دانشگاه آزاد واحد شهرکرد
دانشکده فني و مهندسي
پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد
در رشته مهندسي عمران- زلزله
عنوان :
پيشنهاد و ارزيابي يك سيستم جداساز لرزهاي جديد و كاربردي
استاد راهنما :
دکتر فرهاد بهنام فر
استاد مشاور :
دکتر منصور ضیائی فر
نگارش :
محمد مسعود پور مسعود
اسفند 1390
بسمه تعالی
« يرفع الله الذين امنوا منكم و الذين اوتوالعلم درجات»
قرآن كريم
« دانشگاه آزاد اسلامی – واحد شهرکرد »
تأئیدیه صلاحیت علمی پایان نامه کارشناسی ارشد
عقايد و نظرات مطرح شده در این رساله مستقيماً به نگارنده آن مربوط است و اين دانشگاه آماده پذيرش پيشنهادهای منتقدین محترم مي‌باشد.
دكتر ابراهيم رحيمي
معاون پژوهش و فناوري دانشگاه آزاد اسلامي
واحد شهركرد
رساله تحصیلی آقاي محمد مسعود پور مسعود در جلسه مورخ 25/12/90 متشكل از استادان زير با درجه عالي و نمره 5/19 مورد تأييد قرار گرفت.
1-دكترفرهاد بهنام فراستاد راهنما امضاء
2- دكترمنصور ضیائی فراستاد مشاور امضاء
3- دکترمحمد علی رهگذر استاد داور امضاء
دکتر مرتضي رئيسي
مدير گروه كارشناسي ارشد عمران
دانشگاه آزاد اسلامي – واحد شهرکرد
تعهد نامه
عنوان پایاننامه: پيشنهاد و ارزيابي يك سيستم جداساز لرزهاي جديد و كاربردي
اینجانب محمد مسعود پور مسعود دانشجوی کارشناسی ارشد رشته عمران گرايش زلزله دانشکده فني و مهندسي دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تحت راهنمایی دكتر فرهاد بهنام فر متعهد می‌شوم:
– نتایج ارائه شده در این پایاننامه حاصل مطالعات علمی و عملی اینجانب بوده، مسئولیت صحت و اصالت مطالب مندرج را به طور کامل بر عهده میگیرم.
– در خصوص استفاده از نتایج پژوهشهای محققان دیگر به مرجع مورد نظر استناد شده است.
– کلیه حقوق معنوی این اثر به دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تعلق دارد. مقالات مستخرج از پایاننامه، به نام دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد(Islamic Azad University-Shahrekord Branch) به چاپ خواهد رسید.
– حقوق معنوی تمام افرادی که در دست آمدن نتایج اصلی پایاننامه تأثیر گذار بودهاند در مقالات مستخرج از آن رعایت خواهد شد.
– در خصوص استفاده از موجودات زنده یا بافتهای آنها برای انجام پایاننامه، کلیه ضوابط و اصول اخلاق مربوطه رعایت شده است.
25/12/1390
محمدمسعود پورمسعود
مالکیت نتایج و حق نشر
کلیه حقوق معنوی این اثر و محصولات آن(مقالات مستخرج، برنامههای رایانهای، نرم افزارها و تجهیزات ساخته شده) به دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تعلق دارد و بدون اخذ اجازه کتبی از دانشگاه قابل واگذاری به شخص ثالث نیست.
استفاده از اطلاعات و نتایج این گزارش نهایی بدون ذکر مرجع مجاز نیست.
معاونت پژوهش و فن آوري
به نام خدا
منشور اخلاق پژوهش
با ياري از خداوند سبحان و اعتقاد به اين كه عالم محضر خداست و همواره ناظر بر اعمال انسان و به منظور پاس داشت مقام بلند دانش و پژوهش و نظر به اهميت جايگاه دانشگاه در اعتلاي فرهنگ و تمدن بشري، ما دانشجويان و اعضاء هيات علمي واحدهاي دانشگاه آزاد اسلامي متعهد مي‌گرديم اصول زير را در انجام فعاليت هاي پژوهشي مد نظر قرار داده و از آن تخطي نكنيم:
1- اصل حقيقت جويي: تلاش در راستاي پي جويي حقيقت و وفاداري به آن و دوري از هرگونه پنهان سازي حقيقت.
2- اصل رعايت حقوق: التزام به رعايت كامل حقوق پژوهشگران و پژوهيدگان (انسان، حيوان و نبات) و ساير صاحبان حق
3- اصل مالكيت مادي و معنوي: تعهد به رعايت كامل حقوق مادي و معنوي دانشگاه و كليه همكاران پژوهش
4- اصل منافع ملي: تعهد به رعايت مصالح ملي و در نظر داشتن پيشبرد و توسعه كشور در كليه مراحل پژوهش
5- اصل رعايت انصاف و امانت: تعهد به اجتناب از هرگونه جانب داري غير علمي و حفاظت از اموال، تجهيزات و منابع در اختيار
6- اصل رازداري: تعهد به صيانت از اسرار و اطلاعات محرمانه افراد، سازمان‌ها و كشور و كليه افراد و نهادهاي مرتبط با تحقيق
7- اصل احترام: تعهد به رعايت حريم‌ها و حرمت‌ها در انجام تحقيقات و رعايت جانب نقد و خودداري از هرگونه حرمت شكني
8- اصل ترويج : تعهد به رواج دانش و اشاعه نتايج تحقيقات و انتقال آن به همكاران علمي و دانشجويان به غير از مواردي كه منع قانوني دارد.
9- اصل برائت: التزام به برائت جويي از هرگونه رفتار غيرحرفه‌اي و اعلام موضع نسبت به كساني كه حوزه علم و پژوهش را به شائبه‌هاي غيرعلمي مي‌آلايند.
تقدیم به
پدر و مادرم که سپیدی مویشان ،سروش صبر و وقارشان
همسرم که گرمی دستشان پشتیبانی است در دنیایی بی کران
و اساتیدم که خضوع کلامشان نشانه ای است بر ژرفای علمشان
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده1
فصل اول « مقدمه و طرح تحقیق »
1-1 مقدمه3
1-2 بیان مشکل و هدف از پژوهش5
1-3 روش بررسی و مطالعه6
فصل دوم « مفاهیم و مزایای سازه های مجهز به جداساز های لرزه ای »
2-1 مقدمه9
2-2-آسیب های ناشی از زلزله به ساختمانهای با اهمیت زیاد10
2-2-1- مرکز پزشکی الیوویو10
2-2-1-1- آسیبهای سازهای10
2-2-1-2- آسیب های غیر سازه ای 11
2-2-2- مرکز پزشکی جدید الیوویو 13
2-3 سیستم های سازه ای نوین :15
2-4 پارامترهاي موثر بر سازه ها 16
2-4-1- شتاب 16
2-4-2- تشديد و نوع خاك 18
2-4-3- پريود سازه ها 18
2-4-4- ميرايي 20
2-4-5- شكل پذيري21
2-5- مشاهدات ثبت شده از سازههای مجهز به جداگر لرزهای22
2-5-1- زلزله توكاچي – اوكي در سال 2003- ژاپن 22
2-5-1-1- ساختمان بيمارستان ساكاي 23
2-5-2- زلزله کریس چرچ در سال 2011- نیوزیلند 26
2-5-2-1- برج PWC 27
2-5-2-2- بیمارستان زنان کریس چرچ 29
2-5-3- سازه های مقاوم سازی شده توسط جداسازهای لرزهای30
2-6- جداساز لرزهاي در ايران34
2-6-1- ساختمان مسکونی نیاوران 35
2-6-2- بیمارستان امام حسین (ع) مشهد36
2-7- نتيجه گيري39
فصل سوم « تئوری و روابط حاکم بر جداسازهای لرزه ای »
3-1- مقدمه 41
3-2- خصوصیات مکانیکی تکیه گاه های الاستومریک 41
3-3- خصوصیات مکانیکی جداسازهاي مجهز به هسته سربی 47
3-4- پایداری و کمانش جداساز های لرزهای 49
3-5- تأثیر بار قائم بر سختی افقی 53
3-6- پایداری تحت تغییر مکان های جانبی زیاد 54
3-7- پایداری در برابر غلتش61
فصل چهارم «معرفی‌مدل‌پیشنهادی جداساز لرزه‌ای‌با استفاده از نرم‌افزارABAQUS »
4-1- مقدمه 65
4-2- ABAQUS/CAE 66
4-3- اصول ABAQUS 67
4-4- محيط هاي ABAQUS/CAE 68
4-4-1- Part 69
4-4-2- Property 71
4-4-3- Assembly 74
4-4-4- Step 75
4-4-5- Interaction 77
4-4-6- Load 79
4-4-7- Mesh 81
4-4-8- Job 83
4-4-9- Visualization 84
4-5- مدل سازی جداسازهای لرزه‌ای بوسیله نرم افزار Abaqus 86
4-6- جداساز لرزهاي با هسته سربي 87
4-6-1- مشخصات هندسي جداساز لرزهاي با هسته سربي 88
4-6-2- تست بارگذاري جداساز لرزهاي با هسته سربي89
4-7- مدلسازي نمونه تست شده توسط نرم افزار91
4-8- ارائه مدل جداساز لرزهاي پيشنهادي 98
4-8-1- مدل اولیه98
4-8-2- مدل با رینگهای اصطکاکی 100
4-8-3- مدل با استفاده از upper rubber 105
4-8-4- مدل با دوران آزاد load plate 107
4-8-5- مدل تكميلي 108
4-9- بررسي تنش در سامانه جداساز112
4-9-1- تنش قائم (S22) با استفاده از حلقه لاستيكي (upper rubber)113
4-9-2- تنش قائم (S22) بدون حلقه لاستيكي (upper rubber)116
4-9-3- تنش حلقوي (S33) با حلقه لاستيكي (upper rubber) 118
4-9-4- تنش عمودي افقي (S11) با حلقه لاستيكي (upper rubber)119
4-9-5- تنش برشي قائم (S12) با حلقه لاستيكي (upper rubber)120
4-9-6- تغييرات تنش قائم (S22) در راستاي ارتفاع با حلقه لاستيكي (upper rubber)120
4-9-7- تغييرات تنش قائم (s22) در تغيير مكان افقي با حلقه لاستيكي (upper rubber)122
4-9-8- تغييرات تنش برشي (S12) با حلقه لاستيكي (upper rubber)124
4-10- نتيجه گيري 126
فصل پنجم « نتيجه گيري و پيشنهادات »
5-1- خلاصه128
5-2- نتيجه گيري129
5-3- پيشنهادات131
منابع132
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 3-1- مساحت كاهش يافته استاندارد شده58
جدول 4-1- مقادير بار و سختي قائم90
جدول 4-2- مشخصات لاستيكهاي طبيعي94
جدول 4-3- مقادير افزايش سختي ناشي از عرض رينگهاي فولادي.99
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 2-1– مجموعه المانهای سازهای و غیر سازهای ساختمانها.10
شکل 2-2- سایت بیمارستان الیوویو11
شکل 2-3- واژگونی برج دستگاه پله11
شکل 2-4- آسیب به تیغه ها و سقفهای کاذب12
شکل 2-5- دستگاه چیلر در حال واژگونی13
شکل 2-6- دستگاه رادیوگرافی منهدم شده13
شکل 2-7- مرکز جدید بیمارستان الیو ویو13
شکل 2-8- افزایش طول میل مهارهای اتصالات تانکرهای آب14
شکل 2-9– آسیب به اتصالات لوله های آب و برق14
شکل 2-10- سیستم نوین جداساز لرزهای.16
شکل 2-11- خطوط منحنی شتاب17
شکل 2-12- پریود طبیعی.19
شکل 2-13- پریود سازه ها با ارتفاع های مختلف19
شکل 2-14- تاثیر میرایی20
شکل 2-15- شکل پذیری21
شكل 2-16- ساحل هوكيدو22
شكل 2-17- نقشه شدت زلزله.22
شكل 2-18- خسارات ناشي از زلزله.23
شكل 2-19- بيمارستان ساكاي.24
شكل 2-20- پلان و مقطع ساختمان24
شكل 2-21- نحوه قرارگيري جداساز لرزه اي. 24
شکل 2-22- شتابهاي ثبت شده در زير زمين و طبقه اول.25
شكل 2-23- توزيع شتاب ماكزيمم.25
شكل 2-24- نمودار تغيير مكان ماكزيمم.25
شكل 2-25- بزرگای پس لرزه ها.26
شكل 2-26- برج PWC.27
شكل 2-27- خسارات وارده به برج PWC.28
شكل 2-28- بیمارستان زنان کریس چرچ.29
شكل 2-29- جداساز لرزه ای بیمارستان کریس چرچ..30
شکل 2-30- تالار شهر اوكلند-كاليفرنيا31
شکل 2-31- تالار شهر سانفرانسيسكو.33
شکل 2-32- تالار شهر لوس آنجلس.33
شكل 2-33- شهر تاريخي ماسوله.34
شكل 2-34- قرار گيري الوارهاي چوبي جهت جداسازي.35
شكل 2-35- ساختمان نیاوران – تهران36
شكل 2-36- پلان بیمارستان امام حسین مشهد37
شكل 2-37- چیدمان جداسازهای لرزه ای38
شکل 2-38 – مشخصات جدسازهای لرزه ای ]16و 17[.38
شكل 3-1- كاهش مدول فشاري EC براي يك لايه تك.44
شكل 3-2- لايه لاستيك مابين صفحات صلب تحت خمش خالص.46
شكل 3-3- نمودار نيرو تغيير مكان جداسازهاي لرزهاي.48
شكل 3-4- شرايط مرزي براي يك جداساز تحت بار قائم.50
شكل 3-5- مساحت كاهش يافته (Ar) در جداساز مربعي و دايره اي55
شكل 3-6- مساحت كاهش يافته مقطع دايره شكل.57
شكل 3-7- نمودار استاندارد شده مساحت كاهش يافته a= A_r/(πr^2 ) بعنوان تابعي از D/2R58
شكل 3-8- تغيير مكان مقياس شده در برابر بار قائم مقياس شده.60
شكل 3-9- مكانيزم غلتش در جداسازهاي با اتصال برشي.62
شكل 4-1- نرم افزار ABAQUS/CAE.66
شكل 4-2- روند تحليل مدل در نرم افزار ABAQUS.67
شكل 4-3– نمايشگر محيط Part.69
شكل 4-4- منوي تعريف مشخصات مواد.72
شكل 4-5 – منوي تعريف Section .73
شكل 4-6- محيط تعريف Assembly74
شكل 4-7- محيط تعريف Step.76
شكل 4-8- گزينه تعريف Interaction property.78
شكل 4-9- انواع قيود تعريف شده توسط نرم افزار78
شكل 4-10- انواع قيود تعريف شده توسط نرم افزار.80
شكل 4-11- نحوه تعريف انواع شرايط مرزي.80
شكل 4-12- نحوه تعريف انواع تكنيك هاي مش بندي.82
شكل 4-13- محيط تعريف اندازه مش بندي.82
شكل 4-14- مراحل پنج گانه تعريفjob 83
شكل 4-15- پلان و مقطع جداساز لرزهاي نمونه.88
شكل 4-16- جداسازهاي نمونه انتخابي، در حال اجرا.89
شكل 4-17- نمودار سختي قائم حاصل از تست آزمايشگاه.90
شكل 4-18- نمودار و مقادير ناشي از تغيير مكان افقي.91
شكل 4-19- مدل سازي لاستيك و سرب در ماژول Part93
شكل 4-20- منحني تنش كرنش سرب و لاستيك طبيعي.94
شكل 4-21- مدل نمونه در ماژول Property95
شكل 4-22- مدل نمونه در ماژول Assembly.95
شكل 4-23- مدل نمونه در ماژول Load.96
شكل 4-24- مدل نمونه در ماژول Mesh.96
شكل 4-25- تغيير مكان تحت بارگذاري قائم.97
شكل 4-26- تغيير مكان افقي و نمودار هيسترزيس.98
شكل 4-27- مدل هسته لاستيكي همراه با رينگهاي فولادي.99
شكل 4-28- مشخصات هندسي مدل با رينگ اصطكاكي.101
شكل 4-29- رينگهاي فولادي در ماژول Part. 101
شکل 4-30- نمايش شماتيک الگوی دامنهی هموار در اعمال تغيير مکان.102
شکل 4-31- نمايش شماتيک الگوی جدولي در اعمال تغيير مکان.103
شكل 4-32- نمايش گرافيكي تغيير مكان و نيروي افقي104
شكل 4-33- مشخصات هندسي مدل upper rubber.105
شكل 4-34- تغيير مكان قائم جداساز پيشنهادي.106
شكل 4-35- تغيير مكان افقي و نيروهاي معادل در مدل upper rubber.106
شكل 4-36- دوران در سامانه جداساز.107
شكل 4-37- مشخصات هندسي مدل تكميلي.109
شكل 4-38- رينگ فولادي عريض در مدل تكميلي.109
شكل 4-39- نمودار نيرو – تغيير مكان مدل تكميلي.110
شكل 4-40- تغييرمكان افقي مدل تكميلي.110
شكل 4-41- نمودار نيرو – زمان، در نرم افزار Abaqus.111
شكل 4-42- نمودار نيرو- تغيير مكان، حاصل از آزمايش و نرم افزار.111
شكل 4-43- دوران در مدل تكميلي.112
شكل 4-44- جداساز لرزهاي و محورهاي مختصات.113
شكل 4-45- مسير تعريف S22 در لاستيك و رينگ.114
شكل 4-46- نمودار تغييرات تنش عمودي S22 در راستاي شعاع جداساز.114
شكل 4-47- مسير تعريف شده در عرض رينگ فولادي115
شكل 4-48- مقادير تغيير تنش در عرض رينگ فولادي.115
شكل 4-49- جداساز لرزهاي بدون حلقه لاستيكي (upper rubber).116
شكل 4-50- مقادير تغيير تنش در راستاي ارتفاع117
شكل 4-51- الف) مسير تعريف S33 ب) مقادير تنش حلقوي118
شکل 4-52- تغییرات تنش (S11) در راستای شعاع.119
شكل 4-53- تغييرات تنش برشي قائم (S12).120
شكل 4-54- مسير تعريف شده در راستاي ارتفاع.121
شکل 4-55- تغييرات تنش در راستاي ارتفاع.121
شكل 4-56- الف)مسير تنش قائم. ب)مقطع قائم در بيشينه تغيير مكان افقي.123
شكل 4-57- تنشهاي كششي (مثبت) و فشاري(منفي) در مسير 180 درجه.123
شكل 4-58- تنش برشي در سامانه جداساز.124
شكل 4-59- مسير تغييرات تنش افقي برشي.125
شكل 4-60- نمودار تغييرات تنش برشي (S12) در راستاي شعاع.125

چکیده
در سازه هاي با اهمیت زیاد، محافظت سازه حین زلزله و پس از آن، جهت حفظ سطح خدمت رسانی بی وقفه از اهمیت ویژهای برخوردار است. سیستم های مربوط به جداسازهای لرزهای با افزایش ميرايي و زمان تناوب سازه باعث کاهش شتاب و نیروی وارد به ساختمان می شود. ساخت جداسازهای لرزهای متداول در دنیا از تکنولوژی خاصی بویژه در مواردی از قبیل ایجاد اتصال مناسب بین لایه های لاستیک و فولاد، نحوه بکارگیری هسته سربی و همچنین تستهای مربوط به هر یک از آنها برخوردار میباشد. در این سیستمها كه به LRB موسوم هستند، هسته سربی موجب تامين سختی جانبی اولیه، صفحات فولادی موجب ايجاد سختی قائم و لایه های لاستیکی موجب تامين سختی ثانویه و ایجاد نیروی بازگردانندگی پس از زلزله میشود. در این پایان نامه، با آگاهی از نحوه عملکرد جداسازهای لرزهای مرسوم و حفظ اصول مربوط به آن ها نسل جدیدی از جداسازهای لرزهای که عملکرد مناسبی حین زلزله داشته باشند ارائه شده است. در این سیستم، موسوم به بالشتك اصطكاكي فولادي لاستيكي (FSRB)، هسته سربی حذف شده و فولاد به نحوی به کار می رود که ضمن تامین سختی قائم مورد نیاز با ایجاد اصطکاک، سختی افقی اولیه را نیز تامین نماید. همچنین در این نوع جداساز بجای استفاده از لایههای لاستیکی، لاستیک بصورت هسته مرکزی بکار برده می شود. این سیستم تحت بارهای قائم و تغییر مکان افقی قرار گرفته و رفتار عملکردی آن و همچنین تنشهای بوجود آمده در المانهای مختلف سنجیده میشود. بدین ترتیب می توان با مد نظر قرار دادن هزینه ها، سهولت بیشتری در روند ساخت، تولید و تست جداسازهای لرزهای جهت بومی سازی این صنعت بوجود آورد.
واژه های کلیدی : جداساز لرزهای، سختی قائم، سختي افقی.

فصل اول
« مقدمه و طرح تحقیق »

1-1 مقدمه
تامين ايمني سازهها در برابر بلاياي طبيعي و بوي‍ژه زلزله سالهاست كه مورد توجه مهندسان سازه و زلزله قرار دارد. زلزله بصورت مستقيم بر المانهاي سازهاي و بصورت غير مستقيم بر المانهاي غير سازهاي تاثير گذار ميباشد. مطابق با مطالعات صورت گرفته بر سازههاي تحت تاثير شتاب زلزله، بيش از 60 درصد خسارات ناشي از زلزله بر اثر تخريب و انهدام المانهاي غير سازهاي ميباشد. تجربه نشان داده است كه حتي در سازههايي كه ضوابط لحاظ شده براي طراحي و ساخت سخت گيرانهتر از سطح آيين نامهها بوده است. المانهاي غير سازهاي نتوانستهاند آثار نيروهاي وارد شده بر جرم سازه را تحمل كنند. اين امر براي حفظ سازههايي كه ملزم به حفظ سطح عملكرد خدمت رساني بيوقفه ميباشند از اهميت بالايي برخوردار ميباشد؛ زيرا در چنين سازههايي بعضاً ارزش وسائل و تجهيزات و يا دكوراسيون و نماي سازه به مراتب بيش از ارزش ريالي سازه ميباشد. بنابراين اتكاء به سيستمهاي باربر جانبي سنتي همچون ديوارهاي برشي و بادبندها نميتواند به تنهايي جوابگويي انتظارات در سطح بهره برداري بيوقفه باشد. از اين رو مهندسي زلزله نيازمند سيستمي است تا بتواند بر عواملي كه موجب خسارات سازهاي و غير سازهاي ميشود غلبه و سطح عملكردي مورد نظر را تامين نمايد. جداسازهاي لرزهاي نسل جديدي از سيستمهاي مقاوم در برابر زلزله ميباشند كه تجارب بدست آمده از زلزله نشان داده است، عملكرد بسيار مناسبي در كاهش و حتي حذف خسارات جدي به سازه از خود نشان دادهاند ]1[.
سامانه جداساز بر پايه افزايش تغيير مكان سازه و در نتيجه افزايش پريود سازه پايه گذاري شده است. در اين سيستم ايجاد تغيير مكانهايي در حد چند ده سانتيمتر موجب كاهش شتاب وارد به ساختمان تا بيش از نصف شتاب زمين ميشود. شتاب پارامتري است كه ميتوان به عنوان اولين و مهمترين پارامتر موثر در خسارات وارده به سازه از آن ياد كرد. ميزان شتاب وارده به سازه بسته به فاصله كانون زلزله تا سازه مورد نظر متغيرميباشد. چنانچه مطابق با مراجع معتبر ايجاد شتاب در مناطق حوزه نزديك از گسل موجب امواجي پيچيدهتر از يك زلزله معمولي ميشود. در اين مناطق امواج ناشي از زلزله بسيار به امواج ناشي از انفجار شبيه ميباشند. اهميت اين مطلب در آن حد است كه آيين نامه UBC براي مناطق حوزه نزديك ضريب تشديد كننده 5/1 را در نظر گرفته است. لذا آيين نامههاي اخير بويژه براي سازههاي با اهميت و مستقر در مناطق حوزه نزديك استفاده از سامانههاي جداساز لرزهاي را اكيداً پيشنهاد مينمايند]2[.
همانطور كه ميدانيم در محاسبه سازههاي سنتي، ميزان ميرايي سازه برابر 5 درصد در نظر گرفته ميشود. ميرايي پارامتري است كه بويژه در لحظههاي نخست زلزله از اهميت ويژهاي برخورد است. در سامانههاي جداساز استفاده از موادي همچون لاستيك طبيعي با ميرايي بالا و همچنين هسته سربي باعث شده تا بتوان ميزان ميرايي مورد انتظار از اين سيستم تا بيش از 20 درصد افزايش يابد. استفاده از سرب در جداسازهاي لرزهاي باعث ميشود تا در لحظات نخست زلزله نيروي قابل توجهي ميرا شود. استفاده از سرب در حقيقت باعث افزايش سختي اوليه و در نتيجه افزايش سطح زير نمودار هيسترزيس و متعاقباً افزايش انرژي ميرا شده ميشود.
از ديگر پارامترهاي موثر در زمان زلزله شكلپذيري اعضاء ميباشد. در سازههاي سنتي شكلپذيري بيشتر از المانهاي مقاوم جانبي همچون ديوارهاي برشي و بادبندها و يا در سازههاي قاب خمشي از تيرها انتظار ميرود. شكل پذيري با رفتارهاي پلاستيسيته از سوي المانهاي شكل پذير همراه خواهد بود. اين امر اگرچه در صورت صحت عملكرد تا پايان زمان زلزله، موجب اتلاف و كاهش انرژي ميشود؛ ولي علاوه بر آنكه ميتواند مستقيماً بر المانهاي غير سازهاي خسارات جدي وارد كند، مستلزم تعويض و يا ترميم پس از اتمام زمان زلزله ميباشد. انجام چنين عملياتي بويژه در مناطقي كه داراي پس لرزههاي با بزرگاي بالا ميباشند تقريباً غير عملي به نظر ميرسد. در سازههاي مجهز به جداساز لرزهاي شكل پذيري تنها به عهده سامانه جداساز گذاشته ميشود و ساير المانها الزامي به تغيير شكلهاي بزرگ و وارد شدن به ناحيه پلاستيسيته نخواهند داشت.

1-2 بیان مشکل و هدف از پژوهش
اگرچه استفاده از جداسازهاي لرزهاي هم اكنون بيشتر براي كاربردهاي ساختماني شناخته شده است، اما اين سيستم علاوه بر صنعت ساختمان سازي براي صنايعي همچون پلها و نيروگاهها نيز كاربردهاي فراواني دارد. لذا با در نظر گرفتن دامنه وسيع كاربرد اين سيستم توجه به وجه ديگر اين گونه المانها كه همان تكنولوژي توليد، ساخت و اجراي آنهاست، نيز داراي اهميت ميباشد. طي مطالعات و تحقيقات صورت گرفته، در حال حاضر تنها سه كشور در دنيا (نيوزيلند، ايالات متحده آمريكا و ژاپن) داراي كارخانه هاي مجهز توليد، ساخت و تست جداسازها بخصوص جداسازهاي با هسته سربي ميباشند. سايركشورها نيز همچون ايتاليا، ارمنستان و امارات داراي كارخانههايي با امكانات بسيار محدود تر ميباشند.
نكته قابل توجه در استفاده از اين سيستم آنكه، مطابق با آيين نامه هاي معتبر مربوط به اين سيستم، آزمايش و تست اين محصولات قبل از اجرا از موارد اساسي اين سيستم مي باشد و بدون شك لزوم همين پارامتر يكي از مهمترين محاسن اين سيستم به شمار ميرود. در كشور ما، بخصوص در سالهاي اخير بدليل تحريمهاي اعمال شده، و همچنين جايگاه ويژه جداسازهاي لرزهاي در تاسيسات هستهاي، وارد كردن تجهيزات مورد نياز جهت ساخت جداسازها و بخصوص جكهاي مناسب تست آنها از مشكلات عديدهاي برخوردار ميباشد. از سوي ديگر هزينه واردات اين محصولات در حدي است كه غالباً كارفرمايان خصوصي يا دولتي فعال در عرصه ساخت و ساز پس از اطلاع از آن در استفاده از اين تكنولوژي دچار شك و ترديد بسيار ميشوند. لذا هدف از اين پژوهش آنست تا با آگاهي از نحوه عملكرد اين سيستمها حين بارگذاري، نسل جديدي از آنها كه قابليت توليد و بهره برداري داشته و از لحاظ قيمت تمام شده به مراتب مناسبتر از نمونه هاي مشابه باشد را با رويكرد بومي سازي معرفي و نحوه عملكرد آن بررسي شود ]3[.

1-3 روش بررسی و مطالعه
اصول پايهاي جداسازهاي لرزهاي بر اصول مقاومت مصالح پايه گذاري شده است. براي آنكه بتوان ديد مناسبي نسبت به عملكرد اين سيستمها داشت، ابتدا با روابط و تئوريات حاكم بر اين سيستمها آشنا گرديد.
روند طراحی سیستمهای جداساز لرزهای بطور کلی با پارامترهایی که از محاسبات قبلی بدست آمده و یا اطلاعاتی که توسط تولید کننده بدست آمده است شروع میشود. در این روند مواردی همچون بیشینه تغییر مکان افقی و پارامترهایی مانند: سختي قائم و افقي، کرنش برشی و پایداری جداسازها مورد بررسی قرار می گیرد. پس از اتمام طراحی اولیه نمونه هایی از جداسازهای طراحی شده بایستی انتخاب و تست گردد. بسته به نتایج تست ها طراحی اولیه ممکن است دستخوش تغییراتی گردد. به منظور کاهش تعداد سعی و خطاها لازم است تا اطلاعات دقیقی در فاز طراحی اولیه در دست باشد. بدين لحاظ در بررسي انجام شده، در فصل دوم ابتدا اصول پايهاي و تئوريات جداسازهاي لرزهاي مورد توجه قرار گرفته است. اين امر باعث ميشود تا با آگاهي از اين اصول كه منطبق با اصول مقاومت مصالح ميباشد بتوان ديد مناسبي از عملكردهاي مورد انتظار و همچنين كنترلهاي لازم بدست آورد. پس از آن در فصول چهارم و پنجم نتايج حاصل از تست يك نمونه واقعي از جداسازهاي لرزهاي بررسي و توسط نرم افزار ABAQUS آناليز و تحليل و نتايج با تستهاي آزمايشگاهي مقايسه گرديد. پس از حصول اطمينان از نتايج بدست آمده، مدلهاي ديگري با تنوع در نحوه مدلسازي، نحوه مقيد كردن المانها و همچنين نحوه آناليز و تحليل ساخته شد. با بررسي نتايج حاصل از هريك مدل ديگري تحت عنوان مدل تكميلي ارائه گرديد. در اين مدل سعي شد تا موارد نقص ساير گزينهها حذف و عملكرد مورد انتظار كسب شود. در اين حين از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS بعنوان يك برنامه مدلسازي بسيار توانمند استفاده گرديد. اين نرم افزار قابليت مدلسازي انواع مواد با خواص و رفتارهاي گوناگون نظير فلزات، لاستيك ها، پليمرها، كامپوزيت ها، بتن تقويت شده، همچنين مواد موجود در زمين نظير خاك و سنگ، قابليت بالايي را ممكن مي سازد. استفاده از اين نرم افزار تنها محدود به تحليل هاي مكانيك جامدات و سازه (تنش – تغيير مكان) نميشود بلكه با استفاده از اين نرم افزار مي توان مسايل مختلفي نظير انتقال حرارت، نفوذ جرم، تحليل حرارتي اجزاء الكتريكي، اكوستيك، مكانيك خاك و حتي انفجار را مورد مطالعه قرار داد ]4 و 5[.

فصل دوم
مفاهیم و مزایای سازه های مجهز به جداساز های لرزه ای

2-1 مقدمه
اگر چه زلزله ها اغلب به شیوه مشابهی به سازه ها آسیب می رساند جهت درک عمیق تر آسیب به ساختمانها بخصوص در ساختمانهای با کاربری های ویژه به توضیحات و گزارشات دقیقتری نسبت به سایر ساختمانها مورد نیاز می باشد.
در این فصل آسیبهای ناشی از زلزله به عملکرد سازهها و ایمنی بهره برداران براساس تجارب بدست آمده از سازه های سنتی و سازه های مجهز به جداساز لرزه ای مورد بررسی قرار گرفته است.
عمدتاً ساختمانها جهت ایجاد ایمنی جانی کافی برای ساکنین طراحی می شوند. معمولاً ساختمانهای با ایمنی جانی در آستانه فروریزش و یا تخریب بر روی سازههای مجاور میباشند. در سازههای با اهمیت زیاد همچون بیمارستانها و مراکز امداد و نجات به بالاترین سطح عملکرد مورد نیاز میباشد بطوریکه هنگام زلزله و بحران، نه تنها المانهای سازه نبایستی عملکرد خود را از دست دهند بلکه المانهای غیر سازهای و تجهیزات جهت حفظ عملکرد بی وقفه ساختمان بایستی سالم باقی بمانند. شکل زیر مجموعه ای از المان های سازهای و غیر سازهای بکار رفته در ساختمانهای متعارف را نشان میدهد.
شکل 2-1– مجموعه المانهای سازهای و غیر سازهای ساختمانها.

2-2-آسیب های ناشی از زلزله به ساختمانهای با اهمیت زیاد
در این قسمت به عنوان نمونه یکی از ساختمانهای با اهمیت زیاد که از مجموعه المانهای سازهای و غیر سازهای تشکیل گردیده و دچار خسارات غیر قابل جبرانی قرار گرفته است مورد بررسی قرار میگیرد ]6[.

2-2-1- مرکز پزشکی الیوویو1
2-2-1-1- آسیبهای سازهای
بیمارستان الیوویو در شمال شهر سانفرانسیسکو واقع شده است. این بیمارستان در زلزله سال 1971 به شدت آسیب دیده و اکثر تأسیسات جدید الاحداث ویران گردید. پس از این حادثه حدود 500 بیمار این بیمارستان به طور اورژانسی تخلیه گردید.
اگرچه ارتعاش ایجاد شده طی زلزله سانفرانسیسکو 1971 بسیار زیاد بود، ولی با این وجود عملکرد سازهای این ساختمان ها دور از انتظارات جامعه مهندسی آن زمان بود. بررسی های بعدی نشان داد با وجود آنکه این ساختمان ها مطابق اصول فنی آیین نامه ساخته شده بودند ولی پارامترهای اختصاص داده شده جهت حفاظت سازه در برابر آسیب های ناشی از زلزله از کفایت لازم برخوردار نبودهاند.
آسیبهای وارده به ساختمان های بیمارستان الیوویو تقریباً مصیبت بار بودند. اولین طبقه مرکزی مراقبت و معالجه پزشکی در حدود 15 in کج شده و در آستانه تخریب قرار گرفت. 3 پله از 4 پله خارجی از بدنه اصلی ساختمان شکست و یا کاملاً واژگون گردید.

شکل 2-2- سایت بیمارستان الیوویو.شکل 2-3- واژگونی برج دستگاه پله.
2-2-1-2- آسیب های غیر سازه ای
همزمان با ارتعاش سازه توسط زمین لرزه همه المانهای الحاقی به سازه دچار ارتعاش شدید گردید. این تکانها و ارتعاشات اکثر اجزاء سازهای و غیر سازهای را می تواند مستقیماً دچار آسیب کند. آسیب های غیر مستقیم از تغییر شکل و خیزهای بوجود آمده در سازه اصلی ناشی می شوند که این امر باعث آسیب به تمام المانهای متصل به سازه اصلی میشود.
آسیب به سیستم های معماری باعث شکستن پنجرهها و تخریب دیوارهای داخلی و خارجی و در موارد بسیاری منجر به واژگونی دیوارهای خارجی و تیغه ها بطور کامل گردید چنانچه سقف های کاذب پس از خرد شدن بصورت قطعات ریز بر روی کف سقوط کردند.
شکل 2-4- آسیب به تیغه ها و سقفهای کاذب

آسیب به سیستم های سرویس دهنده به ساختمان باعث لغزش و یا واژگونی تجهیزاتی مانند دیگ های بخار، ژنراتورها وفن ها و یا تابیدن و شکستن داکت های مکانیکی ، لوله ها و مجاری الکتریکی گردید.
بدلیل ارتعاشات وسیع وسائل و تجهیزات در بیمارستانها، آسیب های تجربه شده در اینگونه سازه ها بسیار متنوع می باشد. برای مثال، تجهیزات پزشکی مثل میز ها و روشنایی ها ، واحد ها ی X-ray و رادیوگرافی، واحد های گندزدایی و نظارت بر بیماران معمولاً سنگین و بدون اتصال مناسب به سازه اصلی می باشند. واحدهایی مانند دفاتر و یا انبارهای نگهداری دارو، مواد شیمیایی و یا سوخت در چنین مواقعی بسیار آسیب پذیر می باشند.

شکل 2-5- دستگاه چیلر در حال واژگونیشکل 2-6- دستگاه رادیوگرافی منهدم شده
2-2-2- مرکز پزشکی جدید الیوویو
پس از حدود 15 سال از واقعه زلزله 1971 که مرکز پزشکی الیوویو تخریب شده بود. یک بیمارستان جدید در سال 1986در همان سایت افتتاح شد این ساختمان حتی قوی تر از الزمات آیین نامه HSSA 1972 ساخته شده بود. در بامداد 17 فوریه سال 1997 زلزلهای با بزرگی 7/6 ریشتر در یک گسل کمتر شناخته شده در نزدیکی نورتریچ و در فاصله 10 مایلی از بیمارستان اتفاق افتاد. شتابنگاشتهای مستقر در منطقه یک رکود استثنایی در حدود 0.82 g در طبقه بام را ثبت کردند.
شکل 2-7- مرکز جدید بیمارستان الیو ویو
در این زلزله، برخی از آسیب های بوجود آمده شامل موارد زیر می شوند :
1- جابجایی و در برخی موارد شکست تکیه گاههای تجهیزات در تراز بام که شتاب در آن تراز از بیشترین مقدار خود برخوردار می باشد. این جابجایی منجر به شکست یک یا چند خط لوله آب شد که سیلابی را در تراز بام موجب گردید.
شکل 2-8- افزایش طول میل مهارهای اتصالات تانکرهای آب

2- آسیب فروان به پانل های سقف کاذب به همراه سوراخ شدن لوله های آب بالای آن.
3- جابجایی فراوان و کنش و واکنش بین پانل های گچی و سایر خطوط اعلام و اطفاء حریق که موجب نشت های اضافی گردید.
شکل 2-9– آسیب به اتصالات لوله های آب و برق

4- آسیب به برخی تکیه گاه های تجهیزات در ساختمان مرکزی و در تانک اکسیژن
5- آسیب به آسانسورها، چنانچه 7 عدد از آنها بصورت موقت از بهره برداری خارج و چهار عدد متحمل خسارات شدید شدند که منجر به پیچش و از خط خارج شدن اسکلت آنها شد.
اگر چه عملکرد سازهای بیمارستان نسبت به سال 1971 بسیار بهبود یافته بود و در محدوده قابل قبولی قرار گرفته بود عملکرد ساختمان به شدت در خطر افتاد و سازه برای مواجهه با خسارات بوجود آمده آمادگی نداشت. عملکرد ضعیف و غیر منتظره المانهای غیر سازهای و خسارات ناشی از آن به احتمال زیاد بدلیل حرکات غیر عادی زمین و همچنین سختی و مقاومت بسیار زیاد سازه ایجاد گردید.
با توجه به توضیحات فوق الذکر لازم است تا پارامترهای سازهای موثر بر سازه ها حین زلزله شناسایی و تاثیر استفاده از سیستمهای نوین سازهای و بویژه جداساز های لرزهای بر آن شناخته شود. در ادامه ضمن معرفی سیستم جداساز لرزهای، این پارامترها تشریح و نحوه تاثیر جداسازهای لرزهای بر این پارامترها توضیح داده شده است.

2-3 سیستم های سازه ای نوین :
در سالهای اخیر، رویکردهای جدیدی برای حفاظت لرزهای سازهها در برابر زلزله توسعه یافته است. این سیستمها به بارهای لرزهای که از زمین به ساختمان منتقل شده اند و یا پاسخ های ساختمان وابسته است.
در هر دو مورد استراتژی بر مبنای ایجاد تغییر مکان در سازه به جای تکیه بر مقاومت سازه به تنهایی میباشد. جداگرلرزهای یک ایده طراحی است که موجب کاهش حرکات لرزهای در قسمت رو سازه بوسیله جداسازی ساختمان از حرکت زمین می باشد ]7[.
این ایده با ایجاد تکیهگاههایی که تاثیرات ناشی از حرکات زمین را کاهش می دهد تکمیل گردید. در این سیستم ارتعاشات المانهای سازهای و غیر سازهای کاهش یافته بطوریکه سیستم برای تجهیزات حساس، ساختمانهای با اهمیت زیاد مانند بیمارستانها، ستادهای بحران و مراکز امداد و نجات که بایستی پس از زلزله قابل بهره برداری باشند بسیار مناسب است. بسیاری از مراکز فوریت بحران و بیمارستانها در دنیا این تکنولوژی را اتخاذ کرده اند. این سیستم همچنین برای ساختمانهای با ویژگیهای خاص و همچنین بعنوان یک تکنیک مقاوم سازی بویژه برای ساختمانهای تاریخی مهم استفاده می شود ]6[.
شکل 2-10- سیستم نوین جداساز لرزهای.

2-4 پارامترهاي موثر بر سازه ها
2-4-1- شتاب
بيشترين دلائل رايج آسيب هاي سازه ها از شوك هاي بوجود آمده از امواج زلزله مي باشد كه به صورت شعاعي از مركز زلزله انتشار مي يابند اين امواج شبیه موج ناشي از انداختن ريگي درون يك استخر راكد شروع به حركت مي كنند ولي به سرعت شروع به پیچيده شدن مي كنند.
ماهيت امواج و فعل و انفعلات ناشي از آن به گونهاي است كه تغيير مكانهاي واقعي زمين به صورت تصادفي مي باشد عمده اين تغيير مكانها بصورت افقي و گاهاً بصورت قائم مي باشد. به دليل ماهيت تصادفي ارتعاشات؛ سازه ها بايستي با فرض نيروهايي كه از هر جهت با توالي بسيار سريع ايجاد مي شود طراحي گردد.
نيروهاي اينرسي داخلي به وجود آمده ناشي از لرزش زمين به دو پارامتر جرم و شتاب وابسته مي باشد. شكل زير نمونهاي از نقشه آيين نامه IBC كه نشانگر خطوط منحني شتاب طبيعي مي باشد را نشان مي دهد.
شکل 2-11- خطوط منحنی شتاب

در سازه هاي گيردار متداول پس از برخورد امواج ناشي از شتاب به سازه، شتاب در ارتفاع طبقات افزايش يافته و در بالاترين طبقه از بيشترين شتاب برخوردار مي باشد؛ اين در حالي است كه در طراحي اينگونه سازهها به دلائل اقتصادي همه شتاب ناشي اززلزله به سازه اعمال نشده و سهم عده اي از اتلاف انرژي به عهده رفتار شكل پذير سازه گذاشته مي شود. در صورتی كه در سازه هاي مجهز به جداگر لرزه اي ميزان قابل توجهي از نيروی وارده، در سيستم جداگر میرا شده و ميزان شتاب اعمالي به طبقات کاهش یافته و تقریباً در همه طبقات بصورت ثابت میباشد.
2-4-2- تشديد و نوع خاك
همزمان با انتشار امواج به سمت سطح زمين، بسته به شدت ارتعاش، ماهيت سنگ بستر و خاكهاي روي آن، عمق و نوع خاك سطحي، امواج ممكن است تقويت شوند ارتعاشات ناشي از زلزله در زمينهاي نرم به مراتب شديدتر از زمينهاي سخت و يا صخره ها مي باشد كه منجر به آسيب هاي شديدتر سازهاي در مناطق با خاكهاي نرم مي شوند اين تشديد بوجود آمده بيشتر در ارتعاش در پریود هاي بلندتر بيان مي شود و در پریود های كوتاه معمولاً مهم نمي باشد. مطالعات پس از زلزله لوما پريتا2 در سال 1989 نشان مي دهد كه ارتعاش در زمينهاي نرم حدود 5/2 تا 5/3 برابر ارتعاش در خاكها سخت بوده است .
در سازه ها مجهز به جداگر لرزه اي نيز به دليل دوره تناوب بالای سازه اصلي و به منظور جلوگيري از پديده تشديد توصيه مي شود تا ساختمانهاي مجهز به جداگر لرزه اي ترجيحاً بر روي خاكهاي نوع I يا II ساخته شوند .
نكته قابل توجه در مورد سازه هاي مجهز به جداگر لرزهاي و خاك ساختگاه پروژه آنكه در اين سيستم بر خلاف شتابهاي افقي كه كاهش مي يابند، شتابهاي قائم بعضاً منجر به افزايش مي شوند و اين امر به ويژه در خاكهاي نرم از اهميت بيشتري برخوردار مي باشند لذا طراح بايستي پس از طراحي چنين سازهاي نسبت به كنترل تأثير شتاب قائم اقدام نمايد.

2-4-3- پريود سازه ها
همه سازه ها داراي يك پريود طبيعي يا ذاتی مي باشد. پريود سرعتي است كه در آن در صورت تحريك افقي، جسم شروع به ارتعاش مي كند وقتي كه يك سازه در اثر حركت زمين شروع به ارتعاش مي كند سازه تمايل دارد تا تحت پريود طبيعي خود ارتعاش نمايد اكثر سازه ها تحت چندين پريود مختلف ارتعاش ميكند كه بلندترين آن را پريود غالب مي نامند. پريودهاي غالب سازه ها از 0.05 ثانيه براي يك قطعه تجهيزاتي متصل به زمين تا حدود 0.1 ثانيه براي يك ساختمان يك طبقه تغيير مي كند سازه هاي بلندتر بين 10 تا 20 طبقه در مدهاي غالب بين مدهاي 1 تا 2 ثانيه نوسان خواهند كرد. ارتفاع ساختمانها عمدتاً مهمترين پارامتر تعيين پريود ساختمان مي باشد اگر چه مطابق با مدارك فني، پريود به خصوصيات جرم و سختي سازه نيز وابسته مي باشد.
شکل 2-12- پریود طبیعی.

شتاب القایی به سازه وابسته به پريود طبيعي آن مي باشد و با افزايش پريود كاهش مي يابد. در سازههاي مجهز به جداساز لرزهاي تغيير مكان نسبتاً عمدهاي در تراز سامانه جداساز همزمان با ارتعاش زمين ايجاد مي شود. اين امر منجر به افزايش پريود طبيعي سازه در حدود 5/2 تا 3 ثانيه شده و متعاقباً شتاب القايي به سازه به ميزان قابل توجهي كاهش مي يابد.
شکل 2-13- پریود سازه ها با ارتفاع های مختلف
2-4-4- ميرايي :
يك پاندول يا يك تاب؛ يك نوسانگر بسيار موثر مي باشد و براي زمان بسيار زيادي پس از تحريك به ارتعاش خود ادامه مي دهد. اگر چه محدوده ارتعاش با گذشت زمان تدريجاً كاهش مي يابد ولی ساختمانها به دليل میرا شدن و يا كاهش ارتعاش به صورت موثر ارتعاش نمي كنند.
محدوده ميرايي در يك ساختمان به سيستم سازهاي، مواد اجرايي، نحوه اتصال قطعات بار بر جانبي و نوع و كيفيت المانهاي معماري مانند پارتيشن ها، سقفها و ديوارهاي داخلی وابسته است. سطوح بالای میرایی كه در آن ارتعاش ساختمان بسرعت كاهش مي يابد يك رويكرد مطلوب مي باشد.
شکل 2-14- تاثیر میرایی

در طراحي ساختمانهاي گيردار متداول ميزان ميرايي المانهاي سازه اي در حدود 5% در نظر گرفته ميشود در صورتيكه در سازه هاي مجهز به جداگو لرزه اي بسته به نوع سامانه بكار رفته به دليل وجود موادی .همچون لاستيك طبيعي و سرب ميزان ميرايي به بیش از 20% افزايش مي يابد.

