پیش بینی خسارات ناشی از زمین لرزه با استفاده از تکنولوژی روز

زمین لرزه‌ها یکی از بلایای طبیعی کره زمین هستند و همه ما قدرت ویرانگری آن‌ها را بار‌ها از طریق اخبار و فیلم‌های منتشر شده دیده‌ایم. اِی ای سی (AEC) (معماری، مهندسی و ساخت‌وساز) جزء مهم‌ترین صنایعی هستند که در مقابله با زمین لرزه نقش بسیار مهمی دارند چراکه زمین لرزه و پس لرزه بعد از آن روی ساختمان‌های مسکونی و تجاری و پل‌ها و بزرگراه‌ها اثرات بسیار مخربی دارد. در این مقاله از ویکی ساختمون با ما همرا ه باشید تا ببینیم چگونه با استفاده از تکنولوژی به پیش بینی خسارات ناشی از زمین لرزه اقدام میکنند.

پیش بینی خسارات ناشی از زمین لرزه

در 4 جولای سال 2019 یک زمین لرزه در ریج کرست (Ridgecrest) ایالت کالیفرنیا رخ داد. خانم کلی کوبین رییس اسبق انجمن معماران کالیفرنیا و معاون انجمن ویس-جانی-السترن (Wiss, Janney, Elstner) اشاره می‌کند با وجود اینکه شهر‌های لس آنجلس و نیویورک بسیار به کانون زمین لرزه نزدیک بوده‌اند، زمین لرزه در این مناطق هیچ گونه آسیب جانی یا خسارت مالی را در بر نداشته است.

خانم کوبین همچنان اشاره کرد که «اگرچه با دور شدن از کانون زمین لرزه شدت آن کاهش می‌یابد و تا شهر‌های لس آنجلس و نیویورک مطمئناً از شدت زمین لرزه کاسته می‌شود اما این به این معنی نیست که هیچ گونه خسارتی رخ نمی‌دهد. در این حالت ساختمان‌هایی که معماری ضعیفی داشته باشند به طور حتم آسیب خواهند دید اما حتی اگر کسی به من می‌گفت که در نیویورک یا لس آنجلس زمین لرزه باعث خرابی سازه‌ها و ساختمان‌ها شده، باور آن برای من خیلی دشوار است و حتماً بررسی می‌کردم که این خرابی مربوط به قبل از زمین لرزه بوده یا بعد از آن».

اما در واقع قسمت سخت ماجرا بعد از خود زمین لرزه است؛ یعنی محاسبه قدرت تخریب زمین لرزه و پس لرزه‌های بعد از آن کاری بس دشوار و زمان بر است. این همان جایی است که تکنولوژی جدید به ما کمک می‌کند چنین کار سختی را به راحتی و در مدت زمان کمتری انجام دهیم.

به گفته‌ دریک اسکولنیک، مهندس معماری شرکت کاین متریکس (Kinemetrics)، بعد از وقوع زمین لرزه، تقریباً چند ساعت الی چند روز طول می‌کشد تا خسارت‌های وارد شده به ابر سازه‌ها و ساختمان‌های دیگر محاسبه شود که این زمان با توجه به اندازه و وسعت زمین لرزه و ابزار و امکاناتی که مهندسین یا کارشناسان در اختیار دارند ممکن است بیشتر نیز باشد.

مطلب پیشنهادی: معادله حرکت ساختمان چند طبقه در برابر زلزله

در خصوص پیش بینی خسارات ناشی از زمین لرزه باید عنوان داشت زمان انتظار برای اعلام خسارات و تخریب نه تنها فوق‌العاده پر استرس بوده و افراد می‌خواهند هرچه سریع‌تر به خانه و محل کارهای خود برگردند، بلکه برای افراد تحت مراقبت‌های پزشکی در بیمارستان‌ها و سایر مراکز درمانی شرایط و زمانی بسیار حیاتی و مهم است که در مواردی حتی جان بیماران را تهدید می‌کند.

