ساختمان ضد زلزله چگونه ساخته می شود؟

ساختمان ضد زلزله ساختار امنی دارد که امنیت جانی ساکنان را بالا می‌برد و خسارت‌های مالی ناشی از حوادث را هم به حداقل می‌رساند. این نوع ساختمان برای مناطق زلزله‌خیز ضروری است، اما استفاده از این سبک طراحی حتی برای مناطقی غیرزلزله‌خیز هم مزیت‌های بسیاری به دنبال دارد. سازه‌های ضد زلزله به کمک تکنیک‌هایی مثل طراحی با قابلیت تحمل تنش‌های لرزشی، استفاده از مصالح باکیفیت و رعایت جزئیات اجرایی ساخته می‌شوند. در این مقاله چندوچون طراحی و ساخت این نوع ساختمان‌ها را بررسی می‌کنیم.

منظور از ساختمان ضد زلزله چیست؟

ساختمان ضد زلزله از نظر طراحی و مصالح مورد استفاده با ساختمان‌های معمولی تفاوت دارد. این نوع ساختمان‌ها در هنگام وقوع زلزله، تنش‌های ناشی از لرزش را بهتر تحمل می‌کنند، فرو نمی‌ریزند و آسیب جدی نمی‌بینند. مقاومت بالای این سازه‌ها هم فرصت کافی برای فرار را فراهم می‌کند و سطح امنیت جانی را افزایش می‌دهد و هم خسارت‌های مالی ناشی از زلزله را به حداقل می‌رساند. البته منظور این نیست که ساختمان‌های زلزله کاملا از تخریب مصون هستند و هنگام زمین‌لرزه اصلا تخریب نمی‌شوند. این ساختمان‌ها فقط در برابر شدت مشخصی از لرزش، پایداری بهتری دارند، احتمال فرو ریختن کامل آن‌ها کم‌تر است و پس از حادثه با بازسازی‌های جزئی، مجددا قابل استفاده هستند.

اصول طراحی ساختمان ضد زلزله

در هر کشوری آیین‌نامه‌های منحصربفردی برای توضیح اصول طراحی سازه‌های ضد زلزله تدوین می‌شود. این آیین‌نامه در ایران با نام‌های «آیین‌نامه 2800» یا «آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله» است. در این آیین‌نامه تمام جزئیات مورد نیاز برای طراحی یک ساختمان ضد زلزله نوشته شده است. در ادامه به تعدادی از مهم‌ترین اصولی که در آیین‌نامه نیز مطرح شده‌اند، اشاره می‌کنیم:

• انتخاب فونداسیون متناسب با خاک محل ساخت و مقاوم‌سازی در صورت سستی خاک زیر سازه
• طراحی سیستم‌های باربر جانبی قوی مثل مهاربند، قاب خمشی یا دیوار برشی

• استفاده از مصالح دارای مقاومت آزمایش‌شده
• کنترل کیفیت ساخت و نحوه استفاده از مصالح توسط مهندس ناظر
• انعطاف سازه برای تغییر شکل کنترل‌شده بدون شکست ناگهانی
• استفاده از اتصالات تقویت‌شده و انعطاف‌پذیر در سازه
• طراحی سازه با کم‌ترین وزن ممکن
• استفاده از سیستم‌های خاص مثل جداساز لرزشی در ساختمان‌های چند طبقه
• طراحی سازه با پلان منظم مربع یا مستطیل

انتخاب مصالح و مقاطع فولادی مناسب برای ساختمان ضد زلزله

یکی از مهم‌ترین بخش‌های طراحی و ساخت ساختمان ضد زلزله، انتخاب مصالحی است که در سازه به کار می‌رود. مقاطع فولادی به‌عنوان مهم‌ترین بخش اسکلت سازه هستند و باید کیفیت و مقاومت بالایی داشته باشند. به همین دلیل قیمت میلگرد، تیرآهن یا سایر مقاطع فولادی که برای سازه‌های ضد زلزله به‌کار می‌رود، باید در اولویت دوم باشد و در درجه اول، کیفیت محصولات مورد توجه قرار گیرد. مقاطع فولادی که از جنس فولاد ST37 یا ST52 هستند، مقاومت کششی بالایی دارند و برای سازه‌های ضد زلزله مناسبند. همچنین در ساختمان‌های ضد زلزله باید از تیرهای INP یا IPE و پروفیل‌های فولادی دوبل (نبشی و ناودانی) استفاده شود.

