مقاله بررسی آسیب پذیری اجزاء غیرسازه ای بیمارستانها

بخشی از مقاله

*** اين فايل شامل تعدادي فرمول مي باشد و در سايت قابل نمايش نيست ***

بررسی آسیب پذیري اجزاء غیرسازه اي بیمارستانها

چکیده:

زلزلههاي 1971 سن فرناندو و 1972 ماناگوا لزوم توجه به سیستمهاي غیر سازه اي را به اثبات رساند . از عمده ترین مراکزي که بعد از زلزله بایستی فعال باقی بمانند ، بیمارستانها و مراکز درمانی هستند . اگرچه از دهه 1970 و به ویژه بعد از زلزله 1985درمکزیک ، ساخت سازه هاي مقاوم در برابر زلزله توجه اساسی شده است ؛ لکن سیستمهاي غیر سازه اي در ساختمان هاي جدید و به خصوص در بیمارستانها در زلزلههاي اخیر صدمات اساسیخورده اند.

در بیمارستانهاي جدید حدود %80 از مخارج ساخت بیمارستان مربوط به تجهیزات غیرسازهاي آنهاست . این تحقیق به بررسی آسیب پذیري لرزهاي بیمارستانها و یک بیمارستان مورد مطالعه میپردازد . مبناي این بررسی آیین نامه NEHRP1994,1997 بوده و به روش بررسی عینی آسیب پذیري و بر اساس ATC 3-06 انجام شده است .

بیمارستان مذبور که 1000 تختخوابی بوده و داراي آخرین تجهیزات پزشکی است در سال 1380 به بهره برداري رسیده است .

بیمارستان داراي منابع ذخیره آب و برق اضطراري کافی میباشد . این بررسی نشان میدهد که عمده تجهیزات غیر سازه اي بیمارستان اعم از تجهیزات معمار ي ، الکتریکال ، مکانیکال و گازهاي پزشکی براي بارهاي زلزله طراحی و نصب نشده ، و آسیب پذیرند . این بررسی لزوم توجه به طراحی دقیق لرزهاي تجهیزات غیرسازهاي بیمارستانها را مورد تاکید قرار میدهد .

کلید واژه ها :

آسیب پذیري،آسیب پذیري غیرسازه اي ، بیمارستانها، تجهیزات غیرسازه اي.

مقدمه :

بررسی زلزله هاي گذشته نشان میدهد که بیمارستانها و مراکز درمانی از اصلی ترین مراکزي است که پـس از زلزلـه بایستی به کار خود ادامه داده تا مرکز مراجعه تعداد کثیر مصدومین زلزله باشد .حـال حتـی اگرسـازه بیمارسـتانی در مقابل زلزله پایدار بماند اما به دلیل صدمات اجزاء غیرسازه اي آن توانـایی عملکـرد را از دسـت داده باشـد در واقـع کادر درمانی بیمارستان قادر به انجام وظیفه خطیر خود نیستند .

1

در زلزله 1999 در منطقه چی چی تایوان اگرچه بیمارستان شیو – توان خسارت سازه اي قابل توجهی ندیـد ، امـا بـه دلیل از کار افتادن تجهیزات غیرسازه اي ، بیمارستان تعطیل شد آن هم در زمانی که بیشترین احتیاج به خـدمات آن بود . از عمر بیمارستان مذکور تنها دو سال گذشته بود .برآوردهاي هزینه ساخت بیمارستانهاي جدیـد نشـان میدهـد
که رقمی در حدود %80 هزینه آنها مربوط به تجهیزات و اجزاء غیرسازه اي است .
مقاله حاضر به بررسی آسیب پذیري لرزه اي تجهیزات و اجزاء غیرسازه اي بیمارستانها میپردازد . ایـن بررسـی بـر

اســاس آئــین نامــه هــايNEHRP1994 [1] وNEHRP1997 [2] انجــام شــده اســت . در ایــن بررســی یــک بیمارستان نیز مورد مطالعه مورد قرار گرفته است . بیمارستان مورد مطالعه 1000 تختخوابی اسـت و از جدیـدترین و معظم ترین بیمارستانها ساخته شده در ایران است .

سیستمهاي سازه اي و غیرسازه اي بیمارستانها

مراکــز درمــانی شــامل طیــف وسـیعی از انــواع ســاختمانها مــی شــوند . از درمانگاههــاي درمــان ســرپایی گرفتــه تــا بیمارستانهاي چند منظورة چند طبقه در شهر هاي بزرگ . اما به طور کلی می توان آنها را به پنج گـروه زیـر تقسـیم نمــود :مراکــز پزشــکی شــهري ،بیمارســتانهاي عمــومی بــزرگ ،بیمارســتانهاي عمومی،بیمارســتانهاي تخصصــی و درمانگاهها .