2-4-5- شكل پذيري
شكل پذيري خصوصيت مشخصي از مواد مي باشد براي مثال فولاد تنها پس از تغيير شكل و اعوجاج قابل توجه دچار شكست مي شود اين دليلي است كه شكست يك قاشق فلزي تحت خمش بسيار مشكل تر از يك قاشق تردو پلاستيكي است. اين خصوصيت مواد جهت حصول اطمينان از مقاومت كافي سازه در برابر حركت زمين مورد استفاده قرار مي گيرد.
شکل 2-15- شکل پذیری

در سامانه جداساز لرزهاي لاستيك طبيعي مهمترين ماده شكل پذير مي باشد و با ايجاد کرنشهای در حدود 300%‌ موجب ايجاد تغيير شكل هاي قابل توجهی در حدود چند 10 سانتیمتر در تراز سامانه جداساز میشود. در این سازه ها با توجه به تغییر شکلهای پيش گفته مي توان از خاصيت پلاستیسیته و تغيير شكل هاي ماندگار در ساير المانهاي سازهاي به هنگام زلزله صرف نظر نمود.

2-5 مشاهدات ثبت شده از سازههای مجهز به جداگر لرزهای
2-5-1- زلزله توكاچي – اوكي در سال 2003- ژاپن
اين زلزله قوي در قسمت شمالي ژاپن، ساعت 4:50 در سمپتامبر 2003 اتفاق افتاد. كانون زلزله در ساحل جنوب شرقي منطقه توكاچي در هوكيدو و با شدتي معادل 8 در مقياس JMA و عمق كانوني حدود km 42 گزارش شد. در اين سانحه 2 نفر مفقود و 847 نفر مجروح شدند.
شکل زیر نقشه شدت زلزله در مقياس JMA را پس از زلزله نشان ميدهد. بيشترين شدت مشاهده در شهرهايي در امتداد ساحل جنوبي هوكيدو با بزرگاي 6 در مقياس JMA بوده است.
شكل 2-16- ساحل هوكيدو.شكل 2-17- نقشه شدت زلزله.

آسيبهاي ساختمانها نسبت به شدت زلزله ناچيز بود اگرچه خرابيهاي موضعي در بازديد از شهر مشاهده شد، مانند ورودي يك ساختمان، سقوط سقف كاذب فرودگاه كاشيرو كه باعث اختلال در سرويسدهي فرودگاه شد. شايد آتش سوزي شديدي كه در تجهيزات مخزن نفت شهر توماكومي اتفاق افتاد را بتوان به عنوان مهمترين آسيب چشمگير ناشي از اين زلزله نام برد. شهر توماكومي در 230 كيلومتري از مركز زلزله واقع شده است و شدت لرزه گزارش شده در اين محل 5 در مقياس JMA بوده است. حركت زمين لرزه مشاهده شده در شهر توماكومي داراي فركانس بلندي در حدود 8-5 ثانيه بوده است كه با فركانس تانك نفت يكي شده و باعث پديده تشديد شده است.
الف)آسيب به تجهيزات مخزن نفتب)آسيب به پانلهاي سقف فرودگاهپ)آسيب به سازه ورودي ساختمانت)آسيب به برج مراقبت فرودگاهشكل 2-18- خسارات ناشي از زلزله.
2-5-1-1- ساختمان بيمارستان ساكاي
اين ساختمان در 3 طبقه بتن مسلح و يك طبقه پنتهاوس ميباشد. اين ساختمان اولين بيمارستاني است كه در ژاپن با استفاده از سيستم جداگر لرزهاي ساخته شده است. شكل 20-2 پلان و مقطع اين ساختمان و همچنين نحوه آرايش تجهيزات جداگر لرزهاي را نشان ميدهد. در اين سازه 50 تكيه گاهي لاستيكي با ميرايي بالا با اقطار mm600، mm 700 و mm750 بكار گرفته شده است ]10[.
شكل 2-19- بيمارستان ساكاي.

شكل 21-2 نحوه قرار گيري تجهيزات جداگر لرزهاي را نشان ميدهد. شكل 22-2 مقايسه شتابهاي ثبت شده بين طبقه زيرين و سقف اول را نشان ميدهد. همچنين نحوه توزيع شتاب ماكزيمم در ارتفاع ساختمان در شكل 23-2 نشان داده شده است. شكل 24-2 نمودار تغيير مكان نسبي جداساز هاي لرزهاي كه بوسيله يكي كردن اعداد شتابهاي ثبت شده بدست آمده است را نشان ميدهد.
شكل 2-20- پلان و مقطع ساختمان.شكل 2-21- نحوه قرارگيري جداساز لرزه اي.
شکل 2-22- شتابهاي ثبت شده در زير زمين و طبقه اول.
شكل 2-23- توزيع شتاب ماكزيمم.
شكل 2-24- نمودار تغيير مكان ماكزيمم.

2-5-2- زلزله کریس چرچ در سال 2011- نیوزیلند
این زلزله تحت چندین روز متمادی با بزرگای بیش از 5/6 ریشتر در محدوده ای که به علت تعدد زلزله به خط آتش ملقب است به وقوع پیوست. مهمترین زلزله های بوقوع پیوسته در این منطقه عبارتند از :
1- 4 سپتامبر 2010- 4/7 ریشتر
2- روز پس از کریسمس 2011 – 7/6 ریشتر
3- 22 فبریه 2011 – 3/6 ریشتر
4- 13 ژوئن 2011 – 7/5 و 9/5 ریشتر
تصویر زیر پراکندگی پس لرزه های بوقوع پیوسته در این منطقه را نشان میدهد.
شكل 2-25- بزرگای پس لرزه ها.
در حین زلزله های پیش گفته ساختمانها و برج های مهمی که همگی دارای طول عمری کمتر از 30 سال بودند، بدلیل آسیب هایی همچون کمانش خارج از صفحه دیوار برشی، شکست اتصال تیر و ستون، روانگرایی و …. به شدت آسیب و نهایتاً تصمیم بر تخریب کامل همه آنها گرفته شد. در همین منطقه، بیمارستانی مجهز به جداسازهای لرزه ای نیز موجود می باشد. این بیمارستان در حین



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید