مقایسه‌ بلوک های ساختمانی در برابر زلزله | کدام جان شما را نجات می‌دهد؟

مقایسه‌ بلوک های ساختمانی در برابر زلزله، کدام یک جان شما را نجات می‌دهد؟

در جهانی که بلایای طبیعی به‌ویژه زلزله‌ها روزبه‌روز تهدید جدی‌تری برای امنیت انسان‌ها به‌شمار می‌آیند، دیگر انتخاب مصالح ساختمانی تنها یک تصمیم فنی یا اقتصادی نیست؛ بلکه به‌معنای واقعی، انتخابی حیاتی است.
زلزله هیچ‌گاه خبر نمی‌دهد، فقط می‌آید و وقتی می‌آید، فرصت جبران یا بازسازی در همان لحظه وجود ندارد. این ساختمان است که یا مقاوم می‌ماند و جان ساکنین را حفظ می‌کند، یا فرو می‌ریزد و فاجعه‌ای انسانی رقم می‌زند.

یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده در میزان مقاومت یک سازه در برابر زلزله، نوع و جنس مصالح ساختمانی است. در این مقاله، قصد داریم به شکلی علمی و مقایسه‌ای، عملکرد بلوک های ساختمانی در برابر زلزله را بررسی کنیم و در نهایت به این پرسش مهم پاسخ دهیم: کدام بلوک می‌تواند جان ما را نجات دهد؟

چرا زلزله تهدیدی جدی برای سازه‌هاست؟

زلزله، برخلاف بسیاری از بلایای طبیعی دیگر، اثر ترکییی شتاب افقی و قائم، ارتعاش مکرر و فشارهای کششی شدید را بر ساختمان وارد می‌کند.

طبق گزارش سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده (USGS)، هر سال بیش از ۲۰۰۰ زلزله با قدرت تخریب بالا در سراسر جهان رخ می‌دهد. زلزله‌های اخیر در کشورهای زلزله‌خیزی چون ترکیه، ایران، ژاپن و مراکش نشان داده‌اند که آنچه بیشترین تلفات را ایجاد می‌کند، نه خود زلزله، بلکه سازه‌های ضعیف و مصالح سنگین و غیرمقاوم است.

بر اساس آیین‌نامه ۲۸۰۰ ایران و همچنین استاندارد FEMA 450، یکی از اصلی‌ترین راهبردها برای مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر زلزله، کاهش جرم سازه‌ای و افزایش شکل‌پذیری مصالح است. بنابراین، وزن مصالح ساختمانی و نوع رفتار آن‌ها تحت بار دینامیکی زلزله، نقشی کلیدی در ایمنی ساختمان دارد.

بررسی علمی و فنی انواع بلوک های ساختمانی در برابر زلزله

۱- بلوک‌های بتنی سنگین (Concrete Masonry Units)

این نوع بلوک‌ها از ترکیب سیمان، شن، ماسه و آب ساخته می‌شوند و چگالی متوسط آن‌ها حدود ۲۲۰۰ تا ۲۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است. مزیا و معایب این بلوک های ساختمانی در برابر زلزله به شرح زیر است:

• مزایا:
  • مقاومت فشاری بالا
  • دوام زیاد در برابر عوامل محیطی
  • در دسترس بودن و قیمت مناسب
• معایب:
  • وزن بسیار بالا که موجب افزایش نیروی زلزله‌ای می‌شود.
  • اجرای کندتر به‌دلیل وزن و سختی جابه‌جایی
  • جذب بالای رطوبت و نیاز به عایق‌کاری اضافه

در مطالعه‌ای که در مجله Construction and Building Materials در سال ۲۰۲۱ منتشر شد، نشان داده شد که ساختمان‌هایی که با این نوع بلوک‌ها ساخته می‌شوند، به‌دلیل جرم بالا، تحت تأثیر زلزله‌های شدید، دچار جابه‌جایی جانبی زیاد، ترک‌های قطری در دیوارها و در برخی موارد ریزش دیوارهای غیرباربر می‌شوند.

۲- بلوک‌های AAC (Autoclaved Aerated Concrete)

بلوک AAC یا بتن هوادار اتوکلاو شده، حاصل واکنش سیمان، پودر آلومینیوم، آهک و ماسه در شرایط بخار تحت فشار بالا است. چگالی این بلوک‌ها بین ۶۰۰ تا ۸۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است. مزایای بلوک های AAC، وزن بسیار سبک، اجرای سریع، عایق حرارتی و صوتی عالی، قابلیت برش و شکل‌دهی آسان است اما معایبی چون شکنندگی و ضعف در برابر ضربه، نیاز به چسب‌های مخصوص و تجربه اجرایی بالا و حساسیت به رطوبت در صورت عدم عایق‌کاری مناسب نیز بر آنها وارد است.

مجله Journal of Structural Engineering در سال ۲۰۲۰ تحقیقی منتشر کرد که در آن رفتار سازه‌ای ساختمان‌هایی که با بلوک AAC ساخته شده بودند تحت زلزله مدل‌سازی شد. نتایج نشان داد که با وجود سبک‌بودن این بلوک‌ها، رفتار آن‌ها باعث ترک‌خوردگی و خردشدگی زودهنگام در اتصالات می‌شود؛ مگر آنکه با سیستم‌های تقویتی مانند میلگرد یا بتن مسلح ترکیب شوند.

۳- بلوک‌های سبک پوکه‌ای (Lightweight Pumice Blocks)

این بلوک‌ها با استفاده از پوکه معدنی (عموماً پوکه تبریز یا قروه)، سیمان و گاهی افزودنی‌های سبک‌دانه‌ای ساخته می‌شوند. چگالی آن‌ها بین ۱۱۰۰ تا ۱۵۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب متغیر است که مزایا و معایب این بلوک های ساختمانی در برابر زلزله به شرح زیر لیست شده اند:

• مزایای بلوک های پوکه ای:
  • وزن متوسط و مناسب برای کاهش نیروی زلزله
  • جذب انرژی لرزه‌ای بالا به‌دلیل بافت متخلخل
  • عایق حرارتی و صوتی بسیار خوب
  • مقاومت مناسب در برابر فشار
  • سازگاری عالی با شرایط آب‌وهوایی ایران
  • اجرای آسان و کاهش هزینه‌های حمل‌ونقل
• معایب:
  • نیاز به کنترل دقیق کیفیت پوکه
  • وابسته به طرح اختلاط دقیق برای حفظ انسجام و مقاومت

بر اساس مقاله‌ای از International Journal of Civil Engineering (2022)، عملکرد لرزه‌ای بلوک‌های پوکه‌ای در مقایسه با بلوک‌های بتنی معمولی و AAC بسیار بهتر ارزیابی شده است. تخلخل این بلوک‌ها باعث می‌شود امواج زلزله در آن مستهلک شوند و نیروی منتقل‌شده به سایر اجزای سازه به‌طور مؤثری کاهش یابد.

همچنین در مقایسه بلوک های ساختمانی در برابر زلزله، سبک‌تر بودن بلوک پوکه ای در مقایسه با بتن معمولی، سبب کاهش بار مرده کل ساختمان شده که خود تأثیر بسزایی در بهبود پایداری لرزه‌ای دارد.

شبیه‌سازی لرزه‌ای سه ساختمان مشابه با بلوک های مختلف

در مطالعه‌ای مدل‌سازی‌شده در نشریه Earthquake Engineering and Structural Dynamics (2023)، سه سازه‌ی مشابه در ابعاد، پلان و سیستم باربر، با بلوک های دیواری سنگین، AAC، و بلوک پوکه‌ای تحت شتاب‌نگاشت زلزله طبس مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج:

تحلیل نشان داد که بلوک پوکه‌ای، نه‌تنها باعث کاهش نیروی زلزله می‌شود، بلکه با مستهلک‌کردن انرژی لرزه‌ای، رفتار سازه را از حالت ترد و شکننده به سمت انعطاف‌پذیر و مقاوم سوق می‌دهد.

