هر سال در ایران زلزله های بزرگ و کوچک زیادی رخ می دهد. به همین دلیل، ساخت ساختمان های ضدزلزله اهمیت بیشتری پیدا میکند. برای ساخت چنین سازه هایی، از مصالح مختلفی همچون میلگرد استفاده می شود. در واقع قیمت روز میلگرد تاثیر قابل توجهی در هزینه های تمام شده ساخت بنای ضد زلزله دارد.

در این مطلب، قصد داریم در مورد نحوه ساخت ساختمان ضد زلزله، مصالح مورد استفاده و روش های مقاوم سازی بنا صحبت کنیم. در پایان هم مقایسه ای بین ساختمان سازی ایران و ژاپن خواهیم داشت. اگر به مطالعه این موضوعات علاقه دارید، تا پایان همراه ما باشید.

میلگرد مورد استفاده در ساختمان ضد زلزله

بتن مورد استفاده در سازه های بتنی، مقاومت فشاری بالایی دارد؛ اما از نظر مقاومت کششی، ضعیف عمل می کند. به همین دلیل، در برابر فشارهای ناشی از زلزله آسیب می بیند. برای رفع این نقطه ضعف، از میلگرد در بتن استفاده می شود. محصول نهایی، به نام بتن آرمه یا بتن مسلح معروف است. مقطع فولادی مورد استفاده در این نوع بتن، بیشتر از میلگردهای آجدار 14، 12 و 16 است. اما دلیل انتخاب این سایزها به صورت آجدار چیست؟

میلگرد دارای انواع مختلفی است. قبل از هر چیز، می توان آن را در دو دسته ساده و آجدار قرار داد. میلگردهای ساده با گرید A1 شناخته می شوند؛ در حالی که انواع آجدار به سه گرید A2 تا A4 معروف هستند. برای ساخت بتن آرمه از میلگرد آجدار (معمولا با گرید A3) استفاده می شود تا خاصیت چسبندگی و استحکام درونی محصول افزایش یابد.

نکته بعد، سایز میلگرد مورد استفاده در بتن آرمه است. برای ساخت این محصول، میلگرد 14 کاربرد بیشتری دارد. بعد از آن، سایزهای 12 و 16 قرار می گیرند. این سایزها در عین مقاومت بالا، وزن کمتری دارند. بنابراین بار مرده سازه کاهش می یابد. البته بهای انواع میلگرد همچون قیمت میلگرد صادراتی می تواند هزینه ساخت و ساز را افزایش دهد. اما در برابر نتیجه نهایی، این هزینه قابل چشم پوشی است.

ساختمان ضد زلزله چطور عمل می کند؟

در طراحی همه سازه ها، نکاتی برای تحمل وزن بنا و نیروهای عمودی ناشی از جاذبه رعایت می شود. اما این استانداردها برای ساختمان های ضدزلزله کافی نیست. حرکت های ناشی از زلزله نیرو و فشارهای افقی را به سازه وارد می کند. این موضوع، منجر به فروپاشی بخش هایی مثل ستون ها، سقف و … می شود.

برای بهبود عملکرد بنا در مقابل این فشارها، اقداماتی برای تقویت و بهینه سازی بخش های مختلف صورت می گیرد. علاوه بر آن، از مصالح انعطاف پذیر استفاده می شود تا انتقال نیروهای افقی وارد شده و مقاومت در برابر آن ها بهتر انجام شود.

افزایش پایداری ساختمان در برابر زلزله

متخصصان توصیه می کنند برای افزایش پایداری سازه در برابر زلزله، از مصالح و شیوه های خاصی استفاده شود. از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• یکی از مهم ترین نکات، استفاده از مصالحی است که در عین وزن کم، مقاومت بیشتری داشته باشند. یکی از این مصالح، فوم ها و یونولیت ها هستند. آن ها مقاومت چندانی ندارند؛ اما وقتی به سایر مواد مثل بتن و میلگرد اضافه شوند، به یک ترکیب کم وزن و مقاوم می رسیم. بلوک های هوادار هم چنین قابلیتی دارند. این مصالح با سیلیس ساخته می شوند. به این نکته دقت داشته باشید که همه دسته هایی ذکر شده، در کنار مقاومت در برابر زلزله، عایق صوتی و حرارتی هم هستند.
• راهکار بعد، استفاده از پوشش محافظ ضد زلزله است. این مواد به صورت لایه ای روی بخش های مورد نظر اضافه می شوند تا مقاومت آن ها را در برابر فشار ناشی از زلزله افزایش دهند. این پوشش ها علاوه بر بهبود مقاومت سازه، از سقوط مصالح در زمان زلزله هم جلوگیری می کنند.
• روش سوم، استفاده از بلبرینگ در پی ساختمان است که در سازه های عظیم، برج ها و آسمان خراش ها استفاده بیشتری دارد. در این حالت، بلبرینگ هایی در پی ساختمان قرار می گیرد. در زمان زلزله و با اضافه شدن نیروهای افقی، پی سازه به آرامی حرکت می کند تا انرژی تخلیه شود و آسیبی به سایر بخش ها وارد نشود.

نقش مقاطع فولادی در جلوگیری از خرابی های پس لرزه ها

در مواجه با حادثه ای مثل زلزله، دو دغدغه اصلی وجود دارد؛ اولین مورد، زمانی است که این اتفاق رخ می دهد و چالش دوم، پس از حادثه اصلی و پس لرزه های آن است. مقاوم سازی ساختمان کمک می کند تا در صورت ایجاد خرابی و خسارت برای ساختمان (در زمان زلزله های بسیار شدید)، با وقوع پس لرزه ها تخریب جدیدی رخ ندهد.

یکی از راهکارهای آن، استفاده از پوشش های محافظ ضد زلزله است که در قسمت قبل در مورد آن صحبت کردیم. اما گزینه بعد، استفاده از مقاطع فولادی در ساخت و ساز است؛ مواردی مثل تیرآهن و میلگرد.

بر این اساس، سازه های اسکلت فلزی می توانند گزینه خوبی برای مناطق زلزله خیز باشند. البته سازه بتنی هم مقاومت بالایی دارد؛ اما عملکرد سازه اسکلت فلزی در برابر زلزله تا حدودی بهتر است. یکی از دلایل اصلی آن، تحمل نیروهای کششی و خمشی توسط این مقاطع است. مورد بعد، ظرفیت تحمل بار است. سازه های اسکلت فلزی در این زمینه عملکرد بهتری دارند. تمام این موارد، باعث شده اند تا استفاده از مقاطع فولادی، راهی مناسب برای پیشگیری از تخریب بیشتر بنا باشد.

مقایسه ساختمان ضد زلزله در ژاپن و ایران

ژاپن یکی از زلزله خیز ترین کشورهای دنیاست و سالیانه موارد متعددی از این بلای طبیعی رخ می دهد. شدت زلزله های ژاپن هم چندان کم نیست؛ به طوری که گاهی شاهد وقوع زمین لرزه هایی به بزرگی 8 ریشتر هستیم. اما چند نکته باعث شده تا ساختمان های ضد زلزله ژاپن عملکرد بسیار خوبی داشته باشند.

مورد اول، فرهنگ سازی است. قبل از وارد شدن به مباحث فنی، مردم ژاپن پذیرفته اند که زلزله جزئی از زندگی در این کشور است. پس خود را برای آن آماده می کنند. در جریان این آماده سازی، فعالیت های مختلفی صورت می گیرد.

یکی از آن ها، صدور پروانه های ساخت و پایان ساخت است. این موضوع در ژاپن با سختگیری بسیار بالایی انجام می شود. البته این سختگیری بر سر نکات فنی و مهندسی است و سلیقه شخصی افراد در آن دخالت ندارد.

مورد بعد، استفاده از مصالح با کیفیت است. گاهی سازندگان و ذی نفعان کاهش یا افزایش قیمت میلگرد مصرف شده در ساختمان، به دنبال راهی برای پایین آمدن هزینه ساخت هستند. با این تفکر، اولین جایی که ضربه می خورد، کیفیت مصالح به کار رفته و در نهایت، مصرف کننده واقعی است. اما در ژاپن به خاطر وجود قوانین سختگیرانه و البته تولید مصالح با کیفیت، کمتر شاهد چنین وقایعی هستیم.

در پایان، استفاده از تکنولوژی روز موجب عملکرد بهینه سازه در زمان زلزله می شود. ژاپنی ها که از کشورهای صاحب تکنولوژی هستند، توانسته اند مقاومت سازه های خود را به شیوه های مدرن افزایش دهند. همه این ها، باعث نجات جان انسان ها در زمان وقوع حوادث طبیعی خواهد شد.