شتابنگارها چگونه آينده ساختمانها را ميسازند؟
در كشوري مانند ايران كه روي يكي از فعالترين كمربندهاي لرزهاي جهان قرار گرفته، هر زمينلرزه فقط يك حادثه طبيعي نيست؛ بلكه منبعي از دادههاي حياتي براي آينده شهرها و ساختمانها محسوب ميشود.
در كشوري مانند ايران كه روي يكي از فعالترين كمربندهاي لرزهاي جهان قرار گرفته، هر زمينلرزه فقط يك حادثه طبيعي نيست؛ بلكه منبعي از دادههاي حياتي براي آينده شهرها و ساختمانها محسوب ميشود. آنچه امروز مهندسان سازه در طراحي ساختمانهاي مقاوم به زلزله استفاده ميكنند، حاصل دهها سال ثبت و تحليل دقيق ارتعاشات زمين در هنگام زلزله است؛ دادههايي كه توسط شبكه شتابنگاري كشور جمعآوري ميشود و حالا به گفته مسوولان، به مهمترين مبناي بازنگري آييننامههاي لرزهاي تبديل شده است. در همين راستا، غزال راهب، رييس مركز تحقيقات راه، مسكن و شهرسازي، از نقش كليدي دادههاي شتابنگاري در تدوين ويرايش جديد آييننامه ۲۸۰۰ خبر داده؛ آييننامهاي كه ستون فقرات طراحي لرزهاي ساختمانها در ايران به شمار ميرود. او تأكيد كرد: شتاب زمين و شتاب طيفي متناظر با انواع ساختمانها بهطور مستقيم از شتابنگاشتهاي ثبتشده به دست ميآيد و مهمترين داده ورودي براي تهيه نقشههاي طيفي طراحي ساختمانها، دادههاي شتابنگاري زلزلههاي گذشته است. اين اظهارات نشان ميدهد كه مهندسي زلزله در ايران بيش از هر زمان ديگري به دادههاي واقعي و ثبتشده متكي شده و طراحي سازهها ديگر صرفاً مبتني بر مدلهاي تئوريك يا تخمينهاي احتمالي نيست.
زلزلههاي تاريخي معماران پنهان آييننامه ۲۸۰۰
ويرايش جديد آييننامه ۲۸۰۰، كه اصليترين سند طراحي ساختمانها در برابر زلزله در ايران است، بر پايه تحليل دادههاي واقعي زلزلههاي بزرگ كشور تدوين شده است. راهب در اين باره ميگويد: ركوردها و شتابنگاشتهاي زلزلههاي طبس (۱۳۵۷)، رودبار (۱۳۶۹) و سرپلذهاب (۱۳۹۶) در ويرايش جديد اين آييننامه مورد استفاده قرار گرفتهاند.
اين سه زلزله، هركدام نقطه عطفي در تاريخ لرزهخيزي ايران محسوب ميشوند. زلزله طبس، نخستين زلزلهاي بود كه ابعاد واقعي ضعف ساختوساز سنتي را آشكار كرد. زلزله رودبار و منجيل، مفهوم طراحي لرزهاي را وارد ادبيات عمومي كشور كرد و زلزله سرپلذهاب نيز بار ديگر نشان داد كه حتي ساختمانهاي نسبتاً جديد نيز در برابر ضعف اجرايي و طراحي آسيبپذيرند.
راهب با اشاره به كاربرد اين دادهها توضيح داده است: اين دادهها در بازنگري آييننامه ۲۸۰۰ و همچنين بهروزرساني آييننامههاي بينالمللي، با توجه به قرارگيري مناطق در مجاورت گسلها مورد استفاده قرار گرفتهاند.در واقع، آنچه امروز در نقشههاي خطر لرزهاي و طيف طراحي ساختمانها ديده ميشود، حاصل تحليل هزاران ركورد واقعي از زمينلرزههاي گذشته است. مهندسان با استفاده از اين دادهها، رفتار زمين در مناطق مختلف را شبيهسازي كرده و ميزان نيرويي را كه ممكن است به ساختمان وارد شود، تخمين ميزنند.
چرا شتابنگاري اينقدر مهم است؟
شتابنگارها دستگاههايي هستند كه ارتعاش زمين هنگام وقوع زلزله را ثبت ميكنند. برخلاف دستگاههاي لرزهنگار كه بيشتر براي تعيين بزرگي و محل زلزله كاربرد دارند، شتابنگارها مستقيماً اطلاعاتي را ثبت ميكنند كه براي مهندسان ساختمان حياتي است؛ يعني شدت تكانهايي كه سازه بايد تحمل كند.
راهب در اين زمينه تأكيد كرده است: اين دادهها به دليل وابستگي به شرايط زمينشناختي و تكتونيكي هر منطقه، نقش تعيينكنندهاي در بهروزرساني آييننامههاي طراحي دارند. اين جمله، يكي از مهمترين واقعيتهاي مهندسي زلزله را توضيح ميدهد؛ اينكه رفتار زمين در همه نقاط يكسان نيست. ممكن است دو منطقه در فاصلهاي نسبتاً نزديك از يكديگر قرار داشته باشند، اما به دليل تفاوت در جنس خاك، عمق سنگ بستر يا موقعيت نسبت به گسل، شدت لرزش كاملاً متفاوتي را تجربه كنند. به همين دليل، شبكه شتابنگاري كشور بايد گسترده و دقيق باشد تا بتواند رفتار واقعي زمين را در مناطق مختلف ثبت كند. هر ركورد جديد، ميتواند به اصلاح نقشههاي خطر و حتي تغيير ضوابط ساختوساز منجر شود.
احتمال شتابهاي شديدتر در آينده
يكي از بخشهاي مهم اظهارات رييس مركز تحقيقات راه، مسكن و شهرسازي، اشاره به احتمال وقوع شتابهاي قويتر در برخي مناطق كشور است.
او گفت: در ويرايش پنجم نقشهها نيز با توجه به ثبت شتابهاي بالا در رخدادهاي گذشته، بازنگري انجام شده است؛ موضوعي كه احتمال وقوع شتابهاي بالاتر را نيز در برخي مناطق محتمل ميكند.
اين هشدار، اهميت زيادي براي شهرهاي بزرگ و پرجمعيتي مانند تهران دارد. در سالهاي گذشته، مطالعات مختلف نشان دادهاند كه برخي مناطق شهري ممكن است در صورت وقوع زلزله بزرگ، شتابي فراتر از مقادير پيشبينيشده در آييننامههاي قديمي تجربه كنند. به بيان سادهتر، ساختمانهايي كه بر اساس استانداردهاي قديمي ساخته شدهاند، ممكن است براي زلزلههاي آينده كافي نباشند. به همين دليل، بازنگري مداوم آييننامهها و بهروزرساني اطلاعات لرزهاي، ضرورتي انكارناپذير است.
زلزله رودهن آزمايشگاه زنده شبكه شتابنگاري
راهب در ادامه سخنانش به زلزله ۴.۶ ريشتري شامگاه سهشنبه ۲۲ ارديبهشت ۱۴۰۵ در رودهن اشاره كرده و آن را نمونهاي از عملكرد گسترده شبكه شتابنگاري كشور دانسته است. او اعلام كرد: پس از وقوع زلزله ۴.۶ شامگاه سهشنبه ۲۲ ارديبهشت ۱۴۰۵ در رودهن، ۵۵ ايستگاه شتابنگاري اين رخداد را در نقاط مختلف استانهاي تهران، مازندران، سمنان و البرز ثبت كردند كه بيشترين شتاب در ايستگاههاي رودهن و پرديس با ۸۲ گال ثبت شده است. عدد ۸۲ گال شايد براي افكار عمومي چندان آشنا نباشد، اما براي مهندسان زلزله يك داده مهم محسوب ميشود. هر گال معادل يك سانتيمتر بر مجذور ثانيه است و نشاندهنده شدت شتاب زمين است. اين دادهها به متخصصان كمك ميكند بفهمند زمين در هنگام زلزله چگونه رفتار كرده و ساختمانها چه ميزان نيرو را تحمل كردهاند.
راهب همچنين توضيح داد: اين زلزله در ايستگاههاي پلور، مشا، دماوند، ناندل، دانشگاه علم و صنعت، لواسان، مركز تهران و ساير ايستگاههاي استان تهران و غرب البرز و استانهاي مجاور نيز ثبت شده است.
گستردگي اين ثبتها نشان ميدهد كه شبكه شتابنگاري كشور تا چه اندازه در حال توسعه است و ميتواند اطلاعات دقيقي از رفتار زمين در مناطق مختلف ارايه كند. يكي ديگر از نكات قابل توجه در اظهارات رييس مركز تحقيقات، اشاره به نصب يك شتابنگار نسل جديد در روستاي جورد بود؛ منطقهاي كه در نزديكي كانون زلزله رودهن قرار دارد.
راهب گفت: پس از وقوع زلزله و تعيين كانون رويداد، تيم كارشناسي مركز تحقيقات راه، مسكن و شهرسازي از منطقه بازديد كرده و يك دستگاه نسل جديد شتابنگار زلزله در روستاي جورد نصب و راهاندازي شد.
اهميت اين اقدام در آن است كه ثبت دقيق پسلرزهها ميتواند تصوير روشنتري از رفتار گسلها ارايه دهد. او همچنين افزود: بر اساس دادههاي ثبتشده در اين ايستگاه، فعاليت لرزهخيزي كانون همچنان با ثبت بيش از ۱۵ رخداد كوچك ادامه دارد.
اين يعني منطقه هنوز از نظر لرزهاي فعال است و دادههاي جديد ميتوانند براي تحليل رفتار گسل مشا و ديگر گسلهاي اطراف تهران بسيار ارزشمند باشند.
تهران؛ شهري كه زير ذرهبين لرزهاي قرار دارد
تهران سالهاست به عنوان يكي از پرخطرترين كلانشهرهاي جهان از نظر زلزله شناخته ميشود. وجود گسلهاي فعال متعدد در اطراف پايتخت باعث شده هر داده لرزهاي جديد اهميت ويژهاي پيدا كند.
راهب در پايان سخنان خود اعلام كرد: با نصب ايستگاه جورد، تعداد ايستگاههاي شتابنگاري در فاصله ۱۰ كيلومتري كانون زلزله به چهار ايستگاه رسيده كه امكان پايش دقيقتر وضعيت لرزهخيزي منطقه را فراهم ميكند.افزايش تعداد ايستگاهها، تنها يك اقدام فني نيست؛ بلكه بخشي از راهبرد ملي براي كاهش ريسك زلزله در تهران و ساير شهرهاي كشور به شمار ميرود. هرچه دادههاي ثبتشده دقيقتر باشد، آييننامهها واقعبينانهتر تدوين ميشوند و در نهايت، ساختمانهاي ايمنتري ساخته خواهد شد.
آينده مهندسي زلزله از دادهمحوري تا هوش مصنوعي
تحولات جديد نشان ميدهد مهندسي زلزله در ايران به سمت دادهمحوري حركت ميكند. ثبت مداوم شتابنگاشتها، توسعه شبكههاي هوشمند لرزهاي و تحليل كلاندادهها ميتواند آينده طراحي سازهها را متحول كند.در بسياري از كشورهاي پيشرفته، دادههاي شتابنگاري اكنون با مدلهاي هوش مصنوعي تركيب شدهاند تا رفتار احتمالي ساختمانها پيشبيني شود. ايران نيز با توسعه شبكه ثبت دادههاي لرزهاي ميتواند به سمت چنين فناوريهايي حركت كند.در نهايت، هر زلزله حتي اگر كوچك باشد ميتواند دانشي تازه براي ايمنتر ساختن شهرها به همراه داشته باشد. آنچه امروز در ايستگاههاي شتابنگاري ثبت ميشود، فردا ممكن است جان هزاران نفر را در يك زلزله بزرگ نجات دهد.
