مقاله تحلیلی: ابداع بتن مقاوم در برابر زلزله در دانشگاه آلبرتا

یکی از بدترین فجایع طبیعی در تاریخ ایالات‌متحده در ژانویه ۱۹۹۴، وقتی زلزله ۶.۷ ریشتری در ۲۰ مایلی جنوب لس‌آنجلس اتفاق افتاد، رخ داد.

در این زلزله پنجاه و هفت نفر جان خود را از دست دادند و تقریباً ۹۰۰۰ نفر هم دچار آسیب‌دیدگی شدند. آسیبی که به ساختمان‌ها و دارایی‌های افراد وارد شد حدود ۵۰ میلیارد دلار تخمین زده می‌شد.

زلزله نورثریج توجه جهانی را به دلیل آسیب گسترده شبکه بزرگراه‌های منطقه به خود جلب کرد. راه‌ها به مدت سه ماه برای تعمیر مسدود شده بودند.

محمدجواد کیان که در مورد دیوارهای بتن مسلح با عملکرد بالا و ویژگی‌های بهبودیافته آسیب در زلزله تحقیق می‌کند، گفت: زلزله ۱۹۹۴ یکی از قابل‌توجه‌ترین حرکات زمین در آمریکای شمالی است.

ازآنجاکه حتی سازه‌های خوب طراحی‌شده هم تغییرشکل‌های دائمی و آسیب بتن را در برابر حرکات شدید زمین تجربه می‌کنند، آسیب‌دیدگی محدود هم یک مزیت بزرگ محسوب می‌شود.

محمدجواد کیان که دانشجوی دکترای مهندسی سازه در دانشگاه آلبرتا است می‌گوید از زمان زلزله نورثریج مطالعات زیادی روی انواع مختلف آسیبی که سازه‌ها در طول زلزله متحمل می‌شوند، انجام شد.

او گفت مطالعات تغییرات زیادی در ساخت ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله از آن زمان ایجاد کرده‌اند.

کیان پروژه تحقیقاتی دکترای خود را به‌صورت خلاصه نگاهی بر دیوارهای بتن مسلح با عملکرد بالا که آسیب کمتری را متحمل می‌شوند، توصیف می‌کند.

او گفت دیوارهای بتنی در سازه‌های بتن مسلح برای ایجاد سختی کافی در برابر نیروهای جانبی استفاده می‌شوند. هدف من در این پروژه مطالعه جابجایی‌های پسماند دیوارهای بتنی دارای الیاف فیبری و آرماتورهای فولادی نوین به‌منظور بررسی این موضوع است که آیا این دیوارها آسیب کمتری در حین زلزله متحمل می‌شوند یا خیر.

برای بازسازی تاثیر حرکات زمین روی دیوارهای بتنی در آزمایشگاه دانشگاه، نمونه‌های دیوار بااتصال به کف آزمایشگاه مهار شدند و سپس حرکت رفت و برگشتی یک زلزله واقعی به آن وارد شد.

پاسخ دیوارها توسط حسگرهایی ثبت و با یک سیستم تصویربرداری دیجیتال هم حدود تغییر شکلی که دیوار به دلیل حرکت زمین تجربه کرده اندازه‌گیری شد.

دیوارهای بتنی مورداستفاده در آزمایش‌ها دو نوع فیبر داشتند: PVA (پلی وینیل الکل) با طول ۱۲ میلی‌متر و فیبرهای فولادی قلاب‌دار با طول ۵۰ میلی‌متر.

کیان گفت در کل فیبر مقاومت بتن را افزایش می‌دهد؛ زیرا شکل‌گیری و گسترش ترک‌ها را محدود می‌کند. در این پروژه مشخص شد که فیبر موجب کاهش ورقه شدن و ترک‌خوردگی در دیوارهای بتنی می‌شود.

سه نوع تقویت‌کننده پیشرفته در این مطالعه استفاده شد: ۱. آلیاژ حافظه‌دار شکلی، آلیاژ نیکل و تیتانیوم، ۲. پلیمر تقویت‌شده با فیبر شیشه، یک ماده کامپوزیت متشکل از فیبرهای شیشه‌ای که با چسب پلیمری کنار هم نگه داشته شده‌اند و ۳. فولاد پر مقاومت که سه برابر مقاوم‌تر از فولاد معمولی است.

طلوع گفت ویژگی متمایز این سه نوع تقویت‌کننده پیشرفته در مقایسه با فولاد معمولی تمایل آن‌ها به برگشت به طول اولیه بعد از حذف بار ناشی از حرکت زمین است. این یعنی اگر آن‌ها را بکشیم و آزاد کنیم دوباره به شکل اولیه خود برمی‌گردند.

این ویژگی به دیوارهای بتن مسلح در بازگشت به حالت اولیه بعد از زلزله کمک می‌کند؛ بنابراین دیوارها آسیب کمتری متحمل می‌شوند، زودتر تعمیر می‌شوند و به هزینه کمتری برای بازسازی نیاز است.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.