مصالح به‌کاررفته در ساختمان‌های ضد زلزله نیز تاحدودی با ساختمان‌های معمولی متفاوت است. در این ساختمان‌ها از بتن با مقاومت فشاری بالا (بین C25 تا C40) استفاده می‌شود. همچنین بلوک‌ها و مصالح پوشش نما نیز باید دارای مقاومت بالا در عین وزن پایین باشند تا در صورت بروز زمین‌لرزه تخریب کم‌تری داشته باشند.

سیستم های مقاوم در برابر زلزله

سیستم‌های مقاوم در برابر زلزله، مجموعه‌ای از اجزا هستند که به شیوه‌ای خاص در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا نیروهای ناشی از زلزله را جذب کنند و آن را انتقال دهند و دفع کنند. در ادامه به تعدادی از سیستم‌های مقاوم در برابر زلزله که در این نوع ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌‌گیرند، اشاره می‌کنیم:

• قاب خمشی

• دیوار برشی

• مهاربند

• سیستم‌های لوله‌ای سازه

در بعضی از ساختمان‌های ضد زلزله از سیستم‌های دوگانه استفاده می‌شود، یعنی دو یا چند تا از سیستم‌های مقاوم در برابر زلزله (مثلا مهاربند و دیوار برشی) را به‌صورت همزمان در سازه اجرا می‌کنند.

فناوری های مدرن در ساخت ساختمان ضد زلزله

سیستم‌های مقاوم در برابر زلزله معمولا با مصالح و مقاطع فولادی معمول ساخته می‌شوند، اما ابزارهای جدیدی نیز برای تقویت سازه‌ها طراحی شده‌اند که فناوری‌های پیشرفته‌تری در آن‌ها به کاررفته است و تأثیر بیشتری پیشگیری از تخریب سازه در برابر زلزله دارند. در ادامه توضیحات بیشتری درباره این فناوری‌ها ارائه می‌دهیم:

• جداساز لرزه‌ای: لایه‌های الاستومتری یا لغزشی بین فونداسیون و زمین سازه قرار می‌گیرد. در نتیجه هنگام زمین‌لرزه نیروی کم‌تری به طبقات بالا وارد می‌شود.
• میراگر انرژی: این نوع، یکی از انواع میراگر ساختمان است که باعث ارتعاش بازگشت‌پذیر در ساختمان شده و از این طریق تنش‌های زلزله را خنثی می‌کند.
• اتصالات پیشرفته: اتصالات لغزشی نوع خاصی از اتصالات تقویت‌شده هستند که مقاومت سازه را در برابر زلزله افزایش می‌دهند.

علاوه بر موارد بالا، مصالح ساختمان مدرن با متریال مقاوم‌تر و با شیوه‌های مبتنی بر تکنولوژی ساخته می‌شوند که مقاومت بالا و وزن سبکی دارند و برای ساختمان‌های ضد زلزله بسیار مناسب هستند. بلوک هبلکس یا لیکا از جمله این مصالح هستند.

اشتباهات رایج در ساخت ساختمان ضد زلزله

بعضی از اشتباهات در ساخت‌ ساختمان ضد زلزله یا عدم توجه به جزئیات اصول طراحی و ساخت این نوع سازه‌ها باعث می‌شود همه زحمات و هزینه‌هایی که برای ضد زلزله بودن صرف شده، هدر رود و ساختمان با لرزش‌ فرو ریزد. در ادامه لیست اشتباهات رایجی که مهندسان ساختمان در ساخت این سازه‌ها مرتکب می‌شوند را ارائه می‌دهیم:

• استفاده از نسخه‌های بروزنشده آیین‌نامه ساختمان ضد زلزله
• طراحی پلان نامنظم و وجود اشتباهاتی مثل برش طبقه نرم، پیش‌آمدگی‌های زیاد یا اختلاف ارتفاع ناگهانی
• عدم طراحی سیستم‌های باربر جانبی
• استفاده از مصالح سنگین
• عدم رعایت نسبت آب به سیمان در بتن‌ریزی یا استفاده از بتن‌های غیراستاندارد و آزمایش‌نشده
• اتصالات نادرست یا غیراستاندارد مثل جوشکاری توسط نیروهای بی‌تجربه
• خاموت‌گذاری ناکافی
• عدم اتصال صحیح بین دیوارها و ستون‌ها
• عدم آزمایش خاک پیش از طراحی و اجرای فونداسیون سازه

اشتباهات رایج به دوره ساخت ساختمان‌های ضد زلزله محدود نمی‌شوند. مهندسان ساختمان باید این سازه‌ها را به‌صورت دوره‌ای مورد بررسی قرار دهند و مشکلات احتمالی مثل ترک‌های دیوارها یا آسیب‌های کوچک را برطرف کنند یا از بی‌خطر بودن آن‌ها مطمئن شوند.