زنگ خطر برای برجهای ساحلی شمال ایران!
به اعتقاد محققان امواج زلزله با دوره تناوب بلند میتوانند حتی در فواصل دور از کانون زلزله درحدود ۲۰۰ کیلومتری نیز اثرگذار باشند و دربرخی شرایط موجب تداوم لرزش و حتی آسیب یا تخریب ساختمانها شوند و این پدیده بهویژه در مناطقی که دارای خاک نرم هستند اهمیت بیشتری پیدا میکند؛ موضوعی که با توجه به روندروبه رشد برجسازی در نوار ساحلی شمال ایران بهعنوان یک هشدار جدی در حوزه ایمنی لرزهای شهری مطرح است.
به گزارش شبکه اطلاع رسانی تدبیر و امید، در حالی که عملیات امداد و ارزیابی خسارات ناشی از زمینلرزههای قدرتمند ونزوئلا همچنان ادامه دارد، این رخداد به یکی از مهمترین نمونههای اخیر برای بررسی رفتار ساختمانهای بلند در برابر امواج لرزهای تبدیل شده است؛ دو زمینلرزه پیاپی به بزرگای ۷.۲ و ۷.۵ که تنها ۳۹ ثانیه با یکدیگر فاصله داشتند، ۲۴ ژوئن ۲۰۲۶ شمال ونزوئلا را لرزاندند.
کانون این زمینلرزهها در حدود ۱۷۵ تا ۱۸۵ کیلومتری غرب کاراکاس قرار داشت، اما شدت لرزش به حدی بود که علاوه بر پایتخت، ایالتهای ساحلی و بخشهای وسیعی از مرکز و شمال این کشور را دربر گرفت و حتی در برخی کشورهای همسایه و جزایر کارائیب نیز احساس شد. این زمینلرزهها صدها کشته و هزاران مصدوم برجای گذاشت و موجب فروریزش یا آسیب جدی شمار زیادی از ساختمانها، بهویژه در کاراکاس و مناطق ساحلی شد.
به گفته دکتر علی بیتاللهی، عضو هیأت علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، آنچه در این زمینلرزه بیش از همه اهمیت دارد، تنها بزرگی زلزله نیست، بلکه رفتار امواج با پریود بلند در فاصله زیاد از کانون زلزله است؛ امواجی که میتوانند پس از میرا شدن ارتعاشات تند، همچنان ساختمانهای بلند را که بر روی خاکهای نرم و آبرفتی احداث شدهاند، به نوسانهای شدید وادار کنند.
وی معتقد است تجربه ونزوئلا و نمونه مشابه آن در بانکوک، هشداری جدی برای کشورهایی مانند ایران است؛ به ویژه در نواحی ساحلی شمال کشور که طی سالهای اخیر روند برجسازی بر روی زمینهای نرم شتاب گرفته است.
به گفته بیتاللهی، در چنین مناطقی، حتی اگر کانون زلزله در فاصله قابل توجهی قرار داشته باشد، ترکیب «ساختمان بلند» و «خاک نرم» میتواند خطر تشدید ارتعاشات، افزایش تنش در طبقات پایین و در نهایت فروریزش سازه را افزایش دهد؛
به اعتقاد وی این موضوع باید در سیاستهای شهرسازی، صدور مجوز ساخت و طراحی لرزهای ساختمانهای بلند با حساسیت بیشتری مورد توجه قرار گیرد.
رفتار متفاوت ساختمانها در فاصله دورتر از کانون زلزله در ونزوئلا
علی بیتاللهی در گفتوگو با ایسنا، با اشاره به تجربه زمینلرزه اخیر ونزوئلا و رفتار متفاوت ساختمانها در فاصلههای دور از کانون زلزله، به تشریح یک اصل بنیادی در مهندسی زلزله پرداخت و در این باره توضیح داد: در انتشار امواج زلزله یک واقعیت علمی تثبیت شده وجود دارد؛ امواج با فرکانس بالا و نوسانات سریع معمولا در فواصل کوتاه تضعیف و محو میشوند، اما امواج با فرکانس پایین و پریود بلند میتوانند مسافتهای طولانی را طی کنند. این ویژگی باعث میشود در فاصلههای دور از کانون زلزله، لرزشهای تند و شدید معمولا احساس نشود، اما در عوض جا به جاییهای آرام و قابل مشاهده در اجسام آویزان یا سازههای بلند رخ دهد.
بیتاللهی با اشاره به تجربههای تاریخی، از جمله زلزله مکزیکوسیتی در اوایل قرن بیستم، افزود: در این رخدادها مشاهده شده که ساختمانهای کوتاه مرتبه و فرسوده در برخی موارد آسیب جدی ندیدهاند، اما ساختمانهای بلند مرتبه دچار تخریب شدهاند؛ موضوعی که به تشدید اثر امواج با پریود بلند در خاکهای نرم مرتبط است.
وی با بیان اینکه در شرایطی که زمین نرم باشد و ساختمان نیز ارتفاع زیادی داشته باشد، امواج با دوره تناوب بلند میتوانند سازه را وارد نوسان کنند، ادامه داد: در مقابل، ساختمانهای کوتاه مرتبه در همان محل ممکن است این نوع ارتعاش را اصلا احساس نکنند یا واکنش بسیار محدودی داشته باشند.
وی با تاکید بر اینکه دو عامل اصلی در این نوع تخریب نقش دارد؛ یکی از این عوامل را فاصله زیاد از کانون زلزله و دیگری را نوع خاک نرم و شرایط ژئوتکنیکی زمین عنوان کرد و یادآور شد: در چنین شرایطی، ساختمانهای بلند بیشتر در معرض تشدید نوسانات قرار میگیرند.
عضو هیات علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی تفاوت رفتار سازهها را وابسته به سختی یا انعطافپذیری آنها دانست و خاطر نشان کرد: اگر پی و سازه از جنس سخت و سنگی باشد، پاسخ ساختمان به ارتعاشات کوتاه و سریع بسیار محدود است، اما سازههای انعطاف پذیرتر میتوانند دامنه نوسان بیشتری را تجربه کنند.
وی در توضیحی سادهتر افزود: میتوان دو ستون را تصور کرد؛ یکی صلب و بتنی و دیگری نرم و ژلهای. در برابر یک تکان مشابه، ستون ژلهای با نوسانی بلند و آرام حرکت میکند، در حالی که ستون سخت تنها لرزشهای ریز و سریع و با میرایی بالا نشان میدهد.
بیتاللهی تأکید کرد: هرچه خاک نرمتر و ساختمان بلندتر باشد، حتی در زلزلههای دوردست نیز امکان تحریک سازه با امواج کم فرکانس و پریود بلند وجود دارد. این نوع رفتار سازهای در طراحی بسیاری از ساختمانها کمتر مورد توجه قرار گرفته و در برخی موارد میتواند به آسیبهای جدی در طبقات پایینتر یا کل سازه منجر شود.
بیتاللهی با اشاره به تجربههای منطقهای و نمونههای جهانی از رفتار ساختمانها در زلزلههای دوردست، به توضیح اثر امواج با دوره تناوب بلند در سازههای بلندمرتبه پرداخت و اظهار کرد: در ایران هنوز نمونهای کاملا واضح از اثر این نوع امواج در مقیاس بزرگ ثبت نشده است. ولی باید توجه کرد که در مناطق ساحلی شمال کشور بهویژه مازندران و حوالی «سرخرود» طی سالهای اخیر ساخت برجها افزایش یافته، اما خوشبختانه در این بازه زمانی زلزلههای بسیار بزرگ یا دوردست رخ نداده تا بتوان رفتار واقعی این سازهها را به طور عملی ارزیابی کرد.
اثرات امواج بلند پریود در سازههای دورتر از رومرکز زلزله
بیتاللهی اضافه کرد: در فاصلههای نسبتا دور، مانند حدود ۲۰۰ کیلومتری از کانون زلزله، تصور عمومی این است که شدت لرزش کاهش یافته و ارتعاشات سریع و مخرب عملا احساس نمیشود، زیرا این امواج سریعالاثر، میرا میشوند؛ اما امواج با فرکانس پایین و دوره تناوب بلند همچنان میتوانند در این فواصل باقی بمانند و اثرگذار باشند.
وی با اشاره به زلزله اخیر ونزوئلا، توضیح داد: در این رویداد، فاصله حدود ۱۸۵ کیلومتری میان کانون زلزله و پایتخت، یعنی کاراکاس، باعث شد که در این شهر نیز ساختمانهای متعددی دچار تخریب جدی شوند. این موضوع نشان میدهد که امواج بلند پریود، حتی در فواصل دور نیز میتوانند اثرات مخرب ایجاد کنند، بهویژه در سازههایی که بر روی خاک نرم ساخته شدهاند.
