ایمنی یکپارچه در برابر زلزله در شهرها و طرح‌های جدید نوآوری
شهریار تبریز / آذر کریم زاده : بیشترین صدمات ناشی از زمین لرزه در اثر فروریختن ساختمان ها است، بنابراین همه چیز از منطقه بندی و برنامه ریزی گرفته تا طراحی و ساخت و ساز عوامل اصلی ایجاد ساختمان های ایمن است. نوشته زیر به برخی از شهرها و ایده های جدید نوآورانه در زمینه ایمنی در برابر زلزله می پردازد.
چرا زمین لرزه ها چنین چالشی را ارائه می دهند؟
هنگامی که صفحات تکتونیکی زمین بهم برخورد می کنند، امواج ایجاد شده باعث می شوند زمین و همه چیز روی آن بلرزد. ساختمان ها برای پشتیبانی از بار عمودی سازه ساخته شده اند. اما زمین لرزه ها همچنین باعث ایجاد بار جانبی می شوند که ساخت و سازهای ایمن را پیچیده تر می کند.
روش های اثبات شده بسیاری برای ساخت بناهای مقاوم در برابر زلزله وجود دارد. متأسفانه همیشه از این روش ها استفاده نمی شود. به عنوان مثال، بیشتر ویرانی های زلزله بزرگ مکزیکوسیتی در سپتامبر سال ۲۰۱۷ ناشی از فروپاشی ساختمان های ساخته شده با اسلب بتونی مسطح ارزان قیمت بود که اکنون در بسیاری از کشورها غیرقانونی است.
برعکس، آسمان خراش ۵۷ ساله شهرداری، در همان شهر، با مصالح و فن آوری های مناسب ساخته شده است. این ساختمان به ارتفاع ۲۲۵ متر بر پایه ای بنا شده که توسط ۲۵۲ چوب بصورت عمیق در داخل زمین قرار داده شده است که لنگری برای روبنایی ساخته شده از ستون های استیل با پوشش بتونی مسلح و فولاد سازه می باشد. در داخل ساختمان، ۹۸ گیرنده زمین لرزه ارتعاشات لرزه ای را جذب و خنثی می کنند. در سپتامبر ۲۰۱۷، این ساختمان از لحاظ مقاومت در رتبه اول قرار داشت!
"عمارت های کوچک و متوسط اساساً بیشتر در معرض خطر زمین لرزه هستند، در حالی که یک ساختمان ۱۰۰ طبقه از قضا از این فرکانس لرزه ای متاثر نمی شود و با آن هم طراز نمی شود".
اصول : اولین قدم برای شهرهای مقاوم در برابر زلزله
بسیاری از ویرانی ها در مکزیکوسیتی می توانست با اصول مناسب پیشگیری شود. این شامل عناصری از قبیل پهنه بندی و کدهای استاندارد ساختمان است که نشان می دهد یک ساختمان در کجا و چگونه ساخته می شود و همچنین سؤال مهم در مورد اینکه آیا اصول در واقع اجرا شده اند یا خیر.
اما در اکثر مواقع زلزله در شهرها و به خصوص مناطق حاشیه نشین شهری را برای گرفتن قربانی انتخاب می کند و آنچه که بسیار مهم است افزایش عمق فاجعه در ابعاد انسانی و زیر ساخت های آن است. دولت ها با تدوین برنامه ریزی مناسب برای استفاده از اراضی و ریزگردهای لرزه ای، (برای مثال نوع خاک، نوع نقص و غیره)، امنیت عمومی را نضمین می کنند. مهندسی زلزله علمی است، اما متخصصان فقط در صورت وجود اصول مناسب و رعایت آنها می توانند از دانش خود به طور کامل استفاده کنند.
مهندسان می توانند ابزار خود را با استفاده از روش های پیش ساخت مانند تجزیه و تحلیل تعامل بین خاک و ساختار و تجزیه و تحلیل طیفی خاص آن سایت، گسترش دهند. محققان در حال آزمایش شبیه سازی مقیاس در "جداول لرزشی" غول پیکر در آزمایشگاه ها هستند که از کوبه (ژاپن) و دهلی (هند) گرفته تا الجزایر (الجزایر) و رنو (ایالات متحده) گسترده شده است.
