بخشی از مقاله
چکیده
فنآوری قرنها تلاش قابل ملاحظهای را صورت داده است تا اثبات کند که طراحی جداسازهای لرزهای کارآمد ایفاگر نقشی معنادار در زمینهی کاهش پاسخ سازه به زمین لرزهها بر مبنای جابجایی افقی زمین زیر سازه خواهد بود. بنابراین، به رسمیت شناسی این مسئله از اهمیتی فوق العاده برخوردار خواهد بود که سازه میتواند به لحاظ دینامیکی تغییری قابل ملاحظه پیدا کند، بدین معنا که پریود ارتعاش پایه در سیستم سازهای جداسازی شده میتواند تا حد قابل توجهی بلندتر از حالت جداسازی نشده و یا سازهی طراحی شدهی اولیه باشد.
این مفهوم، مهندس و فرد متخصص آگاه از فنآوری را به سوی ادراک این موضوع سوق خواهد داد که هر سازهی جداسازی شدهی مفروضی که در معرض شرایط زلزله قرار گرفته باشد، نوعی کاهش معنادار قابل انتظار یا محتملالوقوع در تشدید نیروها دریافت خواهد داشت.طراحیهای جداسازی لرزهای جدیداً اتخاذ شده دارای این صفت مشخصه هستند که پذیرای کاربریهای فنآورانهای نظیر شیوهشناسیهای مرتبط با ابزارها، مهندسی و اجزاء میباشند.
اساساً، شیوهشناسیهای مورد اشاره قرار گرفته میبایستی در زمینهی فراهمآوری تعدیلات و اصلاحاتی در ارتباط با پاسخ لرزهای سازههای گوناگون کارآمد و اثربخش باشند. با این حال، تمامی این عوامل میبایستی این ملاحظه را مد نظر قرار دهند که سنگ بنای اصلی همچنان بر طراحی فنآورانه و مهندسانهای متمرکز باقی خواهد ماند که واجد مزیتی قابل تحقق در ارتباط با جداسازی لرزهای باشد. در طول چند قرن اخیر، دستیابی به طرحی موفق در ارتباط با جداسازی لرزهای بر روی پلها و سایر سازههای حائز اهمیت در زمینهی ترابری و حمل و نقل یک مسئله و دغدغهی اصلی محسوب گشته است. این مطالعه به ارائهی رویکردی نظری و عملی میپردازد که هدف آن ارزیابی طرحی ساده برای جداکنندههای لرزهای در ارتباط با یک پل ساده است.
-1 مقدمه
از نظر تاریخچهی طراحی، جداسازی لرزهای از یک مفهوم قدیمی ریشه میگیرد که خط مشی اصلی آن بر تجزیه یا جداسازی یک سازه یا اجزاء آن به واسطهی پیامدهای زمین لرزهها و یا سایر حرکات تشدیدی زمین تمرکز داشته است. از جمله مهمترین اهداف جداسازی لرزهای عبارتند از: نیاز به تغییر فرکانس پایه یک سازهی معین و نیاز به دور ساختن آن از فرکانسهای غالب قابل وقوع از طریق حرکت زمین و متمرکز بر پی سازه. یک نقش و هدف قابل انتظار دیگر از طراحی جدا کنندههای لرزهای می-تواند حصول اطمینان از فراهمآوری روشی افزوده برای استهلاک و پراکنده سازی انرژی در جهت دستیابی به سیستم جداسازیای باشد که بتواند انتقال هر گونه حرکت لرزهای به سازه را کاهش دهد. علاوه بر آن، کوی - 2013 - این گونه استدلال میکند که چنین طراحیهای نوآورانهای همچنین میتوانند در جهت دستیابی به تامین نیاز جداسازی یک سازه از زمین زیر فونداسیون آن در جهت افقی به منظور بررسی انتقال حرکات زلزله به سازه نیز مفید فایده باشند.
همچنین، چی، چیس، مندر و کار - 2013 - نیز قائل به آن هستند که مجموعهی متنوعی از ابزارهای استفاده شده در زمینهی طراحی جداسازیهای لرزهای، از جمله تکیهگاههای الاستومری1 که دارای هستهای سربی هستند، تکیهگاههای لغزان، و اقتباس تکیهگاههای غلتکی نیز میتوانند در ارتباط با مقولهی طراحی جداسازی لرزهای مفید فایده باشند.
با این حال، فیلیپوف و فان-استاک و همکاران - - 2013 نیز چنین استدلال میکنند که تاریخچهی جداسازی لرزهای و طراحی آن قادر به ارائهی مروری جزییاتی و تصدیقی در ارتباط با توسعهای اخیراً اتخاذ شده از سوی فعالان در زمینهی جداسازی سازهها نیست. در مورد مرتبط با پلها، این مسئله قابل درک است که این سازهها از آن لحاظ که متصل کنندهی شبکههای حمل و نقل به یکدیگر هستند بسیار حیاتی و قابل اتکا محسوب میشوند، و بروز خرابی در پلها بر اثر ارتعاشات لرزهای میتواند به لحاظ مسائل مرتبط با کمکرسانی، اقتصاد و حمل و نقل فاجعهبار باشد. در گذشته، مواردی بسیار گسترده از خرابی پلها به واسطهی حوادثلرزهای در سراسر جهان به وقوع پیوسته اند . بنابراین، هدف این نوشته، طراحی جداسازیهای لرزهای برای چنین پلهایی است.
-2 طراحی جداساز لرزهای برای یک پل
مطابق نظر سلیمانلو - 2013 - ، طراحی جداکنندههای لرزهای میبایستی این فرض را در نظر بگیرد که غالب پلها دارای ارتعاش میانگینی در حدود 0/2 تا 1/2 ثانیه پیش از خرابی هستند. لیو، زو، سنگای، ژو و ژانگ - 2013 - بر سر این موضوع با سلیمانلو موافقت دارند که نسبت ارائه شده بر حسب زمان میبایستی بازهای قابل قبول باشد، زیرا که این بازه در نزدیکی بسیاری از پریودهای ارتعاشی و حرکات زمینی لرزهای القا شدهی مندرج در مطالعات پژوهشی قرار دارد.
بر همین اساس، یک سازهی پل صلب که دارای پایههای کوتاهی باشد میتواند زمان بسیار کوتاهی را برای پاسخگویی به شرایط بروز زلزله پیش از تخریب شدن در اختیار داشته باشد. جدول - 1 - در ذیل نشانگر مشخصات عرشهای و پایهای برای یک پل جداسازی شدهی مورد مطالعه قرار گرفته از سوی ونگ - 1998 - است. در مورد مرتبط با چنین سازههایی، خانلری، اشکزاری، کوکبی و کاشانی - 2010 - اثبات کردهاند که زمان پاسخ آنها به حرکات لرزهای میتواند معادل زمان پاسخ شتابگیری زمین باشد، و این موضوع به بروز یک فاجعه خواهد انجامید. با این حال، استفاده از طراحیهای مهندسی و فنآورانه میتواند در جهت کاستن از چنین پریودهایی در ارتباط با فروپاشی یک سازه در اثر چنین ارتعاشاتی لرزهای مفید فایده باشد. شکل - 1 - در ذیل نشان دهندهی یک پل عرشهای نوعاً جداسازی شده، طراحی آن، و سودمندی طراحیهای مقاوم در مقابل زلزله است.
شکل -1 دهانهی پیوستهی سیستماتیک برای یک پل جداسازی شده
شکل - 1 - در فوق ارائهگر ادراکی در ارتباط با یک پل جداسازی شده به صورت سیستماتیک در مقابل هر گونهی مفروض از تحریکات زلزلهای است. این شکل همچنین بر برخی مساعدتهای2 نظری ارائه شده از طریق چندین مطالعهی انجام پذیرفته در ارتباط با ماهیت رفتار سازههای جداسازی شده به صورت سیستماتیک نیز تاکید میگذارد. درک این مسئله نیز از اهمیتی ویژه برخوردار است که این سازهی طراحی شده و بازهی کاربردپذیری آن میبایستی با مفاهیم ناظر بر کنترل سیستم پیوندی3 در ارتباط با بلایای طبیعی به همان صورت ارائه شده از سوی چنگ، جیانگ و لو - 2008 - در تطابق باشد.
جدول -1 مشخصات عرشه و پایه برای یک سازهی پل جداسازی شده
مشخصات پل ارائه شده در جدول فوق متناظر است با یک سیستم طراحی در قالب رویکرد جداسازی لغزان
