לפי נתוני רשות החירום הלאומית, קיימים בישראל כ-80 אלף מבנים שנבנו לפני 1980, השנה בה עודכן תקן הבנייה כך שיתאים לרעידות אדמה. מתוך כ-4,000 מבני ציבור שהוקמו לפני 1980 מתוכם בערך כ-2,000 בלבד קיבלו עד כה היתר לחיזוק וטופלו עשרות בודדות. למעשה, קיימים אלפי בניינים מסוכנים בישראל שאינם תואמים את דרישות התקנים לתכנון הסיסמי המודרני. המשמעות היא שבמקרה של רעידת אדמה חזקה לא מעט בניינים עלולים להתמוטט, וישראל למעשה עומדת בפני סכנה שהיא איננה מודעת את היקפה וחומרתה.
רעידת אדמה היא סדרת זעזועי קרקע הנגרמים כתוצאה משבירה של סלעים בקרום הקשה של כדור הארץ והעתקתם זה לצד זה. הזעזועים מתפשטים ממוקד הרעידה לכל עבר ומכונים גלים סיסמיים. לעיתים השבירה מתרחשת בעוצמה רבה, עד כדי קריעת פני השטח, ואז הזעזועים הסיסמיים הרסניים במיוחד.
השיטות הקונבנציונליות להגברת ההתנגדות הסיסמית של מבנים מבוססות על הוספת אלמנטי הקשחה לבניין הקיים כמו קירות הקשחה. תהליך זה לא זול, אורך זמן רב ולפעמים דורש פינוי של הדיירים מהבניין ולכן מקשה מאוד על מהלך החיים התקין.
מחקרם של פרופסור יורי ריבקוב מהמחלקה להנדסה אזרחית ופרופסור גריגורי אגרנוביץ' מהמחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה באוניברסיטת אריאל מתמקד בפיתוח שיטות חלופיות לחיזוק מבנים מפני רעידות אדמה, המאפשרות את אותה תוצאה אך בעלות נמוכה יותר, בזמן קצר יותר ועל ידי שינוי מינימלי של המבנה, באופן שלא יפגע באורח חייהם של הדיירים ויעניק להם בסופו של דבר בניין עמיד יותר מפני רעידת אדמה.
השיטה היעילה שתחזק את המבנים בהשקעה נמוכה
במחקרם, יצרו פרופ' ריבקוב ופרופ' אגרנוביץ' סימולציה ממוחשבת, שבאמצעות אלגוריתם מקורי מחשבת את התגובה של בניין כלשהו לרעידות אדמה בעוצמות שונות. בהתאם לכך וביחס לצורת המבנה, מחליטים היכן למקם את המרסנים מכשירים שמפזרים אנרגיה בזמן התנודות. "מדובר במכשירים שעשויים מפלדה, בטון ובחלק מהם יש נוזל, למשל בתוך מרסן ויסקוזי יש נוזל צמיגי", מסביר פרופ' ריבקוב, "מרסני חיכוך רבים כוללים רכיבים שמאפשרים לקבל חיכוך יעיל. ישנם גם מרסנים פעילים, שמאפשרים לשנות את תכנותם תוך כדי התנודה של מבנה בזמן אמת לדוגמה מרסנים מגנטוראולוגיים".
האלגוריתם שפותח במהלך מחקרם האקדמי של פרופ' ריבקוב ופרופ' אגרנוביץ' מוצא את המקום האופטימלי למיקום המרסנים בבניין, ומאפשר לשפר את התנהגות המבנה בזמן רעידת אדמה, באופן שיפחית את מידת הנזק ובעלות זולה יחסית. "שימוש במרסנים היא שיטה יעילה ביחס לחיזוק מבנים קונבנציונלי על ידי הוספת מערכות הקשחה", מוסיף פרופ' ריבקוב, "ההבדל במחירים תלוי במבנה ומצבו, במקרים מסוימים ההבדל יכול להגיע לפי שניים או שלושה במחיר".
הניסוי שהוכיח את יעילות האלגוריתם
השיטה המוצעת הודגמה מספר פעמים והוכחה כיעילה. במהלך המחקר נבחרו שלושה מבנים טיפוסיים בני ארבע, שמונה ו-20 קומות, המייצגים בהתאמה מבנים נמוכים, בינוניים וגבוהים. החוקרים מיקמו את המרסנים בקומות מסוימות בבניינים, בוצעה הדמיה של רעידת האדמה מלאכותית ולאחר מכן נבחנו התוצאות וחושבה תגובת המבנים לרעידות טבעיות ידועות. המחקר הוכיח כי כל סוגי המבנים הגיבו טוב יותר לרעידת האדמה באופן משמעותי הודות לשימוש במרסנים.
על ידי שימוש בכמה מרסנים בלבד בכל בניין הופחת פוטנציאל הנזק באופן משמעותי, והמחקר הוכיח כי שיטה מוצעת ואלגוריתם שמתבסס עליה יכולים לשפר רבות את עמידות המבנים וכתוצאה מכך לאפשר חיזוק מבנים ברחבי ישראל ובעולם באופן מהיר, זול ויעיל יותר. השיטה המוצעת יכולה להוות בסיס להוראות חדשות עבור תכנון נכון של מבנים עמידות סיסמית.
שיטת חיזוק מבנים על ידי מרסנים שממוקמים בכל הקומות ידועה ומוכרת בעולם שנים רבות והיא מיושמת בצורה די נרחבת בארצות הברית, יפן ומדינות אחרות. האלגוריתם שפיתחו פרופ' ריבקוב ופרופ' אגרנוביץ' הוא הראשון בעולם שמוזיל את השיטה על ידי מציאת מיקום יעיל של מרסנים החוסך כסף ומקצר את זמן העבודה, אולם בישראל השיטה אינה מיושמת באופן נרחב וממוסד. דו"ח של ועדת היגוי בין משרדית להיערכות לרעידות אדמה משנת 2011 מציין כי על אף שנעשה מחקר אקדמי רב לגבי שיטת המרסנים, פורסמו מאמרים רבים בירחונים מקצועיים בינלאומיים וכנסים בינלאומיים וכן ישנן תוכנות ליישום החישוב של שיטה זו, אין היא מופיעה בתקינה הישראלית. אימוץ שיטה זו ושימוש באלגוריתם שפיתחו פרופ' ריבקוב ופרופ' אגרנוביץ' מאוניברסיטת אריאל יכולים לשפר את העתיד עבור אלפי אזרחים בישראל במקרה שתתרחש רעידת אדמה חזקה.
לקריאה נוספת:
במקום היד האנושית: הרובוט שיסייע לרופא לנתח אתכם בעתיד
בגודל של סמארטפון: הפיתוח הישראלי שעשוי לשנות את לווייני העתיד
בדרך לעולם בטוח? הפיתוח למכונית האוטונומית שעשוי לסייע במניעת תאונות
קל, גמיש וחזק יותר: החומר שעשוי לחסוך לכולנו דלק בעתיד
למחקרים נוספים של אוניברסיטת אריאל