ساختمان چوبی یا بتنی، کدام زلزله بزرگ را تاب می آورند؟
می هاست: یک ابزار سنجش زلزله مقرر است بفهمند که چه سازه هایی می توانند از ˮزلزله بزرگˮ جان سالم به در ببرند. آیا این ساختمان 10 طبقه چوبی می تواند در مقابل زلزله دوام بیاورد و جان سالم به در ببرد؟
پریسا عباسی- نزدیک به دو دهه است که دانشگاه کالیفرنیا، سن دیه گو، به مرکز آزمایش یک ابزاری کلیدی برای فهمیدن زمین لرزه ها تبدیل گشته است: یک سکوی فولادی به ابعاد تقریبی ۷.۵ در ۱۲ متر که با بهره گیری از یک سیستم هیدرولیک، حرکات لرزشی (همانند زمین لرزه) را بازسازی می کند.
این «سکوی لرزان» که به مفهوم واقعی می تواند هر آنچه روی آن قرار دارد را تکان دهد، یکی از بزرگترین سکوهای جهان است.
از سال ۲۰۰۴ که این سکو یا میز لرزان تولید شده است، بیش از ۳۰ سازه بر روی آن آزمایش شده اند و نتایج این آزمایش ها موجب ایجاد تغییراتی در قوانین ساختمان سازی و جاده سازی شده است. اما در ۹ ماه گذشته این سکو ثابت بوده. برای اینکه مقرر است آزمایشی بی سابقه بر روی آن انجام شود: یک ساختمان ۱۰ طبقه چوبی، بزرگترین نمونه ای است که مقرر است در اینجا به معرض آزمایش گذاشته شود.
به گفته «شیلینگ پی»، محقق اصلی این پروژه، نام این پروژه «TallWood» است و هدف آن اثبات این مساله است که آیا ساختمان های چوبی می توانند بدون این که ساختار یکپارچه آنها خراب شود لرزش های شدید را تحمل کنند یا نه! از آنجا که رد پای کربن چوب، در محیط زیست کمتر از بتن و فولاد است، این ماده به عنوان یک مصالح ساختمانی محبوب در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است.
«پی» می گوید: علاوه بر این، انعطاف پذیری سازه های چوبی آنها را به خوبی برای مقابله با زلزله مناسب می سازد؛ به توانایی خم شدن شاخه های درختان در مقابل ضربات فکر کنید تا این مساله برایتان بهتر جا بیافتد.
از آنجا که سالها تحقیق و مدل سازی به او اجازه می هد تا چنین ساختمان هایی را تایید کنند، او مشتاق است تا قدرت طرح های چوبی را در یک انجمن واقعی، به مخاطبان بیشتری نشان دهد.
پی اظهار داشت: «این اثباتی بر این مساله است که می توانیم با بهره گیری از فناوری فعلی، ساختمان۱۰ طبقه ای بسازیم و بعد از زلزله از نتایج ارتجاعی آن استفاده نمائیم. برنامه ما این است که این ساختمان را با حدود ۴۰ زلزله آزمایش نماییم و خواهیم دید که سازه ساختمان صدمه ای نخواهد دید. حداقل امیدواریم اینطور باشد! »
پی، که استاد مهندسی عمران و محیط زیست در دانشکده معادن کلرادو نیز هست، در سیستم های چوبی و کاهش خطرات بوسیله مهندسی تخصص دارد، و این خاصیت ها موجب می شود که او برای این پروژه بسیار مناسب باشد. اما او تنها قسمتی از تیم گسترده ای است که از سال ۲۰۱۶ به عنوان قسمتی از برنامه «زیرساخت تحقیقاتی مهندسی مخاطرات طبیعی بنیاد ملی علوم» NHERI)) روی این پروژه کار کرده است. این تیم شامل متخصصانی از شش دانشگاه، بیش از دوازده شریک صنعتی، و خدمات جنگلی ایالات متحده و سایر سازمان های دولتی است.
اعضای این تیم برای نخستین بار، نظریه خودرا در سال۲۰۱۷ آزمایش کردند و یک ساختمان چوبی دو طبقه برای این صفحه لرزان ساختند. «پی» اظهار داشت که این ساختمان توانست در حدود ۳۰ "زلزله" را تحمل کند و صدمه ای ندید. همچون این لرزش ها، چیزی شبیه به زلزله ۶.۷ ریشتری "نورتریج " بود که حدودا سه دهه پیش در کالیفرنیا صورت گرفت.
بر اساس تحقیقات انجام شده، پروژه ۱۰ طبقه TallWood، به مفهوم واقعی کلمه هم ارتفاع زیادی دارد و هم نکات طراحی سازه ها در آن رعایت شده است. به توصیف پی، در هسته این ساختمان نیز از سیستم های چوبی انبوه استفاده شده است، به این معنا که لایه هایی از چوب به شکل پنل های جامد در کنار یکدیگر قرار گرفته اند، که می توان آنها را به شکل دلخواه در کنار هم قرار داد. در صورتیکه این مدل فقط برای میز لرزان ایجاد می شود، امیدواریم که در صورت موفقیت، بتوانیم این طرح را در دنیای واقعی نیز بسازیم.
"دیوارهای گهواره ای"، کلید طراحی سازه های سازگار با زلزله هستند که طوری تولید شده اند که امکان حرکت داشته باشند. بجای این که دیوارها محکم به فونداسیون تیرهای پایه فولادی چسبانده شوند، که تکیه گاه زمین برای میز لرزش را می سازند، آنها در بالا قرار می گیرند و با میله های فولادی که کل سازه را بالا می برند، در موقعیت خود قرار می گیرند. این میله ها مانند نوارهای لاستیکی عمل می کنند، هم دیوارها را در جای خود نگه می دارند و هم انعطاف پذیر هستند. بنابراین، اگر زلزله ای رخ دهد، دیوارهای گهواره ای آغاز به لرزیدن کرده و حتی از روی فونداسیون بلند می شوند و میله ها مانع از حرکت بیش از اندازه آنها به خارج از خط می شوند. تلاش طراحان این سازه این است تا ساختمان ها را به گونه ای طراحی نمایند که ساختمان از لطمه هایی نظیر زلزله هایی که در گذشته اتفاق افتادند ایمن بماند، و یک زلزله موجب فروریختن یا لطمه های جدی به ساختمان ها نشود.
سایر خاصیت ها مانند ستون ها و صفحات قابل خم شدن نیز به پراکنده کردن انرژی کمک می کنند، و در عین حال زره فولادی به کاهش هرگونه لطمه ساختاری کمک می نماید. جفری برمن، محقق ارشد و استاد مهندسی عمران در دانشگاه واشنگتن، در یک مصاحبه رادیویی با NHERI، این ترکیب کلی را اساساً یک "سیستم ساختاری بدون آسیب" توصیف کرد؛ برای اینکه این طرح می تواند حرکات فراوانی داشته باشد.
ساختمان TallWood علاوه بر ساختار اصلی، دارای در، پنجره، پله، سقف و دیوارهای اضافی (ساختارهای غیر اصلی) است. کری رایان، یک مهندس زلزله در دانشگاه نوادا رنو، و یکی دیگر از محققین اصلی این پروژه، در مصاحبه رادیویی دیگری با NHERI توضیح داد که این کار برای دریافت تصویر کاملتری از چگونگی واکنش ساختمان های چوبی واقعی به نیروی زلزله، اهمیت دارد.
رایان با اشاره به زلزله نورتریج به عنوان نمونه ای از این پدیده اظهار داشت: «در گذشته، جامعه مهندسی زلزله، عمدتا بر طراحی ساختاری سازه ها متمرکز بودند، اما در زلزله های گذشته، خیلی از لطمه ها به سیستم های غیرساختاری وارد شده است.»
نهایتا امید داریم این پروژه نشان دهد که یک سازه چوبی بزرگ می تواند شاید حتی بهتر از سازه های بتنی، آجری یا فولادی در مقابل زلزله عمل کند و در عین حال دوستدار محیط زیست نیز هست.
بیشتر بخوانید: با یک کیلو از این رنگ می توان یک هواپیمای غول پیکر را رنگ کرد
با وجودی که کار ساخت TallWood در اوایل سال جاری به انتها رسیده است، اما تیم سازنده همچنان درحال انجام آخرین کارها، همچون نصب بیش از ۷۰۰ سنسور برای ثبت داده هایی نظیر جابجایی ساختمان و شتاب آن هستند. همین طور آنها در ساختمان ده ها دوربین نصب می کنند تا آن زمان که شوک های لرزه ای شبیه سازی می شوند، بتوانند این اتفاق را از زوایای مختلف ببینند؛ البته که این ساختمان هنگام آزمایش خالی خواهد بود! و آخرین مرحله پیش از شروع آزمایش بر روی TallWood، تست سکوی لرزش است تا مطمئن شوند که سیستم های هیدرولیک آن بعد از ماه ها استراحت، هنوز به درستی کار می کنند.
در اواخر بهار امسال که اجازه رسمی برای شروع لرزش ها به این ساختمان داده می شود، صدها نقطه از داده ها با مدلهای تیم تحقیقاتی مقایسه می شوند تا آنها ببینند چطور اجزای ساختمان روی هم قرار گرفته اند و آیا نیازی به انجام تنظیمات هست یا خیر. پی اظهار داشت: اگر آزمایش ها بر روی TallWood همانطور که انتظار دارند، جلو برود و اجزای ساختاری ساختمان دست نخورده باقی بمانند، امید دارند تا بتوانند از طراحی این ساختمان در ساختمان های دیگر بهره برده و قوانین ساخت و سازها در آینده نیز از آنها بهره گیرند. نهایتاً تمام داده های این پروژه در یک پایگاه داده ها در دسترس عموم قرار خواهد گرفت تا پژوهشگران دیگر بتوانند از نتایج آن در مدلها و آزمایش های خود بهره گیرند.
منبع: popsci
5858
منبع: mihost.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب