یک شهر مقاوم در برابر زلزله به چه شکل می تواند می باشد؟

زمین لرزه مردم را نمی کشد (معمولا)، فرو ریختن ساختمان‌ها این کار را انجام می دهد – به این معنی که شهر‌ها مکانی هستند که بیشتر انسان‌ها نجات پیدا می کنند. در ادامه به هوشمندانه ترین ایده‌ها در ارتباط با این موضوع اشاره خواهد شد.در بین سال‌های 1194 تا 2013، تقریبا نیم میلیون نفر به علت زلزله در نقاط مختلف زمین جان خود را از دست داده و 118.3 میلیون نفر تحت تاثیر زلزله بوده اند. 250 هزار نفر هم بعلت سونامی ناشی از پیامد زلزله – عمدتا در اقیانوس هند و در سال 2004 – و بیش از 700 نفر بعلت فوران آتشفشان مرده اند.
زلزله تمامی قاره‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد، اگرچه مکان‌های مشخصی نظیر مرز پاسیفیک آمریکای جنوبی، ساحل غربی آمریکای شمالی و مکزیک، آلاسکا، جنوب شرقی اروپا، نیوزلند و اکثر نقاط آسیا بیشتر مستعد زمین لرزه می‌باشند. بنابراین بیشتر از سیل، زلزله می تواند به سرعت عامل خرابی‌های ویران کننده باشد و تلفات بیشماری برجای بگذارد. زلزله هاییتی در ژانویه 2010 باعث کشته شدن تقریبا 230000 نفر، مجروح شدن 300000 نفر و آواره شدن 5/1 میلیون نفر گردید. این زلزله همچنین باعث وارد آمدن خسارت 8 بیلیون دلاری شده به طوری که تاثیر آن همچنان احساس می‌شود.
این قبیل شرایط می تواند بدتر هم بشود. بر طبق مرکز تحقیقات خطرات اپیدومولوژی (CRED)، تعداد زیادی از مردم در حال نقل مکان به شهر‌ها با خطر لرزه خیزی بالا می باشند، که منجر به افزایش محل‌های زاغه نشین و فقیر نشین با خانه‌های ساخته شده با مقاومت پایین شده که به شدت مستعد آسیب پذیری در هنگام وقوع زلزله می باشند.

در واقع فروریختن ساختمان‌ها علت بیشتر تلفات می باشد نه خود پدیده زمین لرزه – بدین معنی که اقدامات کاهش آسیب می تواند تاثیر گذار باشد.
در سال 2015، مجمع عمومی سازمان ملل یک معاهده ی داوطلبانه 15 ساله را به منظور کاهش احتمال بروز و تاثیر بلاهای طبیعی به تصویب رساند. هدف این معاهده با نام، چهارچوب کاهش ریسک حادثه 2015-2030 سندای، شهری ژاپنی که معاهده در آن‌جا به تصویب رسید، کاهش هزینه‌های انسانی و اقتصادی بلاهای طبیعی و بهبود مشارکت‌های بین المللی می باشد.
تقریبا 100 کشور نکات اصلی چهارچوب سندای را که شامل چهار اولویت برای اقدام می‌باشد را در اختیار دارند. اولویت سوم – “سرمایه‌گذاری به منظور کاهش ریسک بلا جهت تاب آوری” – “ساخت و ساز بهتر از ابتدا” با استفاده از طراحی و اجرای مناسب بعلاه مقاوم سازی و بازسازی ساختمان‌های موجود را شامل می‌شود.
پیام واضح است: چگونگی، مکان و چیزی که ما می‌سازیم نقش بزرگی در کاهش تلفات انسانی در زلزله‌ها بازی می کند. ولی از کجا شروع کنیم؟
تعجب برانگیز نیست که شهرهایی که مستعد زلزله می باشند بیشتر در این حوزه پیشتاز و خلاق باشند.

Christchurch، نیوزلند: مقاوم سازی با قاب های فولادی

در نیوزلند امسال به تنهایی بیش از 31300 زلزله احساس شده است، و یکی از مستعد ترین مکان‌ها پایتخت می‌باشد. ولینگتون در محل تقاطع دو صفحه ی تکنونیکی بزرگ زمین و بر روی فعال ترین خط گسل زمین شناسی قرار گرفته است.
آمادگی در برابر زلزله بعد از زلزله ی ویرانگر Canterbury در فوریه 2011 که باعث مرگ 185 نفر و آسیب‌های قابل توجه در شهر Canterbury گردید، به عنوان یک اولویت مهم قرار گرفت. شهر واکنش فوری به آن نشان داد. دکتر Geoff Thomas از دانشگاه ویکتوریای ولینگتون می‌گوید: “در هنگام مقاوم‌سازی یک ساختمان در برابر زلزله، رویکرد حفظ سازه موجود در برابر بارهای ثقلی عمودی و افزودن المان‌های سازه ای یا مقاوم سازی سازه موجود در برابر بارهای جانبی ناشی از زلزله می باشد.”

