از سامانه‌های زنده‌یاب در هنگام آتش‌سوزی‌های وسیع و خرابی‌های ناشی از زلزله تا سنسورهای خاموشی گاز و برق در مواقعی که امکان انفجار ساختمان‌ها بالا است. به‌گفته بسیاری از کارشناسان، همان‌گونه که در بیشتر کشورهای توسعه‌یافته علم و فناوری ابزارهای کارآمدی را برای متحمل شدن خسارت‌های کمتر در مواقع بحران در اختیار بشر گذاشته است؛ راهی جز بکارگیری ابزارهای پیشرفته در مواقع بحرانی در کشور نداریم. در واقع باتوجه به بحران‌خیز بودن ایران به‌دلیل وجود گسل‌ها و موقعیت جغرافیایی آن که کمابیش مخاطرات طبیعی زیادی را تجربه کرده‌ایم، بنابراین حفظ ایمنی یا افزایش استحکام ساختمان در هنگام وقوع زمین لرزه بیش از گذشته مهم و حیاتی شمره می‌شود. بی‌شک باید نگاه جدی‌تری به شرکت‌های دانش‌بنیانی داشته باشیم که با فناوری و دانش کافی در تلاش برای ساخت و تولید ابزار و سامانه‌های پیشرفته و کارآمد هستند.صمت در این گزارش به معرفی برخی دستاوردهای جدید دانش‌بنیان‌ها که به‌منظور کاهش خسارت‌های زلزله ساخته شده است، پرداخت.

ایران در معرض خسارت‌های جدی زلزله

در هنگام وقوع زلزله، انفجارهای ناشی از ترکیدن لوله‌های گاز، آب و آتش‌سوزی تاسیسات برق کارخانجات، امدادرسانی به آنها را سخت می‌کند. خوشبختانه پیشرفت فناوری‌های هوشمند، مقابله با این خرابی‌ها را آسان کرده است و این روزها فناوران دانش‌بنیان، راهکار مقابله با این خطرات در هنگام زمین‌لرزه را پیش‌بینی کردند و ابزارهای کنترلی لازم را در کشور ساختند.

مجید تمیمی، فعال دانش‌بنیان در زمینه طراحی سیستم‌های هوشمند برای جلوگیری از خسارت‌های زلزله در گفت‌وگو با صمت گفت: در بحث ایمنی ابتدا باید شناخت کافی از زلزله و کشور داشت و در واقع باید بدانیم زلزله در هر منطقه‌ای از چه ماهیت و ویژگی‌هایی در کشور برخوردار است. ایران از نظر پهنای زلزله در ردیف نخست قرار دارد؛ به‌عبارت روشن‌تر، زلزله نزدیک به سطح در کشور از فراوانی بیشتری نسبت به دیگر کشورها برخوردار است. بی‌شک ژاپن کشوری است که زمین‌لرزه‌های فراوانی در آن رخ می‌دهد، اما بیشتر این زمین‌لرزه‌ها در عمق زیادی از زمین به‌وقوع می‌پیوندد، در حالی که زمین‌لرزه‌های ایران عمق کمتری دارند؛ به‌همین‌دلیل، خرابی ناشی از زمین‌لرزه در ایران بیشتر از ژاپن است. بنابراین، به‌لحاظ وسعت دربرگیری زلزله، ایران در رتبه نخست قرار دارد.

وی افزود: ایمنی زلزله هم دیگر مولفه مهم در شناخت میزان آسیب‌های ناشی از زلزله در کشور است؛ استحکام ساختمان‌ها در افزایش ایمنی اهمیت بالایی دارد و در اصل حرف اول را می‌زند. هرچقدر اطلاعات و شناخت کافی از این مولفه‌ها داشته باشیم، می‌توانیم فناوری را در مسیر کاهش خسارت‌های زلزله و مدیریت بحران بهتر و کارآمدتر به کار بگیریم.

سیستم شتاب‌نگار تنها در ۴ کشور

تمیمی گفت: نخسین فناوری که به مرحله تولید رساندیم؛ سیستم شتاب‌نگار است که تنها ۴ کشور در دنیا به فناوری آن رسیده‌اند و خوشبختانه توانستیم به بومی‌سازی این فناوری برسیم و شتاب زلزله را به دقت اندازه‌گیری کنیم. دستاورد دیگری که در این حوزه موفق به ساخت و طراحی آن شدیم، سیستم هوشمند قطعی گاز در هنگام وقوع زلزله است؛ در اصل به مقاوم‌سازی شبکه گاز پرداختیم و با استفاده از شتاب‌نگار ساخته‌شده و این سیستم هوشمند احتمال آتش‌سوزی در هنگام وقوع زلزله را به صفر رساندیم.