این محقق حوزه مخاطرات نمونه مشابه دیگر را در زلزله نپال ذکر کرد و یادآور شد: در این زلزله مشاهده شد که یک برج ۲۴ طبقه در بانکوک، پایتخت تایلند، در فاصله حدود ۱۰۰۰ کیلومتری دچار فروریزش شد؛ رخدادی که به شرایط زمینشناسی مانند سطح بالای آب زیرزمینی و وجود خاک نرم نسبت داده میشود.
عضو هیات علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی ادامه داد: شهرهایی مانند کاراکاس که در مناطق ساحلی و بر بستر خاکهای نرم قرار دارند، در برابر امواج با طول موج بلند بسیار آسیب پذیرتر هستند. این امواج میتوانند ساختمانهای بلندمرتبه را با جابهجاییهای قابل توجهی مواجه کنند.
وی با ذکر مثالی در این باره، توضیح داد: این پدیده را میتوان به یک شاقول یا آونگ تشبیه کرد؛ اگر از سقف یک ساختمان بلند جسمی آویزان باشد و پایه ساختمان شروع به حرکت کند، این جسم بهصورت نوسانی حرکت میکند و بهتدریج دامنه نوسان آن افزایش مییابد.
عضو هیات علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی اضافه کرد: برای درک بهتر این پدیده میتوان آن را به تاببازی در پارک تشبیه کرد؛ هرچه طول بازوی تاب بلندتر باشد، دامنه جا به جایی نیز بیشتر میشود. در ساختمانهای بلند نیز همین اصل حاکم است و هرچه ارتفاع بیشتر باشد، میزان جابهجایی در طبقات بالاتر افزایش مییابد.
بیتاللهی با تاکید بر اینکه ساختمانهای بلند مانند سازههای صلب هستند که در هنگام زلزله، به ویژه زلزلههای دوردست با امواج بلندپریود، دچار نوسان میشوند، اظهار کرد: این نوسانات در طبقات بالایی شدیدتر است و همین موضوع باعث انتقال تنش به طبقات پایینتر میشود. اگر سازه برای این نوع بارگذاری طراحی نشده باشد، میتواند منجر به فروریزش کامل ساختمان شود؛ پدیدهای که در برخی موارد در زلزله ونزوئلا مشاهده شده است.
وی ادامه داد: افزایش ساخت برجها در نوار ساحلی کشور، به ویژه در مناطق سرسبز، اگر بدون توجه به ملاحظات لرزهای و ظرفیتهای زیست محیطی انجام شود، میتواند پیامدهای جدی به همراه داشته باشد. بنابراین در فرآیند صدور مجوز ساخت، باید این مخاطرات بهطور جدی مدنظر قرار گیرد.
عضو هیات علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، افزود: متأسفانه در برخی موارد، نگاه سوداگری در برجسازی باعث نادیده گرفتن پدیدههایی میشود که امروز در نمونههای جهانی مانند زلزله ونزوئلا و همچنین تجربههایی در جنوب شرق آسیا مشاهده شده است. این موضوع بارها مورد هشدار قرار گرفته و باید از توسعه بیرویه برجهای بلند در مناطق حساس جلوگیری شود.
بیتاللهی با اشاره به پیامدهای اجتماعی و کالبدی این نوع ساختوساز، گفت: در ساختمانهای بلندمرتبه، جمعیت زیادی در یک سازه متمرکز میشود و در صورت وقوع تخریب، حجم خسارت انسانی و اقتصادی بسیار بالا خواهد بود. در زلزله اخیر ونزوئلا نیز مشاهده شد که در برخی ساختمانها، اجزای سازهای بهویژه در سیستمهای سبک مانند ساندویچپنلها دچار شکست و ناپایداری شدهاند.
وی یادآور شد: اطلاعات موجود از زلزله ونزوئلا هنوز کامل نیست و بیشتر بر پایه تصاویر و دادههای پراکنده رسانهای است. با این حال، بررسیهای اولیه نشان میدهد این رخداد از نظر رفتار لرزهای سازهها بسیار آموزنده است و پس از تکمیل دادهها میتوان تحلیل دقیقتری از وضعیت مناطق مختلف ارائه کرد.
