نشریه شماره ۵۲۳
نشریه شماره ۵۲۳ با عنوان راهنمای طراحی و اجرای سیستمهای جداساز لرزهای در ساختمانها سال ۱۳۸۹ منتشر شده است. روشهاي طراحي و فناوريهاي اجراي ساختمانهاي مقاوم در برابر زلزله در سالهاي اخير پيشرفتهاي چشمگيري داشته است.
جداسازي لرزهاي با توجه به قدمت و تجربيات موجود در دنيا در بسياري از موارد، عملكرد مناسبي را در برابر خطرات لرزهاي نشان داده است. در كشور ما نيز با توجه به توسعهي روزافزون و روند رو به رشد ساخت و ساز، لرزهخيزي زياد و خسارات قابل توجه در وقوع زلزله، به كارگيري اين فناوري مورد توجه قرار گرفته است.
اين امر در حالي است كه مدارك و معيارهاي فني در اين رابطه در كشور محدود است. نشریه شماره ۵۲۳ با هدف معرفي جزييات طراحي و در حد امكان اجراي اين فناوري و ارايه توصيههاي طراحي به زباني نسبتاً ساده براي طراحان و مهندسان تهيه شده است.
جداسازی لرزهای
منظور از جداسازي لرزهاي یعنی جداكردن كل يا بخشي از سازه از زمين يا قسمتهاي ديگر به منظور كاهش پاسخ لرزهاي در زمان رويداد زلزله است.
جداساز سامانهاي است كه سازه روي خود را از بخش زيرين جدا ميكند. براي اينكه در زمان بروز زلزله هيچ نيرويي به سازه منتقل نشود، باید سازه را به حالت شناور درآورد. اين امر با توجه به كنترل تغيير مكانهاي نسبي جانبي در زمان تحريك زلزله از نظر اجرايي درست و امكان پذير نيست. دو گروه اصلي از جداسازهاي لرزهاي براي كنترل نيروي منتقل شده به روسازه در ساختمانها به شرح زیر است.
- استفاده از جداسازهاي لاستيكي براي افزايش دورهي تناوب طبيعي سازه.
- استفاده از جداسازهاي اصطكاكي و كنترل حداكثر نيروي منتقل شده به روسازه و استهلاك انرژي در محل جداساز.
جداسازها بايد مقاومت لازم براي تحمل وزن سازه روي خود را داشته باشند. در عين حال جداسازهاي لاستيكي بايد در جهت افقي به اندازهي كافي نرم باشند.
انواع جداسازهاي لرزهاي
جداسازهاي زير از جداسازهاي لاستيكي به شمار مي روند.
- جداسازهاي لاستيكي با ورقه هاي فولادي (ميرايي كم)
- جداسازهاي لاستيكي با ميرايي زياد
- جداسازهاي لاستيكي با هسته ي سربی
از جداسازهاي اصطكاكي به طور عمده جداسازهاي زير در صنعت توليد ميشوند.
- جداسازهاي اصطكاكي
- جداسازهاي الاستيك اصطكاكي
- جداسازهاي اصطكاكي پاندول
براي استفادهي همزمان از قابليتهاي جداسازهاي لاستيكي و اصطكاكي، اين دو سامانه در موارد زير با هم تركيب شدهاند.
- تركيب سري جداسازهاي اصطكاكي و لاستيكي
- تركيب موازي جداسازهاي اصطكاكي و لاستيكی
عملكرد جداسازهای لرزهای در نشریه شماره ۵۲۳
در جداسازي لرزهاي كل يا بخشي از سازه براي كاهش پاسخ لرزهاي در زمان زلزله، از زمين يا قسمتهاي ديگر سازه جدا ميشود. اين كار بر اساس مشخصات ديناميكي سازه طراحي و صورت ميگيرد. تعيين مشخصات فني سامانهي جداسازي در تراز جداسازي (تعداد و موقعيت جداسازها و ميراگرهاي مورد نياز، دورهي تناوب سازهي جداسازي شده، رواداريها و … و اجزاي سامانه) با توجه به عملكرد مورد انتظار از سازهي جداسازي شده در زمان زلزله صورت ميگيرد.
وظيفهي اصلي اين جداسازها ايجاد فاصله بين دورهي تناوب طبيعي سازه و محدودهي دورهي تناوب حاكم در ارتعاش زمين لرزه احتمالي در محل سازهي مورد نظر است. علاوه بر اين، انرژي ارتعاشي ناشي از زلزله نيز با كمك ساز و كارهاي مختلفي جذب شده و از انتقال آن به سازه جلوگيري ميشود.