آنها کار خود را با ابزارهای مختلف دیجیتالی، ابزارهای دقیق در زمان واقعی و نرم افزار تجسم بصری ۳ بعدی ادامه می دهند و طراحی پروژه را همزمان با پیشرفت آن تطبیق می دهند که راه حلی مناسب برای ترکیب خاص خطراتی که هر ساختمان با آن روبرو است، ارائه می دهد.
عایق بندی پایه
داشتن اصول مناسب چارچوبی را تشکیل می دهد که به متخصصان طراحی و ساخت اجازه می دهد مهارت و خلاقیت خود را نشان دهند. یکی از زمینه های بارز برای آن در سطح فونداسیون می باشد.
تکنیک های عایق اولیه و اساسی به ساختمان اجازه می دهد تا روی یک سیستم پایه فلزی یا پایه لاستیکی با هسته سربی، فنرهای فوق العاده مقاوم و سنگین، سیلندرهای پر شده، اسلایدها یا حتی کوسن های هوا معلق شود. پایانه های فرودگاه بزرگ بین المللی صابیحا گوکچن که اخیراً در استانبول (ترکیه) ساخته شده است از ۳۰۰ سیستم عایق بندی پایه ای استفاده می کند که قادر به تحمل یک زلزله ۸.۰ مگاواتی است.
هدف از چنین عایق پایه لرزه ای، جذب منفعلانه انرژی جنبشی زلزله یا دور کردن آن با قرار دادن یک بافر الاستیک یا کشویی بین پایه ساختمان یا بخش های زیرسازی و روبنایی آن است. نمونه دیگر دفتر مرکزی آینده نگر جدید اپل در نزدیکی سانفرانسیسکو، ایالات متحده است که بر اساس ۷۰۰ عایق پایه ساخته شده است. ساختمان هایی که از این تکنیک استفاده می کنند معمولاً توسط "گودال" احاطه شده اند که به آنها اجازه می دهد تا بدون آسیب رساندن به سازه های اطراف، آزادانه حرکت کنند.
کنترل لرزش ساختمان
اگر هدف از عایق بندی پایه کاهش بار زلزله در پایه ساختمان باشد، هدف از تکنیک های کنترل لرزشی، پراکندگی، اتلاف یا جذب موج انرژی در داخل ساختمان است.
یکی از این روش ها حتی به یک جاذبه توریستی تبدیل شده است - بین طبقه ۸۷ و ۹۲ ساختمان بسیار بزرگ تایپه ۱۰۱ در کشور تایوان می باشد. در اینجا، آنچه به نظر می رسد یک گوی فلزی طلایی ۷۲۸ تنی باشد، به عنوان بزرگ ترین سیستم کاهش تعادل وزن ترازو در دنیا عمل می کند. این سیستم که برای مقابله با وزش باد شدید و امواج لرزه ای مفید است، مانند یک آونگ در جهت مخالف با ارتعاشاتی که به سوی ساختمان می روند حرکت می کند و این امر باعث خنثی کردن انرژی و حفظ ساختمان می شود.
در توکیو، ژاپن، برج ۲۳۸ متری موری از سیستمی در قلب ساختمان استفاده می کند تا به صورت نیمه فعال با انرژی لرزه ای مقابله کند. کمک فنرهایی از فولاد نرم در نزدیکی پایه داخلی به ساختمان این امکان را می دهد تا در کمال امنیت کشش و نوسان داشته باشد. آنها به دمپرهای (سیستم های میراگر لرزه ای) روغنی متصل شده اند که از مقاومت سیال برای جذب لرزه ها استفاده می کنند در حالی که دمپرهایی با ترمز یکپارچه همزمان سایر لرزه ها را نیز به گرمای اصطکاک تبدیل می کنند.
