علاج زلزله پیش از وقوع

سال‌هاست بعد از هر زلزله، افراد و نهادهای بسیاری، از اهمیت مدیریت بحران، مقاوم‌سازی و ایجاد ایمنی در سازه‌ها صحبت می‌کنند. در حالی که توجه به ساخت و ساز اصولی، بیش از هر چیز می‌تواند شدت آسیب‌ها را کاهش دهد، اما چرا با وجود قوانین و استانداردهای مناسب ساختمان‌سازی، باز هم زمین‌لرزه صدها و هزاران قربانی می‌گیرد؟

بحث زلزله و ساخت و ساز، موضوعی چند مولفه‌ای است که یکی از مولفه‌های مهم، خود زلزله و نوع آن است. دکتر فریبرز ناطقی‌الهی، استاد پژوهشگاه زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله و متخصص مقاوم‌سازی و مدیریت بحران، درباره مولفه‌های مهم هنگام وقوع زلزله به جام‌جم می‌گوید: کانون زلزله و سه عامل مهم بیشینه شتاب، محتوای فرکانسی و طول زمان زلزله اهمیت دارند که باید پیش از زلزله بخوبی شناخته شوند. دومین مولفه مهم خاک منطقه است و باید جنس خاک را بخوبی بشناسیم، زیرا خاک خودش نوعی فیلتر است و به این معنی است که وقتی زلزله‌ای رخ می‌دهد، خاک فرکانس‌های خاصی را فیلتر می‌کند؛ برای مثال اگر زلزله در دوردست رخ دهد، ساختمان‌های بلند در شهر خراب می‌شوند، اما اگر کانون زلزله زیر یا در مجاورت شهر باشد، چون فیلتری انجام نمی‌شود، ساختمان‌های کوتاه تخریب می‌شوند، بنابراین شناخت خاک بستر در طراحی اهمیت بسیاری دارد. اگر شناخت کافی از محل بنا کردن پی ساختمان نداشته باشیم، مسلما ساختمان در تکانه‌های زلزله بسیار ساده از بین خواهد رفت.

وی در ادامه می‌افزاید: بحث بعدی خود سازه است که عموما به دو نوع تقسیم می‌شود. به ساختمان‌هایی که سازه‌های اسکلتی دارند، ساختمان‌های قاب‌دار گفته می‌شود. سازه‌های نوع دیگر، ساختمان‌های سنتی خشتی و گلی هستند که قاب ندارند و عموما سقف روی دیواره‌های باربر بدون جوش و بست قرار داده شده است. تجربه به ما نشان داده است ساختمان‌هایی که به صورت سنتی ساخته می‌شوند، بسیار آسیب‌پذیر هستند و بدون وجود بست، دیواره‌ها تحمل بار را ندارند. این ساختمان‌ها به علت ساخت سنتی، پی مرغوبی هم ندارند و زود از بین می‌روند.

دکتر ناطقی با اشاره به این که سازه‌های قابی و اسکلت‌دار بر اساس قوانین و ضوابط خاصی تهیه می‌شوند که برای آن آیین‌نامه زلزله داریم، تصریح می‌کند: آیین‌نامه زلزله ایران حداقل‌ها را کاملا پوشش داده است. این آیین‌نامه در مقایسه با دیگر آیین‌نامه‌ها، استانداردهای خوبی حتی در مقایسه با کشوری مثل آمریکا دارد. آیین‌نامه زلزله در ساختمان‌سازی فقط در کشور ژاپن بسیار متفاوت است که آن هم به دلیل ثروت ملی و زلزله‌خیزی این کشور است. مسلم است بالا بردن کیفیت ساخت و ساز در حد این استانداردها، هزینه را بسیار بالا می‌برد. مساله دیگر این است که ژاپنی‌ها به این نتیجه رسیده‌اند بازسازی مجدد و چند باره، اتفاق مثبتی نیست و یک بار ساختن سازه مقاوم نتیجه مطلوب‌تری خواهد داشت. این موضوعی است که ما در کشور تقریبا هر ده سال یکبار با آن مواجه هستیم و بخشی از بودجه کشور برای وام‌های بازسازی ساختمان‌های قدیمی استفاده می‌شود. با این حال، آیین‌نامه زلزله ایران از استانداردهای خوبی برخوردار است. اگر حداقل ضوابط آیین‌نامه کشور در ساخت یک ساختمان رعایت شود، ساختمان نباید در زلزله فرو بریزد و حداکثر ترک‌هایی ایجاد می‌شود و دیواره‌های جانبی می‌ریزد.

