انسان از دیرباز به دنبال راههایی برای ساختن بناهایی بزرگتر و بلندتر است. برای اینکار او نیروهای طبیعت را تحت کنترل خود در آورده است تا بتواند به نفع خود کار کند، اما هنوز برای محافظت خود از بلایای طبیعی در تلاش است. یکی از این بلایای ویرانگر، زلزله است و مهندسین عمران باید در بسیاری از نقاط جهان این تهدیدات ساخت و ساز را در نظر بگیرند. دانش و تکنیک های پیش بینی شده مختلفی برای محافظت ساختمان از خطر فعالیتهای زمین لرزه ای وجود دارد. در این مقاله چند تکنیک و روش نام برده است که برای مقاوم سازی ساختمانها در برابر زلزله کمک فراوانی می کند.
فونداسیون شناور
این مفهوم به معنی جداکردن زیر ساخت یک ساختمان از رو ساخت آن است. یک نمونه از این سیستم شامل شناور بودن یک ساختمان در بالای فونداسیون و پایه خود است و روی لایه ای از سرب _ لاستیک قرار می گیرد که شامل یک هسته سرب جامد پیچیده شده در لایه های متناوب لاستیک و فولاد است و لایه های فولاد ضمیمه شده اند به پایه آن، وقتی که زمین لرزه شروع به لرزه می کند باعث می شود که پایه حرکت کند بدون اینکه ساختاری که در بالا قرار گرفته است حرکت کند.
مهندسین ژاپنی پایه ای که به سطح جدیدی ایزوله می شود را ایجاد کرده اند. آنها سیستمی را طرح ریزی کرده اند می تواند ساختمان در میان لایه ای از هوا شناور باشد. سیستم بالا میرود و ساختمان را روی بالشی از هوا نگهداری می کند زمانی که در زمین فعالیتهای زلزله ای پیدا بشود با یک کمپرسور هوا ارتباط برقرار میکند که سریعا هوا را بین ساختمان و پایه قرار می دهد. این بالشتک هوا ساختمان را به اندازه 3 سانتیمتر بالا تر از زمین میبرد و آن را از نیروهایی که می توانند به آن خسارت وارد کنند جدا میکند.
وقتی که زمین لرزه تمام میشود ساختمان روی پایه خود برمی گردد. به نظر مثل داستانهای علمی تخیلی می آید اینطور نیست؟
کمکفنر
مشابه دستگاههایی که حرکات نامنظم فنر را در وسائل نقلیه کنترل می کنند. کمک فنر در ساختمانها اندازه حرکات ارتعاشی را پایین می آورد و کاهش می دهد. مهندسین معمولا کمک فنر را در هر سطحی از ساختمان قرار می دهند. یک طرف کمک فنر متصل به یک ستون و سر دیگر آن به تیر عمارت متصل می شود، هر کدام از آنها شامل یک سر پیستون که در داخل یک سیلندر پر شده از روغن سیلیکون است حرکت می کنند. وقتی که زمین لرزه شروع می شود حرکات افقی ساختمان باعث می شود که پیستون هر کمک فنر بر روغن فشار وارد میکند و انرژی مکانیکی زلزله را به گرما تبدیل می کند.
نیروی آونگ
این روش که به تکنیک کمک فنر مرتبط بوده، تکنیک قدرت آونگ است و آن شامل آویزان کردن یک حجم عظیمی در نزدیکی قسمت بالای ساختمان است. کابلهای فولادی از این حجم عظیم حمایت می کنند. مایع چسبناک تعدیل کننده بین این حجم و ساختمان در حال تلاش برای محافظت است. وقتی که فعالیتهای زلزله ای باعث نوسان ساختمان می شود، پاندول در جهت مخالف حرکت می کند و انرژی به حالت تعادل در می آید. هر آونگ دقیقا به فرکانس ارتعاش طبیعی ساختمان تنظیم شده است.
مهندسین چنین سیستمی را تنظیم کننده حجم دامپر می نامند و نقش آنها برای مقابله با تشدید و به حداقل رساندن پاسخ دینامیکی ساختمان است.
فیوز قابل تعویض
این سیستم انرژی را از طریق حرکت قالب های فولادی که در اطراف هسته اصلی ساختمان و یا دیوارهای بیرونی واقع شده اند، پراکنده می کند. اینها قالب های مقاوم فولادی هستند و میتوانند ساختار نوسانی برای پایه و اساس ساختمان باشند و کنترل تاب خوردن و بازگشت (قاب) به حالت عمودی را موجب شوند. زمانی که زلزله متوقف می شود، تاندون فولادی به صورت عمودی به طرف پایین از وسط قاب حرکت می کند. این تاندونها از استحکام بالایی برخوردار هستند و از رشته های کابل به هم تابیده شده ای طراحی شده اند که در طول تکان خوردن به حالت کشسان باقی بمانند. زمانی که لرزه ها تمام می شوند آنها به طول طبیعی خودشان به جای اول برمی گردند و بصورت هم تراز ساختمان عقب کشیده می شود. در آنجا فیوزهای فولادی در قسمت پایین وجود دارد که طراحی شده اند که بقیه ساختمان را از تخریب و آسیب نگه دارند. درست مانند فیوزهای الکتریکی، فیوزهای استیل به راحتی قابل تعویض هستند و اگر ضربه ببینند می توان آنها را تعویض کرد.
