.::. پورتال تخصصی دانشجویان عمران .::.

به بهانه زلزله ژاپن

اصطلاح "میز لرزه ای" در مراکز تحقیقاتی مرتبط با زلزله و سازه، به میزهایی که امکان بنا کردن یک ساختمان در «مقیاس واقعی» بر روی میز وجود داشته گفته می شود

 مرکز E-Defence که در مجاورت شهر کوبه قراردارد؛ بزرگترین میز لرزه ای دنیا در آن واقع شده است و این امکان را برای محققین فراهم کرده تا بتوانند ساختمان های عظیمی را بر روی آن بنا کنند و سپس رفتار سازه ها را در طول زلزله بررسی نمایند
در حوزه مهندسی سازه سالها است که دیگر سازه مقاوم در برابر زلزله ساختن و طراحی نمودن دشوار نیست. بلکه تعیین "رفتار " سازه ها در زمان بروز زلزله ملاک و معیار است
زلزله پدیده ای است نسبتا شناخته شده که بی خبر می آید و  تاکنون دانشمندان نتوانسته اند زمان وقوع آن را خبر دهند. آنچه که مارا بر آن داشت نسبت به انعکاس این مطلب مبادرت نمائیم، اول اهمیت دادن به این پدیده و عواقب بی توجهی به آن و دوم آشنایی خوانندگان با یکی از روش های شناخت این مقوله است.
بی شک همه علوم حاصل کار تجربی پس از انجام مطالعات تئوریک و ذهنی است. زلزله نیز از این امر مستثنی نیست، لازم است در هر کشوری با توجه به شرایط خود نسبت به آن شناخت کافی حاصل شود تا بتوان برای نجات انسان ها راهی گشود. نشریه مسکن ضمن تشکر از تهیه کننده این مطلب، شما را به مطالعه دقیق این روش و دریافت نظرات سازنده دعوت می نماید. 
بزرگترین میز لرزه ای ( Shaking Table)
 یک سال پیش در همین روزها بود که آزمایشی در مرکز تحقیقاتی E-Defence ژاپن انجام شد؛ نتایج آن آزمایش برای بسیاری از محققین، مهندسین و حتی مردم عادی جالب توجه بود. یک ساختمان چوبی هفت طبقه مطابق ضوابطی که محققین طراحی کرده بودند بر روی میز لرزه ای ساخته شد. سپس تکان های زلزله ای با بزرگی ۵/۷ به آن اعمال گشت تا وضعیت رفتار ساختمان چوبی هفت طبقه مورد ارزیابی قرار گیرد.
   
اصطلاح "میز لرزه ای" در مراکز تحقیقاتی مرتبط با زلزله و سازه، به میزهایی که امکان بنا کردن یک ساختمان در «مقیاس واقعی» بر روی میز وجود داشته گفته می شود. در زیر صفحه اصلی میز جک های هیدرولیکی قرار دارد که لرزش هایی مشابه لرزش های زمین، به میز و ساختمان واقع بر روی آن وارد می کنند. این میزها امکان مشاهده رفتار دینامیکی سازه را برای محققین فراهم می نمایند. تکان های میز باید به نحوی باشد که حرکات زمین را در طول یک زلزله واقعی مشابه سازی کند. در آزمایش مورخ ماه جولای ۲۰۰۹ قرار بر این بود که رفتار و میزان مقاومت ساختمان چوبی بررسی گردد تا مشخص شود در چه زمان  و تحت چه زلزله ای فرو می ریزد؟ این بزرگترین آزمایش بر روی یک ساختمان چوبی بود.
مرکز  E-Defence که در مجاورت شهر کوبه قراردارد، بزرگترین میز لرزه ای دنیا در آن واقع شده است و این امکان را برای محققین فراهم کرده تا بتوانند ساختمان های عظیمی را بر روی آن بنا کنند و سپس رفتار سازه ها را در طول زلزله بررسی نمایند. نکته مهم در این آزمایش امکان لرزش در سه جهت Z وX  ، Y  می باشد؛ در ضمن ظرفیت جک های هیدرولیکی نصب شده به حدی است که می توان ساختمان های مرتفع و با وزن زیاد را روی آن بنا کرد. (۱) ریاست این مرکز به عهده پروفسور ناکاشیما است. شخصا بارها و بارها ناکاشیما را ستوده ام و او را از کسانی می دانم که حاصل تحقیقاتش در زمینه سازه و زلزله حق بزرگی به گردن بشریت خواهد داشت.