از تکرار عبرت نگرفتیم

مشکلاتی که امروز و در زلزله اخیر با آن مواجه شدیم، مشکلات تازه‌ای نیست. حدود صد سال است رشته مهندسی زلزله در جهان وجود دارد و 30 سال نیز از عمر این تخصص در کشور می‌گذرد. بنابراین این معضلات همیشه وجود داشته و دوباره تکرار می‌شود. دکتر ناطقی در مورد علت بروز این مشکلات و تکرار آنها با هر بار وقوع زلزله ادامه می‌دهد: آیین‌نامه زلزله ایران هر سه سال یکبار بازنگری می‌شود و این بار قرار است برای مواردی که دچار ترک، فرو ریختن یا خرد شدن در ساختمان می‌شود، چاره‌اندیشی شود. اما مشکلات فراتر از این است و هر کسی نمی‌تواند وارد فضای ساخت و ساز شود. این موضوع امروز به ساختمان‌سازی ضربه‌های زیادی زده است.

اگر هنگام طراحی، طبقات بلندتر یا ستون‌ها کوتاه‌تر در نظر گرفته شود، باعث می‌شود هنگام زلزله موج شکست ستون از بین برود و طبقه به طور کامل فرو بریزد. به‌دلیل همین اتفاق، در زلزله‌ها بارها دیده شده ساختمان‌های مجاور به یکدیگر ضربه زده‌اند که باعث نابودی هر دو ساختمان خواهد شد. البته در زلزله کرمانشاه، ساختمان‌ها از یکدیگر فاصله داشتند و این اتفاق رخ نداد، اما در جایی مثل شهر تهران، این اتفاق می‌تواند اثرات بسیار مخربی به وجود آورد.

در مورد زلزله اخیر کرمانشاه، زمین به علت تخت بودن و سنگی بودن خوب عمل کرده است، اما زلزله دارای بیشینه شتاب بزرگی بوده و حساسیت کار را بالا برده است. با این حال سازه‌ها نیز فاقد رعایت همه موارد آیین‌نامه زلزله ساختمان بودند و ما خسارت‌های گذشته را دوباره تجربه کردیم. اما باید تاکید کرد باتوجه به کم جمعیت و کم تراکم بودن این منطقه، بستر ساختمان‌ها آسیب زیادی ندیده است و این دو موضوع باعث شده تلفات خیلی کمتر شود. وقوع چنین زلزله‌ای در یکی از شهرهای بزرگ با همین سازه‌ها می‌توانست چند برابر تلفات داشته باشد.

وضعیت ساختمان‌های زلزله‌زده بعد از وقوع زمین‌لرزه

معمولا کلمه مقاوم‌سازی برای ساختمان‌های ساخته شده موجود به کار برده می‌شود و طراحی مقاوم برای ساختمان‌هایی استفاده می‌شود که قرار است ساخته شود. منظور از مقاوم‌سازی، انجام کارهایی است که باعث شود یک ساختمان قدیمی دوباره سرپا و ایمن شود. هنگام ساخت یک ساختمان از مقداری آهن و فولاد استفاده شده و اسکلتی ساخته می‌شود. اگر همین مصالح در جای مناسب استفاده و ساختمان اصولی ساخته شود، شاید 5درصد هزینه بیشتری به سیستم تحمیل کند. این در حالی است که مقاوم‌سازی ساختمان‌های قدیمی بین 20 تا 25 درصد هزینه اضافی خواهد داشت.

استاد پژوهشگاه زلزله‌شناسی با ذکر مثال‌هایی دلایل تحمیل هزینه اضافی را چنین توضیح می‌دهد: برای مثال مصالحی بیش از حد در ستون استفاده شده که باید در پی استفاده می‌شد یا ستونی که بد جوش خورده، کارهایی است که برای آنها به غلط هزینه می‌شود. این موضوع دقیقا شبیه زمانی است که به بیماری دارویی داده می‌شود، اما در زمان و شرایط اشتباهی این دارو تجویز شده و نتیجه مطلوب ندارد.

دکتر الهی تأکید می‌کند: توصیه جدی من در مورد ساختمان‌های تخریب‌شده بعد از زلزله این است که این ساختمان‌ها باید ابتدا دقیق ارزیابی شوند و بعد از سنجش همه‌جانبه مشکلات می‌توان روی ساختمان‌ها کار کرد. ممکن است ساختمان‌هایی بسیار ضعیف باشند و فقط ظاهر آنها سرپا باشد و با یک پس‌لرزه تقریبا قوی، کاملا فرو بریزد. بنابراین پیش از ورود ساکنان به خانه‌ها باید آزمایش‌هایی مثل مقاومت بتون، اندازه‌گیری تست‌های جوش و... کامل انجام شود و در صورتی که سازه مقاومت داشت،‌ اصلاحات روی ساختمان‌ها شود، اما در حال حاضر به هیچ عنوان کسی نمی‌تواند در این ساختمان‌ها اقامت داشته باشد.

قوانینی که ضمانت اجرایی ندارند

زلزله‌ای که اکنون در منطقه کرمانشاه و بخش‌های دیگری از خاک ایران و عراق با قدرت تقریبا 3/7 ریشتر اتفاق افتاده است، از جمله زلزله‌های بزرگ شناخته می‌شود که قدرت تخریب نسبتا بالایی دارد. در مجموع زلزله‌ها به چند بخش تقسیم می‌شوند و ساختمان‌ها هم برای هر کدام از این تقسیم‌بندی‌ها با توجه به قوانین و استانداردهای تعریف شده، ساخته می‌شود؛ برای مثال یک ساختمان مسکونی دو طبقه با توجه به استانداردهای یک زلزله با قدرت تخریبی بالا طراحی نمی‌شود. هرچه ضریب اهمیت ساختمان بالاتری برای سازه تعیین شود، میزان تخریب زمان بروز زلزله کمتر خواهد بود.

دکتر فرزاد حاتمی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و عضو هیات علمی پژوهشکده سازه و زلزله، یکی از مشکلات کشور را ضعف در عملیات اجرایی عنوان می‌کند و به جام‌جم می‌گوید: با وجود محاسبات دقیق و قوانین کامل، ضعف در عملیات اجرایی، نظارت، پیمانکاری و مسائل مشاوره‌ای است که باعث می‌شود آسیب‌های شدید بر اثر لرزش زمین به سازه وارد شود. به همین علت ساختمان‌ها با وجود قوانین و استانداردهای یکسان، آسیب‌های مختلفی در زمان زلزله می‌بینند و ممکن است شدت تخریب متفاوت باشد. در منطقه‌ای که سطح خطر زلزله بالاست، شدت آسیب‌ها هم بالاست و باید قوانین ساخت با این شرایط در نظر گرفته شود. فرض کنید دو ساختمان با عمر برابر، مصالح و اسکلت سازه یکسان با دو رویکرد اجرایی ساخته می‌شوند این سازه‌ها در یک زلزله شدید شرایط برابری ندارند و ساختمانی که آسیب بیشتری می‌بیند، قطعا مشکلات اجرایی و رعایت نکردن استانداردها در زمان ساخت در آن دخیل بوده‌اند.

اسکلت فولادی یا بتونی، کدام قابل اعتمادتر است؟

یک ساختمان دو طبقه معمولی، پی، تیر و ستون و تعدادی اتصالات دارد. نیروی افقی ناشی از زمین‌لرزه به دلیل وزن و جرم کم ساختمان زیاد در تخریب ساختمان تعیین‌کننده نیست؛ بنابراین اگر این ساختمان از چارچوب پیوسته و استانداردی برخوردار باشد، به آسانی شتاب افقی یا حتی عمودی را از سر می‌گذراند. در غیر این صورت سقف در زمان زلزله فرو می‌ریزد و خسارات زیادی به بار می‌آورد. دکتر حاتمی با اشاره به موارد فوق ادامه می‌دهد: ساختمان با اسکلت فولادی، بتونی یا حتی چوبی باید برای مواجهه با خطراتی که زلزله یکی از آنهاست، طراحی شود تا بتواند در برابر خطرات مقاومت داشته باشد. اما از نظر مباحث ثقلی وقتی تعداد طبقات ساختمان بیشتر می‌شود، سازه‌های بنا شده با آجر در برابر زلزله‌های شدید تاب نمی‌آورند. به علت افزایش وزن ساختمان، نیروی وارد شده به یک ساختمان بنایی شده نسبت به یک ساختمان چوبی ویران‌کننده‌تر عمل خواهد کرد. از طرفی، اتصالات چوبی هم در ساختمان‌های بلند قابل اعتماد نیست، بنابراین ناچار به استفاده از سازه‌های بتون آرمه هستیم. بتون برای مقاومت نسبت به فشار و فولاد در مقابل کشش مقاومت می‌کند و به این ترتیب یک ساختمان شکل‌پذیر خواهیم داشت که اگر نیروی شدیدی به آن وارد شود، باز هم قابلیت برگشت به وضعیت اولیه را خواهد داشت.

این عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تصریح می‌کند: اگر ساختمان اصولی طراحی و ساخته شود، با اسکلت فولادی یا بتونی می‌تواند استقامت داشته باشد، اما عوامل دیگری ساختمان‌های فولادی و بتونی را تهدید می‌کند که به دلیل این عوامل، نوع اسکلت ساختمان تغییر می‌کند. برای مثال در منطقه‌ای در حاشیه شمالی خلیج فارس یا حاشیه جنوبی دریای خزر، رطوبت بالایی وجود دارد که باعث می‌شود ساختمان‌های فلزی زودتر از بین روند. در این شرایط خطری که با آن روبه‌رو می‌شویم، خورندگی و از بین رفتن ساختمان است و در این مناطق ساخت سازه‌های بتونی ارجحیت دارد. آتش‌سوزی نیز در ساختمان‌های فولادی تاثیرگذارتر است و اگر هنگام حریق دما به حدود 800 درجه سلیسیوس برسد، مقاومت فولاد به یک دهم کاهش پیدا می‌کند. اما سازه بتونی مقاومت بیشتری در برابر آتش‌سوزی از نوع سلولزی دارد.

اما در مقابل زلزله، هم ساختمان‌های فلزی و هم بتونی در صورت طراحی و اجرای کاملا درست می‌توانند به آسانی این خطر را از سر بگذرانند.

هر زلزله هشداری برای مقاوم‌سازی سازه‌ها

دکتر حاتمی نحوه بازسازی ساختمان‌ها را وابسته به عناصر اصلی سازه می‌داند و می‌افزاید: اگر عناصر اصلی سازه شامل ستون‌ها و اتصالات اصلی ساختمان، زمان بروز زلزله آسیب جدی ندیده باشند، سازه به آسانی قابل ترمیم و مقاوم‌سازی است؛ اما اگر ستون‌های سازه ترک خورده باشد و اتصالات افقی مثل اتصال سقف با ستون‌ها از بین رفته باشد، آن ساختمان قابلیت بهسازی ندارد و هزینه مقاوم‌سازی چند برابر ساخت دوباره ساختمان خواهد بود، البته سازه‌های تاریخی و ارزشمند باید به هر قیمت حفظ و تا جای ممکن ترمیم شوند.

این استاد پژوهشکده سازه و زلزله در پایان در مورد اهمیت پیگیری ساخت خانه‌های مقاوم می‌گوید: پدیده زلزله در کشور ما بسیار رخ می‌دهد و شواهد نشان می‌دهد آسیب زلزله در کشور ما بسیار بالاست. بعد از گذشت سال‌ها هنوز نمی‌توان زلزله بم، منجیل، ورزقان، بندرعباس و ... را فراموش کرد، اما هر بار بعد از مدتی پیگیری‌ها برای ساخت و ساز اصولی در کشور تمام می‌شود و این موضوع بسیار نگران‌کننده است. برای مثال امروز در شهر تهران، مناطقی با تراکم بسیار بالا داریم که درصورت بروز زمین‌لرزه، حتی امکان نجات افراد از زیر آوار وجود ندارد. پیش‌بینی برای مواجهه با این بحران‌ها از همین امروز باید آغاز شود.

در حوزه اجرا، نیازمند افراد حقوقی هستیم که متولی ساخت و ساز باشند و بیمه نیز به شکل جدی باید در ساختمان‌سازی وارد شود. اگر هزینه بیمه ساختمان با افزایش احتمال خطر ساختمان افزایش پیدا کند، باعث می‌شود سازه‌ها از ابتدا با استانداردهای مناسب طراحی و ساخته شوند.

سازه‌هایی با گیوتین‌های بالقوه!

دکتر ناطقی، نماهای سنگی یا شیشه‌ای ساختمان‌ها را گیوتین‌های بالقوه می‌نامد که با اولین تکان‌های زلزله از ساختمان جدا شده و به‌دلیل فاصله با زمین، با شتاب فرو خواهند ریخت و هر چه زیر آنها باشد را با خاک یکسان خواهند کرد. او تاکید می‌کند تابلوهای تبلیغاتی بزرگ که به نمای ساختمان وصل می‌شود نیز در زمان وقوع زمین‌لرزه خطرناک است و متاسفانه اغلب خیابان‌های شهر تهران نیز پر از نماهای خطرناک، تابلوها و کولرهای خارج از ساختمان است.

به‌عنوان مثال نماهای سنگین ساختمان فقط با یک ملات ساده به دیوار می‌چسبد و پیچ و مهره نمی‌شود و هنگام زلزله براحتی فرو می‌ریزد. کنسول‌هایی (پیش آمدگی ساختمان) که بیش از حد آیین نامه در ساختمان ایجاد می‌شود نیز در برابر زلزله بسیار ضعیف عمل می‌کند و از بین می‌رود. همچنین باید از بست‌هایی در دیوار استفاده شود که جلوی پرتاب دیوار به بیرون را بگیرد. علاوه بر این، پیلوت یکی از معضلات ساخت و ساز است که می‌توان آنها را تله‌های قانونی مرگ نامید. زیرا با وجود خطر بسیار، به‌صورت قانونی در ساختمان احداث می‌شوند. پیلوت قسمتی از ساختمان همسطح گذر دارای ستون و بدون دیوارهای جداکننده است. معمولا پیلوت‌ها به این دلیل که طبقات کوتاه‌تری هستند، به پارکینگ تبدیل می‌شوند. زمان زلزله این طبقه به طور کامل از بین می‌رود و باعث ریزش ساختمان از بالا می‌شود.

سپیده شعرباف