استفاده از بهترین مصالح
علاوه بر مقررات، طراحی و تکنیک ها، مصالح نیز مهم هستند. آنها باید سختی و انعطاف پذیری را ترکیب کنند، یعنی بتوانند بدون شکستن خم شوند. مصالح شکننده مانند سنگ تراشه های بدون آرمه یا بلوک های بتنی خطرناک ترین مواد در هنگام وقوع زلزله هستند.
مثلا مرکز بزرگ ویلشایر با ۷۳ طبقه - بلندترین ساختمان لس آنجلس را در نظر بگیرید. از آلیاژهای حافظه دار شکلی در ساختارهای مقاوم در قسمت های زاویه ای ساختمان استفاده شده است. آنها بطور دینامیکی تحت فشار خم می شوند اما به شکل اصلی خود بر می گردند. اگر به حداقل الاستیسیته خود برسند، گرم شده و انرژی جنبشی حاصل از زلزله را در نهایت امنیت و اطمینان به انرژی حرارتی تبدیل می کند. این ساختمان همچنین دارای یک هسته مستطیل شکل وسیع و تیرهای طناب دار در چند طبقه است که در خنثی کردن لرزه ها اهمیت اساسی دارند.
به طور کلی، طراحان به طور فزاینده ای همیشه سقف های سبک تر، فونداسیون محکم تر و سازه های انعطاف پذیر تر (در حالی که مستحکم باقی مانده اند) را مد نظر قرار می دهند. بتن آرمه فولادی، فولاد سازه، بتون آرمه هوشمند با کابل هایی از آلیاژهای حافظه دار شکلی یکپارچه و حتی پلیمرهای حافظه شکل از جمله موادی هستند که امروزه برای ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرند.
در مورد ساختمان های قدیمی چطور؟
ساختمان های قدیمی نیز باید در برابر زلزله ها مقاوم سازی شوند. بسیاری از روش های جدید برای ایمنی در برابر زلزله برای مدرن سازی آنها نیز استفاده می شوند. افزودن عایق ضد زلزله به هسته ساختمان، روشی محبوب و رایج برای محافظت از بناهای تاریخی قدیمی، مانند ساختمان شهر کانتی در ایالات متحده آمریکا و دفتر مرکزی بانک ژاپن در توکیو، با قدمت ۱۲۲ سال می باشد.
راه دیگر برای مدرن سازی مقاومت ساختمان ها در برابر زلزله، اضافه کردن یک سازه فلزی بیرونی است. در ولینگتون، نیوزیلند، برای ساختمانی قدیمی از چارچوب فولادی با مهاربندی خارج از مرکز استفاده شده است تا ساختار آن را مستحکم نماید. در نومی (ژاپن) پرده ای از سلول های ترموپلاستیک ۹ میلی متری و میله هایی از فیبر کربن به ساختمان فا- بو کمک می کند تا با اطمینان و امنیت کامل در برابر ریتم امواج لرزه ای نوسان کند.
روش های قدیمی نیز مورد بازنگری قرار می گیرند. به عنوان مثال، در کویتو (اکوادور)، مقاومت انعطاف پذیر بامبو توسط دولت محلی برای ساختمان های کوچک تر ارتقا می یابد. کار پژوهشکده WKI در آلمان حتی جاه طلبانه تر است. این پژوهشکده برای تحقیقات پیشرفته چوب، استفاده از تیرک های سترگ چوبی مستحکم را برای تحمل بیشتر بار در ساختمان های بزرگ، مورد مطالعه قرار داده است. "چوب در برابر زلزله بسیار بادوام، سبک اما مستحکم و مناسب است. ویژگی مکانیکی آن را به خوبی می توان با خواص کامپوزیت های بسیار بادوام مقایسه کرد - اما برای هزینه های قابل توجهی از مواد". اگر این نوآوری هنوز به اندازه مکفی فن آوری به نظر نرسد، آنها همچنین در حال کار بر روی اتصالات فولادی الاستیک با دوام فوق العاده زیاد هستند که توسط سنسورها کنترل می شوند تا به ساختمان ها کمک کنند تا یکپارچگی ساختاری خود را در هنگام زمین لرزه حفظ کنند.
برنامه ریزی شهری و پیش بینی جهانی
ایجاد ایمنی در برابر زلزله یک کار چند وجهی است - بخشی از آن برنامه ریزی جامع شهری برای کاهش ریسک زلزله نامیده می شود. به عنوان مثال، شهرهای در معرض خطر نیز باید از مکان های خطرناک و زیرساخت های حیاتی محافظت کنند و خدمات اضطراری باید بتوانند به سرعت عمل کنند. بسیاری از شهرها از سنسورهای لرزه ای هوشمند برای هشدار از وقوع زمین لرزه قبل از قویترین موج های شوک استفاده می کنند.
آگاهی عمومی و آماده سازی قبل، حین و بعد از وقوع زلزله نیز بخشی از سیاست های عمومی است. به عنوان مثال، در بوگوتا، کلمبیا، به صاحبان خانه ابزاری مدرن جهت مقاوم سازی خانه هایشان داده می شود. در شهرهای سراسر آمریکای شمالی، مانند سیاتل و ونکوور، شبیه سازی های سالانه زلزله شیک اوت بزرگ(Great Shakeout) مشاوره های عملی و آموزشی را با سرگرمی و بازی ها ادغام می کند.
ایمنی آسانسور نیز بخشی از چشم انداز جهاانی است. تولیدکنندگان مسؤول دائما در حال مطالعه چگونگی تأثیر زلزله بر ساختمان های بلند و اجزای آسانسورهای آنها هستند. به عنوان مثال، شرکت آسانسوری تیسان کراپ با دانشگاه تانگجی در شانگهای در این زمینه تحقیقاتی را انجام می دهد. این شرکت همچنین در این برج های آزمایشی در شهر های ژونگشان چین و روتویل آلمان از یک سیستم دفع داخلی استفاده می کند. این ساختمان ها در واقع می توانند یک زلزله را شبیه سازی کنند به طوری که دانشمندان همچنان از دستگاه های تحرکی که هر روز از آنها استفاده می کنیم محافظت می کنند.
در همین حال، آسانسورها از سنسورهای لرزه ای داخلی استفاده می کنند تا وقوع زلزله قریب الوقوع را هشدار دهند. سوئیچ ها سپس به طور خودکار آسانسور را به طبقه بعدی موجود هدایت کرده و درها را باز می کنند.
ساختن شهرهایی مقاوم در برابر زلزله
آمادگی برای وقوع زلزله در همه جهات در حال گسترش است، از ایده های نسل جدید مانند ViBa، سدی ارتعاشی که قرار است در زیر خیابان ها و اطراف ساختمان ها قرار گیرد تا بتواند امواج شوک را جذب کند، تا منطقه بندی بهتر، اجرای مقررات به نحو احسن و تعهد و درگیری بیشتر شهروندان در آماده سازی کامل در مناطق دارای ریسک بیشتر زلزله است. شهرهای مقاوم در برابر زلزله کار پیچیده ای را در بر می گیرند که شامل فن آوری، برنامه ریزی، طراحی، مصالح و آمادگی شهروندان است. اینگونه است که می توان شهرهایمان را ایمن نگه داشت چه در مناطق مستعد زلزله و یا هر جایی دیگر!
بتنی که ساختمانها را در برابر زلزله مقاوم تر می کند
این روش می تواند موارد زیادی را تغییر دهد زیرا این بتن، بیش از همه، برای تقویت سازه های قدیمی مورد استفاده قرار می گیرد. شما می دانید که امروزه استانداردهای ساخت و ساز مقاوم در برابر زلزله وجود دارد. استانداردهای بسیار مؤثر که در همه مناطق ریسک پذیر اجباری شده است ولی بدلیل قیمت گران آنها زیاد استفاده نمی شوند. در حالیکه با بکارگیری این بتن جدید، ما می توانیم دیواره های کلیه ساختمان های قدیمی که مطابق استاندارد نیستند خیلی ساده مانند نوعی پوشش مستحکم کنیم.
آیا این بتن جهت مقاومت در برابر زلزله کافی خواهد بود؟
آری. آنها تست هایی را در آزمایشگاه انجام دادند. با یک لایه تنها یک سانتیمتر، یک دیوار بتنی در برابر زلزله به بزرگی ۹ ریشتر مقاومت خواهد کرد. در حالیکه بدون چنین پوششی با زمین لرزه ای کمتر از ۵ ریشتر ساختمان فرو میریزد. بنابراین بدیهی است که این نوآوری مورد علاقه و استقبال بالایی قرار می گیرد.
محققان دانشگاه بریتیش کلمبیا در ونکوور کانادا این بتن را تهیه کردند که به اندازه فولاد سخت است. اما آنها الیافی را به آن اضافه کردند که خاصیت ارتجاعی خاصی به آن می بخشد. پس زمانی که در معرض یک زمین لرزه قرار میگیرد، به جای شکستن، تغییر شکل می دهد.
اپلیکیشن پیش گیری از صدمات زمین لرزه در کالیفرنیا
MyShake که توسط ایالت کالیفرنیا ساخته شده است، چند ثانیه قبل از وقوع زمین لرزه به ساکنان آن منطقه هشدار می دهد. این امر به کالیفرنیایی ها در مورد زلزله قریب الوقوع هشدار می دهد و به آنها اجازه می دهد تا قبل از اولین لرزه‌ها، به جاهای ایمن بروند. به گفته فرماندار ایالت کالیفرنیا، "۹۹.۷٪ این احتمال وجود دارد که زمین لرزه ای بزرگتر یا برابر ۶.۷ ریشتر بتواند در سی سال آینده این ایالت را بلرزاند". این برنامه جهت دور ماندن و یا به حداقل رساندن بلایایی چون زلزله توسعه داده شده است.
نزدیک به ۸۰۰ سنسور در سراسر ایالت نصب شده اند تا امواج اولیه زلزله را ضبط کنند. این سنسورها بلافاصله داده ها را از این امواج به سه مرکز پردازش انتقال می دهند، جایی که رایانه ها زمان و قدرت دقیق زلزله را مشخص می کنند. این برنامه از مناطقی که لرزه احساس می شود، درباره مکان هایی برای پناه گرفتن و انواع وسایل جهت امنیت ما هشدار می دهد. بنابراین به محض ورود به کالیفرنیا، یک دانلود ساده ممکن است جان شما را نجات دهد.
فن آوری ۵G در تشخیص زودهنگام لرزه ها در ایتالیا
شهر لاکوئیلا در مرکز ایتالیا به تدریج در حال نو شدن می باشد چرا که بیش از ده سال پس از زلزله ویرانگر که باعث کشته شدن چند صد نفر از مردم شد، آثار آن هنوز هم تا حد زیادی قابل مشاهده است. امروزه، لاکوئیلا در حال آزمایش اینترنت ۵G است. شبکه تلفن همراه فوق العاده سریع از نظر او مورد توجه ویژه ای است زیرا این امکان را فراهم می کند تا مدیریت بهتر شرایط اضطراری مرتبط با زمین لرزه را انجام دهد.
شهرداری لاکوئیلا یک مرکز نوآوری پویا تأسیس کرده است که یک شرکت چینی ZTE و دانشگاه L'Aquila مشغول آزمایش سیستمی با حساسیت بالا جهت هشدار سریعتر زمین لرزه باشد. با نصب سنسورهایی در مرکز زلزله که مستقیما از طریق رایانه هدایت می شوند، به لطف فن آوری ۵G، می توانند لرزش ها را در اسرع وقت تشخیص داده و تقریبا هشت ثانیه قبل از موج واقعی زلزله، هشدار لازم را به ساکنان آن منطقه ارسال کنند.
............................
*مترجم
منبع :
https://fr.euronews.com/2020/01/15/l-aquila-en-italie-laboratoire-vivant-de-la-5g
https://urban-hub.com/fr/cities/securite-antisismique-integree-les-villes-innovent/
https://lestransitions.fr/2020/08/12/telephones-android-detecter-des-seismes/
لینک اصل خبر در سایت شهرداری تبریز
نظرات