در سال های اخیر ، محافظت از پی به شکل فزاینده ای ، تبدیل به یک تکنیک طراحی کاربردی در سازه ساختمان ها و پل ها در مناطقی که در معرض زلزله قرار دارند ، گشته است.انواع گوناگونی از سازه ها با استفاده از این شیوه ساخته شده اند و بسیاری دیگر نیز در فاز طراحی قرار داشته و یا در حال ساخت هستند.اغلب ساختمان های تکمیل شده و آنهایی که در حال ساخت هستند ، به شکلی از اسباب حفاظتی لاستیکی در سیستم های خود بهره می برند. تفکر نهفته در پی مفهوم محافظت از پی ، بسیار ساده است.دو دسته سیستم حفاظتی وجود دارند.سیستمی که در سال های اخیر به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است دارای این مشخصه است که در آن از اسباب الاستومری استفاده شده است ، الاستومری که از لاستیک طبیعی و یا نئوپرن ساخته شده است.در این شیوه ، ساختمان و یا سازه از مولفه های افقی زمین لرزه با استفاده از یک لایه واسط ، که دارای سختی افقی پایینی است و در بین سازه و پی قرار دارد ، جدا می گردد.این لایه برای سازه یک بسامد بنیادی ایجاد می کند که از بسامد پی پایین تر است و همچنین به مراتب از بسامد حاکم بر حرکت زمین نیز کمتر است.نخستین لرزه های ایستای اعمال شده به سازه جداسازی شده ، تنها باعث دگردیسی سیستم جداسازی می گردند و سازه ای که بر روی پی بنا گردیده است ، از هر حیث محکم و استوار خواهد ماند.لرزه های دارای قدرت بیشتر که باعث دگردیسی سازه می گردند ، بر زاویه های موجود در وضعیت قبل و در نتیجه بر حرکت زمین ، عمود هستند.این لرزه های قوی تر بر حرکت کلی ساختمان تاثیر گذار نیستند ، چرا که اگر انرژی بالایی در این بسامد های بالا در حرکت زمین وجود دارد ، این انرژی به سازه منتقل نمی گردد.سیستم محافظت از پی ، انرژی موجود در زمین لرزه را جذب نمی کند ؛ بلکه آن را با استفاده از مکانیک حرکتی سیستم ، منحرف می نماید.این نوع محافظت از پی ، تنها زمانی که سیستم خطی است موثر واقع می گردد ؛ با این وجود ، کاهش میزان لرزه به کاهش تشدیدهای احتمالی بوجود آمده در بسامد حفاظتی کمک خواهد کرد. شکل دوم سیستم های حفاظتی ، دارای این مشخصه هستند که در آن از سیستم لغزش بهره برده شده است.این امر با استفاده از محدود کردن انتقال لرزه هایی که در امتداد سیستم حفاظتی قرار دارند ، محقق می گردد.تعداد بسیاری سیستم لغزشی تا کنون پیشنهاد گردیده اند و برخی از آنها نیز مورد استفاده قرار گرفته اند.در چین ، حداقل سه بنا وجود دارند که در آنها از سیستم لغزشی ای استفاده می گردد که در آن ، از یک شن ویژه در داخل سیستم استفاده می گردد.یک سیستم حفاظتی که مبتنی بر یک صفحه از جنس سرب-برنز است که بر روی فولاد ضد زنگ در مجاورت یک لایه الاستومتریک می لغزد ، برای ساخت یک نیروگاه هسته ای در آفریقای جنوبی مورد استفاده قرار گرفته است.سیستم آونگ اصطکاک ، یک سیستم لغزشی است که در آن از مواد واسط ویژه ای استفاده گشته است که بر روی فولاد ضد زنگ می لغزند و برای ساخت پروژه های متعددی در آمریکا ، هم پروژه های جدید و هم پروژه های بازسازی ، مورد استفاده قرار گرفته اند. تحقیقات در EERC تحقیقات بر روی توسعه اسباب مبتنی بر لاستیک طبیعی برای سیستم های حفاظتی مورد استفاده در ساختمان ها برای مقابله با زمین لرزه ، در سال 1976 در مرکز تحقیقات مهندسی زلزله ( EERC ) ، که اکنون به PEER یعنی مرکز تحقیقات مهندسی پاسیفیک مشهور است ، در دانشگاه کالیفورنیا در برکلی آغاز گردید.