   به دلیل چوبی بودن ساختمان، این پروژه تحقیقاتی را قبل از رفتن به مرکز E-Defence کار ساده و پیش پا افتاده ای می دیدم. اما پس از ورود به E-Defence متوجه شدم، این پروژه تحقیقاتی با مشارکت E-Defence و دانشگاه های بسیار معتبر اجرا می شود.
درآزمایش انجام گرفته این ساختمان هفت طبقه چوبی موارد زیر جالب بود، خوب است اشاره ای به آنها داشته باشیم :
مراحل کار به این شکل بود که طی سه نوبت به صورت حساب شده توسط جک های میز، لرزش تولید می شد، سپس وضعیت در  و دیوار اتاق های مختلف ساختمان بعد از هر زلزله، مورد بازرسی و کنترل دقیق تیم برگزار کننده تست قرار می گرفت.
 سه مرحله به این صورت برنامه ریزی شده بود که در مرحله اول زلزله ای با بزرگی ۶۰ درصد و در مرحله دوم به بزرگی۱۲۰درصد نورتریج بود؛ میز به لرزه درمی آمد. در آخرین مرحله نیز ساختمان با زلزله ای معادل ۱۸۰درصد زلزله نورتریج به لرزش درآمد. 
 در ابتدای روز، توضیحات برنامه زمان بندی اعمال لرزه ها به همه شرکت کنندگان در آزمایش داده شد. سپس مطابق همه موارد دیگر در ژاپن، بنا به جایگاه رفیع ایمنی در تمام امور و مسائل  این کشور(!)، دستورالعمل ایمنی پخش شد و مفصل مورد تاکید قرار گرفت.
اتاقی که هر یک از ما باید بعد از اعمال لرزه به آن برویم مشخص شد و مقرر گردید که هر کس در اتاق حوزه بازرسی خود محل و اندازه ترک های بعد از زلزله را یادداشت نموده و با ماژیک مشکی روی ترک خط کشیده و تاریخ و ساعت بزند تا پبشرفت ترک ها در هر مرحله از لرزه، قابل تشخیص باشد.
سپس توضیح داده شد که همه افراد تنظیمات دوربین هایشان را روی ۱۶۰۰*۲۴۰۰ قرار دهند تا عکس هایی که از ترک ها گرفته شودکه حداقل یک مگا بایت حجم داشته باشد. این عکسها بعد از آزمایش در تحلیل رفتار سازه مورد استفاده قرار خواهند گرفت .
پس از هر مرحله از لرزش میز، اساتید آمریکایی با همان روحیه اعتماد به نفس و مستحکم مراحل مختلف رفتار سازه را بعد از زلزله رصد می کردند و اساتید ژاپنی هم با همان سکوت، آرامش و دقت ژاپنی، ترک های ایجاد شده بعد از هر لرزه را کنترل می نمودند.
  پروفسور جان وندلیندت (John W. van de Lindt ) استاد دانشگاه کلورادو ( Colorado State University ) یکی از اساتید آمریکایی بود که در این پروژه مشارکت داشت. او همراه با خودش حدود ده نفر از دانشجویان دانشگاه کلورادو را نیز آورده بود، این گروه حدود دو ماه و نیم بود که در ژاپن و در شهر کوبه مستقر شده بودند تا بتوانند در تمام مراحل مقدماتی این تست (شامل ساخت ساختمان چوبی بر روی میز، تنظیم کرنش سنج ها و کامپیوتر های متصل به سازه و ... ) نیز حضور داشته باشند .
دوربین های فیلم برداری متعددی که در پیرامون سازه نصب شده اند، بسیار جلب توجه می کند. تعدد این دوربین ها نشانی است از وسواس های لازم در امر ثبت رفتار سازه در طول زلزله . 
نکته بسیار جالب در این پروژه تحقیقاتی، نتیجه آزمایش بود. در سومین مرحله لرزش نهایی  به ساختمان وارد شد. قبل از اعمال لرزه، زنگ ایمنی به صدا درآمد تا همه از محوطه اطراف ساختمان به سکوهای ایمنی بروند. صدای شمارش معکوس از بلندگوها شنیده شد: جو، کیو، هاچی، نانا... . و میز آخرین بار هم لرزید. با زلزله ای تقریباً دوبرابر زلزله نورتریج.
  تمام تکان های میز زلزله، نتوانست ساختمان را فرو بریزد، پس از اتمام لرزه هایی که در مراحل مختلف پیش بینی شده بود؛ ساختمان برپا باقی ماند!
هم اکنون ساختمان چوبی در نقاط مختلفی از دنیا ساخته و استفاده می شود. این ساختمانها در کشورهایی که جنگل های زیادی دارند، کاربرد دارد. درکانادا، ژاپن  و بخش هایی از آمریکا به دلیل در دسترس بودن چوب، این نوع ساختمان کاربرد بیشتری دارد؛ لذا مورد توجه محققین سازه و زلزله قرار گرفته است. با این دیدگاه موسسه آمریکایی NSF  بودجه ای ۵/۱ میلیون دلاری را به تحقیق در باب این سازه ها اختصاص داده که پروژه مذکور نیز در همین راستا با مشارکت آمریکا و ژاپن اجرا شد. در واقع وجود میز لرزه ای منحصر به فردی که در ژاپن در مرکز E-Defence  قرار دارد، باعث شده تا آمریکایی ها ادامه تحقیقات خود را در این مرکز دنبال نمایند.   
آخرین نکته ای که باید در این بحث به آن اشاره شود، بالا بودن هزینه انجام این نمونه آزمایش ها است. در واقع ذهنیت اولیه بسیاری از افراد این است که، بخش اصلی بودجه مورد نیاز انجام چنین آزمایش هایی صرف ساختن ساختمان و تخریب آن روی میز می شود؛ حال آن که چنین چیزی صحیح نیست. بخش عمده بودجه مورد نیاز چنین آزمایش هایی، صرف  آنالیز اطلاعات به دست آمده از لرزش میز می شود. در واقع تیم بزرگی از محققین باید مراحل ساخت سازه بر روی میز و اعمال زلزله به آن را طراحی نموده و کار اصلی آنها پس از لرزش میز آغاز می شود. (آنالیز اطلاعات به دست آمده پروسه بسیار زمان بر و هزینه بر است.)
  امروزه برای محققین، بررسی رفتار (Behavior) سازه ها  مسیری شیرین و جذاب است. امروز مهندسین سازه با استفاده از دستاوردهای این علم، می توانند رفتار سازه ها در زلزله های مختلف را، تخمین و پیش بینی کنند.
جریان علم و تحقیق و سطح توان محققین امروز در سطح و مرحله ای است که بشر می تواند دقیق ترین برآوردها را از رفتار "ساخته های دست خودش" داشته باشد. در حوزه مهندسی سازه سالها است که دیگر سازه مقاوم در برابر زلزله ساختن و طراحی نمودن دشوار نیست. بلکه تعیین "رفتار " سازه ها در زمان بروز زلزله ملاک و معیار است.
 امروز ما میراث دار تلاش های محققین چند دهه اخیر هستیم که نقش تصاعدی در پیشبرد علم داشتند. دریغ است؛ اگر آنگونه که باید از این میراث بهره نجوییم و آن سان که شایسته است، نسازیم. هرگز نباید فراموش کنیم که زمینی که کشورمان بر آن واقع شده زمینی پر زلزله و لرزان است و چاره ای جز پرداختن به کیفیت و توجه به جزییات نیست.
این میز تنها میز لرزه ای در ژاپن نیست و هم اکنون در مراکز تحقیقاتی متعددی میزهای لرزه ای جهت انجام تحقیقات وجود دارد؛ لیکن ویژگی میز موجود در مرکز E-Defence   همچنان که گفته شد، امکان لرزش در سه جهت Z و X،Y و در ضمن ظرفیت بسیار بالای جک های هیدرولیکی زیر آن است. همچنان که ذکر شد، این مرکز در شمال شهر کوبه ( منطقه ای که Miki  نامیده می شود) واقع شده است.
نکته قابل توجه اینکه ایمیل کوتاهی در خصوص گزارش نتیجه همین آزمایش در کشور گسترش یافته است. بسیار عجیب است که  در این ایمیل و فیلم آن به نحوی کلیه مراحل تحقیق به یکی از شرکت های تجاری، آمریکایی حاضر در این طرح منتسب شده است و هیچ اسمی از سایر بخش های پروژه برده نشده است! دلیل این امر آن است که فیلم مورد اشاره با کارکرد تبلیغاتی  توسط آن شرکت تولید شده است.