۴- بلوک‌های لیکا LECA

بلوک لیکا، یکی دیگر از گزینه‌های سبک‌وزن در صنعت ساختمان است که با استفاده از دانه‌های رس منبسط‌شده در دمای بالا تولید می‌شود. این دانه‌ها پس از حرارت‌دیدن، به‌صورت گلوله‌های سبک با بافت متخلخل درمی‌آیند و با ترکیب آن‌ها با سیمان، بلوکی سبک و عایق به‌دست می‌آید. این بلوک‌ها به‌ویژه در ساخت دیوارهای غیرباربر و فضاهای داخلی کاربرد دارند.

وزن سبک (چگالی حدود ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب)، عملکرد حرارتی و صوتی خوب، مقاومت مناسب در برابر آتش، پایداری ابعادی و دوام طولانی از مزایای اصلی بلوک لیکا می باشند. اما معایب بلوک لیکا عبارتند از قیمت نسبتاً بالاتر در مقایسه با بلوک‌های پوکه‌ای، مقاومت فشاری محدود برای دیوارهای باربر، شکنندگی نسبی هنگام برخورد با بارهای ضربه‌ای یا اجرای غیراصولی است.

در مطالعه‌ای منتشرشده در نشریه Materials Today: Proceedings (2022)، رفتار لرزه‌ای بلوک‌های لیکا در یک دیوار میانقاب مدل‌سازی شد. نتایج نشان دادند که این بلوک‌ها به‌دلیل بافت متخلخل و سبک خود، نیروهای زلزله‌ای را تا حدی جذب می‌کنند، اما در صورت عدم اتصال صحیح یا اجرای نامناسب، ممکن است در زلزله‌های شدید دچار ترک یا جداشدگی شوند.

پس بلوک لیکا از نظر ویژگی‌های لرزه‌ای نسبت به بلوک بتنی معمولی ایمن‌تر است، اما در مقایسه با بلوک‌های پوکه‌ای، به‌ویژه از لحاظ اقتصادی و مقاومت اجرایی، رقابت سختی دارد. با این حال، در پروژه‌هایی که عایق‌کاری صوتی و حرارتی اهمیت ویژه دارد، می‌تواند انتخاب مناسبی باشد.

تحقیقات علمی ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵در مورد مقایسه‌ بلوک های ساختمانی در برابر زلزله

در پژوهشی تحت عنوان «Structural response of half‑scale pumice concrete masonry building» در ژوئه ۲۰۲۴، رفتار دینامیکی مدل نیمه‌مقیاس ساختمانی با بلوک‌های سبک پوکه‌ای در میز لرزه (shake-table) و تحلیل اجزای محدود بررسی شد. نتایج نشان دادند که این سازه‌ها با جذب لرزه‌ای بالا، تغییر شکل جانبی کمتر و شکست تدریجی نرم‌­تر نسبت به مصالح سنگین‌تر، عملکرد لرزه‌ای بسیار مطلوبی دارند (SpringerLink).

تحقیق کاربرد پوکه در بتن سبک مقاوم (دسامبر ۲۰۲۴ – بنگلور)

محققان بنگلور یک بتن فوق‌سخت سبک‌وزن (HSLWC) با استفاده از پوکه به‌عنوان جایگزین جزئی سنگدانه (۲۵%-۵۰%) طراحی کردند. این بتن چگالی زیر ۱۹۲۰ کیلوگرم بر مترمکعب دارد و با حفظ مقاومت حدود ۵۰ مگاپاسکال، گزینه مناسبی برای سازه‌های مقاوم در برابر زلزله محسوب می‌شود.