یکی از راهکارهای متداول مقاوم سازی یک سازه افزودن یک المان سازه ای فولادی می باشد. بادبند قاب فولادی برون محور (EBF) مرسوم ترین المان فولادی می باشد. با توجه به اینکه EBF ها، که در صنعت بدین صورت شناخته می شوند، خود سخت می باشند، برای پوشش بتن سخت و دیوارهای با مصالح بنای مناسب می باشند. از آنجایی که نصب آن‌ها راحت تر و ارزان تر می باشد، معمولا به جای داخل ساختمان در خارج آن نصب می گردد – اگرچه این کار ظاهر ساختمان را تغییر می دهد.

تاثیر EBF ها در تعدادی از لزله هایی که Christchurch  را در سال های 2010-2011 لرزاند بررسی شد و محققین دریافتند که این المان‌ها عموما بیشتر از انتظار عمل کرده اند. از 1600 ساختمان داخل شهر که باید تخریب می شد، مشخص بود که سازه‌های فولادی عملکرد بهتری نسبت به سازه‌های بتنی داشته اند. برج 23 طبقه Pacific، مرتفع ترین ساختمان شهر، در برابر زلزله پایداری خود را حفظ کرد و فقط یک اتصال فولادی گسیخته شد.

یکی دیگر از مزایای نصب قاب‌های فولادی سهولت بازرسی آن‌ها بعد از زلزله می باشد: نیازی نیست شما دیوار‌ها را برای ارزیابی هرگونه خرابی بردارید.

در مقاله ی منتسر شده در سال 2014 در سازه های فولادی مدرن، مهنس معمار Terri Meyer Boake از همکاران خود دعوت کرد تا برای بهبود سازه فولادی به منظور کمک به بهبود تاب آوری لرزه ای هم ساختمان‌های جدید و هم ساختمان‌های موجود به هنگام مقاوم سازی، از فرصت پیش آمده استقبال کنند.
“احساس و درک معماری با گذشت زمان تغییر می کند، و سیستم‌هایی که یک زمان غیرقابل قبول در نظر گرفته می شدند، قابل قبول و حتی مورد اقبال قرار می گیرند” او می نویسد. “این تغییرات برای سیستم های مقاوم سازی لرزه ای نیز می باشد”

Nomi، ژاپن: پوششی از رشته های فیبر

در بیست سال منتهی به 2013، ژاپن دومین بیشترین خسارت اقتصادی ناشی از بلاهای طبیعی را گزارش داد -–تقریبا 500 بیلیون دلار. بیشتر خسارت بعلت زلزله بوده است.
ساختمانی در هانشو، بزرگترین جزیره ژاپن، با یک نوع از مصالح جدید به منظور کمک به پایدارسازی آن در برابر لرزش های آینده پوشانده شد.

ساختمان فوق، به نام Fa-bo، متعلق به کارخانه نساجی ژاپنی Komatsu Seiren می باشد. این ساختمان که با یتن مسلح ساخته شده با استفاده از نوارهای رشته ای توسعه داده شده به وسیله ی کارخانه، Cabkoma، مقاوم سازی شده است. این نوارها با 9 میلیمتر عرض، ترکیبی از ترموپلاستیک و فیبر کربن، پنج برابر سبک تر از فلز با مقاومت مشابه می باشند.
در طراحی صورت گرفته توسط معمار Kengo Kuma، نوارهای Cabkoma، که از پشت بام ساختمان به زمین متصل شده اند به مانند یک پرده ی نازک ساختمان را پوشانده اند. نوار‌ها همچنین در دیوارهای پارتیشن داخل ساختمان نیز مورد استفاده قرار گرفته اند. این ایده به منظور کمک به ساختمان برای حرکت هنگام زلزله می باشد. همچنین گزارش شده است همین نوع الیاف به یک ساختمانی قدیمی کنار معبد Zenkō-ji، معبد بودایی متعلق به قرن هفتم در ناگانو، متصل خواهد شد.