طراحی لرزهای سازهها در نشریه شماره ۵۲۳
روش مرسوم طراحي لرزهاي سازهها مبتني بر افزايش ظرفيت سازه است. در اين رويكرد طراحي لرزهاي، با افزايش مقاومت و تامين شكل پذيري آن صورت ميگيرد. در نتيجه اجراي اين روش، ابعاد اعضاي سازهاي و اتصالات افزايش مییابد. در طراحی سازه، اعضاي مهاربند جانبي همچون بادبند يا ديوار برشي يا ساير اعضاي سخت كننده در نظر گرفته ميشود.
با پيشرفت دانش فني و تجربهي زلزلههاي شديد، به مرور تغييراتي در آيين نامههاي طراحي سازهها به وجود آمده و ضمن تغيير در فلسفهي طراحي سازهها، فناوريهايي همچون كنترل لرزهاي غيرفعال سازهها به كار گرفته شده است. جداسازي لرزهاي، با هدف كاستن آسيب لرزهاي در طراحي و ساخت سازههاي با اهميت زياد پيشنهاد ميشود. با استفاده از اين روش، رفتار ديناميكي سازه در حد امكان، در محدودهي از قبل پيش بيني شده قرار گرفته و ميزان آسيبهاي لرزهاي به اجزاي سازهاي و غير سازهاي كاهش مييابد.
ملاحظات عمومي طراحي
در اين زمينه طراح بايد مبناي عملكرد مورد انتظار خود را با توجه به رفتار اجزاي سازهاي، تجهيزات و اجزاي غيرسازهاي (مثل سامانههاي رايانهاي يا تجهيزات حساس به لرزه يا داراي اهميت) يا آرامش ساكنان ساختمان تعيين نمايد. طراح با توجه به يك يا همهي اين معيارها، براي مشخصات اصلي مانند سختي و ميرايي سامانهي جداسازي تصميمگيري میكند.
در طراحي بايد به ايمني سازه و سامانهي جداسازي به عنوان يكي از حدود و سطوح عملكرد توجه كرد. با توجه به تاثير سامانهي جداسازي لرزهاي بر روي پاسخ روسازه، عملكرد لرزهاي سازهي جداسازي شده با نحوهي طراحي و عملكرد اجزاي سامانه(جداسازها و ميراگرها) تعيين شود.
طراح بايد براي شناخت عملكرد سازهي جداسازي شده،در زمينهي مواد اوليه، مشخصات فني اجزاي سامانهي جداساز و رفتار آنها در زمان ارتعاش شناخت داشته باشد.
طراح بايد پاسخ اجزاي سامانه همچون پاسخ نيرو – تغييرشكل قائم و افقي ايجاد شده را در برابر بار لرزهاي مبناي طرح، محاسبه کند. طراحی اجزا به گونهای باشد تا امكان ارايه عملكرد در محدودهي 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 اين راهنما به معرفي كليات جداسازي لرزهاي ساختمانها پرداخته ميشود. در فصل دوم جداسازهاي لرزهاي مورد استفاده در ساختمانها و نحوهي عملكرد آنها معرفي شده است. در فصل سوم معيارهاي معمول مورد استفاده در طراحي ساختمان جداسازي شده و همچنين سامانهي جداسازي بيان ميشود. در فصل چهارم توصيههايي در زمينهي ميراگرهاي مورد استفاده در سامانههاي جداسازي بيان شده است. در فصل پنجم نيز ملاحظات اجرايي در فرآيند انتخاب جداسازها، طراحي سامانهي جداسازي، اجرا و نگهداري اين سامانه ارايه شدهاند.
كليات
جداسازهاي لرزهاي
- عملكرد
- جداسازهاي لاستيكي با ورقههاي فولادي
- جداسازهاي لاستيكي با هستهي سربي
- جداسازهاي اصطكاكي
طراحي سيستمهاي جداساز لرزهاي
- مدل سازي و تحليل سازهي جداسازي شده
- روابط پيشنهادي براي طراحي واحدهاي جداساز
- مراحل طراحي سازهي جداسازي شده
ميراگرها و توصيههاي طراحي
ملاحظات اجرايي در طراحي سازههاي جداسازي شده
- ملاحظات عمومي در زمان طراحي
- مشخصات بستر
- اثر نوع خاك
- اثرات حوزهي نزديك
- اثر مولفهي قائم زمين لرزه
- توجه به تاثير مودهاي بالاتر
- ارتفاع ساختمان
- رفتار روسازه
- انتخاب موقعيت تجهيزات جداسازي در ارتفاع
- طراحي بر اساس شرايط محيطي
- مقاومت در برابر آتش
- جزييات اجرايي تجهيزات مكانيكي
- مطالعهي اقتصادي طرحهاي داراي جداسازي لرزهاي
- مدارك فني طرح
