همه چیز درباره بتن و زلزله

بتن و زلزله : عکس العمل بتن در مقابل زمین لرزه، مسئله بسیار مهمی است که باید موردتوجه سازندگان و مهندسان قرار بگیرد. یکی از مصالحی که می تواند در مقاومت سازه در برابر زمین لرزه اثرگذار باشد، بتن است.

در واقع اگر انتظار مقاومت سازه در برابر زمین لرزه را داشته باشیم، یکی از متریالی که بدین منظور روی آن حساب ویژه ای باز می کنیم، بتن است. بتن پس از آب، دومین ماده پرمصرف روی کره زمین می باشد. ساخت و ساز بدون استفاده از بتن اصلاً قابل انجام نیست. چرا که توسعه شهرسازی مدرن به استفاده از این مصالح کاربردی، بستگی دارد. بتن صرفاً به دلیل کاربرد خود در ساخت و ساز مورداستفاده قرار نمی گیرد، بلکه به دلیل خصوصیات و ویژگی های خاص خود مورد توجه است.

خلاصه ای از تعریف بتن و ساختار آن

قبل از اینکه درباره بتن و زلزله صحبت کنیم، کمی با بتن بیشتر آشنا می شویم. بتن، ماده ای کامپوزیت و مصنوعی می باشد که از یک ماده اتصال دهنده مانند سیمان، آب و انواع سنگدانه ها تشکیل شده است. نسبت مواد تشکیل دهنده بتن را طرح اختلاط بتن می نامند که ارتباط مستقیمی با مقاومت و کیفیت نهایی بتن دارد. به ترکیب بتن ممکن است افزودنی های گوناگونی اضافه کنند تا خواص آن مطابق با انتظارات، تغییر کند.

آنالیز عکس العمل بتن در مقابل زمین‌ لرزه

زمین لرزه، خطری همیشگی است که ممکن است در هر مکان و هر زمانی رخ دهد. زمین لرزه نه تنها خود خطرناک است، بلکه می تواند زمینه ساز اتفاقات خطرناک دیگری مانند سونامی و سیل شود. در زمین لرزه، میزان قابل توجهی از تنش کرنشی جمع شده، آزاد می شود.

چنانچه بتوان نرخ تجمع کرنش در قسمت گسل را اندازه گیری نمود، امکان پیش بینی زمین لرزه وجود دارد. مدیریت بلایای طبیعی و بازسازی ساختمان ها، اهمیت زیادی دارد و باید به صورت هدفمند و اصولی اجرا شود. ورود موج P به محل شیء، پیشنهاد خوبی برای اطلاع رسانی به مردم برای ترک ساختمان است.

زیرا سریعتر از رسیدن موج S ، صدمه رسان به آن خواهد رسید. بتن و زلزله می توانند در مقابل یکدیگر زور آزمایی کنند و یکی از آنها، پیروز شود. بتن در هر مرحله ای مثل انتخاب ماده، طرح اختلاط، فشرده سازی، عمل آوری و … به مراقبت نیازمند است.

تحولات بزرگی در زمینه تولید بتن در سال های اخیر ایجاد شده است که منجر به نسل جدیدی از انواع بتن شده است که در مقابل زمین لرزه از بهترین عکس العمل برخوردار است. بتن خود متراکم، نمونه ای از این بتن ها است که برای پر کردن قالب به طور کامل مورد استفاده قرار می گیرد و حتی با وجود آرماتورهای فولادی به صورت کامل متراکم می شود.

انتخاب بتن برای ساخت سازه

ساخت سازه ضد زمین لرزه باید با توجه به موارد مختلفی صورت بگیرد. برای انتخاب بتنی که در برابر زمین لرزه مقاوم باشد باید مباحث مهمی مانند طراحی ساختمان و پل برای نیروهای حاصل از زمین لرزه، زلزله و سونامی و تأثیرات آن در بتن سازه ای، مدیریت حوادث و بازسازی سازه های آسیب دیده با بتن و … را مد نظر قرار داد.

عکس العمل بتن پیش تنیده در برابر زمین لرزه و توان آن

در مهار نیروهای ناشی از زمین لرزه در رابطه با بتن و زلزله باید گفت که یکی از مقاوم ترین انواع بتن از این نظر، بتن پیش تنیده می باشد. بتن پیش تنیده، یکی از مصالح ساختمانی بسیار با کیفیت و قدرتمند است. دیوارها و سقف بتن پیش تنیده در مقابل زمین لرزه، عکس العمل بسیار خوبی از خود نشان می دهد.

مواد مقاوم و با کیفیت موجود در این بتن به ارائه عکس العمل بهتر در برابر زلزله کمک می کند. بتن پیش ساخته ترکیب شده و در محل مونتاژ می گردد. بنابراین می توان کیفیت آن را کنترل کرد تا حداکثر کیفیت را داشته باشد.

بتن در مقابل نیروهای فشاری بالا، مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می دهد. بنابراین از این بتن برای ساخت پل و نیروگاه و … استفاده می کنند. آرماتورهای فولادی که در این بتن ها وجود دارد، در تحمل نیروهای کششی بسیار توانمند است.  دیوارهای پیش ساخته با تکان های حاصل از زمین لرزه حرکت کرده و تاب می خورند که این مسئله، ارزش زیادی دارد.

تست های صورت گرفته در ارتباط با بتن و زلزله و محدودیت های بتن

تحقیقات زیادی بر روی انواع بتن صورت گرفته است تا مقاومت هر بتنی را در برابر زمین لرزه اندازه گیری کنند و نقاط ضعف آن را شناسایی کنند. در یکی از این تست ها بر روی محدودیت های بتن پیش تنیده در زمان زمین لرزه کار کردند. در یکی از برنامه ها که درباره قابلیت استفاده از بتن پیش ساخته و تعیین میزان سطوح عملکرد لرزه برای آرایش بتن پیش ساخته صورت گرفت، در سه مرحله به بررسی این مسئله پرداختند.

این برنامه در سه گام انجام می شود که گام اول برای گسترش مفاهیم اساسی، گام دوم برای اجرای آزمایش های آزمایشگاهی بر روی اجزای جداگانه و گام سوم برای طراحی و ساخت با بهره گیری از مفاهیم طراحی بود. با این بررسی ها، پنج سیستم قاب لرزه ای را ارائه داده اند. بهره گیری از سیستم های اسکلت به صورت قابل توجهی، توان سیستم بتنی پیش ساخته را برای مقاومت در مقابل صدمات ناشی از زمین لرزه افزایش می دهد.

جدیدترین دستاوردها در زمینه بتن و زلزله

محصولات جدیدی تولید شدند که اغلب آنها دارای مقاومت حداکثری در برابر زمین لرزه هستند. بتن پیش تنیده، بتن تقویت شده با الیاف تحت عنوان کامپوزیت سیمانی و … حاصل تحقیقات و بررسی های جدید است.

بتن پیش تنیده با استفاده از فناوری پیش تنیده تولید می شود و از مقاومت کششی بسیار زیادی برخوردار است. بنابراین در مقابل زمین لرزه می تواند واکنش خوبی از خود نشان دهد. برای مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زمین لرزه تنها به استفاده از بتن مقاوم نباید اکتفا کرد.

بلکه باید از سایر روش های مقاوم سازی ساختمان ها مانند مقاوم سازی ساختمان با بهره گیری از دیوارهای برشی، مقاوم سازی ساختمان ها با استفاده از ژاکت بتنی، مقاوم سازی ساختمان با بهره گیری از روش FRP و … استفاده کرد تا مقاومت ساختمان ها در برابر زمین لرزه به میزان استاندارد برسد.