هر گروه از این مراکز درمانی داراي مشکلات خاص خود در رابطه بـا زلزلـه هسـتند ، زیـرا داراي سـاخت و سـاز و نحوه اشغال مربوط به خود ،می باشند . عمر سـازه هـاي بیمارسـتانها در آسـیب پـذیري آنهـا نقـش مهمـی دارد. [3]

بیمارستانهایی که حتی بعد از دهه هفتاد و با رعایت آیین نامه هاي جدید ساخته شده اند نیز در زلزله هـایی همچـون زلزله 1985 مکزیک صدمه اساسی خورده اند . مسایل اساسی طراحی مقـاوم در برابـر زلزلـه مراکـز درمـانی را ، بـه ترتیب زیر میتوان دسته بندي نمود[3] :ـ نامنظمی شکل ساختمان اعم از نامنظمی پلان به صورت عمودي و یا افقـی

،ـ عدم پیوستگی در سختی سازه ، ـ وجود دیافراگم هاي نامناسب ،ـ تغییر مکـان و جابجـایی نسـبی ( ( Drift ــ

عدم کفایت اتصالات سازه اي که عناصر غیر سازه اي را به سازه اصلی متصل می کنند،ـ تاثیر تجهیزات غیـر سـازه اي بر سیستمهاي سازه اي :حتی در سازه هایی که با یکنواختی سازه اي مناسب طراحی و ساخته شده اند نیز ، محـل و طراحی عناصر غیر سازه اي مقادیر سختی عناصر سازه اي را تغییر می دهد . به عنوان مثـال ، محـل عناصـر صـلبی همچون هسته هاي پله ها و آسانسور ها ویا دیوارهاي بنایی پرکننده ، در میان مجموعه ستونهاينسـبتاً شـکل پـذیر ، باعث تغییر وضعیت عناصر شکل پذیر به اعضاء صلب خواهد شد .

ـ و اینکه در اثر زلزله به تجهیزات و وسایل داخل مراکز درمانی خسارت خورده و باعث از کار افتـادگی آنهـا مـی گردد :حتی اگر سازه هاي بیمارستانها در زمان زلزله بدون آسـیب اساسـی بـاقی بماننـد ، خسـارات عمـده اي بـه سیستمهاي غیر سازه اي و وسایل آنها ، وارد می شود . در زلزلـه 1987 ویتیرنـروز کالیفرنیـا بـا شـدت 5/9 از 116

بیمارستان تخصصی در مجموعه اداره بهداشت منطقه لس آنجلس ، تعداد 20 تاي آنها صدمات اساسی غیرسـازه اي خـورده انـد . خسـارات سیسـتمهاي غیـر سـازه اي در اثـر زلزلـه 1999 چـی چـی در تـایوان در بیمارسـتان 400

2

تختخوابی شیو – توان در شهر تسو شان که کمتر از دو سال از عمرش می گذشت ، آنچنان شدید بود که بیمارستان کاملاً تعطیل شد .

براي درك ابعاد مشکل باید توجه شود که هزینه سیستم سازه اي بیمارستانها ( شامل پـی هـا ، کـف هـا ، دیوارهـاي سازه اي ، ستونها ، تیرها و غیره ) فقط حدود 10 الی 20 درصد هزینه ساخت آنها است . در حالی که هزینه سـاخت سیستمهاي غیر سازه اي مراکز درمانی حدود 75 الی 85 درصد هزینه است. [3]

در مورد آسیب پذیري تجهیزات مراکزدرمانی مـوارد زیـر میبایـد مـد نظـر قـرار گیـرد :- نیروهـا و تغییرمکـان هـاي تجهیزات- پریود اصلی تجهیزات مکانیکی و الکتریکی - نشیمنگاه ( Attachments) تجهیزات - تکیهگاههـاي ( Supports ) تجهیزات- تضمینهاي لازمه در زمان ساخت تجهیزات مکانیکی و الکتریکـی - تـامین سیسـتمهاي ذخیره و خطوط تاسیساتی در درزهاي انقطاع و- اثرات تداخلی سایت . در ساختمان هاي مراکـز درمـانی ، راههـاي خروجی از اهمیت خاصی برخوردارند ، زیرا ساکنین این مراکـز بیمـاران هسـتند . در بیمارسـتانها ي تخصصـی ایـن مشکل بزرگتر است زیرا که تعداد بیماران بیشتري در شرایط پس از زلزله به آن هجوم می آورند .

اخلال در عملیا ت بعد از وقوع زلزله :

به دلایل گوناگون ، در میان تمام ساختمان هاي عمـومی ، بیمارسـتانها در عملیـا ت بعـد از زلزلـه ، از حیـاتی تـرین اهمیت برخوردارند .بیمارستانها در عملیات بعد از زلزله داراي نقش اساسی هستند و اگر بـه سـختی صـدمه خـورده باشند به جاي یک سرمایه گرانبها به یک سربار سنگین تبدیل می شوند .

ضوابط آییننامهها براي طراحی لرزهاي تجهیزات غیرسازهاي

آییننامه استاندارد 2800 ایران : این آییننامه رابطه 1- را براي محاسبه نیروهاي ناشی از زلزلـه بـر تجهیـزات غیرسـازه اي بدست میدهد ،که در ان A شتاب مبناي طرح و I ضریب اهمیت است که بـراي محاسـبه نیـروي کـل سـاختمان بکار برده شده اند . ωp وزن جزء ساختمان یا قطعه الحاقی مورد نظر است .

آییننامه : NEHRP 1994 این آییننامه در فصل سوم خود به روابط طراحـی بـراي محاسـبه نیروهـاي ناشـی از زلزلـه بـر تجهیزات غیرسازه اي میپردازد . در این آئین نامـه تجهیـزات غیرسـازه اي بـه سـه گـروه کلـی معمـاري ، برقـی و تاسیساتی تقسیم بندي شده است .
نیروي جانبی زلزله وارد بر تجهیزات غیرسازهاي و تکیهگاههاي آنها از رابطه زیر بدست میاید :

در این رابطه مقادیر به شرح زیر است : Fp نیروي ناشی از زلزله که در مرکز ثقل عضو وارد میشود .
ضریب تشدید عضو که بین 1 و 2/5 است . ضریب شتاب عضـو در محـل اتصـال بـه سـازة اصـلی .
ضریب اهمیت عضو که بین 1 و 1/5 است . Wp وزن عمل کننده عضو . R p ضریب تعدیل پاسخ عضو .

آییننامه NEHRP 1997 :این آییننامه در فصل ششم خود به روابط طراحـی بـراي محاسـبه نیروهـاي ناشـی از زلزلـه بـر
تجهیزات غیرسازه اي می پردازد .نیروي ناشی از زلزله از رابطه ( 3) بدست میاید :

در این روابط مقادیر به شرح زیر است : Fp نیروي ناشی از زلزله که در مرکز ثقل عضو وارد میشود .

SDS شتاب طیفی است . a p ضریب تشدید عضو که بین 1 و 2/5 است . Ip ضریب اهمیـت عضـو کـه بـین 1 و 1/5 است . Wp وزن عمل کننده عضو . R p ضریب تعدیل پاسخ عضو . z ارتفاع عضو در سازة اصـلی نسـبت بـه زمین . h ارتفاع بام سازة اصلی نسبت به زمین .مقادیر a p و R p براي تجهیزات غیرسـازه اي از جـداول آئـین نامـه بدست میاید .

بررسی آسیب پذیري تجهیزات غیرسازهاي بیمارستان مورد مطالعه

- 1 وضعیت عمومی بیمارستان مورد مطالعه :

بیمارستانی که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته و آسیب پذیري کیفی سیستمهاي غیر سـازه اي آن مـورد نظـر است ، واقع در شـهر تهـران اسـت . بیمارسـتان مذکورکـه منبعـد » بیمارسـتان « نامیـده مـیشـود، بیمارسـتانی 1000

تختخوابی و در جوار یک دانشگاه علوم پزشکی است. طرح و ساخت بیمارستان از دهه1350 شروع شده است و از سال 1380 در طی چند مرحله مورد بهره برداري قرار گرفته است . بیمارستان با داشـتن حـدود 000،126 متـر مربـع فضاي سـر پوشـیده و امکانبسـتري کـردن 1000 بیمـار ، یکـی از معظـم تـرین بیمارسـتانهاي سـاخته شـده در ایـران است . تعداد پرسنل بیمارستان اعم از پزشکان و دستیاران و پرستاران در صورت کارکرد کامـل ، حـدود 3000 نفـر خواهد بود .

-2ضعیوت سازه اي بیمارستان :

ساختمان اصلی بیمارستان از چهار برج اصلی و مجموعه هاي جنبی و یک مجموعه آمفی تئاتر تشـکیل شـده اسـت .