برنامه تحقیقاتی اولیه ، ثمره تلاش مشترکی از EERC و اتحادیه تحقیقاتی تولید کنندگان لاستیک مالزی ( MRPRA ) بود.این برنامه توسط MRPRA و از طریق اعطا تعدادی کمک هزینه در خلال چندین سال تحقیق ، پشتیبانی مالی گردید که بعدها توسط بنیاد ملی علوم و موسسه تحقیقات برق قدرت نیز ، حمایت مالی شد.استاد James M. Kelly این تحقیقات را که با کمک های عملی و نظری فراوان دانشجویان کارشناسی ارشد و دکترا همراه بود ، در EERC رهبری نمود. اگر چه این ایده در دوران خودش ایده کاملا بدیعی نبود – چرا که پیش از آن ، شیوه های مبتنی بر نورد و یا لغزنده ها پیشنهاد شده بودند – ولیکن مفهوم محافظت از پی ، توسط بسیاری از صاحبنظران مهندسی سازه ، غیر عملی ارزیابی شده بود.این پروژه تحقیقاتی ، با استفاده از مقداری اسباب آلات دست ساز از جنس لاستیک که در یک مدل 20 تنی ، تک منظوره و سه طبقه مورد استفاده قرار گرفته بود ، آغاز گردید.آزمایش های لرزه نگاری حاکی از آن بودند که اسباب آلات حفاظتی ، در مقایسه با طراحی های مرسوم ، با ضریبی در حدود ده برابر منجر به کاهش لرزه می گشتند و همانگونه که انتظار می رفت ، مدل دارای ثبات بالایی بود و تمام دگردیسی صورت پذیرفته در مدل ، در سیستم حفاظتی آن متمرکز می گشت.آشکار بود که سیستم تا حدودی ، نیاز به کاهش میزان لرزه داشت و مقیاس مدل هم برای این که امکان استفاده عملی از ترکیبات لاستیک فراهم شود ، بسیار کوچک می نمود. در سال 1978 ، نمود متقاعد کننده ای از مفهوم حفاظت با استفاده از یک مدل واقع گرایانه چند منظوره و پنج طبقه که دارای وزنی بالغ بر 40 تن بود و با استفاده از اسباب کاهنده ای که بر اساس تکنیک های تجاری ساخته شده بود ، ارائه گردید.توجه اصلی در خلال این تحقیقات که در EERC انجام پذیرفت ، بر روی تاثیر این تکنیک بر روی واکنش تجهیزات و سازه بود که اغلب زمانی که از شیوه های مرسوم در طراحی های مقاوم در برابر زمین لرزه استفاده می شود ، متحمل بیشترین میزان تخریب می گردند و در اکثر غریب به اتفاق ساختمان ها ، دارای ارزش بیشتری حتی در مقایسه با خود سازه هم هستند.یک سری آزمایش های جامع بر روی اسکلت 5 طبقه ، نشانگر این بود که حفاظت با استفاده از اسباب لاستیکی می تواند منجر به کاهش قابل توجه لرزه هایی گردد که بر روی تجهیزات داخلی تاثیر گذار است و میزان این کاهش حاصله ، از کاهشی که سازه موجب آن می گردد نیز ، بیشتر است.با این وجود ، همین آزمایش ها حاکی از این بودند که زمانی که عوامل اضافی ( از قبیل ابزار جاذب انرژی از جنس فولاد ، سیستم های اصطکاکی و یا اتصالات سربی ) به منظور کاهش میزان لرزه به سیستم حفاظتی اضافه گردیدند ، کاهشی در لرزه منتقل شده به تجهیزات مشاهده نگردید ؛ چراکه عوامل اضافه شده در لرزه های شدید ، واکنشی را به سازه القاء می کردند که بر روی تجهیزات تاثیرگذار بود.آشکار گردید که شیوه بهینه کاهش لرزه این است که تغییرات لازم ، در ترکیب لاستیک ایجاد گردد.