دیوارهای مطالعه برای طراحی خانه مقاوم به زلزله ضروری است

تصور کنید که یک زلزله ناگهانی رخ دهد و خانه تان را به شدت تکان دهد. چه چیزی بیشتر نگرانتان می کند؟ سقوط ستون های ضخیم یا فروپاشی کل خانه مانند یک خانه از کارت؟یک تصور غلط رایج وجود دارداما آیا این واقعاً درست است؟ امروز ما این افسانه را حل می کنیم و قهرمان واقعی دیوارهای مقاوم به زلزله را نشان می دهیم.

ستون ها به عنوان قطعات عمودی حمل کننده کار می کنند و وزن کف، دیوار و سقف را به پایه ها منتقل می کنند. آنها در مقاومت در برابر فشار عمودی برجسته هستند،مثل غول های ساکت عمل می کنند که ساختار را در کنار هم نگه می دارنددر معماری سنتی ژاپن، ستون های مرکزی ضخیم (دائکوکو-بشیرا) روح یک خانه محسوب می شدند.مهندسی مدرن اکنون اجازه می دهد تا محاسبات ساختاری دقیق برای تعیین ابعاد و قرار دادن ستون های بهینه انجام شود، اطمینان از ایمنی حتی بدون ستون های بزرگ.

ساختمان های مدرن معمولاً از سه نوع ستون استفاده می کنند:

• ستون های گذرا:که چندین طبقه از پایه تا سقف را پوشش می دهد، این اغلب در گوشه های بحرانی قرار دارند و ستون فقرات ساختار را تشکیل می دهند.
• ستون های لوله:محدود به طبقه های تک طبقه، این فقط کف و دیوارهای نزدیک خود را بدون تراز عمودی مداوم پشتیبانی می کنند.
• ستون های میانگین:این ستون ها که بین ستون های اصلی قرار دارند، عمدتاً دیوارهای داخلی را بدون تحمل بارهای ساختاری هسته ای ساختمان پشتیبانی می کنند.

ضخامت ستون با توجه به مکان و ارتفاع ساختمان متفاوت است. ستون های عبور معمولاً حداقل 120 میلی متر پهن می شوند، در حالی که ستون های لوله ای از 105 میلی متر شروع می شوند. در مناطق دارای ارتفاع لرزه ای بالا،ستون ها می توانند به 135mm ≈ 180mm گسترش یابند.با این حال، ضخامت به تنهایی مقاومت در برابر زلزله را تضمین نمی کند. قرار دادن استراتژیک و همبستگی با سایر عناصر ساختاری بسیار مهم است.ستون های بیش از حد فقط می توانند بدون مزایای ایمنی متناسب هزینه ها را افزایش دهند.

در حالی که ستون ها تحمل بار عمودی دارند، آنها در برابر نیروهای افقی زلزله ها دچار شکست می شوند.دیوارهای برشاين ديوارهاي مخصوصي که مانند فولادي عمل مي کنند، شوک هاي جانبي را جذب مي کنند و از فروپاشی جلوگیری مي کنند.آنها یک سیستم دفاع دوگانه در برابر فشار عمودی و افقی ایجاد می کنند..

سیستم درجه بندی لرزه ای ژاپن که در سال 2000 معرفی شد، ساختمان ها را از طریق محاسبات ساختاری ارزیابی می کند که مقدار دیوار / قدرت ، دوام اجزای و ثبات پایه را ارزیابی می کند:

• درجه 1:حداقل استانداردهای قانونی را برآورده می کند، در برابر زلزله تا شدت 6 ′′ 7 (حوادث 100 ساله) مقاومت می کند.
• درجه دوم:1.25 برابر قوی تر از درجه 1
• درجه سوم:1.5 برابر قوی تر از درجه 1 است که نشان دهنده مقاومت لرزه ای اوج است

این سیستم درجه بندی تایید می کند که ضخامت ستون به تنهایی نمی تواند ایمنی را تضمین کند.

ساختارهای سنتی چوبی اغلب شامل براکت های قطبی (سوکاشیگوی) بین ستون ها هستند که به طور قابل توجهی مقاومت در برابر زلزله و باد را بهبود می بخشد.ساختمان های فولادی از طریق قاب های محکم به تقویت مشابهی دست می یابندقابل توجه است که معابد باستانی از استفاده از ستون های بسیار ضخیم در عوض از براکت ها اجتناب می کردند.

"تعداد تراز عمودی" اندازه گیری می کند که چگونه ستون ها و دیوارهای برش به طور مداوم در سراسر طبقه ها تراز می شوند. کارشناسان توصیه می کنند که تراز ≥50٪ برای ستون ها و ≥60٪ برای دیوارها باشد.نرخ بالاتري از انتقال نيروهاي زلزله به پايه مطمئن مي شود.

دیوارهای بدون برش (مانند پنجره ها) باید با دقت توزیع شوند تا از ایجاد مناطق ضعیف جلوگیری شود. قرار دادن استراتژیک عملکرد لرزه ای یکنواخت را در سراسر ساختار حفظ می کند.

ارتباطات بین ستون ها، تخته ها و پایه ها در طول زلزله ها به شدت تحت فشار قرار می گیرند. ساختمان های فولادی اغلب از مفاصل سخت جوش خورده استفاده می کنند (چوکات لحظه ای)در حالی که سازه های چوبی سنتی بر روی مفاصل خمیر و تنون تکیه می کنند، طراحی آسیب پذیر برای جدا شدنساختمان های چوبی مدرن به طور فزاینده ای از کانکتورهای فلزی برای تقویت این نقاط حیاتی استفاده می کنند.

ساختمان های قدیمی تر می توانند مقاومت در برابر زلزله را از طریق تقویت فلزی مقرون به صرفه در مفاصل کلیدی بهبود بخشند. گزینه های گران تر شامل اضافه کردن دیوارهای برش به سازه های موجود است.

ساختمان های سبک تر در واقع عملکرد لرزه ای بهتری دارند. در هنگام لرزش، بی وقفه نیروهای مخالف متناسب با وزن ساختار را تولید می کند، بنابراین کاهش جرم باعث کاهش نیروهای لرزه ای مخرب می شود.

طرح های طبقه مستطیل یا مربع انرژی لرزه ای را به طور یکنواخت تر از اشکال پیچیده توزیع می کنند، که خطر تمرکز استرس در تقاطع های نامنظم را دارند.

پایه های زمین شناسی محکم ضروری است. پورتال نقشه خطر ژاپن در ارزیابی خطرات لرزه ای محلی هنگام انتخاب سایت های ساختمانی کمک می کند.

• مقاوم به زلزله:مواد (دیواره های برش، بریس ها) را برای مقاومت مستقیم در برابر لرزش تقویت می کند.
• خنک کننده لرزه ای:از جذب کننده هاي هیدرولیکي براي از بين بردن انرژي زلزله استفاده ميکنه
• جداسازی پایه:ساختمان را با استفاده از لاستیک های لاستیکی از زمین جدا می کند و از انتقال شوک جلوگیری می کند (کارآمدترین اما گران قیمت).

روش SE (ساختمانی مهندسی شده) بالاترین درجه لرزه ای (درجه 3) را در حالی که ستون ها و دیوارها را به حداقل می رساند، امکان ایجاد طرح های انعطاف پذیر را فراهم می کند.استفاده از چوب سبک با اتصال فلزی، چارچوب های سفتی را ایجاد می کند که در طول زلزله های بزرگ مانند زلزله های توهوکو 2011 و کواماموتو 2016 بی نقص عمل می کنند..