های سبک که از پوکه‌های معدنی تشکیل می‌شوند به علت وزن پایین خود نیز می‌توانند وزن کلی ساختمان را کاهش دهند. با آنکه این بلوک‌ها وزن پایینی دارند اما در برابر زلزله از دوام بالایی برخوردارند. بلوک‌های سبک به علت وزن کم، بار کم‌تری به ستون‌ها وارد می کند به همین دلیل در هنگام زلزله موجب خطرات کمتری می‌شوند.

پوشش محافظ ضد زلزله

پوشش محافظ ضد زلزله یکی از مصالح ساختمانی ضد زلزله می باشند که به دلیل ویژگی کشسانی و دوام بالا در مقابل ارتعاشات، به افزایش دوام ساختمان در مقابل زلزله کمک می کنند.

این نوع پوشش‌های محافظتی شبیه به بتن هستند و در برابر وزن وارد شده بر ساختمان از دوام خوبی برخوردار بوده و همانند یک لایه چسب بر روی سطح سازه بتنی کشیده و مانع از جدا شدن اجزای آن خواهند شد. در واقع این پوشش‌های محافظتی قادرند در هنگام زلزله از فروریختن متریال مختلف ساختمانی جلوگیری کنند.

بلوک‌های هوادار

بلوک‌های هوادار که به عنوان سیلیس شناخته می‌شوند، مانند بلوک یونولیت قادرند در سبک وزن بودن ساختمان و بالا رفتن دوام آن در مقابل زلزله نقش پر رنگی داشته باشند. این نوع بلوک‌ها عایق بسیار مناسبی جهت انرژی گرمایش و سرمایش، صوت و رطوبت می باشند. در ساخت این نوع بلوک‌ها از ماسه سیلیسی، آب و آهک سیمان استفاده می‌شود و از طریق دستگاه‌های اتوکلاو به آنها هوا تزریق می شود. بلوک‌های هوادار به علت وجود وزن پایین موجب می‌شوند که از بتن در پی‌ریزی و ستون‌ها کمتر استفاده شود و در آخر وزن پایین تری به ساختمان وارد شود. این بلوک‌ها که عایق صوتی و حرارتی هستند به آسانی عملی می‌شوند اما از معایب آنها می تواند ترک‌خوردگی به علت وجود آهک باشد.

بلبرینگ‌های ساختمانی

بلبرینگ‌های ساختمانی یکی از متریال های مدرن و به روزی هستند که بیشتر در کشورهایتوسعه یافته مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این بلبرینگ‌ها بیشتر در سازه های بزرگ و آسمان‌خراش‌ها استفاده می‌شوند. هدف اصلی استفاده از این بلبرینگ ها کاهش اصطکاک سطوح می باشد. بهره مندی از آن در زیر ساختمان موجب می‌شود در هنگام وقوع زلزله، پی ساختمان به آرامی حرکت کند، نیروهای وارده به ساختمان تخلیه شود و در آخر مانع از تخریب ساختمان شوند.

هر یک از این مصالح ذکر شده دارای مزایا و معایب متنوعی هستند اما در مجموع مزایای زیاد آنها موجب می شود که معایب آنها قابل دیدن نباشد. به نوعی هر نوع مصالح ساختمانی که بتواند دوام فشاری، کششی و خمشی ساختمان را بالا ببرد در لیست مصالح ضد زلزله قرار می گیرند.

بستن تبلیغ

اهمیت مقاومت ساختمان در برابر زلزله

اهمیت مقاومت ساختمان در برابر زلزله در مناطق زلزله خیز که کشور ایران نیز جزء این مناطق به شمار می رود را نمی‌توان دست کم گرفت، مقاوم سازی نقش زیادی در افزایش ایمنی، انعطاف‌پذیری و پایداری ساختمان‌ها ایفا می کند. این موضوع را می توان از جنبه‌های محتلف مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. در ادامه به اهمیت مقاومت ساختمان در برابر زلزله خواهیم پرداخت. 