برج اصلی بیمارستان سازه اي 15 طبقه است که ورودي اصلی بیمارستان در طبقه همکف ایـن بـرج واقـع اسـت .در کنار این برج و با یک درز انقطاع ، یک برج 9 طبقـه قـرار دارد . دو بـرج دیگـر بیمارسـتان نیـز هـر یـک 9 طبقـه هستندبقیه فضاي بیمارستان غالباً با ارتفاع سه طبقه است . سازة اصلی برجهاي بیمارستان اسـکلت فلـزي بـا سیسـتم بادبندي است . ارتفاع طبقات ساختمانها به طور متوسط حدود 4 متر است، بـه جـز طبقـه وسـط در کلیـه برجهـا ) Service Floors )که طبقه استقرار سیستم هاي تاسیساتی و هواسازها است که ارتفاعی در حدود 2/5 متـر دارد

. این امر باعث ایجادعـدم یکنـواختی سـختی در ارتفـاع ، در برجهـاي بیمارسـتان میگـردد. اگرچـه عمـده فضـاهاي بیمارستان در ساختمانهاي اصلی طراحی و تعبیه شدهاست ،اما بخشی از فضاهاي درمانی نیز در بخشهاي با سـازة سـه طبقه تامین گردیدهاست. این قسمتهاي سه طبقه اگرچه داراي ارتفاع کمتري نسبت بـه برجهـا هسـتند ، امـا از شـکل هاي U و T با گوشه هاي تورفته در پلان معماري آنها استفاده شده است .

4

- 3 فضاهاي تاسیساتی و منابع ذخیرة بیمارستان :

- 1-3 موتورخانه :

بیمارستان داراي موتورخانهاي به وسعت 1000 متر مربع است. این موتورخانه بهصورت سـاختمانی یـک طبقـه و در جنب ساختمانهاي اصلی بیمارستان ،ساخته شدهاست . ارتفاع سقف موتورخانه در طراحی و ساخت حـدود 6/5 متـر بودهاست . سازه موتورخانه اسکلت فلزي است ، سیستم مقاوم در برابر بار جانبی نیز سیستم بادبنـدي اسـت . سـقف موتورخانه از نوع تیرچه و بلوك سـفالی اسـت . بـه دلیـل کوتـاه بـودن ارتفـاع موتورخانـه بـراي نصـب تجهیـزات تاسیساتی ، سقف و ستونهاکاملاً بدون پوشش ، گذاشتهشده است . این امر آسیب پذیري موتورخانه و سقف آنـرا در زمان وقوع آتش سوزي ، بسیار بالا می برد .

- 2-3 آب مصرفی بیمارستان :

آب مصرفی بیمارستان با اتصال به شبکه آب شهر تامین میشود . همچنین سه مخزن زیر زمینی آب ذخیرةبتنی براي موارد اضطراري ساخته شده است.

- 3-3 سوخت مصرفی و منابع آن :

سوخت مصرفی بیمارستان براي سرمایش و گرمایش ،گاز طبیعی است . ایستگاه تقلیل فشار و شیرهاي اتوماتیـک و رگولاتورهاي گاز نیز ساخته و نصب شده اند .

- 4-3 ساختمان موتورهاي برق اضطراري :

محل استقرار موتور برق اضطراري بیمارستان ساختمانی یک طبقه و در محوطه بیمارستان است . ارتفاع سـقف ایـن سازه حدود پنج متر است . سازه ساختمان اسکلت بتنی و سـقف آن از تیرچـه و بلـوك سـفالی اسـت . سـقف فاقـد هرگونه سقف کاذب است .

- 4 تقسیم بندي تجهیزات غیر سازهاي :

آئین نامه( [1] ( NEHRP 1994 و آئین نامه ( [2]( NEHRP 1997 که بعد از این از آنها به عنوان آئین نامـه 94

وآئین نامه 97 ، نام برده میشود ،سیستمهاي غیر سازه اي را به سه بخش تجهیزات غیر سازه اي معماري ، مکانیکی و الکتریکی ، تقسیم میکند .

- 5 آسیب پذیريايمعماريتجهیزات غیرسازه :

در این بررسی به قسمتهاي مختلف المانهاي معماري از جملـه دیوارهـاي نمـاي خـارجی و اتصـالات آنهـا، نماهـاي شیشهاي و پنچره هـا، سـقفهاي کـاذب، دیـوارههـاي غیـر بـاربر داخلـی و پارتیشـنها، سـردرِ وروديهـا، قفسـههـا و طبقهبنديها، پرداخته شده است که مشروح موارد در مرجـع شـماره 4 قابـل دسترسـی اسـت. [4] در اینجـا آسـیب پذیري یک مورد از این تجهیزات در ادامه آورده شده است: