تنها چند ساعت پس از آن که یک زلزله مرگ بار در ایران ۳۲۰ کشته برجا گذاشت، زلزله ای دیگر به قدرت ۵.۸ ریشتر سواحل ژاپن را لرزاند. خبرها حاکی از آن است که حتی سواحل کاستاریکا نیز از زلزله متاثر شده اند.

تنها چند ساعت پس از آن که یک زلزله مرگ بار در ایران ۳۲۰ کشته برجا گذاشت، زلزله ای دیگر به قدرت ۵.۸ ریشتر سواحل ژاپن را لرزاند. خبرها حاکی از آن است که حتی سواحل کاستاریکا نیز از زلزله متاثر شده اند. زلزله ۷.۳ ریشتری که در نزدیکی مرز ایران و عراق اتفاق افتاد، قریب ۲ هزار نفر زخمی برجا گذاشته و ایران می رود که در سوگ دوباره زلزله غرق شود.

به گزارش انتخاب، اما ژاپن، کشوری است که هرساله در حدود ۱۵۰۰ مورد زلزله در آن اتفاق می افتد. این کشور یکی از پیشگامان مدیریت بهینه بحرانی از نوع زلزله است. شهروندان این کشور اغلب در جستجوی راه حل های نوین برای مقابله با این بلای طبیعی هستند. در این مقاله شما را با تعدادی از این ایده های خلاقانه آشنا خواهیم کرد، به امید روزی که مدیریت بحران در کشور ما نیز زبانزد باشد.

پرده های ضدزلزله

شرکت کماتسو سایرن (Komatsu Seiren) سال گذشته ایده ای را مبنی بر استفاده از طناب های فیبری کربنی به دور ساختمان ها پیشنهاد کرد. در این روش معماران به جای استفاده از بتون و آهن، از طناب هایی استفاده خواهند کرد که درست مثل یک پرده به دور بنا کشیده خواهند شد. جنس این ریسمان های چندلا که قدرت ارتجاعی بسیار زیادی دارند، نوعی کامپوزیت فیبری کربنی است و از آن برای تقویت سازه ها استفاده خواهد شد.

ریسمان های کربنی فیبری به طول ۱۶۰ متر که مجموع وزن آن ها تنها ۱۲ کیلوگرم است.

شان هوریکی (Shun Horiki)، معمار ارشد این پروژه در گفتگو با وایرد (WIRED) گفت: «از آن جایی که این فیبر کربنی، محکم و در عین حال نرم است، این ایده را در ذهن ما به وجود آورد که از آن به عنوان یک وسیله خاص مقاوم سازی بنا استفاده کنیم. در بنایی که این ایده را بر روی آن اجرا کردیم، تعداد ۱.۰۳۱ مفتول در پشت بام کار گذاشته شد و سپس سیم های متصل به مفتول ها را به زمین وصل کردیم تا ساختمان کاملا مهار شود. مطالعات نشان می دهد که در این شرایط وقتی ساختمان به سمت چپ تکان می خورد، ریسمان هایی که در سمت راست هستند، آن را به عقب می کشند و بالعکس. در حقیقت ما از ۲.۷۷۸ ریسمان پوششی استفاده کردیم و پرده ای را به دور بنا کشیدیم که می توان از آن با عنوان یک لایه پایدار یاد کرد.»

کیسه های هوا

استفاده از کیسه های هوا یک روش دیگر است که شرکت دانشین (Danshin) در سال ۲۰۱۲ میلادی آن را پیشنهاد کرد. در این روش ساختمان را روی کیسه های هوای بزرگی می سازند که سبب می شود تا در زمان زلزله های مرگ بار ساختمان قدرت ارتجاعی لازم را داشته باشد و احتمال ریزش بنا هم به حداقل برسد. از آن جایی که تحت این شرایط بنا در هنگام زلزله با زاویه مشخصی تکان می خورد، در نتیجه ضریب شکست بنا هم به حداقل ممکن تقلیل پیدا می کند. همان طور که می دانید، یک دلیل افزایش ضریب شکست وزن و در عین حال عدم انعطاف پذیری سازه ها است بنابراین در هر روش پیشنهادی باید این دو فاکتور را لحاظ کرد.

در این تصویر می توانید کیسه هوایی را که شرکت دانشین پیشنهاد کرده است، از نزدیک ببینید. این کیسه هوا قابلیت آن را دارد که سازه را به اندازه ۳ سانتی متر بالاتر ببرد.

نحوه عملکرد کیسه های محافظ به این صورت است که در وهله نخست سنسورهای حساس، اولین ارتعاشات را ثبت می کنند و پس از آن کمپرسور فعال می شود. کمپرسور، کیسه های هوا را که در زیر بنا جاسازی شده اند، پر کرده و این اتفاق در ظرف کم تر از ۱ ثانیه رخ می دهد. لازم به یادآوری است که کیسه های هوا بنا را از فونداسیون جدا نمی کنند بلکه فضای جابجایی پیش تر در سازه محاسبه شده و ساختمان را تنها به اندازه ۳ سانتی متر بالا می برند تا در شرایط ایستایی کامل قرار گیرد.

سازه های مقاوم در برابر زلزله

یک روش خیلی مهم در کشور ژاپن برای بناهایی که از یکدیگر جدا هستند، روش مقاوم سازی بنا در برابر زلزله است. این روش پس از سال ۱۹۸۱ میلادی در این کشور باب شد و در آن بر مبنای یکسری استانداردهای خاص تدابیری اعمال می شود. بر اساس این استانداردها ابنیه را می توان به دو گروه سازه های سخت و محکم (Rigid Structure) و سازه های منعطف (Flexible Structure) تقسیم کرد. سازه های سخت به سازه هایی گفته می شود که به دلیل پرهیز از ریزش بنا بسیار محکم ساخته می شوند و در مقابل سازه های منعطف آن هایی هستند که هدف اصلی از ساخت شان پخش نیروی حاصل از تحرکات لرزه ای می باشد.

در روش مقاوم سازی بنا معمولا از محورهای توپی، میله یا سیلندرهای بادی استفاده می شود.

درست است که اغلب بناها می توانند وزن سازه و ملحقات آن را تحمل کنند اما این امر لزوما به این معنا نیست که قادر به تحمل فشارها یا نیروهای رانشی که از راست و چپ به آن ها وارد می شود نیز هستند. خطرناک ترین بناها در زمان زلزله، سازه های بتونی و حتی آجری هستند که تقویت نشده اند. بدیهی است که فشارهای جانبی به سرعت باعث ریزش این نوع از بناها می شود، برای پرهیز از این اتفاق در ژاپن چند تدبیر به کار بسته می شود: بستن فونداسیون ها، طبقات، دیوارها، به یک اصطلاحا جعبه محکم که بتواند همه بنا را در زمان زلزله سرجای خود نگه دارد. یک روش مرسوم دیگر هم هست که از آن به نام ایزوله کردن پایه (Base Isolation) یاد می شود.

ایزوله کردن پایه، مجموعه ای از عناصر سازه ای است که ارتباط بین اجزای یک سیستم را به نوعی قطع می کند یعنی به واسطه انفصالی که بین سازه و فونداسیون ایجاد می کنند، بنا را در زمان تحرکات لرزه ای تقویت می کنند. استفاده از کیسه های هوا و محورهای توپی در اصل حاصل همین ایده اولیه است که در ژاپن به اشکال مختلف از آن استفاده می شود.

استفاده از فریم های گهواره ای

یک فناوری پیشگامانه دیگر برای ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله در ژاپن استفاده از فریم های گهواره ای (Rocking Frames) است. این روش ۳ جزء مهم را شامل می شود که عبارتند از استفاده از قاب ها، کابل ها و فیوزهای فلزی. از مزایای استفاده از این روش این است که نه تنها بنا به سرعت ساخته می شود بلکه در عین حال نسبت به زلزله هم مقاومت بسیاری دارد.

سازه هایی که در آن ها از تکنیک فریم های گهواره ای استفاده می شود، در صورت آسیب دیدگی هم به سرعت و هم ارزان بازسازی می شوند.

در سال ۲۰۱۰ پروفسور گرگوری دایرلاین (Gregory Deierlein) از دانشگاه استنفورد استفاده از فریم های آهنی را در ساختمان ها پیشنهاد کرد که این ایده در ژاپن به شدت مورد استقبال قرار گرفت. کابل های فلزی که توسط این محقق در یک بنا مورد استفاده قرار گرفتند، اثربخشی خود را پس از زلزله ۷ ریشتری در شهر میکی ژاپن (Miki City) نشان دادند. کابل ها و فیوزها پس از زلزله تعویض شدند اما بنای مذکور به هیچ وجه آسیب ندید. اگر کسی در داخل چنین بنایی باشد، احساس می کند که زمین اطرافش به سمت بالا در حال حرکت است و علت هم حرکت پروانه ای شکل قاب هایی است که دانشمندان دانشگاه استنفورد آن را در بنا طراحی کرده اند. بررسی ها حاکی از آن است که با استفاده از این روش بنا اغلب کم ترین آسیب ممکن را از زلزله متحمل می شود.

سازه های میرا

در این تصویر می توانید قاب های فلزی را که دانشمندان دانشگاه آکسفورد پیشنهاد کرده اند، ببینید. یکی از مهم ترین مزایای ساخت چنین ابنیه ای جدای از ایمنی بالا، امکان بازسازی اقتصادی عنوان شده است.

یکی دیگر از روش های پیشنهادی ژاپنی ها، استفاده از دیوارهای موسوم به دیوارهای میرا است که به منظور به حداقل رساندن تحرکات ناشی از زمین لرزه کاربرد پیدا کرده اند. این سازه ها به دو شکل هستند: انواع فعال (Active type) و انواع غیرفعال (Passive type). انواع فعال سازه هایی هستند که از انرژی نظیر برق در آن ها استفاده می شود و انواع غیرفعال آن هایی هستند که از نیروهای فیزیکی استفاده می کنند. این سازه ها نسبت به سازه هایی که صرفا مقاوم سازی می شوند، در زمان زلزله کارآیی بیش تری دارند و موثرتر هم عمل می کنند. کارشناسان معتقدند که سازه های میرا این قابلیت را دارند که تحرکات لرزه ای را بین ۷۰ الی ۸۰ درصد بیش تر از سازه های مقاوم سازی شده کاهش دهند.

زایشین (Seishin) یک تکنیک و روش برای مهار جابجایی ساختمان است که البته در قانون ساخت و ساز ژاپن انجام آن الزامی نیست اما اغلب برای ساختمان های بلندمرتبه پیشنهاد می شود. در این روش از یکسری ضربه گیرها (Damper) استفاده می شود که آن ها انرژی حاصل از زمین لرزه را جذب می کنند و شدت تکان ها را تا حد زیادی می کاهند. اگر به برخی از سازه های مرتفع دقت کنید، یکسری مفتول های ضربدری در آن ها جلب نظر می کند که این مفتول ها اغلب به همین منظور کارآیی دارند. یکی از معایب این روش، هزینه گران آن است اما در عین حال پرفایده بودنش باعث شده تا اغلب در سازه های مرتفع چندطبقه، کارآیی زیادی داشته باشد.

جمع بندی

تبعیت صنعت ساخت و ساز ژاپن از استانداردهای خاص مرتبط با موضوع زلزله از دهه ۱۹۸۰ میلادی آغاز شد و در طول زمان روش ها و استانداردهای جدیدتری معرفی شدند که تا امروز توانسته اند نقش خود را در کاهش بحران به خوبی ایفاء کنند. کاهش احتمال خطر زلزله یکی از موضوعاتی است که در هر خرید و فروش خانه ای در ژاپن مطرح است و این امر هم چندان عجیب نیست، ژاپن کشوری است که زلزله های ۹ ریشتری در آن اتفاق می افتد.

درست است که زلزله خطری بیخ گوش مردم ژاپن است اما واقعیت این است که مدیریت آن در این کشور به بهترین شکل ممکن در دست انجام است. این نکته را نباید فراموش کرد که ژاپن به محدوده موسوم به زون آتشفشانی هم بسیار نزدیک است و به همین دلیل هر زلزله در ژاپن می تواند خطری دیگر به نام سونامی را هم به همراه داشته باشد. اما باز هم ژاپنی ها معتقدند که بهترین روش برای مقابله با زلزله، مدیریت صحیح آن است.

مشاهده در وبسایت منبع