• ارزیابی میرایی انرژی بلوک AAC در ۲۰۲۵

در مقاله‌ای منتشرشده در Recent Developments in Structural Engineering، عملکرد لرزه‌ای ساختمان‌های دارای بلوک AAC به‌صورت مبتنی بر انرژی (Energy‑Based Seismic Performance Assessment) بررسی شده است. نتایج حاکی از بهبود جذب انرژی نسبت به قاب‌های خالی ساده یا بلوک آجر است، اما همچنان محدودیت‌هایی در رفتار این بلوک مشاهده شد .

• اثر دمای بالا بر بتن پوکه‌دار (ژوئیه ۲۰۲۵)

در مقاله‌ای از مجله Buildings  پژوهشگران بررسی کردند که رفتار بتن سبک با مصالح پوکه اسیدی از منطقه Bitlis-Tatvan ترکیه تحت دماهای ۱۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد چگونه است. نتایج نشان دادند چگالی و وزن کاهش می‌یابد، مقاومت فشاری نیز افت قابل‌توجهی دارد و جذب آب افزایش می‌یابد.

مقایسه بلوک های ساختمانی در برابر زلزله طبق تحقیقات ۲۰۲۴ – ۲۰۲۵

• بلوک‌های پوکه‌ای نه‌تنها سبک هستند، بلکه توانایی جذب انرژی قابل‌توجهی دارند و در آزمون‌های میز لرزه عملکرد برجسته‌ای از خود نشان داده‌اند.
• کاربرد پوکه به‌عنوان جایگزین سنگدانه در بتن با مقاومت بالا (HSLWC) نیز تأیید می کند که برای پروژه‌های مقاوم بهره‌برداری قابل توجهی دارد.
• هرچند AAC  سبک و محبوب است، رفتار شکننده ی آن همچنان محدودیت‌هایی در تولید انرژی و شکل‌پذیری دارد.
• بلوک لیکا گزینه‌ای مناسب در مواردی با نیاز ویژه به عایق حرارتی و صوتی است، اما اقتصادی‌بودن و دسترسی آن نسبت به پوکه محدودتر است.

جدول نهایی مقایسه بلوک‌های ساختمانی در برابر زلزله

در انتخاب مصالح دیواری برای مناطق زلزله‌خیز، آنچه بیش از هر چیز اهمیت دارد، تعادل میان وزن سبک، استحکام مناسب، قابلیت جذب انرژی لرزه‌ای، هزینه مقرون‌به‌صرفه و اجرای اصولی است.

در این مقایسه علمی بلوک های ساختمانی در برابر زلزله، بلوک‌های سبک پوکه‌ای به‌عنوان یکی از گزینه‌های برتر برای شرایط اقلیمی و اقتصادی ایران مطرح می‌شوند. این بلوک‌ها با فراهم‌کردن ترکیبی از ایمنی، سبکی، دوام و دسترسی آسان، می‌توانند گام مؤثری در ساخت‌وساز ایمن‌تر و هوشمندانه‌تر بردارند.

بلوک هایی که می‌توانند جان‌مان را نجات دهند کدامند؟

در شرایطی که ایران یکی از زلزله‌خیزترین کشورهای جهان است و تجربه زلزله‌هایی نظیر بم، رودبار، سرپل‌ذهاب و خوی هنوز در حافظه جمعی مردم تازه است، مقایسه بلوک های ساختمانی در برابر زلزله و انتخاب مصالح سبک و مقاوم، دیگر یک گزینه نیست، بلکه یک ضرورت است.

اگرچه هر نوع بلوکی مزایا و کاربرد خاص خود را دارد، اما در یک جمع‌بندی علمی و کاربردی، بلوک سبک پوکه‌ای در وضعیت کنونی ایران از نظر اقتصادی، اجرایی و فنی، یکی از بهترین گزینه‌ها برای ساخت ساختمان‌های ایمن در برابر زلزله محسوب می‌شود.