تحلیل مهندسی زلزله مرگبار کلمبیا؛ چرا دیوارهای بتنی نازک فاجعه آفریدند؟

زمین‌لرزه قدرتمند ۷٫۴ ریشتری در کلمبیا صدها کشته و هزاران زخمی بر جای گذاشت؛ بررسی‌های مهندسی سازه نشان می‌دهد الگوهای ساخت‌وساز غیراصولی و استفاده گسترده از دیوارهای بتنی بسیار نازک و کم‌آرماتور، عامل کلیدی شدت بالای تخریب بوده‌اند.

جزئیات زلزله ۷٫۴ ریشتری و سازوکار امتدادلغز

این زمین‌لرزه شدید در عمق حدود ۱۱۰ کیلومتری زمین در نزدیکی سن‌خوزه دل پالمر واقع در استان چوکو رخ داد و شهرهای کالی، مانیسالس و پریرا را به شدت تکان داد. تاکنون دست‌کم ۲۹۰ نفر کشته و بیش از ۴ هزار نفر زخمی شده‌اند و هزاران واحد مسکونی تخریب شده یا آسیب جدی دیده‌اند.

عامل اصلی این رویداد، حرکت امتدادلغز یک گسل فعال بود؛ پدیده‌ای که در آن صفحات پوسته زمین به صورت افقی در کنار یکدیگر می‌لغزند. این نوع گسیختگی انرژی فوق‌العاده‌ای آزاد می‌کند که در صورت رسیدن امواج به مناطق متراکم شهری، پیامدهای ویرانگری به همراه دارد.

معمای دیوارهای بتنی نازک و کم‌آرماتور

پژوهش‌های انجام‌شده در حوزه مهندسی زلزله نشان می‌دهد که روش‌های سنتی و رایج ساخت‌وساز در کلمبیا از دلایل اصلی سقوط یا تخریب شدید ساختمان‌ها است. در سازه‌های معمولی، ستون‌ها و تیرها بارهای قائم را تحمل می‌کنند و دیوارهای بتن‌آرمه مهارکننده نیروهای جانبی زلزله هستند.

با این حال، در بخش قابل‌توجهی از ساختمان‌های آسیب‌دیده، ویژگی‌های فنی زیر مشاهده شده است:

• ضخامت ناچیز: ضخامت دیوارها تنها بین ۷ تا ۱۰ سانتی‌متر بوده است.
• فولاد تقویتی ناکافی: استفاده از یک لایه توری سیمی جوش‌خورده به جای شبکه‌های استاندارد میلگرد، رفتار سازه را به شدت شکننده می‌کند.
• عدم محصورشدگی بتن: به دلیل ضخامت کم، امکان قرار دادن خاموت و فولادهای حلقوی در لبه دیوارها برای جلوگیری از خرد شدن بتن وجود نداشته است.

شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی و رفتار سازه‌ها

آزمایش‌های دینامیکی انجام‌شده در مقیاس واقعی در آزمایشگاه‌های معتبر بین‌المللی روی دیوارهایی با مشخصات کلمبیا نشان داده‌اند که این سازه‌ها در برابر لرزش شدید دچار شکست ترد می‌شوند.

در یک دیوار استاندارد، بار زلزله باعث ایجاد چندین ترک کوچک در بخش پایینی شده و تنش توزیع می‌شود؛ اما در دیوارهای نازک و کم‌آرماتور، تنها یک ترک بزرگ و متمرکز رخ می‌دهد که به گسیختگی ناگهانی فولاد و فروریزش منجر می‌گردد.

درس‌های زلزله کلمبیا و پیشینه تاریخی

این پدیده تنها مختص به آمریکای لاتین نیست؛ در زلزله سال ۲۰۱۱ کرایست‌چرچ نیوزیلند نیز ساختمان معروف «پاین گولد» به دلیل ضعف دیوارهای هسته و کمبود آرماتور به همین شیوه فروریخت.

این فاجعه حاوی پیام مهمی برای تمام مناطق زلزله‌خیز از جمله ایران است. اگرچه آیین‌نامه‌هایی همچون استاندارد ۲۸۰۰ و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان الزامات دقیقی دارند، اما تجربیاتی نظیر زلزله سرپل ذهاب نشان داده‌اند که اشکالات اجرایی، کیفیت نامناسب مصالح و ضعف در نظارت می‌تواند مقاومت تئوریک سازه‌ها را تا حد بحرانی کاهش دهد.