طراحی ساختمان ضدریزش با الهام از قطع شدن دُم مارمولک+ فیلم

شگرد طبیعی موجود در بدن مارمولک که هنگام قطع کردن دُم در زمان خطر بروز می‌کند، می‌تواند الهام‌بخش مهندسان در طراحی ساختمان‌های ایمن‌تر باشد.

کد خبر: ۷۰۰۹۲۰

تاریخ: ۰۳ خرداد ۱۴۰۳ - ۱۰:۴۵

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از پایگاه اطلاع‌رسانی «زی ام ئی ساینس»، انسان‌های عصر جدید حدود ۳۰۰ هزار سال سابقه دارند؛ اما حتی امروز نیز طبیعت به شگفت‌زده کردن و الهام‌بخشیدن به ما ادامه می‌دهد. از قطارهای تندرو تا هواپیماها تقریبا هر چیزی که انسان‌ اختراع کرده تحت تاثیر عناصری از دل طبیعت بوده است.

یک نمونه اخیر در این زمینه، یک سامانه پیشنهادی ساختمان‌سازی جدید است که از ریزش کلی ساختمان جلوگیری می‌کند و طراحی آن با الهام از مارمولک‌ها انجام شده است.

یک ساختمان ممکن است بر اثر فجایع طبیعی، نقص در طراحی یا علل دیگر دچار ریزش بشود. اما مساله مهم این است که ساختمان‌ها چگونه فرو می‌ریزند و این مساله چه خساراتی بر جا می‌گذارد. در طول سال‌ها ریزش ساختمان‌ها موجب مرگ و جراحت افراد بسیار ، اختلالات اقتصادی و نیز خسارات زیست محیطی شده‌اند.

اما چه خوب می‌شود اگر بتوانیم ساختمان‌ها را طوری طراحی کنیم که ساختمان بجای فروریختن کلی و کامل بتواند خودش را از بخشی که ریزش از آنجا شروع شده است جدا کند؛ مشابه کاری که در بدن مارمولک انجام می‌شود و زمانی که جانور شکارچی دُمش را می‌گیرد دم را از بدن جدا و فرار می‌کند.

خوزه م. آدام یکی از محققان این طرح و استاد مهندسی شهری در دانشگاه پلی‌تکنیک والنسیا اسپانیا گفت: در این صورت می‌توانیم بخش باقی مانده ساختمان را نجات دهیم و اجرای عملیات تخلیه و امداد و نجات را تضمین کنیم.

مشکلِ سامانه کنونی ریزش ساختمان

اغلب به نظر می‌رسد که ساختمان‌ها در یک فاجعه به یکباره فرو می‌ریزند اما اگر زمان را آهسته کنید متوجه خواهید شد فرو ریختن ساختمان با یک خرابی یا شکستگی کوچک ابتدایی شروع می‌شود که در ادامه به کل ساختمان سرایت می‌کند.

ساختمان‌های بتونی امروزی معمولا طوری طراحی می‌شوند که کل ساختمان محکم به هم مرتبط و متصل است که این کار برای توزیع یکنواخت فشار انجام می‌شود. چنین رویکردی در مورد شکست‌های اولیه کوچک موثر است اما وقتی شکست اولیه بزرگ باشد چنین روشی می‌تواند نتیجه عکس داشته و منجر به فروریختن کل ساختمان شود.

PausePlay

% buffered00:00

-03:56

UnmuteMute

Settings

CaptionsDisabledQuality480pSpeedNormal

CaptionsGo back to previous menu

QualityGo back to previous menu
480pSD360p180p

SpeedGo back to previous menu
0.5×0.75×Normal1.25×1.5×1.75×2×4×

PIPExit fullscreenEnter fullscreenDownload

محققان در مطالعه‌ جدید خود یک رویکرد تازه موسوم به جدا کردن فروریختن سلسله‌مراتبی را پیشنهاد کرده‌اند. این رویکرد جدید دربرگیرنده سامانه‌ای است که انتشار و گسترش یک شکست بزرگ اولیه را متوقف و تضمین می‌کند که تنها عناصر خاصی از یک ساختمان از کار می‌افتند، پیش از آنکه فروریختن به حیاتی‌ترین اجزای ساختاری برسد.

جنبه علمی طراحی الهام‌گرفته از دم مارمولک

دم‌های مارمولک‌های خانگی (Gecko) در قلمرو حیوانات منحصر به فرد هستند. دم این حیوان به طور کامل به بقیه بدن برای انجام کارکردهای طبیعی متصل است؛ اما یک جانور مارمولک‌خوار دم این حیوان را گیر بیاندازد، مارمولک با یک حرکت خم کردن نوسانی دم خود را می‌شکند و قطع می‌کند. طراحی جدید پیشنهادی برای ساختمان‌سازی هم به همین شکل کار می‌کند.

خوزه آدام و همکاران او یک آزمایش جالب را برای آزمودن سامانه ریزشی پیشنهادی خود اجرا کردند و برای این منظور یک ساختمان بتونی واقعی ۱۵ متر در ۱۲ متر ساختند. وقتی ساختمان آماده شد، آنها به طور عمدی خرابی‌ و شکست کوچک و بزرگی ایجاد کردند تا مشاهده کنند ساختمان چگونه واکنش نشان خواهد داد. برای مثال، در مرحله اول دو ستون را برداشتند تا یک شکست معتدل را شبیه‌سازی کنند. در این مورد ساختمان دچار ریزش نشد و نشان داد طراحی آنها می‌تواند بار را بازتوزیع کند و از ریزش جلوگیری کند.

در مرحله دوم آزمایش آنها ستون سومی را نیز برداشتند و یک شکست اولیه بزرگ ایجاد کردند. این بار ساختمان دچار ریزش ناکامل شد اما سیستم ایمنی آنها مانع گسترس شکست شد و بخش زیادی از ساختمان را نجات داد.

در حال حاضر این روش پیشنهادی تنها می‌تواند برای ساختمان‌های جدید در دست احداث به کار برود و امکان کاربرد آن در مورد ساختمان‌های ساخته شده موجود وجود ندارد. یک چالش بزرگ دیگر این رویکرد این است که اجرای آن مستلزم ارزیابی سناریوهای متعدد برای خرابی و شکست هستند که این نیز نیازمند شبیه‌سازی‌های خاصی است و به طور متداول استفاده نمی‌شود.