این شیوه ، بعدها به ترکیبی که توسط MRPRA تولید گشت ، اعمال گردید و پس از آن از این ترکیب در نخستین ساختمانی در آمریکا که در آن از سیستم محافظت از پی استفاده شده بود و در زیر بدان اشاره شده است ، مورد استفاده واقع گشت. تولید اسباب لاستیکی نسبتا آسان است ؛ این اسباب آلات قسمت های متحرک ندارند ، گذر زمان بر روی آنها تاثیر گذار نیست و نسبت به تغییرات محیطی بسیار مقاومند. آزمایش های صورت گرفته بر روی اسباب آلات مورد استفاده در ساختمان نمایشگاه مالزی. این اسباب با استفاده از جوش برقی صفحات لاستیک به صفحات تقویت کننده نازکی از جنس فولاد ، ایجاد می گردند.از آنجا که این اسباب در جهت عمودی دارای پایداری و استحکام بالا و در جهت افقی دارای انعطاف پذیری بالا هستند ، در شرایط زمین لرزه این لایه ساختمان را از مولفه های افقی حرکت زمین جدا می سازد ، در حالی که مولفه های عمودی تقریبا به شکل دست نخورده ای به سازه منتقل می شوند.اگرچه حرکات عمودی بر اغلب ساختمان ها تاثیری نمی گذارند ، این اسباب حتی مانع از وارد شدن لرزه های عمودی ناخواسته ناشی از فرکانس های بالا ، که توسط مترو و رفت و آمد خودروها ایجاد می گردد ، به ساختمان می شود.این اسباب لاستیکی برای ساختمان های مستحکمی که دارای هفت طبقه و یا کمتر هستند ، مناسب است.برای این نوع از ساختمان ها ، جابجا شدن این اسباب لاستیکی رخ نخواهد داد و وزش باد نیز بی اثر خواهد بود. کاربرد های این شیوه در ایالات متحده نخستین ساختمانی در ایالات متحده که در آن از این شیوه استفاده گردید ، مرکز حقوقی و قضایی انجمن های فوتهیل است که مرکزی است که در بخش سن برناردینو و در شهر رانچو کوکامونگا واقع شده است و یک مرکز ارائه خدمات حقوقی است که دارای ارزشی بالغ بر 30 میلیون دلار است و در 97 کیلومتری ( 60 مایلی ) شرق مرکز لوس آنجلس قرار دارد.این ساختمان که در سال 1985 کامل گشت ، دارای چهار طبقه ، یک زیرزمین سراسری و یک شبه-زیرزمین برای سیستم حفاظتی است که مشتمل بر 98 جداساز چندین لایه از جنس لاستیک طبیعی است که با صفحات فولادی تقویت شده اند.ابر-سازه این ساختمان ، دارای اسکلتی فولادی است که در آن ، اغلب اتصالات با بست تحکیم شده اند. مرکز حقوقی و قضایی انجمن های فوتهیل این ساختمان در 20 کیلومتری ( 12 مایلی ) گسل سن آندریاس واقع گردیده است.بخش سن برناردینو ، که نخستین بخشی از ایالات متحده است که دارای یک برنامه جامع آمادگی در برابر زمین لرزه است ، تقاضا نموده است که این ساختمان طوری طراحی گردد که توانایی تحمل 3 . 8 ریشتر زلزله را داشته باشد ، که این میزان بیشترین میزان لرزه محتمل برای آن منطقه است.طرح برگزیده برای سیستم حفاظتی ، که در آن بیشترین میزان پیچش نیز لحاظ شده بود ، بیشترین تغییر مکان افقی را برای جداساز های نصب شده در چهار گوشه ساختمان 380 میلی متر ( 15 اینچ ) در نظر گرفته بود.آزمایش انجام گرفته بر روی ابزارآلات نمونه که دارای مقیاس های واقعی بودند موید این ظرفیت بودند. لاستیک های طبیعی فشرده که از آنها در ساخت جداساز ها استفاده شده است و در برنامه تحقیقاتی EERC بر روی آنها بررسی های جامعی صورت گرفته است ، دارای خصوصیات مکانیکی هستند که آنها را برای سیستم محافظت از پی ، ایده آل ساخته است.بیشترین میزان سختی این لاستیک تحت فشار های پایین ، بالا است ولی این متغیر با افزایش میزان فشار ، با ضریبی در حدود چهار و یا پنج برابر کاهش می یابد تا در نهایت در فشاری در حدود 50 درصد ، به حداقل مقدار می رسد.تحت فشارهای بیشتر از 100 درصد ، میزان سختی مجددا رو به کاهش می گذارد تا در نهایت تحت فشار بسیار بالا ، از لحاظ کارکرد با شکست مواجه می گردد.میزان کاهش لرزه نیز از همین الگو پیروی می کند ؛ ولی میزان کاهش کارآیی آن دارای روند بطیع تری است ، یعنی در ابتدا از مقدار اولیه 20 درصد شروع شده و روندی نزولی را طی می نماید تا به کمترین مقدار خود یعنی 10 درصد می رسد و پس از آن رو به افزایش می گذارد.در طراحی این سیستم چنین فرض می شود که کمینه مقداری برای سختی و کاهش لرزه وجود دارند و فرایند واکنش سیستم دارای رفتاری خطی است.بیشینه میزان اولیه سختی ، تنها برای طراحی ای که در آن فشار باد در نظر گرفته شده است و واکنش بیشینه فشار ، تنها برای زمانی که که کارکرد با شکست مواجه شده است لحاظ می شوند. سیستم لاستیکی کاهنده لرزه ، همچنین در ساختمان کنترل و فرماندهی اداره آتش نشانی بخش لس آنجلس که در سال 1990 تکمیل گردید ، مورد استفاده قرار گرفته است.( شکل یکسانی از اسباب لاستیکی کاهش دهنده لرزه برای شرکت تلفن ایتالیا ، S.I.P در آنکونا در کشور ایتالیا مورد استفاده قرار گرفته است ، که نخستین بنایی در اروپا است که در آن از سیستم محافظت از پی استفاده شده است. ).ساختمان FCCF جایگاه سیستم های رایانه ای است که برای خدمات اضطراری بخش بکار می روند و از این رو ، باید حتی پس از یک رخداد غیرمنتظره نیز قادر به برآورده کردن توقعاتی که از آنها می رود ، باشند. ساختمان کنترل و فرماندهی اداره آتش نشانی تصمیم به استفاده از سیستم محافظت از پی از آنجا آغاز گردید که ، مقایسه ای مابین طرح های مرسوم برای حفاظت از ساختمان و سیستم محافظت از پی انجام گرفت.در برخی پروژه ها ، طرح سیستم های حفاظتی پنج درصد هزینه برتر بود.نتنها در این مورد طرح محافظت از پی شش درصد ارزان تر تخمین زده شد ، بلکه برای تمام بناهای دیگری که نیازمند همین مقدار حفاظت در برابر لرزه هستند نیز ، هزینه ها پایین تر هستند.علاوه بر این ؛ این هزینه ها ، هزینه های اولیه هستند.هزینه های نگهداری این سیستم ، آنرا مطلوب تر نیز می نمایند.شایان توجه است که ، طراحی های مرسوم تنها دربرگیرنده کمینه میزان حفاظت هستند ، یعنی تا آن میزان که سازه ویران نگردد ؛ در حالی که طرح سیستم محافظت از پی میزان حفاظت بیشتری را برای سازه در نظر می گیرد. بیمارستان آموزشی دانشگاه کالیفورنیای جنوبی در شرق لس آنجلس ، دارای یک اسکلت فولادی هشت طبقه است که با بست نیز تقویت شده و توسط 68 جداساز لاستیک-سرب و 81 جداساز الاستومری تحکیم گشته است.این بنا به محض تکمیل شدن در سال 1991 ، توسط برنامه ابزار دقیق کالیفورنیا برای بررسی حرکات شدید ،
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 18صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله محافظت از پی
