طراحی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله

 

طراحی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله چیست؟

در گذشته طراحی ساختمان برای تحمل بارهای عمودی ساخته می شدند. به عبارت دیگر وسایلی که در ساختمان قرار دارند، اثاثیه، ورودی ساختمان، برف روی پشت بام همگی بارهای عمودی هستند و ساختمان برای حمل این بار طراحی شده بود. با این حال، زلزله ساختمان ها را عمدتاً در صفحه افقی تحت تأثیر قرار می دهد.

بر اساس محاسبه بار زلزله، زلزله ای که بر ساختمان تأثیر می گذارد، معادل حاصل ضرب شتاب زلزله و وزن ساختمان است. در نتیجه طراحی ساختمان بر اساس باری که ساختمان در هنگام زلزله متحمل می شود ، انجام می شود. به طور کلی، بتن و آهن مورد استفاده در ساخت ساختمان باید نه تنها برای تحمل وزن عمودی ساختمان، بلکه برای تحمل وزن افقی ناشی از زلزله احتمالی نیز مناسب باشد.

مهندسان زلزله‌های گذشته را بررسی می‌کنند، آنها ساختمان را تنها با استفاده از اثر یک زلزله طراحی نمی‌کنند، زیرا زلزله‌های مختلف می‌توانند ساختمان‌ها را به روش‌های مختلفی تحت تأثیر قرار دهند، حتی اگر شدت یکسانی داشته باشند. تأثیر هر زمین لرزه متفاوت است، بنابراین مهندسان ترجیح می دهند با افزایش ضریب ایمنی در محاسبات خود، از مشکلات احتمالی جلوگیری کنند.

عناصر ساختاری در طراحی ساختمان

ستون کوتاه : ستونی که ظرفیت بار آن صرفاً بر اساس مقاومت مقطع آن است. به دلیل باریک بودن خطر بسیار کمی دارد و تاثیر زیادی در مقاومت ندارد. به دلیل صلبیت بیشتر، محدودیت بیشتری برای جابجایی دارد.

دیوار باربر : دیواری که قادر به تحمل باری مانند سقف یا پوسته ساختمان است.

تیر : عضو سازه ای افقی برای تحمل و انتقال بارهای عرضی که بر عناصر تکیه گاه وارد می شود.

تیر تاج : عنصر ساخته شده با بتن و فولاد. برای بستن و در عین حال تحمل وزن در بین دیوارها و کف استفاده می شود.

تیر بار : عنصری که برای تحمل بار در یک ساختار طراحی شده است.

تیر مهاری : عنصر سازه ای است که برای مهار ستون ها یا تکیه گاه های یک ساختمان استفاده می شود.

تیر لرزه ای : تیرهایی هستند که طراحی سازه آنها مقاومت بیشتری در برابر حرکت لرزه ای دارد.

 

اهمیت زمین

خاک های نرم و پرآب مانند ماسه می توانند با امواج زلزله طنین انداز شده و مایع شوند که حتی در صورت مقاوم بودن ساختمان می تواند باعث فروریختن یا کج شدن ساختمان شود. شرکت های ساخت و ساز حرفه ای می توانند پس از انجام کارهای بهسازی خاک، ساختمان های مقاوم را روی خاک های نرم بسازند. زمین با توده سنگی در برابر زلزله مقاومت بیشتری دارند. زمین‌های هموار در مناطق پست شهر دارای زمین‌های باتلاقی خشک شده‌اند، در حالی که مناطق نزدیک به ساحل دارای خاک نرم هستند. مهندسی خاک قبل از احداث ساختمان ضروری است.

اگر در یک ساختمان قدیمی زندگی می کنید و ساختمان شما ناپایدار است چه کاری باید انجام دهید؟

اگر فکر می کنید ساختمان شما به اندازه کافی در برابر زلزله مقاوم نیست، باید ساختمان خود را مقاوم سازی کنید. قبل از مقاوم سازی ساختمان، ساختمان توسط کارشناسان آنالیز شده و تصمیم گرفته می شود که کدام روش صحیح است. بر اساس نتایج تحلیل، ستون‌های ساختمان، بتن و آهن برای استحکام بیشتر ساختمان اضافه می‌شود. در صورتی که ساختمان به این شکل قابل استحکام نباشد، تخریب و بازسازی انجام می شود.

 

حفاظت در برابر زلزله

زلزله یک رویداد طبیعی است که در اثر ارتعاشات ناگهانی ناشی از شکستگی های پوسته زمین به دلایل مختلف ایجاد می شود و محیط را تکان می دهد. زمین لرزه ها به صورت امواج منتشر می شوند.

 

انواع زلزله

زمین لرزه ها بر اساس علل به سه دسته تقسیم می شوند: زمین لرزه های زمین ساختی، زمین لرزه های آتشفشانی و زلزله های ریزشی.

زمین لرزه های زمین ساختی

زمین لرزه هایی که در اثر حرکات لایه های تشکیل دهنده زمین اتفاق می افتند، زلزله های تکتونیکی نامیده می شوند. زمین از بیرون به داخل از لایه های لیتوسفر، استنوسفر، گوشته و هسته تشکیل شده است. لیتوسفر لایه ای جامد بین 70 تا 80 کیلومتر است و روی آستنوسفر چسبناک که دمای آن به 2000 درجه سانتیگراد می رسد در گردش است. “زلزله های تکتونیکی” به دلیل نیروهایی که در طول این حرکت ایجاد می شود، رخ می دهد. تقریباً 90 درصد زمین لرزه ها در جهان زمین لرزه زمین ساختی محسوب می شوند. زمین لرزه های رخ داده در کشور ما بیشتر زمین لرزه های زمین ساختی هستند.

زمین لرزه های آتشفشانی

زمین لرزه هایی که در نتیجه فوران های آتشفشانی رخ می دهند، زلزله های آتشفشانی هستند. انفجارهای ناشی از اثرات گازهای خارج شده از آتشفشان ها باعث این زمین لرزه ها می شود. در کشور ما چنین زلزله هایی رخ نمی دهد، در کشور ما آتشفشان فعالی وجود ندارد. چنین زمین لرزه هایی در ژاپن بیشتر رخ می دهد.

زلزله های ریزشی

زمین لرزه هایی که در اثر ریزش سقف حفره های ایجاد شده در محوطه های قدیمی معدن رخ می دهد، زلزله های ریزشی هستند.

آیا اندازه و شدت زلزله متفاوت است؟

شدت زلزله یک بیان ابزاری است که با اندازه گیری تعیین می شود. مقدار شدت زلزله با اندازه گیری های انجام شده در منبع زلزله محاسبه می شود. شدت زلزله اثرات زلزله بر روی زمین است. شدت زلزله با تأثیرات آن بر سازه ها و طبیعت نیز تعیین می شود.

ارتباط بین شدت و بزرگی به شرح زیر است:

در حالی که زلزله 7 ریشتری در کشور ما برابر با شدت 10 است، همان بزرگی در ژاپن با 8 ریشتر مطابقت دارد. این تفاوت به دلیل کیفیت ساختمان ها است.

 

چگونه می توانیم در برابر زلزله محافظت کنیم؟

تعداد بسیار کمی از افراد بر اثر لرزش های ناشی از زلزله جان خود را از دست می دهند. مخرب ترین اثر در داخل ساختمان ها است.

اقدامات حفاظتی در برابر زلزله را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

1- احتیاط قبل از زلزله

• طراحی ساختمان با توجه به شرایط زلزله آن ناحیه ساخته می شود. ضریب امنیت ساختمان، ناحیه زلزله، کیفیت بتن، کیفیت آهن، وزن ساختمان و هندسه ساختمان باید با دقت انجام شود. باید توسط یک مهندس عمران که در طراحی پروژه ساخت و ساز مهارت دارد تهیه شود و نقاط فشار باید در مرحله آماده سازی پروژه معماری به طور ایده آل تعیین شوند.
• مناطقی که برای طراحی ساختمان تعیین می شوند باید در نتیجه بررسی های زمین شناسی تعیین شوند و از اراضی آبرفتی و دشت ها خودداری شود. از زمین های کشاورزی حاصلخیز برای ساخت و ساز استفاده نشود. خاک مقاوم باید ترجیح داده شود.
• ساختمان های ضعیف باید در برابر زلزله بازرسی و مقاوم سازی شوند. کارهای مقاوم سازی باید توسط شرکت هایی انجام شود که در این زمینه تخصص دارند. در بازسازی های انجام شده در کشور ما نیز نمونه های نامناسبی وجود دارد.
• کابینت های باید در آپارتمان ثابت شوند. ضمناً شومینه های هیزمی باید تعمیر شوند و دستگاه های قطع گاز اتوماتیک در خانه ها وجود داشته باشد. بسیاری از آتش سوزی ها در اثر زلزله رخ می دهد. در آپارتمان ها نباید از لوست های بسیار بزرگ استفاده کرد.
• تمامی موانع موجود در مسیرهای خروجی در آپارتمان ها رفع شود و از تجمع اقلام مازاد جلوگیری شود. کپسول های آتش نشانی باید نگهداری شوند و کنترل های دوره ای و نگهداری از آنها انجام شود.
• مناطق تجمع اضطراری در شهرها مشخص شود، مختصات این مناطق با شهروندان در میان گذاشته شود. این مناطق باید به عنوان فضای سبز باشند و هرگز نباید برای ساخت و ساز مورد استفاده قرار گیرد.

 

2- اقدامات در هنگام زلزله

• وحشت در هنگام زلزله برای ما سودی ندارد. هنگامی که لرزش احساس می شود، باید با محافظت از سر با بالش، در زیر یک صندلی یا میز محکم، چمباتمه بزنیم و منتظر بمانیم.
• باید از لبه‌های پنجره و کنار ستون ها دوری کنیم. پس از اتمام تکان باید اجاق گاز را خاموش کرده و تمام شیرهای لوله کشی را ببندیم. هرگز نباید از آسانسور برای خروج از ساختمان استفاده کنیم.
• وقتی از ساختمان بیرون می رویم باید از سیم های برق و سایر تاسیسات ساختمان دوری کنیم.

3-اقدامات پس از زلزله

• بلافاصله پس از زلزله ، نباید سعی کنیم وارد خانه شویم. برای ورود مجدد به خانه ها باید منتظر اعلام رسمی باشیم.
• باید بر اساس بخشنامه های مسئولان در محلات عمل کنیم. گاهی اوقات اقدامات فردی به ایجاد آشفتگی در آن محیط می انجامد، بنابراین اگر در حال انجام وظیفه نیستیم، فقط باید آنچه را که به ما گفته می شود انجام دهیم.
• نباید بی جهت ترافیک و ارتباطات را اشغال کنیم. انتقال اورژانس مصدومان به بیمارستان تنها با ترافیک روان امکان پذیر خواهد بود.
• ما فقط باید از مواد کمکی توزیع شده آنچه را که نیاز داریم برداریم. از احتکار پرهیز کنیم.
• ما نباید کودکان را در مکان های شلوغ تنها بگذاریم. همیشه باید یک فرد بزرگسال همراه آنها باشد. اگر فرزندانی دارید که توسط همسایگان به شما سپرده شده اند، آنها را فقط به شخص مورد اعتماد بسپارید.
• در استفاده از آب باید مراقب باشیم.
• با توجه به اینکه همه این حادثه را تجربه کرده اند، باید با آرامش عمل کنیم.

زلزله یک رویداد طبیعی غیرقابل پیشگیری و مخرب است. ما نمی توانیم از وقوع زلزله جلوگیری کنیم. اما این در دست ماست که ساختمان هایمان را محکم بسازیم و بعد از زلزله به هم کمک کنیم.