ساخت خانه های متحرک یکی از متدهای پیشرفته در امر مقاوم سازی در برابر زلزله است از این روش در ساخت ساختمان ها، آپارتمان ها، کارخانه ها و ساختمانهای مراکز تجاری استفاده می شود. این روش بسیار کم خرج است و در مناطقی که از نظر مقاومت در مقابل زلزله از سطح پایینی برخوردارند و در نواحی زلزله خیز سراسر جهان واقع شده اند بسیار مناسب و مقرون به صرفه می باشد بدین ترتیب تمامی اصول ساختمان سازی به سمت ساختمان سازی مکانیکی متحول می شود. این ساختمان ها در برابر تمامی بلایای طبیعی از قبیل سیل، آتشفشان، رانش زمین و همچنین در مقابل زلزله های خطرناک و مهیب و حملات تروریستی هم مقاوم می باشد.
این طریقه مقاوم سازی که شیوه مهندسی ساختمانی "هاپکن" نام دارد نوعی مهندسی مکانیکی است که مدیریت و ابداع و سنجش تکنیکی آن را فردی به نام هاپکن به انجام رسانیده است. وی تا کنون چندین مورد از ماشین آلات مکانیکی را طراحی کرده و در این زمینه چند ابداع نوین داشته است.
وی طی مطالعاتش در دانشگاه فنی و همندسی هلند انیشه ساخت سیستم ساختمان ساری خانه های متحرک به فکرش خطور کرد. چندین سال بعد وی ایده اش را در این خصوص تکمیل کرد.
دیوار های این خانه از بتون درست شده است و بوسیله میله های فلزی کششی عمودی کاملا فشرده می شوند. بدین ترتیب بدلیل استفاده از مواد جامد فشرده و سنگین نیرو وارده به اجزای پایینی ساختمان بسیار افزایش می یابد. الببه باید گفت که دیوارهای هر طبقه بصورت کنترل شده ایی به آن فشار وارد می شود و میزان فشار وارده در تمامی طبقات یکسان است. علاوه بر یک میله عمود در هر طبقه از 3 میله افقی هم استفاده می شود.
در این ساختمان ها از مصالحی استفاده می شود که کار گذاردن آنها به آسانی صورت می گیرد که به موجب آن دیوار های ساختمان با بکار بردن میله های کششی محکم و مقاوم می شوند.
از دو گونه مصالح در ساختن ساختمان ها استفاده کرد:
_بلوک های سیمانی که در بسیاری از ساختمان ها در سراسر دنیا از آن استفاده می شود. با اندازه های lxwxh=400x200x200 mm, که در هر یک از آنها دو سوراخ وجود دارد.
_این نوع بسیار ارزان قیمت است و در آن فقط از میزان کمی ملاط(گل و آهک) استفاده می شود.
پس از اینکه مصالح ساختمانی تهیه شد، کار ساخت آن شروع می شود. این ساختمان می تواند طوری ساخته شود که در آن اصلا از ملاط استفاده نشود. دیوار ها فقط از طریق همان میله های کششی به اندازه کافی محکم و مقاوم می شوند. بدین ترتیب سوار کردن دیوارها بر روی ساختمان، تغییر شکل ظاهری آنها و جابجا کردن آنها بسیار آسان می شود.
آزمایش
در هفتم ماه ژوئن سال 2001 آزمایشی را بر روی یکی از این ساختمان ها بمنظور اثبات ضد زلزله بودن آن ترتیب داده شد، این آزمایش با حضور تعداد کثیری از مردم صورت گرفت که در میان آنها روزنامه نگاران و خبرنگاران بسیاری از رسانه های رادیو و تلویزیون هم حضور داشتند.
برای این کار ما ابتدا ساختمانی را بر طبق قوانین ساختمان سازی مکانیکی بنا کردیم این ساختمان از تعدادی میله های فشرده عمودی و افقی، استوانه های آهنی در دور میله های عمودی را می پوشاند، صفحه های مسطح و یک سری قاب های ارتجاعی استفاده شد. در فونداسیون این ساختمان چارچوب های لولا دار استعمال شد.
این خانه توسط جرثقیل در زاویه 30 درجه از سطح زمین بالا برده شد سپس این خانه که 220 متر مربع مساحت داشت را از همان ارتفاع رها کردند این کار را دو بار دیگر هم تکرار کردند اما هیچ اتفاقی نیافتاد و ضد زلزله بودن خانه بدین ترتیب اثبات شد.
اگر ما عامل تکانه را Cs = 2,5 در نظر بگیریم آنگاه شتاب هم راستا در این اسکلت برابر با 2/5*g*sin30=2/5*0/5*9/81=12/26[m/s2] خواهد بود که این رقم با اندازه یک زلزله شدید برابری می کند. بنابراین فشاری که در طی این زلزله به ساختمان وارد شده برابر با یک زلزله بسیار عظیم است.
مقاوم سازی خانه ها به روش هاپکن و از طریق ساخت خانه های متحرک امکان پذیر شد. روش ساختاری خانه های متحرک تکمیل شد و نه تنها خانه های مسکونی بلکه ساختمان های اماکن تجاری نیز از آن بهره مند شدند. این ساختمان ها علاوه بر اینکه در مقابل وقایع طبیعی همچون زمین لرزه، رانش زمین مقاومت می کنند، در مقابل حمله های تروریستی هم همچنان پابرجا باقی می مانند.
این ساختمان های ضد زلزله از اجزای خاصی ساخته شده اند که این اجزا همان مصالحی هستند که ساختمان را در مقابل زمین لرزه های مهیب و عظیم مقاوم می سازد. این شیوه مقاوم سازی بسیار کم هزینه است و در عین حال برای سرزمین های آباد در معرض زلزله در سراسر جهان مفید واقع خواهد شد. این شیوه ساختمان سازی اصول اساسی اش را از ساختمان سازی مکانیزه عاریت گرفته است.
طراحی سازه هایی که در برابر زلزله مقاوم باشند
حتما تا به حال به این نکته توجه کرده اید که بعضی سازه‌ها در برابر زلزله دوام می‌آورند و بعضی دیگر کاملا نابود می‌شوند. فاکتورهای متعددی بر کارکرد سازه‌ها در طول زلزله تاثیر می‌گذارد. بعضی از مهم ترین آنها، از این قرارند:
1- شکل ساختمان: ساختمانهایی با اشکال متفاوت رفتارهای متفاوتی دارند. شکلهای هندسی مانند مربع یا مستطیل معمولا بهتر از ساختمانهایی با اشکال شبیه L، T، U، H، +، O یا ترکیبی از اینها، مقاومت می‌کنند.
2- مواد مختلف به کار رفته در ساختن بناها: فولاد، بتون، چوب، آجر و ترکیب اینها. در اکثر ساختمانهای دنیا از بتون استفاده می‌شود. بتون متشکل از ماسه، شن و سنگ خرد شده است که توسط سیمان در کنار هم نگه داشته می‌شوند. هر ماده رفتار متفاوتی دارد. مواد منعطف بهتر از مواد شکننده رفتار می‌کنند. برای مثال فولاد و آلومینیوم که منعطف هستند بهتر از مواد شکننده ای مانند آجر، سنگ و بتون غیر مسلح مقاومت می‌کنند.
3- ارتفاع ساختمان: ساختمانهایی با ارتفاعهای مختلف، با فرکانسهای متفاوتی ارتعاش می‌کنند.
4- خاک زیر بنا
5- جغرافیای ناحیه
6. بزرگی و مدت طول کشیدن زلزله
7- جهت و فرکانس لرزه
8- تعداد لرزه هایی که ساختمان قبلا از سرگذرانده است و خسارات احتمالی ناشی از آنها
9- کاربری ساختمان (مانند بیمارستان، آتش نشانی، اداره و ....)
10- نزدیکی به سایر ساختمانها
از ساختن سازه ها چه چیزی می‌آموزید؟
اثر متغیرهای مختلف بر کارکرد و رفتار ساختمان در زلزله شبیه سازی شد
روشهای مقاوم سازی ساختمانها
نیروهای فیزیکی موثر در جریان زلزله
ساختن سازه های چوبی