Bogotá، کلمبیا: در اختیار قرادادن دادن ابزار و راهکار به مالکان ساختمان

با شلوغ تر شدن شهرها، مناطق زاغه نشین با گسترش به سمت دامنه ها و تپه‌های اطراف، افزایش پیدا می کند. اینگونه مناطق مستعد آسیب‌های وارده ناشی از لغزش‌های زمین بعد از زمین لرزه‌ها می باشند. CRED گزارش داده است که 944 مرگ اتفاق افتاده در زمین لرزه السالوادور در ژانویه 2001 به علت یک زمین لغزش بزرگ بوده است.
در کلمبیا، تقریبا 40تا 60 درصد خانه‌ها بدون پیروی از طراحی مناسب و استانداردهای قانونی ساخته شده اند- در منطقه Bogotá تعداد این خانه‌ها به تنهایی تا 900000 می‌باشد.
اگرچه در صورت بروز زلزله، این امر باعث در معرض خطر قرارگرفتن میلیون‌ها نفر می شود، تاب آوری لرزه ای در صدر لیست اولویت‌ها همیشه نمی‌باشد. Juan Caballero از Build Change، یک شرکت غیر انتفاعی اجتماعی با هدف حفظ حیات در هنگام طوفان‌ها و زمین لرزه‌ها، می‌گوید:” برخی جریان‌ها و فشارها تمایل دارند تا آسیب پذیری لرزه ای را از اولویت‌های دولت و مالکان منازل خارج سازند” همچنین او می گوید “یک زلزله تا قبل از وقوع یک خطر نامحسوس می باشد”

تغییرات در روش‌های ساخت و ساز برنامه خود در آمریکای لاتین را با همکاری با سازمان‌های شهرداری به منظور مقاوم سازی خانه‌های آسیب پذیر در Bogotá و Medellínاز سال 2012 شروع کرد. به همراه متخصصین همکار و محلی، این برنامه دستورالعملی را برای کمک به مردم جهت ارزیابی و مقاوم سازی ساختمان‌های در معرض آسیب با تعداد طبقات کم جهت بهبود توانایی آن ها برای پایداری در برابر زلزله توسعه داده است. برنامه آزمایشی شامل 50 خانه در هر شهر می باشد و در انتها به تعداد 500 خانه در هر سال افزایش می یابد.
آن‌ها به منظور حل مشکل ساختمان‌های آسیب پذیر ساخته شده با مصالح بنایی غیرمناسب و با مقاوم سازی ضعیف که در چند طبقه روی هم استفاده شده اند، فعالیت خواهند کرد.
سازمان با استفاده از تکنیک های مرسوم متد بهسازی را پیشنهاد می کند و قدرت انتخاب را به مالکان منازل داده است. برخی مواقع، متدهای پیشنهادی شامل اضافه کردن یک ملات گچ با کیفیت خوب و تکیه گاه‌های افقی به نام تیرهای حلقه ای بالای دیوارها به منظور تقویت عملکرد لرزه ای آن‌ها می باشد. انتخاب‌های دیگر شامل اضافه کردن ستون‌ها، دیوارهای عرضی یا کاهش بازشوهای داخل دیوارهای موجود می باشد. Caballero می گوید “سعی ما بر این است که حداقل دو گزینه به مالکان منازل پیشنهاد کنیم تا آن‌ها بتوانند تصمیم گیری کنند”.

Quito، اکوادور: مقاومت بامبو با تکنولوژی پایین

بامبو به عنوان یک مصالح ساختمانی ارزان قیمت و بادوام برای قرن ها، در مناطقی از جمله آسیا و آمریکای مرکزی و جنوبی استفاده می شده است. مقاومت، وزن سبک و انعطاف بامبو می تواند به بهبود مقاومت لرزه ای هر نوع سازه کمک کند.
در آوریل 2016، زلزله جان صدها نفر را گرفت و 35000 خانه را در ساحل شمالی اکوادور تخریب کرد. مهندسین معماری Al Borde می گویند مدرسه Nueva Esperanza که آن ها در سال 2009 با استفاده از بامبو ساختند، پاسخ خوبی در برابر زلزله داده است.

مهندسین معمار همچنین راه حل جالبی برای استفاده مجدد مصالح از Habitat III، کنفرانس سازمان ملل در ارتباط با ساخت و ساز و پیشرفت‌های پایدار شهری، که اکتبر سال قبل در کیوتو برگزار شد، پیدا کرده اند. یکی از سازه‌های ارائه شده در نمایشگاه در حال حاضر به منظور گسترش نمونه‌های اولیه ساخت خانه برای مناطق روستایی اکوادور که بنا به گفته مهندسین مشاور “امکان تسریع و کاهش هزینه ساخت علاوه بر کاهش انتشار گاز کربن را فراهم می سازد” استفاده می گردد. این نوع خانه از چوب در نما بعلاوه پانل‌های بازیافت شده تتراپک، بامبو و پی‌های بتنی سبک استفاده می کند.
بعد از زلزله و طوفان 2013، بامبو برای بازسازی مدارس در فیلیپین نیز مورد استفاده قرار گرفت.

Reno، نوادا: پل های با “حافظه شکل پذیری” که خم می‌شوند

پرفسور سعید سعیدی از دانشگاه نوادا، رنو برای بیش از 35 سال در زمینه ی مهندسی زلزله فعالیت داشته است. عمده فعالیت ایشان بر پل سازی متمرکز بوده است.
قطعات اساسی سازه‌های زیربنایی، هنگامی که اجزا آن به صورت پیش ساخته باشد می توانند سریع تر ساخته شوند – اگر پل‌ها به این روش ساخته شوند، آیا می توانند مانند روش‌های ساخت متداول در برابر زلزله عملکرد موثری داشته باشند. برای یافتن پاسخ این سوال، تیم همکار پرفسور سعیدی اتصالات پل مقاوم در برابر زلزله را برای المان‌های پیش ساخته توسعه داده اند. آن‌ها سه مدل پل به طول 22 متر را بر روی میزهای لرزه ی که زمین لرزه به بزرگای 7.5 تا 8 را شبیه سازی می‌کردند، در آزمایشگاه تست کرده اند.

ستون‌های پل که از آلیاژهای فلز با قابلیت “حافظه شکل” استفاده می کنند یکی دیگر از زمینه‌های پژوهش می‌باشد. این آلیاژهای فوق الاستیک، ساخته شده از نیکل و تیتانیوم، یا مس، آلومینیوم و منگنز، بدون تغییر شکل دایمی پل انرژی ایجاد شده توسط زلزله را مستهلک می کنند. تیم محقق در حال پژوهش بر روی امکان ساخت میلگردهای ساختمانی از جنس این آلیاژها در داخل ستون های پل می‌باشند.

استانبول، ترکیه: “جداسازی لرزه ای” برای فرودگاه‌ها و بیمارستان‌ها

استانبول در برابر زلزله دیگر مقاوم نیست. بنابراین بعد از تایید شدن دومین فرودگاه بین المللی دنیا، مقاومت لرزه ای به صدر لیست اولویت‌ها آمد.
فرودگاه بین المللی Sabiha Gökçen از “جداساز پایه” به منظور به حداقل رساندن اثرات زمین لرزه استفاده می کند. جداسازی پایه زمانی است که یک سازه بر روی لایه‌ها و یاتاقان‌هایی که ساختمان را از زمین پیرامون جدا می کند، ساخته می شود – به این معنا که ساختمان در هنگام زلزله کمتر حرکت می کند و در نتیجه آسیب کمتری می بیند.
طراحی مهندسی پل، بوسیله Arup، شامل 300 جدا ساز می‌شود. آن‌ها بار جانبی زمین لرزه را به میزان 80 درصد کاهش دادند و این به این معنا است که فرودگاه می تواند به لحظ تئوریک زمین لرزه ای به بزرگای 7/5 تا 8 در مقیاس ریشتر را تحمل کند. این فرودگاه یکی از بزرگترین سازه‌های دنیا می باشد که جداسازی لرزه ای در آن به کار رفته است.
جداسازی لرزه ای هنگام کاربرد سازه بیمارستانی نیز بسیار مهم می‌باشد. سازمان بهداشت جهانی، راهنمایی را در ارتباط با ساخت بیمارستان به منظور حصول حداکثری اطمینان از پایداری آن به هنگام زلزله منتشر کرده است و در آن جداسازی لرزه ای در ارتباط با تمامی بیمارستان‌های جدید در سرتاسر دنیا گنجانده شده است. در هجده سال اخیر زلزله باعث کشته شدن 20000 نفر در ترکیه شده است و Victor Zayas، مهندس و بنیانگذار سیستم‌های پایه حفاظت زلزله کالیفرنیا، می گوید در صورت ادامه سرویس دهی بیمارستان‌ها، نیمی از این انسان‌ها نجات پیدا می‌کردند.
منبع: ww.theguardian.com