مراقبت از جان بشر: نخستین و مهم ترین هدف مقاومت ساختمان در برابر زلزله، مراقبت از جان انسان‌ها می باشد. طریقه های مقاوم سازی به نوعی خطر ریزش متریال ساختمان را در زمان زلزله به حداقل می رساند. در نتیجه با کاهش خرابی‌های ساختمان، ساکنین ساختمان‌های مقاوم سازی شده شانس بالایی جهت تخلیه ایمن و سالم ماندن در زمان زلزله دارند.

جلوگیری از صدمات: مقاوم‌سازی در برابر زلزله نه تنها از جان انسان‌ها مراقبت می‌کند، بلکه از بروز صدمات پیشگیری کرده و آسیب ها را به حداقل می رساند. مقاومت ساختمان در برابر زلزله، احتمال ریزش سقف و دیوارها و... کاهش می دهد.

کاهش خسارت های مالی: ساختمان مقاوم سازی شده، در زمان زلزله آسیب کمتری دیده و پیامدهای مالی کمتری دارد. تقویت سازه‌ها در مقابل نیروهای لرزه‌ای، آسیب‌ واردشده به سازه را تاجای ممکن کاهش داده و از طرفی هزینه‌های تعمیر و بازسازی را پایین می آورد.

عبور از تنش: مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله موجب می شود سازه، به ویژه سازه های مهم و استراتژیک، بعد از رویداد زلزله وضعیت پایدارتری داشته باشند و تا جای ممکن خدمات دهی خود را حفظ کنند. در این وضعیت مدیریت بحران‌های بعد از وقوع زلزله و سرویس دهی به جامعه بهتر اعمال می‌شود. در نتیجه انعطاف‌پذیری جامعه در مقابل حادثه بالا رفته و جامعه زودتر خود را ریکاوری می‌کند.

تشکیل ایمنی و ایجاد اعتماد به نفس: کارهای مقاوم سازی شده، به نوعی احساس امنیت و امکان اطمینان سازه ها را تلقین می‌کند. اطلاع عمومی از تلاش‌های مقاوم‌سازی در برابر زلزله موجب ایجاد اعتماد به نفس افراد در مقابل زلزله شده و حتی در واکنش درست آن‌ها در زمان وقوع زلزله موثر ی باشد.

مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

ساختمان های ضد زلزله با به کارگیری عناصری با کارایی بالا و موثر در مقاومت برابر زلزله طراحی می شوند.  مقاوم‌سازی ساختمان با میراگرها، مهاربند ژاکت بتنی، دیوار برشی و FRP رویکردی کامل برای کاهش آسیب‌های لرزه‌ای است.

این اجزا مقاومت و پایداری سازه را افزایش می‌دهند. دیوار برشی، قاب را در برابر جابجایی‌های جانبی پشتیبانی می‌کند. با استفاده از عناصر مختلف، سازه‌ای پایدارتر، امن‌تر و کارآمدتر در برابر زلزله‌های شدید ایجاد می شود. در ادامه مهمتری روش های مقاوم سازی ساختمان را معرفی می کنیم.

1- مقاوم سازی ساختمان با مهاربند

مهاربندها یکی از عناصر کلیدی مقاومت جانبی سازه و ساختمان های ضد زلزله هستند. با تقویت اعضای سازه، مقاومت برشی قاب را افزایش داده و رفتار غیرخطی را به شکل کنترل‌شده هدایت می‌کنند تا تمرکز نیروها در نقاط بحرانی کاهش یابد.

در عین حال، اجرای دقیق مهاربند نقش مهمی در جلوگیری از ناپایداری یا آسیب گسترده ایفا می‌کند. مهاربندها معمولاً در دو حالت همگرا و واگرا به کار می‌روند: همگرا مقاومت جانبی را به سمت مرکز قاب می‌آورد، در حالی که واگرا نیروهای جانبی را به سطح یا دیوارهای جانبی منتقل می‌کند. محل قرارگیری مهاربند معمولاً در دو سمت ساختمان و به صورت موازی است.

2- مقاوم سازی ساختمان با دیوار برشی

دیوارهای برشی ، نقش نگهداری سازه را در برابر لرزش‌های افقی ناشی از زلزله، باد یا طوفان‌های شدید دارند. هر دیوار برشی بارهای جانبی را تحمل کرده و نیروی وارده را به سطح و ستون‌ها منتقل می کند. در طراحی ساختمان های ضد زلزله، مقاوم‌سازی، نحوه چیدمان و مکانیابی این دیوارها در مقاومت ساختمان اثر زیادی می‌گذارد.

از منظر مهندسی، موقعیت ایده‌آل برای قرارگیری دیوارهای برشی، مرکز هر نیمه از ساختمان است. با این حال از نظر اجرایی و معماری اغلب اجازه چنین چینشی را نمی دهد. بنابراین مهندسان دیوارهای برشی را در گوشه‌ها یا طرفین سازه به کار می‌برند تا عملکرد کلی سازه بهینه شود.

3- مقاوم سازی ساختمان با ژاکت بتنی

ژاکت بتنی، یک لایه از بتن مسلح است که برای تقویت تیر و ستون ها اجرا می شود. ژاکت بتنی ستون‌ها و تیرهای ضعیف یا در معرض تخریب را تقویت می‌کند. در نتیجه به کارگیری از ژاکت بتنی، سازه ساختمان تقویت شده و مقاومت بیشتری در برابر زلزله خواهد داشت. ساختمان های ضد زلزله می توانند با به کارگیری این ژاکت ها مقاومت بیشتری در برابر زلزله داشته باشند.

4- مقاوم سازی ساختمان با روش frp

 FRP یا کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف را به یکی از گزینه‌های کارآمد در مقاوم‌سازی سازه‌ها تبدیل کرده است. FRP ترکیبی از رزین و الیاف است که رزین نقش پیوند دهنده و چسبنده بین سطح بتن و لایه‌های تقویت‌کننده را ایفا می‌کند. این روش برای تقویت اعضایی مانند تیرها، ستون‌ها و اتصالات دیواری به کار می‌رود تا استحکام و پایداری در برابر نیروی جانبی بهبود یابد.

5- مقاوم سازی ساختمان با میراگرها

میراگرها به عنوان اجزایی کارآمد در کاهش حرکات جانبی سازه عمل می‌کنند. میراگرها با جذب و تبدیل انرژی ارتعاشی زلزله به گرمایی ناچیز یا حرکت‌های قابل کنترل، دامنه نوسانات سازه را محدود می کنند.

در نتیجه پایداری کلی سازه را بهبود می‌بخشند. میراگرها با کنترل ارتعاش، نیروهای داخل قاب را کاهش داده و از ترک‌خوردگی و آسیب‌های ناگهانی ساختمان جلوگیری می‌کند. به علاوه، وجود میراگرها باعث می‌شود نیروهای وارد بر اتصالات و سایر اعضا کمتر شود و در طول زمان، عملکرد سیستم سازه‌ای در برابر بارهای جانبی بهبود یابد. این فناوری می‌تواند باعث افزایش دوام ساختمان در برابر زلزله های شدید گردد و ایمنی ساکنان را حفظ کند.

چگونه بفهمیم ساختمان ضد زلزله است

در رابطه با این سوال که چگونه بفهمیم ساختمان ضد زلزله است باید گفت که در حقیقت ستون های ساختمان مقاومت یک ساختمان را در برابر حوادث طبیعی مانند زلزله افزایش می دهند. در نتیجه هر چه تعداد ستون ها در ساختمان بیشتر باشد، آن ساختمان مقاوم تر است. نکته مهم در اینجا این است که در اطراف یک ساختمان حداقل باید 3 ستون قرار داشته باشد.  اما اگر قصد خرید ساختمان را دارید از سازنده یا مشاور املاکی که آن را می خرید سوال کنید که نوع اسکلت ساختمان فلزی است یا بتنی و از او بخواهید که یک کپی از نقشه های اجرایی تایید شده توسط شهرداری در اختیار شما بگذارد.

بررسی های بصری برای یافتن اینکه آیا خانه ای مقاوم در برابر زلزله دارید یا خیر؟ اگر موارد ذکر شده در قسمت پایین را مشاهده کردید بدانید که این خانه در برابر زلزله مقاوم نیست بلکه خطرناک نیز می باشد:

• ترک های عمیق بین دال و تیرها.
• ترک های عمیق مداوم در سقف ها.
• لرزش زیاد هنگام جابجایی مبلمان یا دویدن روی زمین.
• ترک های پیوسته قابل مشاهده در ستون های زیرزمین و دیوارهای حائل

چگونه ساختمان های قدیمی را در برابر زلزله مقاوم کنیم

ساختمان‌های قدیمی به سه دسته: 1. ساختمان های فولادی 2. ساختمان های بتنی 3. ساختمان های بنایی تقسیم می شوند.

بهترین راهکار جهت مقاوم سازی ساختمان های قدیمی فولادی؛ اجرای شبکه فولادی به همراه بتن به روی سقف موجود و سپس برچیدن سقف طاق ضربی می‌باشد. روش اجرا به شرح زیر می‌باشد:

• از بین بردن نازک کاری روی سقف تا به تیر آهن و آجر فشاری مشخص شود( ملات سیمانی، سرامیک، موزائیک و ….)
• اجرای یک شبکه میلگرد بر روی سقف
• اجرای یک لایه بتن به ضخامت 5 تا 10 سانتی متر
• برچیدن آجرهای زیر سقف اجرا شده

همچنین جهت مقاوم سازی ساختمان های بتنی؛ ابتدا نیاز به تعیین مقدار مقاومت بتن فشاری می‌باشد، تا بتوان تصمیم گرفت از روش‌های مقاوم سازی ساختمان بتنی استفاده کرد.

اگر مقاومت بتن از 17 مگاپاسکال معادل 170 کیلوگرم بر سانتی متر مربع کمتر باشد بهتر است از ژاکت بتنی جهت مقاوم سازی ساختمان بتنی استفاده کرد. اگر از عدد فوق بالاتر باشد می‌تواند از ورق‌های فولادی و مهار آن‌ها به‌وسیله انکر بولت به المان‌های سازه‌ای استفاده کرد. در صورت عدم امکان استفاده از ورق‌های فولادی می‌توان با استفاده از الیاف FRP اقدام به تأمین کمبود مقاومت و مقاوم سازی ساختمان قدیمی بتنی، نماییم.

فوندانسون ضد زلزله

فونداسیون ساختمان یکی از مهم ترین مواردی است که به ویژه در ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله باید مورد توجه قرار گیرد. در صورت وجود ویژگی های نامناسب در خاک، سعی کنید قسمتی از خاک را جایگزین کنید. گزینه دیگر طراحی پایه های ویژه برای سازه است. شما نمی توانید با فونداسیون سازش کنید زیرا نقطه قوت کلیدی یک ساختمان است. با فونداسیون مناسب، سازه می تواند بارها و وزن ها را به زمین مجاور منتقل کرده و آنها را توزیع کند. این از آسیب دیدن ساختمان اصلی جلوگیری می کند. ساختار، اندازه و ویژگی پی به مطالعه اولیه زمین و تنظیماتی که باید انجام شود بستگی دارد. ترجیحاً فونداسیون باید از فولاد و بتن مسلح ساخته شود.

مشهورترین ساختمان های ضد زلزله جهان

برای اینکه یک ساختمان در برابر زلزله مقاوم در نظر گرفته شود، ساختار، طراحی، مصالح و فرآیندهای ساختمانی باید درجه یک باشند. این امر مستلزم تحقیقات گسترده ای برای ایجاد یک طرح و ساخت سازه ای است که بتواند در برابر مشکلات ناشی از زلزله مقاومت کند. در اینجا 4 ساختمان شگفت انگیز مقاوم در برابر زلزله در سراسر جهان امروزی آورده شده است.

تایپه 101 (تایپه، تایوان)

کشور تایوان به طور متوسط حدود 2200 زمین لرزه در سال را تجربه می کند که تقریباً 214 مورد از این زمین لرزه ها را می توان احساس کرد. ساخت تایپه 101 در سال 2004 به پایان رسید و قبل از سال 2009 بلندترین ساختمان جهان بود. این ساختمان نه تنها بسیار بزرگ و مقاوم در برابر زلزله است، بلکه گواهینامه LEED را در سال 2011 دریافت کرد و به بلندترین ساختمان سبز در جهان تبدیل شد.

برج شانگهای (شانگهای، چین)

برخلاف تایوان، چین سالانه کمتر زلزله را تحمل می کند. کشور چین به طور متوسط حدود 15 زمین لرزه در سال با نقطه پایین 5 زلزله در سال 2020 دارد. شانگهای، چین فعال ترین شهر چین برای زلزله است، بنابراین هنگام طراحی این آسمان خراش مهم بود که آن را در برابر آب و هوای شدید مقاوم سازند.

برج موری (توکیو، ژاپن)

ژاپن بسیار شبیه تایوان است و سالانه بیش از 2000 زمین لرزه را تحمل می کند که میانگین 200 زلزله به بزرگی 1 ریشتر یا بیشتر می رسد. در کشوری که به دلیل فناوری و فرآیندهای ساختمانی خود شناخته شده است، منطقی است که آنها توانستند ساختمانی مقاوم در برابر زلزله مانند برج موری ایجاد کنند.

ساخت برج موری در سال 2003 به پایان رسید و دارای برخی از پیشرفته ترین فناوری های مقاوم در برابر زلزله است. برج موری همچنین از سیستم‌های دمپر داخلی استفاده می‌کند، اما تفاوت آن‌ها استفاده از 192 کمک فنر پر از مایع است. این جاذب ها با روغن غلیظ پر می شوند و هنگامی که برج به دلیل آب و هوا شروع به نوسان می کند، روغن در جهت دیگر باد حرکت می کند تا تاب خوردن به حداقل برسد.

مرکز بزرگ نیو ویلشر (لس آنجلس، کالیفرنیا)

لس آنجلس به طور متوسط 59 زمین لرزه در سال بین 2.0 تا 3.4 ریشتر دارد. با در نظر گرفتن این موضوع، لس آنجلس تعداد زیادی ساختمان مقاوم در برابر زلزله را برای مبارزه با آن ایجاد کرده است. یکی از این ساختمان ها مرکز بزرگ نیو ویلشر است. مرکز بزرگ نیو ویلشر در سال 2017 تکمیل شد و بلندترین ساختمان در غرب شیکاگو در ایالات متحده است.  مهندسان قاب‌های مقاومی مانند پایه‌های بیرونی را اضافه کردند که از مرکز ساختمان تا نمای بیرونی گسترش می‌یابد. این گیره ها به تسهیلات اجازه می دهد تا حرکت عمودی و جانبی را محدود کند. برای افزایش بیشتر پایداری این ساختمان، مهندسان مهاربندهای کمانشی را نیز اضافه کردند که در اثر ضربه کشیده می‌شوند. مرکز بزرگ نیو ویلشایر نیز بر روی یک پایه بتنی 17.5 فوتی طراحی شده است که به اتصالی بین پایه و برج متصل شده است که می تواند تا 1.5 فوت از تاب خوردن خودداری کند.

روش های مقاوم سازی یک ساختمان

جدای از تکنیک‌های استاندارد برای بهبود پایداری ساختمان در هنگام زلزله و بلایا، شیوه‌های جدیدی نیز پدیدار شده‌اند که باعث می‌شود ساختمان‌ها حتی در برابر آسیب‌ها مقاوم‌تر شوند. در زیر به چند مورد از آنها می پردازیم.

هاونچ

بسیاری از ساختمان ها در هنگام زلزله به دلیل اتصالات ضعیف واژگون می شوند. بنابراین، مهندسان به طور طبیعی می خواهند اتصالات را برای ایجاد مقاومت بیشتر تقویت کنند. یکی از راه‌های تقویت مفاصل، اضافه کردن بند است. مقاوم سازی هنچ اتصالات تیر و ستون را سفت می کند و ثبات بیشتری را برای کل سازه فراهم می کند.

پایه های جعبه توخالی

جعبه های توخالی یا پی های شناور برای ساخت ساختمان های مقاوم در برابر زلزله بر روی خاک ضعیف یا نرم استفاده می شود. این پی ها به گونه ای طراحی شده اند که به عنوان زیرسازه های شناور برای بار خالص روی آنها عمل کنند. آنها به کاهش شدت بار روی خاک نرم کمک می کنند. برخی از پی های توخالی نیز حاوی آب برای کاهش اثرات مخرب زلزله هستند. یا ممکن است با مواد چسبناک دیگری نیز پر شود تا در برابر زلزله و اثرات مخرب آنها بیشتر مقاومت کند.