اما شرکت کاین متریکس که 50 سال سابقه تولید ادوات و دستگاه‌های لرزه نگار را در کارنامه خود دارد و شرکت‌های دیگری مثل گریلو (Grillo) به تازگی به پیشرفت‌هایی در زمینه تولید دستگاه‌های لرزه نگار دست یافته‌اند که به نظر می‌رسد توانایی بالایی در تخمین و محاسبه خسارات ناشی از زمین لرزه داشته باشند؛ در این صورت باید در آینده‌ای نه چندان دور منتظر تحولی در تکنولوژی لرزه نگاری و محاسبه خسارات باشیم.

کارکرد دستگاه بدین صورت است که با کمک حسگرهایی که در ساختمان نصب می‌شوند، اطلاعات مربوط به زمین لرزه اعم از شدت و مدت زمان آن را محاسبه کرده و از طریق نرم افزار‌های خود، میزان آسیب احتمالی کل سازه را تخمین می‌زند. به گفته اسکولنیک، شرکت کاین متریکس این حسگر‌ها در کف طبقه همکف یا زیر کاشی‌های سقف نصب می‌کند تا تغییر مکان جانبی نسبی طبقات (interstory drift) را به خوبی محاسبه کنند؛ تغییر مکان جانبی طبقات در واقع همان فاصله‌ای است که یک طبقه نسبت به طبقه بعدی در زمان زمین لرزه ایجاد می‌شود.

مشابه همین حالت، حسگر‌های شرکت گریلو به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در کوتاه‌ترین زمان نوسانات ساختمان را نشان می‌دهند. در زمان وقوع زمین لرزه، الگوریتم‌های خاصی که توسط شرکت طراحی شده‌اند، میزان آسیب احتمالی سازه را سریعاً محاسبه می‌کنند. به گفته سازندگان، هزینه این سیستم‌ها با توجه به ابعاد ساختمان و عوامل دیگری بستگی دارد.

مطلب پیشنهادی: تاثیر زلزله بر ساختمان، چه کنیم دیوار و نما در زلزله ریزش نکنند؟!

در مواردی که قدرت زمین لرزه چندان زیاد نباشد، سیستم اوزیس پلاس (Oasis Plus) شرکت کاین متریکس طی گزارشی به مالک سازه اعلام می‌کند که هیچ نیازی به تخلیه سازه نیست و علاوه بر سرفه جویی در وقت و هزینه، استرس بیهوده به ساکنین وارد نمی‌شود. همچنین در صورتی که خطر آسیب دیدن سازه وجود داشته باشد، حسگر‌ها محل دقیق ضعف طراحی را نشان داده و بازرسان می‌توانند با هزینه کمتر و مدت زمان کوتاه‌تری آن قسمت را تقویت کنند.

اسکولنیک در رابطه با پیش بینی خسارات ناشی از زمین لرزه اضافه می‌کند «حسگر‌های ما در کل ساختمان نصب شده و کوچک‌ترین ارتعاشات و لرزش‌ها را ثبت می‌کنند سپس نشان می‌دهند کدام لرزش‌ها بی خطر و کدام‌ها خطر ساز هستند».

سیستم اوزیس پلاس پارسال توسط شرکت کاین متریکس روانه بازار شد که از آن زمان تا کنون این سیستم در سه بیمارستان ایالات متحده نصب شده است-بیمارستان تخصصی کودکان سیاتل، بیمارستان نیروی دریایی سیاتل و بیمارستان نیروی دریایی سان دیگو در ایالت کالیفرنیا. به گفته اسکولنیک، سیستم بیمارستان سان دیگو امواج زمین لرزه ریج کرست در ماه جولای را دریافت نمود و همان طور که پیش بینی کرده بود، هیچ گونه آسیبی به بیمارستان وارد نشد.

در نهایت در خصوص پیش بینی خسارات ناشی از زمین لرزه به این نکته اشاره کنیم که هیچ دستگاهی نمی‌تواند جای مهندسین معمار با تجربه را در تعیین آسیب‌های یک سازه بگیرد و این دستگاه‌ها که ساخته دست همین معماران هستند، به صاحبان سازه‌ها اجازه می‌دهند که ابعاد زمین لرزه را بدانند و آثار آن روی سازه‌های خود را به نحو قابل ملموسی درک نمایند. در این حالت تصمیم گیری راحت تر بوده و اطلاعات دقیقی در مورد آینده خواهند داشت.