فناوری‌های ساختمان‌های ضدزلزله در ژاپن

فناوری‌های ساختمان‌های ضدزلزله در ژاپن

ژاپن به عنوان یکی از کشورهای زلزله‌خیز جهان، از تکنولوژی‌های پیشرفته و نوآورانه برای ساخت سازه‌های مقاوم در برابر زلزله استفاده می‌کند. با توجه به تاریخچه طولانی زلزله‌های فاجعه‌بار در این کشور، مهندسان و معماران ژاپنی به طور مداوم در تلاش هستند تا روش‌های جدیدی را برای افزایش ایمنی ساختمان‌ها توسعه دهند. در اینجا به بررسی چندین فناوری کلیدی که در این راستا به کار گرفته می‌شوند، می‌پردازیم.

۱. استفاده از طناب‌های فیبر کربنی

یکی از نوآوری‌های جالب و کارآمد در طراحی ساختمان‌های ضدزلزله، استفاده از طناب‌های فیبر کربنی است. این ایده توسط شرکت کوماتسو سایرن معرفی شد و شامل کشیدن طناب‌هایی به دور ساختمان‌ها می‌شود. این طناب‌ها به دلیل قدرت ارتجاعی بالا و خاصیت کامپوزیتی خود، به عنوان لایه‌ای پایدار عمل کرده و مانع از لرزش ساختمان در زمان زلزله می‌شوند. با اتصال انتهای این فیبرها به زمین، ساختمان به طور مؤثری مهار می‌شود و در زمان وقوع زلزله، تنش‌ها به طور متقابل بین سمت‌های مختلف ساختمان توزیع می‌شود. این روش به ویژه در ساختمان‌های بلندمرتبه که در معرض فشارهای جانبی زیادی قرار دارند، بسیار مؤثر است و می‌تواند به طرز چشمگیری ایمنی سازه را افزایش دهد.

۲. استفاده از کیسه‌های هوایی

تکنیک کیسه‌های هوایی نیز یکی دیگر از روش‌های مؤثر در ساخت ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله است. این تکنیک که توسط شرکت دانشین معرفی شده، شامل قرار دادن ساختمان‌ها بر روی کیسه‌های هوایی بزرگ است که به طور خاص برای جذب و کاهش لرزش‌های ناشی از زلزله طراحی شده‌اند. در زمان زلزله، حسگرهای تعبیه شده در کیسه‌ها با ثبت اولین ارتعاشات، کیسه‌ها را با هوا پر می‌کنند. این کار باعث می‌شود ساختمان با زاویه مشخصی تکان بخورد و از ریزش آن جلوگیری شود. این روش به کاهش وزن و افزایش انعطاف‌پذیری سازه کمک می‌کند و در نتیجه، ساختمان می‌تواند به راحتی در برابر حرکات زمین مقاومت کند. این فناوری به ویژه در مناطق پرخطر و زلزله‌خیز، به عنوان یک راهکار مؤثر شناخته می‌شود.

۳. ایزوله کردن پایه

ایزوله کردن پایه یکی دیگر از تکنیک‌های رایج در ساخت ساختمان‌های ضدزلزله است که به طور خاص برای کاهش تأثیرات لرزه‌ای طراحی شده است. این روش شامل ایجاد انفصال بین سازه و فونداسیون است که باعث می‌شود ساختمان در زمان زلزله دچار تحرک و لرزش نشود. این تکنیک به اشکال مختلف در ژاپن مورد استفاده قرار می‌گیرد و به کاهش آسیب‌های ناشی از زلزله کمک می‌کند. با استفاده از این روش، ساختمان می‌تواند به طور مستقل از حرکات زمین عمل کند و به این ترتیب، آسیب‌های ناشی از زلزله به حداقل می‌رسد. همچنین، این روش به مهندسان این امکان را می‌دهد که ساختمان‌ها را با طراحی‌های متنوع‌تری بسازند و در عین حال ایمنی آن‌ها را افزایش دهند.

