نشریه شماره ۵۲۳
نشریه شماره ۵۲۳ با عنوان راهنمای طراحی و اجرای سیستمهای جداساز لرزهای در ساختمانها سال ۱۳۸۹ منتشر شده است. روشهای طراحی و فناوریهای اجرای ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله در سالهای اخیر پیشرفتهای چشمگیری داشته است.
جداسازی لرزهای با توجه به قدمت و تجربیات موجود در دنیا در بسیاری از موارد، عملکرد مناسبی را در برابر خطرات لرزهای نشان داده است. در کشور ما نیز با توجه به توسعهی روزافزون و روند رو به رشد ساخت و ساز، لرزهخیزی زیاد و خسارات قابل توجه در وقوع زلزله، به کارگیری این فناوری مورد توجه قرار گرفته است.
این امر در حالی است که مدارک و معیارهای فنی در این رابطه در کشور محدود است. نشریه شماره ۵۲۳ با هدف معرفی جزییات طراحی و در حد امکان اجرای این فناوری و ارایه توصیههای طراحی به زبانی نسبتاً ساده برای طراحان و مهندسان تهیه شده است.
جداسازی لرزهای
منظور از جداسازی لرزهای یعنی جداکردن کل یا بخشی از سازه از زمین یا قسمتهای دیگر به منظور کاهش پاسخ لرزهای در زمان رویداد زلزله است.
جداساز سامانهای است که سازه روی خود را از بخش زیرین جدا میکند. برای اینکه در زمان بروز زلزله هیچ نیرویی به سازه منتقل نشود، باید سازه را به حالت شناور درآورد. این امر با توجه به کنترل تغییر مکانهای نسبی جانبی در زمان تحریک زلزله از نظر اجرایی درست و امکان پذیر نیست. دو گروه اصلی از جداسازهای لرزهای برای کنترل نیروی منتقل شده به روسازه در ساختمانها به شرح زیر است.
- استفاده از جداسازهای لاستیکی برای افزایش دورهی تناوب طبیعی سازه.
- استفاده از جداسازهای اصطکاکی و کنترل حداکثر نیروی منتقل شده به روسازه و استهلاک انرژی در محل جداساز.
جداسازها باید مقاومت لازم برای تحمل وزن سازه روی خود را داشته باشند. در عین حال جداسازهای لاستیکی باید در جهت افقی به اندازهی کافی نرم باشند.
انواع جداسازهای لرزهای
جداسازهای زیر از جداسازهای لاستیکی به شمار می روند.
- جداسازهای لاستیکی با ورقه های فولادی (میرایی کم)
- جداسازهای لاستیکی با میرایی زیاد
- جداسازهای لاستیکی با هسته ی سربی
از جداسازهای اصطکاکی به طور عمده جداسازهای زیر در صنعت تولید میشوند.
- جداسازهای اصطکاکی
- جداسازهای الاستیک اصطکاکی
- جداسازهای اصطکاکی پاندول
برای استفادهی همزمان از قابلیتهای جداسازهای لاستیکی و اصطکاکی، این دو سامانه در موارد زیر با هم ترکیب شدهاند.
- ترکیب سری جداسازهای اصطکاکی و لاستیکی
- ترکیب موازی جداسازهای اصطکاکی و لاستیکی
عملکرد جداسازهای لرزهای در نشریه شماره ۵۲۳
در جداسازی لرزهای کل یا بخشی از سازه برای کاهش پاسخ لرزهای در زمان زلزله، از زمین یا قسمتهای دیگر سازه جدا میشود. این کار بر اساس مشخصات دینامیکی سازه طراحی و صورت میگیرد. تعیین مشخصات فنی سامانهی جداسازی در تراز جداسازی (تعداد و موقعیت جداسازها و میراگرهای مورد نیاز، دورهی تناوب سازهی جداسازی شده، رواداریها و … و اجزای سامانه) با توجه به عملکرد مورد انتظار از سازهی جداسازی شده در زمان زلزله صورت میگیرد.
وظیفهی اصلی این جداسازها ایجاد فاصله بین دورهی تناوب طبیعی سازه و محدودهی دورهی تناوب حاکم در ارتعاش زمین لرزه احتمالی در محل سازهی مورد نظر است. علاوه بر این، انرژی ارتعاشی ناشی از زلزله نیز با کمک ساز و کارهای مختلفی جذب شده و از انتقال آن به سازه جلوگیری میشود.
طراحی لرزهای سازهها در نشریه شماره ۵۲۳
روش مرسوم طراحی لرزهای سازهها مبتنی بر افزایش ظرفیت سازه است. در این رویکرد طراحی لرزهای، با افزایش مقاومت و تامین شکل پذیری آن صورت میگیرد. در نتیجه اجرای این روش، ابعاد اعضای سازهای و اتصالات افزایش مییابد. در طراحی سازه، اعضای مهاربند جانبی همچون بادبند یا دیوار برشی یا سایر اعضای سخت کننده در نظر گرفته میشود.
با پیشرفت دانش فنی و تجربهی زلزلههای شدید، به مرور تغییراتی در آیین نامههای طراحی سازهها به وجود آمده و ضمن تغییر در فلسفهی طراحی سازهها، فناوریهایی همچون کنترل لرزهای غیرفعال سازهها به کار گرفته شده است. جداسازی لرزهای، با هدف کاستن آسیب لرزهای در طراحی و ساخت سازههای با اهمیت زیاد پیشنهاد میشود. با استفاده از این روش، رفتار دینامیکی سازه در حد امکان، در محدودهی از قبل پیش بینی شده قرار گرفته و میزان آسیبهای لرزهای به اجزای سازهای و غیر سازهای کاهش مییابد.
ملاحظات عمومی طراحی
در این زمینه طراح باید مبنای عملکرد مورد انتظار خود را با توجه به رفتار اجزای سازهای، تجهیزات و اجزای غیرسازهای (مثل سامانههای رایانهای یا تجهیزات حساس به لرزه یا دارای اهمیت) یا آرامش ساکنان ساختمان تعیین نماید. طراح با توجه به یک یا همهی این معیارها، برای مشخصات اصلی مانند سختی و میرایی سامانهی جداسازی تصمیمگیری میکند.
در طراحی باید به ایمنی سازه و سامانهی جداسازی به عنوان یکی از حدود و سطوح عملکرد توجه کرد. با توجه به تاثیر سامانهی جداسازی لرزهای بر روی پاسخ روسازه، عملکرد لرزهای سازهی جداسازی شده با نحوهی طراحی و عملکرد اجزای سامانه(جداسازها و میراگرها) تعیین شود.
طراح باید برای شناخت عملکرد سازهی جداسازی شده،در زمینهی مواد اولیه، مشخصات فنی اجزای سامانهی جداساز و رفتار آنها در زمان ارتعاش شناخت داشته باشد.
طراح باید پاسخ اجزای سامانه همچون پاسخ نیرو – تغییرشکل قائم و افقی ایجاد شده را در برابر بار لرزهای مبنای طرح، محاسبه کند. طراحی اجزا به گونهای باشد تا امکان ارایه عملکرد در محدودهی پاسخ مورد تقاضا وجود داشته باشد.
فهرست مطالب نشریه شماره ۵۲۳
نشریه شماره ۵۲۳ در ۵ فصل و ۱۱۵ صفحه توسط سازمان مدیریت و برنامهریزی تهیه تنظیم شده است.
در فصل اول این راهنما به معرفی کلیات جداسازی لرزهای ساختمانها پرداخته میشود. در فصل دوم جداسازهای لرزهای مورد استفاده در ساختمانها و نحوهی عملکرد آنها معرفی شده است. در فصل سوم معیارهای معمول مورد استفاده در طراحی ساختمان جداسازی شده و همچنین سامانهی جداسازی بیان میشود. در فصل چهارم توصیههایی در زمینهی میراگرهای مورد استفاده در سامانههای جداسازی بیان شده است. در فصل پنجم نیز ملاحظات اجرایی در فرآیند انتخاب جداسازها، طراحی سامانهی جداسازی، اجرا و نگهداری این سامانه ارایه شدهاند.
کلیات
- گستره
- جداسازی لرزهای
جداسازهای لرزهای
- عملکرد
- جداسازهای لاستیکی با ورقههای فولادی
- جداسازهای لاستیکی با هستهی سربی
- جداسازهای اصطکاکی
طراحی سیستمهای جداساز لرزهای
- مدل سازی و تحلیل سازهی جداسازی شده
- روابط پیشنهادی برای طراحی واحدهای جداساز
- مراحل طراحی سازهی جداسازی شده
میراگرها و توصیههای طراحی
- معرفی تجهیزات
ملاحظات اجرایی در طراحی سازههای جداسازی شده
- ملاحظات عمومی در زمان طراحی
- مشخصات بستر
- اثر نوع خاک
- اثرات حوزهی نزدیک
- اثر مولفهی قائم زمین لرزه
- توجه به تاثیر مودهای بالاتر
- ارتفاع ساختمان
- رفتار روسازه
- انتخاب موقعیت تجهیزات جداسازی در ارتفاع
- طراحی بر اساس شرایط محیطی
- مقاومت در برابر آتش
- جزییات اجرایی تجهیزات مکانیکی
- مطالعهی اقتصادی طرحهای دارای جداسازی لرزهای
- مدارک فنی طرح