هرهفته شنبه ها - سال سیزدهم

پرتیراژترین نشریه صنعت ساختمان

نشریه شماره   227   هفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

10 فناوری ساخت خانه‌های ضد زلزله

کد مطلب: 3543
انسان‌ها همیشه از زلزله‌های قدرتمند آسیب می‌بینند؛ بنابراین ساخت خانه‌هایی که در برابر زلزله‌ها مقاوم باشند بسیار اهمیت دارد. در طول سال‌ها ساختمان‌سازی، فن‌آوری‌های متفاوتی برای ساخت خانه‌های ضد زلزله پیشنهادشده است. در شماره گذشته به دو فناوری کمک‌فنر و ساختمان شناور پرداختیم و در این شماره نیز چهار فناوری دیگر را تشریح می‌کنیم.
قدرت آونگ
راه‌حل دیگر که در ساخت ساختمان‌های ضد زلزله در آسمان‌خراش‌ها استفاده می‌شود و آن معلق کردن یک جرم بزرگ - مانند گوی آونگ - نزدیک نوک ساختمان است. بین این جرم و ساختمان مایع چسبناکی قرار داده می‌شود و کابل‌های فولادی جرم را نگه می‌دارند. وقتی ساختمان براثر زمین‌لرزه شروع به نوسان کند، حرکت آونگی در خلاف جهت آن، انرژی جنبشی را که باعث خرابی ساختمان می‌شود پراکنده می‌کند. به این سیستم «میراگر جرمی تنظیم‌شده» می‌گویند؛ زیرا هریک از آونگ‌های کار گذاشته‌شده دقیقاً با فرکانس لرزشی طبیعی ساختمان تنظیم می‌شود. اگر حرکت زمین باعث نوسان ساختمان با فرکانس تشدید شود، ساختمان با انرژی بسیار زیادی حرکت خواهد کرد و احتمالاً تخریب خواهد شد؛ اما میراگر جرمی تنظیم‌شده فرکانس تشدید را خنثی کرده و پاسخ دینامیکی ساختمان را به حداقل رسانده و از تخریب آن جلوگیری می‌کند.
فیوزهای قابل تعویض
فیوز در عالم الکتریسیته وسیله‌ای است که مدارهای الکتریکی را در برابر جریان بیش‌ازحد مجاز محافظت می‌کند. اگر جریان زیادی از فیوز بگذرد، فیوز می‌سوزد و از حرارت بیش‌ازحد و آتش‌سوزی جلوگیری می‌کند. سپس می‌توان با تعویض فیوز سیستم را به حالت عادی بازگرداند.
محققان دانشگاه‌های استنفورد و ایلینوی برای ساخت ساختمان‌های ضد زلزله، در حال آزمایش چنین سیستمی هستند. آنها پروژه‌شان را سیستم کنترل جنبش نامیده‌اند چراکه به‌موجب آن چارچوب‌های فولادی ساختار را به‌صورت ارتجاعی درآورده و باعث می‌شود که روی پی بنا بجنبد، البته این سیستم به‌تنهایی کارساز نیست.
این محققان علاوه بر چارچوب‌های فولادی، کابل‌های عمودی معرفی کرده‌اند که هر چارچوب را به پی ساختمان محکم کرده و مقدار جنبش را به حداقل می‌رساند و جالب اینکه پس‌ازاینکه لرزش‌های ناشی از زمین‌لرزه متوقف شد، کابل‌ها به حالت قبل، یعنی ایستاده برمی‌گردند. آخرین اجزاء هم فیوزهای فولادی قابل تعویض هستند که مابین دو چارچوب یا پایه‌های ستون‌ها قرار می‌گیرند. دندانه‌های فلزی فیوزها انرژی حاصل از لرزش را به شکل جنبش‌هایی در ساختمان درمی‌آورند و بدین ترتیب از شدت انرژی می‌کاهند. این فیوزها اگر براثر زمین‌لرزه از بین بروند قابل تعویض‌اند.
جنبش دیوار درونی
در بسیاری از ساختمان‌های مرتفع، مهندسان برای افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله از ساختار دیوار درونی استفاده می‌کنند. در این سیستم یک دیوار بتن‌آرمه از قلب ساختمان عبور می‌کند و در اطراف آن مجموعه‌ای از بالابرها قرار می‌گیرد. اگرچه این فن­آوری، ساختمان‌ها را در برابر زلزله مقاوم می‌کند اما عالی نیست. محققان در بررسی‌های خود متوجه شده‌اند پایه ساختمان‌هایی که با این نوع دیوارها محکم و ثابت‌شده‌اند دچار کجی ‌بازگشت‌ناپذیر و شکاف‌های عمیق شده و سرعت تخریب ساختمان را بالا می‌برند.
راه‌حل مهندسان ترکیبی از دیوار درونی جنبنده و جداسازی پایه –پیش‌تر از آن صحبت شد – است. جنبش‌های دیوار درونی جنبنده در سطح زمین جلوی تخریب بتن درون دیوار را می‌گیرد. برای انجام این کار، مهندسان دو سطح پایینی ساختمان را با فولاد محکم و آن را با پیش‌تنیدگی در امتداد ارتفاع ساختمان ترکیب کردند. در سیستم پیش‌تنیدگی، فولاد به‌عنوان عامل مقاوم و مؤثر عمل می‌کند. به‌طوری‌که امکان پیدایش ترک در بتن وجود نخواهد داشت. سازه‌های پیش‌تنیده حتی اگر تحت بارگذاری کامل قرار گیرند، می‌توانند طوری طراحی شوند که کمترین خیز و ترک در سازه ایجاد شود.
 شنل نامرئی‌کننده زمین‌لرزه
زمین‌لرزه‌ها تولید امواج می‌کنند که این امواج به موج‌های لرزه‌ای معروف هستند. برخی از این امواج به‌سرعت از بخش درونی زمین عبور می‌کنند و برخی دیگر از قشر بالایی زمین می‌گذرند و موجب حرکت عمودی زمین می‌شوند. در حقیقت این حرکت موجب تخریب ساختمان می‌شود. اکنون تصور کنید، بتوانیم انتقال امواج لرزه‌ای را مختل کنیم. درواقع محققان با استفاده از 100 حلقه پلاستیکی فشرده که در پی ساختمان قرار می‌دهند، شنلی نامرئی کننده به وجود آورده‌اند. این شنل جلوی انتقال انرژی حاصل از امواج لرزه‌ای به روبنای ساختمان را گرفته و از تخریب آن جلوگیری می‌کند. یک تیم فرانسوی این نوع سازه را در سال 2013 آزمایش کرد.