۴. استفاده از چهارچوب‌های گهواره‌ای

چهارچوب‌های گهواره‌ای نیز یکی دیگر از فناوری‌های نوین هستند که به افزایش سرعت ساخت و مقاومت در برابر زلزله کمک می‌کنند. این روش شامل استفاده از کابل‌ها، قاب‌ها و فیوزهای فلزی است که با هم ترکیب می‌شوند و به سازه اجازه می‌دهند تا به طور مؤثری در برابر نیروهای جانبی مقاومت کند. این سیستم نه تنها باعث افزایش سرعت ساخت می‌شود، بلکه در زمان وقوع زلزله، آسیب به ساختمان را به حداقل می‌رساند. این فناوری به طور خاص در پروژه‌های بزرگ و پیچیده که نیاز به ساخت سریع و ایمن دارند، بسیار مفید است. با استفاده از این روش، ساختمان‌ها می‌توانند به راحتی در برابر زلزله‌های شدید مقاومت کنند و در عین حال زمان و هزینه‌های ساخت را کاهش دهند.

۵. دیوارهای میرا

دیوارهای میرا با هدف کاهش لرزش‌های ناشی از زلزله طراحی شده‌اند و می‌توانند به طور قابل توجهی کارایی ساختمان‌ها را در برابر زلزله افزایش دهند. این سازه‌ها به دو نوع فعال و غیرفعال تقسیم می‌شوند و می‌توانند لرزش‌های زمین‌لرزه را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. به اعتقاد کارشناسان، این دیوارها قادرند تا ۸۰ درصد لرزش‌ها را نسبت به ساختمان‌های معمولی کاهش دهند. این ویژگی به ویژه در ساختمان‌های بلندمرتبه که در معرض فشارهای جانبی زیادی قرار دارند، بسیار مهم است. دیوارهای میرا با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته، به سازه‌ها کمک می‌کنند تا در برابر زلزله‌های شدید مقاومت بیشتری داشته باشند و از آسیب‌های جدی جلوگیری کنند.

۶. تکنیک زایشین

تکنیک زایشین، که برای مهار و جابه‌جایی ساختمان‌ها استفاده می‌شود، به ویژه در ساختمان‌های بلندمرتبه مؤثر است. در این روش از دمپرهایی استفاده می‌شود که انرژی حاصل از زمین‌لرزه را جذب کرده و تکان‌های ساختمان را کاهش می‌دهند. اگرچه این تکنیک هزینه‌بر است، اما کارایی بالای آن در مقابل زلزله‌های فاجعه‌بار باعث شده است که به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گیرد. این دمپرها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند به سرعت به تغییرات ناگهانی پاسخ دهند و به این ترتیب، ایمنی ساختمان را افزایش دهند.

بهترین ساختمان‌های ضدزلزله در ژاپن

ژاپن از سال ۱۹۸۱ میلادی استانداردهای خاصی برای ساخت ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله وضع کرده است. این ساختمان‌ها به دو گروه سازه‌های محکم و سخت و سازه‌های منعطف تقسیم می‌شوند. در ادامه به معرفی برخی از بهترین ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله در ژاپن می‌پردازیم که با استفاده از فناوری‌های نوین و طراحی‌های خاص، ایمنی بالایی را در برابر زلزله‌ها فراهم کرده‌اند.

۱. برج روپونگی هیلز موری

این آسمان‌خراش با ارتفاع ۲۳۸ متر و ۵۴ طبقه، یکی از مقاوم‌ترین ساختمان‌ها در برابر زلزله به شمار می‌رود. وجود فناوری میراگرهای روغنی و لوله‌کشی‌های فولادی تقویت‌شده باعث شده‌اند که این ساختمان به یکی از بهترین سازه‌های مقاوم در برابر زلزله تبدیل شود. میراگرهای روغنی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در زمان وقوع زلزله، به طور خودکار عمل کرده و لرزش‌های ساختمان را به حداقل می‌رسانند. این ویژگی به ویژه در هنگام زلزله‌های شدید، به حفظ تعادل و ایمنی ساختمان کمک می‌کند و از آسیب‌های جدی جلوگیری می‌کند.