این فعال دانش‌بنیان گفت: از آنجایی که در هنگام وقوع زمین‌لرزه، افراد شرایط مساعدی برای قطع کردن گاز یا آب ندارند و بهتر است این عمل به‌صورت خودکار و هوشمندانه انجام شود. سیستم الکترونیک قطع اتوماتیک گاز تنها در شرایطی گازرسانی را قطع می‌کند که احتمال آسیب به ساختمان ۱۰۰ درصد باشد. این سیستم به‌گونه‌ای طراحی شده است که سیستم گازرسانی بی‌مورد قطع نمی‌شود؛ چرا که قطع بی‌مورد موجب انفجار بعد از اتصال دوباره می‌شود؛ بنابراین در ارتباط با سیستم شتاب‌نگار، سیستم گازرسانی به‌طریق هوشمندانه‌ای در زمان وقوع زمین‌لرزه قطع می‌شود.

وی ادامه داد: بنابراین مواردی که باعث قطع بی‌مورد گاز می‌شود، نظیر ضربه‌های مستقیم یا رد شدن اجسام سنگین از کنار کنتورهای گاز، در این سیستم تعریف نشده است و تنها در ارتباط با امواج زلزله آن هم به‌طورشدید سیستم عمل می‌کند و گازرسانی را قطع می‌کند. این سیستم هوشمند در امواج پایین هم از قطع گاز جلوگیری می‌کند. در واقع، قطع شدن گاز بستگی به استحکام و حساسیت مکان دارد. برای مثال، اگر احتمال خرابی ساختمان در ریشترهای پایین زیاد باشد، این سیستم گازرسانی را قطع می‌کند. در واقع، میزان آسیب‌دیدگی به‌طورهوشمند سنجیده و بعد تصمیم به قطع گاز گرفته می‌شود.

تمیمی خاطرنشان کرد: علاوه بر گاز، آب هم تحت‌تاثیر این سیستم به‌طورهوشمندانه‌ای قطع می‌شود؛ از آنجایی که بعد از وقوع زلزله، دسترسی به آب آشامیدنی یکی از اصلی‌ترین معضلات و بحران‌ها است، با قطع به‌موقع آب، ذخایر آب شهری حفظ می‌شود. جلوگیری از آتش‌سوزی در بحران زلزله اهمیت زیادی دارد که اگر توانایی مهار آن را داشته باشیم، می‌توانیم از بروز برخی خسارت‌های زیانبار پیشگیری کنیم. به‌گفته وی، این سیستم‌های هوشمند برای ساختمان‌های مسکونی طراحی شده‌اند و در برخی ساختمان‌های شهر تهران از جمله بیمارستان‌ها، بانک‌ها و موزه‌ها نصب شده است.

وی ادامه داد: امروز کارخانجات بزرگ مثل کارخانجات سیمان، فولاد و پتروشیمی‌ها علاقه‌مند هستند که این سیستم در ورودی‌ها و تاسیسات گازشان نصب شود و اگر شرکت ملی گاز همکاری کند، به‌طورقطع یک خطر بالقوه و جدی از مسیر کارخانجات بزرگ و سنگین در هنگام زلزله کم می‌شود.

تمیمی گفت: هزینه نصب هر یک از این سیستم‌ها که برای یک ساختمان ۵ طبقه کافی است، رقمی نزدیک به ۳۵ میلیون تومان است.

ساخت یک کمک‌فنر ساختمانی

سیدامین موسوی، مدیرعامل یک شرکت دانش‌بنیان مستقر در پارک علم و فناوری تهران؛ چندی پیش موفق به طراحی ابزاری شده است که از خسارت‌ها و خرابی‌های شدید حاصل از زلزله می‌کاهد. وی در گفت‌وگو با صمت گفت: همان‌گونه که کمک‌فنر خودرو از ضربات ناشی از دست‌اندازها می‌کاهد؛ میراگر ساخته‌شده با قرارگیری در بدنه ساختمان و سازه از ضربات ناشی از زلزله یا هر نوع بار دینامیکی که سازه را مستهلک می‌کند، می‌کاهد و این‌گونه ارتعاشات سازه در زلزله کاهش پیدا می‌کند.

وی بااشاره به اینکه این ابزار قابل‌تعبیه در تمامی ساختمان‌ها اعم از تازه ساخت و قدیمی است، گفت: کمابیش تمام این ادوات را می‌توان هم برای ساختمان‌های جدید‌الاحداث و هم برای ساختمان‌هایی که چند سالی از زمان ساخت آنها می‌گذرد، مورد‌استفاده قرار داد. برای مثال، اکنون یکی از میراگرهای ساخت داخل کشور برای بهسازی یکی از برج‌های تهران در میدان نوبنیاد نصب شده است. همچنین، بسیاری از ساختمان‌های سرپل ذهاب از این میراگرها برای کاهش خسارت‌های زلزله‌های احتمالی استفاده کرده‌اند.

استحکام ساختمان با استفاده از این ادوات بستگی به طراحی و کاربری ساختمان دارد. با نصب این ادوات، نه‌تنها ساختمان‌ها آسیب نمی‌بینند، بلکه خدمت‌پذیری خود را هم دارند. معمولا نصب آنها هزینه‌های اولیه ساخت را بالا می‌برد، اما تاثیر آن را زمانی می‌بینیم که شوک زلزله را تجربه می‌کنیم که هزینه تعمیر ساختمان در مقایسه با نصب این ادوات بیشتر هم می‌تواند باشد. این ادوات معمولا با در نظر گرفتن دوره بازگشت زمین‌لرزه روی ساختمان‌ها نصب می‌شوند که قابلیت دوام در مقابل یک زلزله ۷ تا ۸ ریشتری را دارند.

وی در تشریح ابزار فناورانه خود گفت: این ابزار شبیه کمک‌فنر بزرگی است که برای جلوگیری از خسارت‌های ناشی از زلزله روی سازه نصب می‌شود. گفتنی است، این کمک‌فنر تنها برای ساختمان‌ها کاربرد ندارد و می‌توان از آن برای مقاوم‌سازی پل‌ها و سازه‌های بزرگ دریایی هم استفاده کرد.

جداسازی سازه از زمین

گفتنی است، یکی از قابلیت‌های این فناوری این است که میزان استفاده از آن بستگی به حد مقاومت سازه دارد. به‌عبارت دیگر، به هر میزان که سازه نیاز به مقاومت داشته باشد، میراگرویسکوز روی آن نصب می‌شود. در واقع، میزان استفاده از آن بستگی به این دارد که تا چه حد ساختمان نیاز به مقاوم‌سازی دارد. معمولا ساختمان‌های مهم نظیر بیمارستان یا نیروگاه‌ها از میراگرویسکوزهای زیادی استفاده می‌کنند.

تاکنون سازه‌هایی نظیر جداگرهای لرزه‌ای در برخی کشورها ساخته شده‌اند که سازه را از زمین جدا می‌کنند و بسان غلتک عمل می‌کنند، اما این نوع از کمک‌فنرهای ساختمانی با قرارگیری در طبقات و در میان دیواره‌ها از شدت ضربه جلوگیری می‌کنند که نمونه آن با این فرآیند استفاده ساخته نشده بود.

ویژگی مثبت این سازه این است که هم در ساختمان‌های بلندمرتبه یا ساختمان‌هایی که از ارتفاع کوتاه‌تری برخوردارند، مورداستفاده قرار می‌گیرد. وقتی این میراگر در ساختمان‌های جدید‌الاحداث نصب می‌شود، صرفه‌جویی زیادی در هزینه‌های فولاد سازنده را در پی دارد؛ به‌گونه‌ای که تا ۳۰ درصد هزینه‌ها را می‌کاهد. گفتنی است، این میراگر قابلیت نصب؛ هم در ساختمان‌های جدیدالاحداث و هم در ساختمان‌های قدیمی را که نیازمند بهسازی و مقاوم‌سازی هستند، دارد. به‌طورمعمول هزینه اولیه ساخت ساختمان‌ ‎ هایی که از ابتدا مجهز به این فناوری هستند، کمی بالاتر از ساختمان‌هایی است که از این فناوری استفاده نمی‌کنند. وی گفت: باتوجه به اینکه این فناوری در بسیاری از سازه‌ها کاربردی شد، نهادهای دولتی هم استقبال کردند و با همکاری دفتر مقررات ملی ساختمان وزارت راه و شهرسازی آیین‌نامه‌ای تصویب شد که مربوط به ساختمان‌های مجهز به این فناوری است.

هدف بسیاری از آیین‌نامه‌های فعلی ساختمانی در کشور و دیگر کشورها این است که تنها ایمنی جانی حفظ شود. برای مثال، در زلزله خوی ایمنی جانی تاحدی وجود داشت و تلفات جانی کمی داشتیم، اما امروز نه‌تنها ایمنی جانی اهمیت دارد، بلکه ایمنی سازه‌ای هم باید مدنظر باشد تا کاربری شهرها یا مکان‌هایی که زلزله‌خیز هستند، حفظ شود. بنابراین، یکی از مواردی که آیین‌نامه‌نویسان باید مدنظر داشته باشند، این است که ایمنی چرخه زندگی شهر هم حفظ شود.

سخن پایانی

به اعتقاد بسیاری از کارشناسان، بلایای طبیعی در دنیا رو به افزایش است. بین سال‌های ۱۹۹۰ تا ۲۰۰۲ شدت بلایا ۴.۱برابر شده است. نسبت جانباختگان ۶.۹ و آسیب‌دیدگان ۵.۲ و خسارت مالی ۳۸ برابر شده و به‌طورمتوسط در هر سال از هر ۳۱ نفر، یک تن از بلایا آسیب دیده و از هر ۳۱هزار نفر یکی در اثر بلایای طبیعی جان خود را از دست داده است. درحال‌حاضر، هزینه تحمیل‌شده توسط بلایای طبیعی به اقتصاد جهانی در سال از مرز ۵۰ میلیون دلار تجاوز می‌کند که یک‌سوم آن هزینه مربوط به اقدامات پیشگیری، جلوگیری و کاهش اثرات بلایا بوده و دوسوم دیگر آن مربوط به هزینه مستقیم خسارت‌های وارده است. از این تلفات، حدود ۹۵ درصد آن در کشورهای جهان سوم، جایی که بیش از ۴.۲ میلیارد نفر زندگی می‌کنند، رخ می‌دهد.