۲. توکیو اسکای‌تری

برج فلزی توکیو اسکای‌تری با ارتفاع ۶۳۴ متر، یکی از بزرگ‌ترین برج‌های رسانه‌ای ژاپن است و به عنوان یک نماد معماری مدرن شناخته می‌شود. طراحی این سازه به گونه‌ای است که لرزش‌ها را به قسمت بیرونی منتقل می‌کند و از روش سازه‌های میرا بهره می‌برد. وجود گره‌های بتنی از جنس فولاد تقویت‌شده و دیوارهای خرپایی که تا ۵۰ متر زیر زمین امتداد دارند، پایداری و استحکام بی‌نظیری به این برج بخشیده‌اند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که در صورت رخ دادن هرگونه زلزله فاجعه‌باری، این سازه بتواند بیشترین مقاومت را در برابر آن نشان دهد.

۳. آرک هیلز سنگوکویاما

این ساختمان نیز از فناوری‌های مشابه برج اسکای‌تری و برج موری بهره می‌برد و میراگرهای روغنی و صفحات فولادی در آن به کار رفته‌اند. طراحی هوشمندانه این سازه به گونه‌ای است که می‌تواند به راحتی در برابر حرکات زمین مقاومت کند و از آسیب‌های ناشی از زلزله جلوگیری نماید. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که آرک هیلز سنگوکویاما به یکی از بهترین نمونه‌های ساختمان‌های ضدزلزله در ژاپن تبدیل شود.

۴. فابو

ساختمان و آزمایشگاه فابو در شهر نوما با استفاده از طناب‌های فیبر کربنی طراحی شده است و به طور مؤثری در برابر زلزله مقاوم است. در این ساختمان اداری برای سه طبقه از حدود ۱۰۳۱ طناب الیاف کربنی استفاده کرده‌اند که با زوایای مختلف از قسمت انتهایی بام ساختمان به زمین متصل شده‌اند. این طراحی باعث می‌شود که ساختمان بتواند به خوبی در برابر حرکات زمین مقاومت کند و از ریزش آن جلوگیری شود. با تکان‌های زلزله، این میله‌های سخت و انعطاف‌پذیر، ساختمان را به جهت مخالف می‌کشند و به این ترتیب باعث تعادل آن و جلوگیری از ریزش ساختمان خواهند شد.

۵. خانه‌های شناور

از دیگر ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله ژاپن، خانه‌های شناور هستند که توسط شرکت ژاپنی (Air Danshin) بنا شد. برای ساخت این سازه‌های مسکونی به تکنیک کیسه‌های هوا تکیه کرده‌اند. این خانه‌ها به ردیاب زلزله مجهز هستند و در صورت ثبت لرزش زمین‌لرزه، کمپرسور هوا به فضای زیر ساختمان فشار می‌آورد و کیسه‌های هوایی را پر می‌کند. با این کار، ساختمان سه سانتی‌متر بالاتر کشیده می‌شود و این امر لرزش ناشی از زلزله را غیرممکن می‌کند. این فناوری به طور خاص در مناطق زلزله‌خیز، به عنوان یک راهکار مؤثر شناخته می‌شود و به حفظ ایمنی ساکنان کمک می‌کند.

جمع‌بندی

ژاپن با استفاده از فناوری‌های پیشرفته و مواد باکیفیت، به یکی از پیشگامان مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر زلزله تبدیل شده است. این اقدامات نه تنها به حفظ جان انسان‌ها کمک می‌کند، بلکه می‌تواند به دیگر کشورها نیز در مواجهه با بلایای طبیعی الهام بخشد. با توجه به تجربیات ژاپن، به نظر می‌رسد که نه‌تنها این کشور، بلکه همه کشورهای جهان باید تدابیر مشابهی را برای مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر بلایای طبیعی در نظر بگیرند و از فناوری‌های نوین بهره‌برداری کنند.