دانلود مقالات فارسي شاخه مهندسي زلزله

با سلام خدمت مهندس جعفري گرامي و ساير همکاران محترم

از اين گنجينه گرانبهائي که اينجا به رايگان در اختيار جامعه مهندسين کشور قرار داده‌ايد بينهايت سپاسگزارم.

موفق و سربلند باشيد.

مقایسه روشهای طراحی لرزه ای براساس عملكرد(سمینار کارشناسی ارشد)

سمینار کارشناسی ارشد-۱۳۸۳ دانشگاه صنعتی امیر کبیر
سهیل آل رسول-کارشناس ارشد سازه
دکتر ابوالقاسم کرامتی

فصل اول:
۱ـ1ـ روش مقاومت درطرح لرزه ای

نخستین گام ها درمنظور نمودن اثرات بار جانبی ناشی از زمین لرزه در اواخر اولین دهه قرن حاضربرداشته شد. تجربیات كسب شده از رفتار سازه ها درزمین لرزه ای درایتالیا منجربه استخراج رابطه ای تقریبی برای نیروی معادل استاتیكی زمین لرزه شد. این نیروی جانبی برابر با 12/1 وزن كل بنا تخمین زده شد. درسالهای 1930 براساس قانون دوم نیوتن وبافرض برابری شتاب ایجاد شده درسازه صلب با شتاب زمین رابطه ای استخراج گشت كه تاكنون نیز اساس طراحی دربرابر زمین لرزه است :

C ضریب زلزله ( لرزه ای ) نام گرفت . باتوجه به احتمال رخداد زمین لرزه ، شكل پذیری ، رفتار غیرارتجاعی سازه ها وظرفیت جذب انرژی در آنها ، ضریب C برای سازه های مهم 1/0 وبرای سازه های معمولی 08/0 پیشنهاد شد. 10 سال بعد با پیشرفت علم دینامیك سازه ها ودرك تاثیر دوره تناوب برمیزان نیروی وارد بر سازه ها ضریب لرزه ای C برحسب تعداد طبقات ساختمان (N)كه رابطه مستقیم با دوره تناوب سازه دارد ، تعریف شد:

معرفی شد كه برحسب نوع سیستم سازه ای مقدار آن بین می باشد .

V=K C W
درسال 1975 با درك بهتر رفتار واقعی سازه ها برابر نیروهای زمین لرزه ، مقدار نیروی برشی پایه بصورت زیر تعریف شد.

V=ZIKCW

Z ضریب احتمال وقوع زلزله ،I ضریب اهمیت بنا ، K ضریب شكل پذیری ، C ضریب زلزله كه درصدی از شتاب اوج زمین لرزه برحسب شتاب ثقل است و S ضریب تشدید بنا وزمین كه به فركانس سازه وخاك وابسته است. از اعمال پالایش ها وبازنگری ها ضریب زلزله بصورت زیر تعریف می شود:

روش مقاومت معمول ترین روش طراحی لرزه ای است كه تاكنون بكار رفته است. این روش برمبنای تامین یك حداقل مقاومت جانبی برای سازه دربرابر بارهای لرزه ای است. بارهای لرزه ای همراه یك روش تحلیل مانند بار استاتیكی معادل یا روش جمع آثار مودها بكار می روند. وقتی كه نیروهای لرزه ای داخلی محاسبه شد وبا سایر بارها نظیر بارهای ثقلی تركیب شدند‌، ابعاد اجزاء سازه ای بوسیله روش طراحی تنش های مجاز یاروش طراحی مقاومت نهایی تعیین می شود. درروش طراحی تنش های مجاز اعضا طوری طراحی می شوند كه تنش بوجود آمده درآنها ازتنش مجاز مصالح كمتر باشد. درروش مقاومت نهایی محتمل ترین بار وارد بر المان تعیین می شود. سپس مقطع بحرانی كه برای یك مقاومت حدی اسمی كاهش یافته طراحی شده است، نباید از بارهای ضریبدار بیشتر باشد.

1ـ1ـ2ـ نواقص طرح برمبنای مقاومت

رابطه V=CW بعنوان اساس طراحی لرزه ای بسیاری از آیین نامه ها ، بیانگر برش پایه ناشی ا ز تحریك زمین لرزه است وازطریق الگوهای بارگذاری دركل ارتفاع ساختمان توزیع می شود. با تحلیل سازه برابر این بار جانبی مقاومت مورد نیاز اجزای آن بدست می آید . اما روند استخراج برش پایه خود مورد تردیداست . در ضریب C، ضرایب AB طیف پاسخ طرح را نشان می دهند. شكل این طیف كه بیشتر كاربرد آیین نامه ای دارد بسیار ساده است ودربسیاری موارد با طیف زمین لرزه های واقعی هم خوانی ندارد. زمین لرزه های اخیر ( مانند نور تریج ) انحراف قابل توجهی راازحدود متعارف طیف نشان می دهند. به این ترتیب میزان خواسته تخمین زده شده ازاین روابط مورد تردید است.

ضریب R كه ضریب رفتار نام دارد ، برای بیان قابلیت تغییر شكل غیرارتجاعی سیستم وشكل پذیری آن معرفی می شود. محاسبه R برپایه « قانون تساوی جابجایی ها » صورت می پذیرد. اما این قانون بویژه در سیستم هایی بادوره تناوب پایین صادق نیست ومطالعات گسترده ارتباط تنگاتنگ آن را بادوره تناوب ،میران شكل پذیری وضریب اضافه مقاومت نشان داده است. درحالی كه درآیین نامه ها R تنها بصورت تابعی ازسیستم سازه ای انتخاب می گردد.این نقصان دردرك عملكرد ورفتار سازه نیز تاثیر بسزایی دارد.

اشكال عمده درفرمول برش پایه این است كه مسئله مهم غیرخطی راكه درآن تغییر شكل های غیر الاستیك حاكم است می خواهد بایك ضریب رفتار ( كاهش مقاومت ) R به صورت یك مسئله ساده الاستیك كه در آن « نیروها » حاكم است ارائه نماید

چهار عامل موثر در
۱ ـ كاهش تاثیر زلزله به علت افزایش پریود سازه

2ـ كاهش تاثیر زلزله به علت افزایش اتلاف انرژی ( میرایی بیشتر ازمقدار عادی كه معمولا ً 5% درنظرگرفته می شود.)

3ـ افزایش مقاومت ازجاری شدن اسمی مقاطع تاحدنهایی آنها ( افزایش مقاومت )

4ـ افزایش مقاومت ازنیروهای طراحی تا تسلیم مصالح ( ضرایب بار )

تركیب سه عامل اول مربوط به توانایی سازه می باشد كه برپایه شكل پذیری استوار است.

ضریب چهارم كه مربوط به ضرایب بار می باشد فقط برای ساختمان هایی كه با روش تنش مجاز طراحی می شوند منظور می گردد. درشكل (1ـ1) ظرفیت سازه با یك منحنی نشان داده شده است كه از پریود اولیه سازه شروع می شود وبااین پریود باقی می ماند تا تعدادی از اعضای سازه به حد تسلیم برسند، پس ازاین وضعیت ، پریود ارتعاش سازه درسطح پاسخ افزایش می یابد.

پریود اولیه سازه در شكل (1ـ1) ، پریود واقعی آن را نشان می دهد ، كه مقداری بزرگتر از پریود سازه محاسبه شده براساس ضوابط آیین نامه ها می باشد.

طیف برش پایه الاستیك درشكل (1ـ1) نتیجه حاصلضرب ضرایب زلزله بدون اثر R است. این طیف در پریودهای كوتاه مقدار ثابتی است ودر پریودهای بلند كاهش می یابد. مقادیر این طیف تقریبا ً معادل با طیف طرح آیین نامه با 5% میرایی می باشد.

طیف نیاز زلزله همان طیف « برش پایه الاستیك » نشان داده شده درشكل (1ـ1) می باشد كه برای پریودهای بالاتراز كاهش یافته است.

مقدار ضریب رفتار به عوامل بسیاری همچون بی نظمی درارتفاع ، میرایی ، مدت دوام زلزله ،‌شتاب نگاشت های مختلف ،PGA، تعداد طبقات ، پریود سازه و…بستگی دارد. بنابراین نسبت دادن عددی ثابت مانندR به سازه برای تبیین عملكرد غیرخطی آن سبب می شود كه اثرات عوامل فوق منظور نشده واز قابلیت های گسترده عملكرد سیستم های سازه ای چشم پوشی شود. بنابراین اگرچه یك روش تحلیل خطی درك خوبی از ظرفیت خطی سازه واولین جاری شدن می دهداما نمی تواند ساز وكارهای خرابی وباز توزیع نیروها پس از جاری شدن نقاط دیگر را تشریح كند.

نكته دیگر لحاظ كردن اثر ساختگاه ازطریق ضرایب خاك درآیین نامه ها ست. واقعیت این است كه چنین ضرایبی هرگز نمی تواند اندركنش خاك ـ سازه رادریك زمین لرزه بیان نماید. بدین ترتیب تخمین واقعی خواسته به كمك روند حاضر كاملا ً امكان پذیر نیست . هرچند به نظر می رسد این روش ساده ترین راه موجود درمحاسبه خواسته لرزه ای سازه هاست. رفتار غیرالاستیك ، سطح نیروهای مربوط به مود اول را كاهش می دهد، درحالی كه اثر آن برمودهای بالاتر نسبتا ً كم است. بنابراین یك روش طراحی براساس نیرو كه یك ضریب كاهش نیروی ثابت رابرای همه مودها بكار می برد، احتمالا ً اهمیت مودهای بالاتررا بیش از حد دست پائین برآورد می كند]24[.درروش طراحی فعلی ، عموما‌ً ازسختی اولیه سازه ها واجزاء‌آن برای تحلیل وهمچنین برآورد تقاضای لرزه ای استفاده می شود ولی از آن طرف با كاهش سطح نیروهای الاستیك به وسیله ضریب كاهش نیرو واعمال نیروهای بدست آمده به سازه ، تغییرمكان هائی حاصل می شود كه هیچگونه ارتباط منطقی باتغییر شكل های غیرالاستیك سازه ندارند، هرچند در آئین نامه ها ضرائبی برای اصلاح تغییرمكان های حاصل بكار می رود ولی درنهایت نمی توان اعتبار چندانی برای تغییر مكان های حاصل شده ، قائل بود.

علاوه برنكات ذكرشده ، تعیین ظرفیت سازه ها به روش مقاومت دربسیاری موارد منطقی به نظر نمی رسد. بیان رفتار اجزای سازه ای ازطریق تك پارامتر مقاومت ( مقاومت تسلیم یا مقاومت نهایی بسته به روش طراحی ) به هیچ وجه قانع كننده نیست.

درواقع چنین برخوردی بامساله تعیین ظرفیت ها ،‌كوچكترین دیدی ازرفتار واقعی سازه دراختیار طراح قرارنمی دهد.

این پارامترها همچون شكل پذیری ، رانش ( دریفت ) كل ، رانش بین طبقه ای وانرژی، درتعیین قابلیت اعتماد سازه ها وتبیین عملكرد مورد انتظار آنها درزمین لرزه بكار می رود.

1ـ2ـ لزوم طراحی لرزه ای براساس عملكرد

مهندسی زلزله به دلایل مختلفی تحت تغییرات اساسی قرارگرفته است . ارتقاء‌، دانش دربارة وقوع زلزله ، حركت زمین ومشخصات پاسخ سازه ، همچنین نتایج به دست آمده اززلزله های اخیر آمریكا وژاپن كه خسارت مالی كثیری رادربرداشت دراین تغییرات نقش مهمی را ایفا نموده است . ازمهمترین دلایل آن است كه درروشهای طراحی آیین نامه های فعلی به صورت كافی ومنطقی به موارد ذیل پرداخته نشده است:

1ـ منظور طراح برای توضیح منطقی قوانینی كه از آنها جهت تصمیم گیری استفاده كرده است .

2ـ خواسته مالك ساختمان جهت قضاوت درباره هزینه ها وفواید مقاوم سازی دربرابر زلزله .

3ـ نیازهای جامعه ،‌جهت اتخاذ تصمیمات آگاهانه براساس تقاضای لرزه ای تصادفی اعمالی توسط تكانهای زمین وظرفیتهای لرزه ای نامشخص ساختمانهای موجود وجدید ] 5 [.

دراثر وقوع زلزله های شدید ، خسارات قابل ملاحظه ای به سبب رفتار غیرالاستیك سازه ها به آنها واردمی شود چرا كه باتوجه به منحنی نیرو ـ تغییر مكان ، سازه دراثر وقوع زلزله های شدید ، پس از گذراز محدوده الاستیك وارد محدوده غیرالاستیك می شود ودراین ناحیه تغییرات مقاومت ناچیز بوده وتغییر شكلهای خمیری كه ارتباط نزدیكتری باخسارت دارند، حاكم می شوند.] الف [

درروش طراحی براساس عملكرد (Performance Based Design) ، عملكرد غیرخطی اجزای سازه مورد بررسی قرارمی گیرد به همین علت می توان رفتار واقعی تری از سازه ها ، نسبت به قبل ،‌درصورت وقوع یك زمین لرزه مشخص ، به دست آورد.

شایدمهمترین دلیل اهمیت بحث روی طرح لرزه ای براساس عملكرد ، به نوع تشویق بكارگیری ابتكار درتوسعه روشهایی برای ارتقاء عملكرد باشد. درآیین نامه های فعلی ، این رویه یا تشویق به ابتكار وجود ندارد ،‌دلیل این امرآن است كه مفاهیم جدید ، قابل انطباق باچارچوب خشك و بسته چنین آیین نامه هایی نمی باشند. تاریخچه جداسازی پایه 1، كه حدود 20سال طول كشید تااز مرحله فكر به اجرا درآید، مثال خوبی برای نشان دادن این موضوع است كه تكنولوژی جدید به آهستگی وبه تدریج درچارچوب آیین نامه های ساختمانی فعلی پذیرفته می شود] 5 [.

1. Base Isolation

عملكرد انواع مختلف بناها درطول زلزله های بزرگی كه درجهان به وقوع پیوسته است وخصوصا ً درزلزله سال 1989، لوما پریتا ودر پنج زلزله قابل توجهی كه دركالیفرینا بعداز زلزله لوما پریتا ، رخ داده است وهمچنین درزلزله سا ل1995 كوبه ، نه تنها نیاز به طرح ایمن تر لرزه ای بناها را به وضوح روشن ساخت ، بلكه مشخص كرد كه بكارگیری روشهای طراحی مهندسی زلزله ، لازم است منجربه ساخت بناهایی شود كه عملكرد قابل پیش بینی تری نسبت به آیین نامه های فعلی داشته باشند. این یك نیاز اساسی جهت طراحی ، ساخت ونگهداری بناهایی باكنترل خسارت بهتر ، نسبت به آنچه كه هم اكنون انجام می شود، می باشد.

1ـ3ـ مبانی ومفاهیم در طراحی لرزه ای براساس عملكرد

جامعه مهندسی زلزله ، تلاشی را جهت توسعه روشهای مهندسی زلزله براساس عملكرد ، آغازكرده است . همانطور كه توسط انجمن مهندسی سازه كالیفرنیا (SEAOC درگزارش Vision 2000 (SEAOC ,1998) ) تعریف شده است ، منظور مهندسی زلزله براساس عملكرد ،‌تهیه روشهایی برای جانمایی 1، طراحی ، ساخت ونگهداری ساختمان می باشد، به طوریكه این روشها بتوانند عملكرد سازه را زمانیكه تحت اثر زلزله قرارمی گیرد ، پیش بینی كنند. دراین جا ، عملكرد به صورت مقدار خسارت وارده به یك ساختمان ، هنگامیكه تحت زلزله قرارمی گیرد وهمچنین اثرات این خسارت دروضعیت ساختمان پس از زلزله ، تخمین زده می شود]4[.

بنابراین ، مهندسی زلزله براساس عملكرد ، مستلزم انتخاب معیارهای طراحی صحیح ، سیستم های سازه ای مناسب، تعیین محل قرارگیری ساختمان ، تعیین هندسه اعضاء 2 وارائه جزئیات برای سازه و اعضای غیرسازه ای ومحتویات ساختمان و اطمینان وكنترل كیفیت ساخت ونگهداری دراز مدت می باشد ، به طوریكه سازه دربرابر سطوح مشخص حركت زمین با قابلیت اطمینان مشخص ، رفتار كند.براساس این تعریف ، واضح است كه مهندسی زلزله براساس عملكرد ، روشی است كه با تعریف پروژه شروع می شود ودرمدت عمر ساختمان ادامه می یابد .

1. Siting 2.Proportioning

مفهوم طراحی براساس عملكرد ، تنها به ساختمان محدود نمی شود بلكه به صورت كلی ، برای همه سازه ها واجزای الحاقی غیرسازه ای متصل به آنها ومحتویات ساختمان ، قابل استفاده می باشد. درچارچوب پیشنهاد شده توسط SEAOCدر Vision 2000 به صورت مقتضی همه جنبه های مهندسی براساس عملكرد ، شامل طراحی سازه ای وغیرسازه ای ، اطمینان ازكیفیت اجرا ونگهداری مجموعه ساختمان درمدت عمر مفید آن دربرگرفته می شود ]4[.

هرچند توسعه اصول طراحی براساس عملكرد در مراحل ابتدایی كارقراردارد،مدارك واسنادی كه آیین نامه های آتی ساختمانی براساس آنها خواهند بود به سرعت بررهیافت طراحی براساس عملكرد متمركز شده اند. بیشتر تلاشهای اخیر دراین زمینه ، در آماده سازی راهنمای NEHRP جهت مقاوم سازی لرزه ای ساختمانها (ATC 1996) بوده است كه به عنوان یك مدرك مرجع برای استفاده ، جهت ارتقاء عملكرد لرزه ای ساختمانهای موجود ،‌درنظرگرفته شده است. اصول به كاررفته دراین مدرك درابتدابرای سازه های موجود ،‌منظورشده بود كه به سرعت توسط كمیته (SEAOC) Vision 2000 جهت كاربرد درطراحی سازه های جدید توسعه وپیشنهاد داده شد ] 4 [ .

اگر چه عنوان مهندسی زلزله براساس عملكرد جدیداست ،‌مفهوم پایه ای ایجاد ساختمانها و سازه هایی كه تحت زلزله های مختلف به سطوح عملكرد مورد نظر برسند مسلما ً جدید نیست . بیشتر از 20 سال است كه SEAOC نشان داده است كه سازه های طرح شده برطبق نیازهای نیروی جانبی توصیه شده توسط آن (SEAOC 1996) ، قادرند دربرگیرنده تعدادی از اهداف عملكرد معین باشند، به عنوان مثال :

ــ مقامت دربرابر زلزله های خفیف ، بدون خسارت .

ــ مقاومت دربرابر زلزله های متوسط باخسارت سازه ای وغیرسازه ای جزئی .

ــمقاومت دربرابر زلزله های بزرگ باخسارت قابل ملاحظه به اعضای سازه ای وغیرسازه ای اما با احتمال اندك برای به خطر افتادن ایمنی جانی .

ــ مقاومت دربرابر سطوح شدید زلزله ، كه احتمال وقوع آن وجوددارد،‌بدون فروریزش .

اهداف عملكرد پایه ای به این شكل كه امروزه به صورت جامع تر وكمی تری تعریف شده اند،‌توسط بیشتر راهنماهای طراحی مهندسی براساس عملكرد ، درنظرگرفته شده اند. درحقیقت طبیعت كمی این اهداف است كه اخیراً پذیرفته شده است وهمچنین ، كوشش دردقت وقابلیت اعتماد است كه نتایج جدید رادرمهندسی براساس عملكرد ، صرفنظر از روش پیشین قرارمی دهد] 4 [.

همانگونه كه دربخش پیش عنوان شد درروش سنتی ، طراحی لرزه ای تنها برای یك سطح زلزله انجام می شده است كه درآن عموما ً یك سطح عملكرد ، تحت عنوان ایمنی جانی هدف قرارداده شده است.

تلاشهای جدید در مهندسی براساس عملكرد به دنبال تهیه روشهای قابل اعتماد جهت دستیابی به اهداف چندمنظوره ازمیان روشهای صریح طراحی می باشد] 4 [.

1ـ4ـ اهداف عملكرد

به طور ذاتی مفهوم طراحی براساس عملكرد مستلزم تعریف سطوح چندگانه عملكرد هدف (خسارت ) می باشد كه انتظار می رودسازه ، تحت اثر زلزله باشدت مشخص به این سطوح برسد یا حداقل از آن تجاوز نكند]4[.

یك هدف عملكرد ، مشخص كنندة سطح عملكرد مطلوب ساختمان درهرسطحی از زلزله طراحی می باشد.درمورد یك ساختمان اهداف عملكرد طراحی ، باید براساس مواردذیل انتخاب شوند]3[ :

ــ كاربری ساختمان .

ــ اهمیت ساختمان ازلحاظ فعالیتهای مرتبط با آن .

ــ ملاحظات اقتصادی ، شامل هزینه های مربوط به تعمیر ساختمان وایجاد وقفه دربهره برداری ساختمان .

ــارزش ساختمان به عنوان یك اثر تاریخی یافرهنگی .

بنابراین ، اهداف عملكرد ، درواقع عملكرد لرزه ای مورد نظر سازه راتعیین می نمایندوعملكرد لرزه ای نیز توسط سطوح عملكرد ، كه حداكثر مقدار مجاز خسارت وارد به سازه رابرای یك زلزله تعیین می نماید، توصیف می شود. بعلاوه هرهدف عملكرد می تواند ، بادرنظر گرفتن حالات مختلف خسارت برای زمین لرزه های متعدد تعریف شود كه درآن صورت به آن ، هدف دومنظوره یاچندمنظوره اطلاق می گردد. بامشخص شدن یك هدف عملكرد ، یك مهندس قادر است زلزله طرح را جهت تحلیل انتخاب نموده ومعیارهای قابل قبولی ارزیابی سازه ای وغیر سازه ای راتعیین نماید ] 2 [.

سند Vision 2000 پیشنهاد می كند كه ساختمانهایی كه ، براساس سكونت وكاربریشان مشخص می شوند، اهداف عملكرد نشان داده شده درشكل (1ـ2) راتامین كنند.درشكل هرتركیبی ازدوره بازگشت یك زلزله وسطح عملكرد، باعلامتی نشان داده شده است كه یك هدف عملكرد مشخص طراحی رانشان می دهد. منظوراین است كه :

ــ درنتیجه عملكرد ساختمانهای معمولی تحت زلزله های محتمل وارد برآنها ، احتمال به خطر افتادن جان افراد پایین باشد.

ــ درزلزله های معمولی (زلزله باشدت پایین )، استفاده كننده ازساختمان متحمل تعمیرات زیاد یا ضرر نشود.

ــ ساختمانهایی كه درمواقع اضطراری لازم هستند واماكن عمومی ضروری ، باید احتمال خسارت كمی ، درسطحی كه استفاده از آنها مجاز است ، داشته باشند.

ــ تاسیساتی كه شامل سیستم ها وموادی هستند كه درصورت آزادشدن ، ایجاد خطر برای عده زیادی خواهند كرد،‌احتمال خسارت كمی داشته باشند ] 4 [.

شكل (1ـ2) : ماتریس هدف عملكرد لرزه ای Vision 2000 ] 4[.

درنشریه راهنمای NEHRP چنین اهداف عملكردی رابه عنوان پایه طرح بازسازی برای سازه های موجود پیشنهاد می كند. بویژه توصیه می گردد كه ارزیابی عملكرد ، خصوصا ً برای هر هدف عملكرد مورد نظر انجام شود . ارزیابی عملكرد ، شامل تحلیل سازه ای با تقاضاهای محاسبه شده ومقایسه آن با معیارهای پذیرش مشخص ، برای هریك ازسطوح مختلف عملكرد می باشد. این موضوع برخلاف روند منظورشده توسط آیین نامه های ساختمانی فعلی می باشد كه درآنها ، تنها یك ارزیابی عملكرد ، برای سطح عملكرد ایمنی جانی در سطح معینی ازحركت زمین ، تحت عنوان زلزله مبنای طرح (DBE)1، لازم دانسته شده است ] 4 [.

1. Design Basis Earthquake

1ـ5ـ سطوح عملكرد

هرسطح عملكرد ، شرایطی راجهت محدود كردن ماكزیمم خسارت وارد به سازه ، دراثر یك زمین لرزه معین ارائه می نماید.

سطوح عملكرد به صورت كمی درمدارك مختلف ازجمله ، پروژه Vision 2000 (SEAOC, 1995) وراهنمای NEHRP (ATC,1996) تعریف شده است .هردومدرك فوق روند مشابهی رابرای تعیین عملكرد ساختمان توسعه داده اند، گرچه از اصطلاحات متفاوتی استفاده كرده اند.جدول (1ـ1) خلاصه ای ازسطوح عملكرد تعریف شده ، دراین مدارك می باشد. خصوصا ً درراهنمای NEHRP، ملاكهایی به صورت كمی تعیین شده است كه توسط آن ، عملكردسازه ای مربوط به این سطوح قابل ارزیابی است . به این ترتیب كه ، اجزای مختلف موجود درسازه ، به عنوان اولیه یا ثانویه تعیین می شوند. اجزای اولیه ، اجزایی هستند كه جهت پایداری جانبی ومقاومت سازه هستند. در حالیكه اجزای ثانویه ، این طور نیستند. هرچند ممكن است ، این اجزا برای باربری قائم سازه لازم باشند. درحالت كلی ، سختی جانبی اجزایی كه به عنوان ثانویه انتخاب می شوند نباید از 25 درصد از سختی جانبی كل طبقه بیشتر باشد ] 4 [.

جدول (1ـ1) : تعریف عملكرد سازه ای]21[
شرح سطح عملكرد

Vision 2000 راهنمای NEHRP

هیچ خسارت قابل ملاحظه ای به اعضای سازه ای و غیرسازه ای وارد نشده است. ساختمان برای استفاده وسكونت مناسب است.
Fully Functional Operational

خسارت زیاد به اعضای سازه ای وارد نشده است واین اعضا تقریبا ً تمام مقاومت وسختی پیش از زلزله خود را دارا هستند. اجزای غیرسازه ای ایمن هستند وبیشتر آنها كارایی خودرادارند . ساختمان برای اهداف مورد نظر قابل استفاده می باشد.

Operational

Immediate

Occupancy

خسارت قابل توجه وافت اساسی درسختی اعضای سازه ای پدیدآمده است ، لیكن هنوز حاشیه امنی تافروریزش باقی است. اعضای غیرسازه ای ایمن هستند اما ممكن است قابل استفاده نباشند. ممكن است امكان استفاده ازساختمان قبل از تعمیر وجود نداشته باشد.

Life Safe

Life Safety

خسارت زیادی به اعضای سازه ای وغیرسازه ای وارد آمده است . مقاومت وسختی اعضای سازه ای به صورت قابل ملاحظه ای كاهش پیدا كرده است . حاشیه كمی تافرو ریزش باقی است. خطر ریزش قطعات وجوددارد.

Near Collapse

Collapse Prevention

سازگار با رهیافت های LRFD، معیارهای پذیرش سطوح عملكرد ایمنی جانی وآستانه فرو ریزش ، براساس حاشیه های اطمینان مورد نظر درسطح عضو تعیین می شوند.

جدول (1ـ2) به صورت مختصر ، معیارهای پذیرش این دوسطح عملكرد ، برای اجزاء اصلی وثانویه راشامل می شود]4 [.

جدول (1ـ2) : معیارهای پذیرش سطوح عملكرد ایمنی جانی وآستانه فروریزش (*)

اعضای ثانویه
اعضای اصلی
سطح عملكرد

100درصد ازتغییرشكلی كه تحت آن افت قابل ملاحظه ای درمقاومت سیستم مقاوم دربرابربار جانبی اتفاق افتد.
75 درصد ازتغییرشكلی كه تحت آن افت قابل ملاحظه ای درمقاومت سیستم مقاوم در برابر بار جانبی اتفاق افتد.
ایمنی جانبی

(Life Safety)

100درصد ازتغییرشكلی كه تحت آن افت ظرفیت درسیستم باربر قائم مشاهده شود.
75 درصد ازتغییر شكلی كه تحت آن افت ظرفیت درسیستم باربرقائم اتفاق افتد. این مقدار نباید بیشتر از تغییرشكلی باشد كه منجربه افت قابل ملاحظه ای درمقاومت سیستم باربر جانبی می گردد.
آستانه فروریزش

(Collapse Prevention)

*: معیارهای پذیرش فوق قابل استفاده درساختمانهایی هستند كه درآنها از روشهای تحلیل غیرخطی برای تعیین تقاضای اعضاء استفاده شده است.

زمانیكه از روشهای تحلیل خطی برای تعیین تقاضای اعضاء استفاده گردد، باید ضریب كاهش 75/0 دراین معیارهای پذیرش بكاربرده شود.

1ـ5ـ1ـ سطوح عملكرد درSEAOC

سطوح عملكرد درSEAOC شامل كارایی كامل ،‌كارایی ، ایمنی جانی ، آستانه فروریزش وفروریزش می باشند. درادامه به شرح هریك ازاین سطوح پرداخته می شود ]15[.

1ـ كارایی كامل (Fully Operational)

دراین سطح عملكرد ، هیچ خسارتی نباید به سازه وارد شود. سازه پس از زلزله باید خدمت رسانی خود را حفظ كندوكلیه تجهیزات وسرویسهای وابسته به آن بایستی قابل استفاده باشند درحالت كلی هیچ تعمیری مورد نیاز نخواهد بود.

2ـ كارایی ( Operational)

دراین سطح عملكرد خسارت متعادلی به عناصر غیرسازه ای وخسارت جزئی به المانهای سازه ای وارد می شود. خسارت محدود است وایمنی سازه راجهت خدمت رسانی تهدید نمی كند.

3ـ ایمنی جانی (Life Safety)

دراین سطح عملكرد خسارت متعادلی به عناصر سازه ای وغیرسازه ای وارد می شود. سختی جانبی سازه ومقاومت دربرابر نیروی جانبی ، تاحد نسبتا ً زیادی كاهش می یابد، هرچند كه حاشیه اطمینانی تافروریزش باقی مانده است. سازه احتمالا ً قابل تعمیر است هرچند این كار اقتصادی نباشد.

4ـ آستانه فروریزش (Near Collapse)

خسارت قابل ملاحظه ای به عناصر مقاوم جانبی وقائم وارد می شود ، پس لرزه ها می توانند سبب فروریزش كلی یا جزئی سازه شوند. سازه احتمالا ً برای خدمت رسانی وتعمیراین نخواهد بود و تعمیر ساختمان توجیه اقتصادی وفنی ندارد.

5ـ فروریزش (Collapse)

خسارت وارده به سازه قابل ملاحظه است به طوری كه المانهای باربر قائم آن به صورت كلی یا جزئی فروریخته اند. سازه قابل تعمیر نمی باشد وترجیحاً باید تخریب گردد.

1ـ5ـ2ـ سطوح عملكرد تعریف شده توسط ATC40

در ATC40 ، سطوح عملكرد هدف برای سیستمهای سازه ای وسیستمهای غیرسازه ای به صورت جداگانه ، تعریف شده است. دراین مدرك ، عملكرد كلی یك ساختمان به صورت تركیبی ازسطح عملكرد سازه ای وسطح عملكرد غیرسازه ای اعضای آن ،‌می باشد. جدول (1ـ3) تركیب سطوح عملكرد سازه ای وغیرسازه ای جهت تعیین سطوح علمكرد كلی ساختمان را نشان می دهد. درادامه به شرح سطوح عملكرد ارائه شده دراین مدرك برای اعضای سازه ای وغیرسازه ای وكل ساختمان پرداخته می شود.

جدول (1ـ3) : تركیب سطوح عملكرد سازه ای وغیرسازه ای درتشكیل سطوح عملكرد ساختمان] 2[

1ـ5ـ2ـ1ـ سطوح عملكرد سازه ای

ــ قابلیت استفاده بی وقفه ،SP-1( Immediate Occupancy)

خسارت وارده پس از زمین لرزه دراعضای سازه ای بسیار محدود می باشد وتغییری در ظرفیت عناصر مقاوم باربرقائم و جانبی نسبت به حالت قبل از زلزله دیده نمی شود. خطر صدمات جانی قابل اغماض است. سازه جهت ورود وخروج وسكونت ایمن می باشد.

ــ كنترل خسارت ،SP-(Damage Control)

این حالت درحقیتق نشانگر یك سطح خاص عملكرد نمی باشد. بلكه محدوده ای از زمین لرزه را كه مابین سطوح قابلیت استفاده بی وقفه وایمنی جانی می باشد،‌شامل می شود. درواقع با این تعریف می توان حالاتی را كه لازم است خسارت سازه ای كنترل شود، درنظرگرفت. به عنوان مثال می توان به كنترل خسارت سازه ای ، جهت حفاظت ازنماهای (نازك كاریهای ) معماری درساختمانهای تاریخی یا محتویات گرانقیمت آنها نام برد.

ــ ایمنی جانی ، SP-3(Life Safety)

خسارت وارده پس از زمین لرزه به اعضای سازه ای ، قابل توجه است ، لیكن هنوز حاشیه ای تا فروریزش كلی یا جزئی سازه باقی مانده است .سطح خسارت ، كمتر از مقدار مورد نظر برای سطح پایداری سازه ای می باشد. اعضای مهم سازه ای ازجای خود خارج نشده اند وخسارت سازه ای باعث صدمات جانی نمی شود. تعمیرات عمدة‌سازه ای قبل از استفاده مجدد از ساختمان لازم است گرچه ممكن است این تعمیرات همیشه توجیه اقتصادی نداشته باشند.

ــ ایمنی محدود ، SP-4 (Limited Safety)

این عبارت نیز مبین دامنه ای ازخسارت وارده به سازه بین سطوح ایمنی جانی وپایداری سازه می باشد ودراین حالت تامین كامل سطح ایمنی جانی مورد نظر نیست ونقایص سازه ای درحدی است كه تغییر شكلهای شدیدی درسازه ، اتفاق نمی افتد.

ــ پایداری سازه ای ،SP-5(Structural Stability)

دراین سطح ،‌خسارت وارده به سازه پس از زلزله درحدی است كه سیستم سازه ای درآستانه ریزش كلی یا جزئی قرار می گیرد. خسارت وارده به سازه اساسی است وشامل كاهش قابل ملاحظه سختی ومقاومت سیستم باربرجانبی می باشد، لیكن عناصر بار بر قائم هنوز كار می كنند. ممكن است ساختمان بطوركلی پایدار باشد ، خطر لطمات جانی به دلیل ریزش درداخل وخارج ساختمان زیاد است . پس لرزه ها ممكن است باعث فرو ریزش ساختمان شوند. تعمیرات سازه ای قابل ملاحظه قبل از استفاده مجدد از ساختمان لازم است .

1ـ5ـ2ـ2ـ سطوح عملكرد غیرسازه ای

-كارایی ، NP-A(Operational)

خسارت پس از زلزله به صورتی است كه عناصر وسیستمهای غیرسازه ای درمحل اولیه خود قرار دارند ولیكن شكافهای محدودی در آنها ایجاد شده است و تعمیرات لازم است . همه تجهیزات و ماشین آلات باید قابل استفاده باشند گرچه تاسیسات شهری (External Utilities) ممكن است به دلیل خسارت قابل توجه ساختمان قابل دسترس نباشند. طرحهای اضطراری جهت غلبه برمشكلات به وجود آمده برای ارتباط با بیرون ، دسترسی وتاسیسات ساختمان باید تامین گردند.

ــ قابلیت استفاده بی وقفه ،NP-B (Immediate Occupancy)

خسارت وارد آمده دراثر زلزله به صورتی است كه كلیه اعضاء وسیسمتهای غیرسازه ای درمحل اولیه خود قراردارند، لیكن شكافهای محدودی در آنها ایجاد شده است وتعمیرات ، خصوصا ً به دلیل خسارت یا جابه جایی محتویات لازم است . باوجودیكه تجهیزات وماشین آلات كلا ً مهار شده اند ،‌امكان استفاده از آنها پس از تكانهای شدید وجود ندارد وممكن است ، محدودیتهایی دراستفاده یا كاربرد آنها وجود داشته باشد.

ــ ایمنی جانی ، NP-C (Life Safety)

دراثر زلزله ، خسارت قابل ملاحظه ای به اجزاء و سیستمهای غیرسازه ای وارد می شود ، اما خرابی یا ریزش اجزای سنگین درحدی نیست كه سبب صدمات شدید درداخل یا خارج ساختمان شود.

شكسته شدن لوله های تحت فشار بالا یا حاوی مواد سمی یا لوله های آب اطفای حریق نباید منجر به خطرات ثانویه شود. سیستمهای غیرسازه ای ، تجهیزات وماشین آلات ممكن است نیاز به جایگزینی یا تعمیر داشته باشند. گرچه زلزله باعث صدمات می شود ولیكن احتمال به خطر افتادن جان افراد به دلیل این صدمات ( ناشی از خسارت غیرسازه ای ) بسیار پایین است .

ــ خطر كاهش یافته ، NP-D(Reduced Hazard)

دراثر زلزله به اجزاء و سیستمهای غیرسازه ای خسارت وارد می شود، اما این خسارت نباید شامل فروریزش ساختمان یا ریزش قطعات بزرگ و سنگین كه منجربه صدمات قابل توجه به افراد می شود،‌باشد. مثل ریزش جان پناهها ، دیوارهای بنایی خارجی ، نما و سقفهای بزرگ و سنگین . درحالیكه انتظارمی رود كه صدمات جدی اتفاق افتد، احتمال وقوع ریزشهایی كه منجر به خطر افتادن جان تعداد زیادی ازافراد درداخل یا خارج بنا می شود ، بسیار پایین است.

ــ منظور نشده ،‌NP-E (Not Considered)

اجزای غیرسازه ای ،‌غیر از آنهایی كه برپاسخ سازه ای تاثیر دارند ، ارزیابی نمی شوند،‌به عبارت دیگر عملكرد لرزه ای آنها مهم نیست .

1ـ5ـ2ـ3ـ سطوح عملكرد ساختمان

ـ كارایی ، 1-A (Operational)

این سطح عملكرد مربوط به كارایی تمام اعضاء می باشد. خسارت سازه ای دراین حالت محدود است بطوریكه امكان استفاده ایمن از ساختمان وجوددارد. هرگونه تعمیراتی جزئی است واین تعمیرات می تواند بدون ایجاد وقفه دراستفاده از ساختمان انجام شود. به صورت مشابه ، خسارت وارده به همه سیسمتهای غیرسازه ای ومحتویات ساختمان جزئی است ومنجر به خطر افتادن عملكرد ساختمان نمی شود.

برای عدم وقفه درسرویسهای حیاتی مانند مخابرات ، آب ،‌برق ، گاز ، دسترسی و …باید طرحی برای استفاده ازسیسمتهای اضطراری موجود باشد.

ـ قابلیت استفاده بی وقفه ، 1-B(Immediate Occupancy)

این سطح ، بخش عمده ای از معیارهای لازم برای تاسیسات ضروری را شامل می شود. سیستم ها و فضاهای ساختمان باید به صورت قابل قبولی قابل استفاده باشند، لیكن تامین پیوستگی فعالیت همه سرویسها ، شامل سیستمهای اصلی و پشتیبانی لازم نیست . محتویات بنا ممكن است خسارت ببینند.

ـ قابلیت استفاده بی وقفه ، 1-B(Immediate Occupancy)

این سطح ، بخش عمده ای از معیارهای لازم برای تاسیسات ضروری را شامل می شود. سیستم ها و فضاهای ساختمان باید به صورت قابل قبولی قابل استفاده باشند، لیكن تامین پیوستگی فعالیت همه سرویسها ، شامل سیستمهای اصلی و پشتیبانی لازم نیست . محتویات بنا ممكن است خسارت ببینند.

ـ ایمنی جانی ،‌3-C(Life Safety)

منظور از این سطح ، رسیدن به حالت خسارتی است كه آسیبهای سازه ای یا ریزش اجزای غیرسازه ای ساختمان ، خطر بسیار كمی را از نظر ایمنی جانی ایجاد كند،‌ اما محتویات واثاثیه ساختمان قابل كنترل نیستند ومی توانند خطرات ریزش وخطرات ثانویه مثل رها شدن مواد شیمیایی و آتش سوزی رادربرداشته باشند. این سطح عملكرد كمتراز عملكرد مورد نظر آیین نامه طراحی ساختمانهای جدید در نظر گرفته شده است.

ــ پایداری سازه ای ،5-E (Structural Stability)

این حالت خسارت فقط مربوط به قاب اصلی ساختمان یا سیستم باربر قائم می باشد ودراین حالت ، سیستم تنها دربرابر بارهای قائم پایدار می باشد. هیچ حاشیه امنی دربرابر فرو ریزش دراثر وقوع پس لرزه ها وجود ندارد. احتمال تهدید جانی دراثر خطرات ریزش داخلی و خارجی ونماها و نازك كاری غیرسازه ای یا حتی در اثر آسیب دیدگی سازه ای وجوددارد. تجدید نظر درعملكرد عناصر غیر سازه ای به دلیل نیروها و تغییر مكانهای به وجود آمده در آنها لازم نیست وعملكرد آنها بسیار غیر قابل اعتماد می باشد.

1ـ6ـ حركات زمین

حركات زمین لرزه در تركیب با سطح عملكرد مورد نظر یك هدف عملكرد را شكل می دهد. یك حركت زمین لرزه می تواند به یكی از دوصورت ذیل تعریف شود.

الف ـ تعیین یك سطح لرزش به همراه احتمال وقوع آن ( روش احتمالاتی ).

ب ـ تعریف حركت زمین برحسب حداكثر لرزش مورد انتظار ازیك زلزله معین با بزرگای مشخص دریك گسل ( چشمه لرزه ای ) معین ( روش تعینی ).

سطح حركت زمین برحسب شاخصهای مهندسی قابل استفاده در طراحی ، بیان می شود. یك طیف پاسخ یا مجموعه ای از ركوردهای زلزله برای این منظور استفاده می شود. سطوح زمین لرزه های ATC40 به شرح ذیل می باشند.

1ـ زمین لرزه حالت بهره برداری :

زمین لرزه ای است كه احتمال وقوع زلزله ای بزرگتر از آن درمدت 50 سال ( عمر مفید سازه )، 50 درصد می باشد.

2ـ زمین لرزه طراحی :

زمین لرزه ای است كه احتمال وقوع زلزله ای بزرگتر از آن درمدت 50 سال ، 10 درصد می باشد .

3ـ زمین لرزه حداكثر :ME

زمین لرزه ای است كه احتمال وقوع زلزله ای بزرگتر از آن درمدت 50 سال ، 5 درصد می باشد.

1. Service Earthquake

2. Design Earthquake

1ـ7ـ هدف پایه ایمنی

هدف پایه ایمنی درجدول (1ـ4) نشان داده شده است كه یك هدف عملكرد دومنظوره می باشد. طراحی برپایه این هدف ، درزمین لرزه طراحی (DE) ، ایمنی جانی را تامین می كند ودر زمین لرزه حداكثر (ME) ، سطح عملكرد پایداری سازه ای باید تامین گردد.

جدول (1ـ4) : هدف پایه ایمنی ] 2 [

صفحه اصلی: http://payamomran.blogfa.com/post-16.aspx

اگر در مشاهده مطلب با مشکل مواجه شدید با ایمیل نویسنده مطلب تماس بگیرید:
soheil_ale@yahoo.com

بررسی روش‌های کاهش تبعات ناشی از زلزله بر شریان‌های حیاتی شهر تهران (با مطالعه موردی شریان‌های اصلی

صفحه اصلی: http://payamomran.blogfa.com/post-13.aspx
دومین کنفرانس بین المللی مدیریت جامع بحران و بلایای طبیعی- دی ماه 1385

سهیل آل رسول

کارشناس ارشد سازه و مدرس دانشگاه آزاد اسلامی (واحد اسلامشهر)

شقایق شریعت

کارشناس مهندسی نقشه برداری دانشجوی کارشناسی ارشددانشگاه UPM مالزی

1- چکیده

آنچه امروزه در خصوص مدیریت جامع بحران کلان شهرها به نحو ویژه ای مدنظر است شامل آخرین دستاوردها در زمینه تدوین راهبردی کلان و خرد مدیریت بحران و مدیریت ریسک می‌باشد. در این راستا همواره شناخت و تعیین اولویت‌ها در خسارات وارده از گام‌های اولیه می‌باشد.

شریان‌های حیاتی که در قالب کلی شامل راه‌ها، پل‌ها، تونل‌ها، خطوط انتقال (آب، نفت و گاز) و همچنین شبکه‌های مخابراتی و رسانه‌ای می‌باشد به عنوان اصلی‌ترین اجزای هر کلان شهر در اولویت اول قرارمی‌گیرد. به عبارت دیگر درصورت آسیب‌پذیر بودن جدی و نقص کاربری یکی از شریان‌های حیاتی فعالیت‌های شهری و یا امداد رسانی در زمان بحران فلج می‌شود و به این ترتیب خسارات جانی و مالی رو به فزونی می‌گذارد.

در این تحقیق با اشاره به روش‌های شناخت آسیب‌پذیری و کنترل عملکرد شریان‌های حیاتی شهر تهران به مطالعه موردی پل‌های بزرگراهی و اصلی در مبادی ورودی و خروجی شهر تهران پرداخته می‌شود و افزون بر بررسی آسیب‌پذیری این پل‌ها برمبنای مطالعات موجود و مدل‌های جدیدی ساخته شده به روش‌های کاهش تبعات و تأثیر برکیفیت فعالیت‌های شهری ناشی از نقص در این پل‌ها در هنگام وقوع زلزله نیز پرداخته می‌شود.

کلمات کلیدی : شریان‌های حیاتی - آسیب‌پذیری - پل – بزرگراه

2- مقدمه

نقش مهم شریان‌های حیاتی در فرآیند مدیریت جامع بحران شهری و ارتباط تنگاتنگ این شبکه ها با هم از یک سو و ارزش اقتصادی آنها از سوی دیگر باعث می‌شود که توجه ویژه‌ای به آنها داشته ‌باشیم. به همین لحاظ است که باید برنامه مدون و مفصلی را برای رسیدگی به امر شریان‌های حیاتی در هنگام وقوع بحرا‌ن‌های ناشی از سوانح طبیعی داشته باشیم. امر اطلاع‌رسانی چه در برنامه‌ریزی‌های پیشگیرانه و چه در هنگام بحران مهم‌ترین مقوله‌ای است که باید مورد توجه قرار گیرد. جمع‌آوری و سازماندهی و تحلیل صحیح اطلاعات است که ابزار مناسبی را در اختیار مدیران بحران قرار می‌دهد.

مرمت و بازسازی و راه‌اندازی اغلب شریان‌های حیاتی مستلزم مطالعات جدید و صرف هزینه هایی گزاف است، از دیگر سو اغلب شریان‌های حیاتی در چهارچوب پروژه‌های ملی احداث و نگهداری می‌شوند و هزینه های مرتبط با آن، بخش قابل ملاحظه ای از اعتبارات سالانه شهری را به خود جلب می کند. همچنین به جهت اتصال این شریان ها با دیگر شبکه‌های ، مطالعات ایمن‌سازی بر هر امری مقدم است.

در جمع‌آوری و سازماندهی اطلاعات باید مدنظر داشت که شبکه شریان‌های حیاتی در هنگام وقوع زمین‌لرزه از یکدیگر تأثیر پذیرند و بنابراین نمی‌توان تنها عکس‌العمل‌های جداگانه آنها را ملاک عمل قرار داد و غالباً لازم است برای کل مجموعه نیز فکری کرد. به عنوان نمونه آسیب پذیری زیرساخت های شبکه مخابراتی امکان تصمیم گیری و امدادرسانی در مورد اغلب شریان های دیگر را از میان می برد و در صورت ایجاد آسیب در مسیر های دسترسی به این زیرساخت ها و یا پدید آمدن ترافیک و ازدحام خودرو ها ناشی از تخریب بخشی از پل های شاهراهی، تعمیر و مرمت با کندی و دشواری صورت می پذیرد.

3- روش‌های شناخت آسیب‌پذیری و کنترل عملکرد شریان‌ها

مدیریت بحران در حقیقت به نحو چشمگیری متأثر از مدیریت اطلاعاتی است. بنابراین باید بحران و عوامل وابسته به آن در پایگاه های دقیق و به هنگام اطلاعاتی با یکدیگر مربوط باشند. در حوزه مدیریت اطلاعاتی کمیت داده ها پایه و ارزش اصلی تلقی نمی شود بلکه این کیفیت، صحت و بهنگامی آن هاست که حرف اول را می زند و می تواند در مرحله طبقه بندی و پردازش، ارزش افزوده ایجاد کند. به همین ترتیب باید اذعان داشت در حوزه مدیریت شریان های حیاتی در هنگام بحران، باید به فرایند گردآوری و به روز رسانی اطلاعات دقیق از کلیه زیرساخت ها و شریان های اصلی اعم از راه‌ها (پل‌ها، تونل‌ها،جسم راه یا راه آهن و ترانشه ها)، خطوط انتقال (آب، نفت و گاز) و شبکه‌های مخابراتی و رسانه‌ای اهمیت ویژه ای داده شود.

دستگاه‌های مجری و بهره بردار شریان های ذکر شده همه ساله به دلیل نداشتن این اطلاعات زیان فراوانی به شکل مستقیم و غیر مستقیم می‌پردازند. اما نحوه گردآوری و بروز رسانی اطلاعات خود مبحثی قابل تأمل است. همان طور که پیشتر نیز ذکر شد شریان های اصلی از یکدیگر تاثیر پذیرند و اگر از دیدگاه فن مدیریت اطلاعات به موضوع نگاه شود یکپارچگی و انسجام اطلاعات در اولویت می باشد. بنابراین ساز و کار پیشنهادی باید تامین کننده کلیه داده های مورد تقاضای تیم های ارزیابی کیفی شریان ها، مدیران تصمیم گیرنده و کارشناسان طبقه بندی و تحلیل اطلاعات باشد.

به عنوان یک راهکار عملی می‌بایست ابتدا کلیه روش ها و فرم های مربوط به جمع آوری داده ها را از ارگان های بهره بردار شریان ها گردآوری نمود و با دریافت اطلاعات مورد تقاضای هر بخش در چند طبقه از اولویت بندی، همپوشانی آیتم های اصلی استخراج شود. با تدوین چک لیست هایی منسجم و استاندارد، بخش قابل ملاحظه ای از نیازها مرتفع خواهد شد. در این بخش تکمیل چک لیست ها و گردآوری اطلاعات مورد نیاز، توسط نیروهای تکنسین و کارشناس که آشنایی لازم به شریان مربوطه را داشته باشند باشند انجام می شود.

به این ترتیب که مسئولین محلی باید چک‌لیست‌هایی را که از قبل و براساس ویژگی‌های کمی ،کیفی و اطلاعاتی هر شریان حیاتی طراحی شده‌اند را پر نمایند و به مرکزی برای تجمیع و پردازش آن ها در سطح شهرستان ارسال دارند. البته روش های امتیاز دهی سریع در خصوص ارزیابی های عینی باید تدوین و بومی شود تا با این روش در همان مرحله ارزیابی اولیه نیز بتوان نقاط آسیب پذیر جدی را شناسایی و اطلاعات آن را همراه با پایگاه گردآوری داده های محلی به تیم های تخصصی ارزیابی کیفی لرزه ای و تیم های طراح بهسازی انتقال داد.

به عنوان یک نمونه مرجع می‌توان به سیستم رتبه‌بندی آسیب‌پذیری دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای پل‌های بزرگراهی آمریکا [1] اشاره کرد. در این سیستم به عنوان یک روند امتیازدهی سریع براساس بازرسی‌های محلی از ساختگاه و سازه پل براساس آسیب‌پذیری لرزه‌ای و نیز آسیب‌پذیری آن در اثر عوامل محیطی و ضعف‌های اجرایی، رتبه آسیب‌پذیری پل تعیین می‌گردد.

در قسمت آسیب‌پذیری لرزه‌ای با توجه به پهنه‌بندی نسبی خطر زمین‌لرزه در ساختگاه پل، ضریب اهمیت پل با توجه به جایگاه آن در شبکه حمل‌ونقل و همچنین نوع خاک ، رده خطرپذیری لرزه‌ای پل مشخص می‌شود. این رده‌بندی با توجه به عوامل ذکر شده عددی از 0 تا 10 خواهد بود. در قسمت دوم پروسه، رتبه آسیب‌پذیری سازه‌ای پل تعیین می‌شود. این رتبه براساس آسیب‌پذیری 4 گروه از اعضای اصلی پل شامل

1) اتصالات، تکیه‌گاه‌ها و نشیمن‌گاه‌ها

2) ستون‌ها

3) کوله‌ها

4) فونداسیون‌ها

با توجه به نقاط ضعف، مشکلات احتمالی به‌وجود آمده در مراحل ساخت و خرابی‌های ایجاد شده در طول عمر بهر‌ه‌برداری پل تعیین می‌شود که عددی از 0 تا 10 خواهد بود.

در نهایت براساس پارامترهای آسیب‌پذیری لرزه‌ای و سازه‌ای پل، آسیب‌پذیری کلی پل تعیین می‌گردد. آسیب‌پذیری کلی عددی بین 0 تا 100 خواهد بود که هر چه این مقدار بیشتر باشد پتانسیل آسیب‌پذیری پل بیشتر بوده، نیازمندی بیشتری به تعمیر و مقاوم‌سازی خواهد داشت.

نتایج گردآوری شده به همراه گراف های آماری که نتیجه پردازش اطلاعات ارزیابی و استخراج شده از چک لیست های استاندارد می باشند، باید به مدیران بحران شهرستان داده شده تا در سطح تصمیم گیران کلان استانی و کشوری نیز قابل استفاده گردد.

به جهت حجم بسیار بالای داده های خام نکته ای که بسیار اهمیت می یابد این است که مدیران بحران وقتی موفق عمل خواهند کرد که بتوانند اسکلت هرم اطلاعاتی را بر پایگاه های اولیه نگاه داشته به صورت فعال و موثر بر کار این مراکز فقط نظارت عالی داشته باشند. به این ترتیب بار دیگر این نتیجه مشهور حاصل می شود که اقدامات پیشگیرانه در هر شرایط اولویت دارند و اصولاً مدیریت بحران یک عمر مطالعه و برنامه‌ریزی است و یک روز استفاده.

4- طرح جامع مدیریت و نگهداری پل های شهر تهران

از نظر مطالعات لرزه‌خیزی و آسیب‌های احتمالی ناشی از وقوع زلزله، اهمیت شهر تهران به عنوان پایتخت کشور و مرکز تصمیم‌گیری‌ها و برنامه‌ریزی‌های کلان ملی از یک سو و محل تجمع کم نظیر جمعیتی و تمرکز شدید سرمایه ای از دیگر سو قابل اغماض نیست. بر این مبنا تدبیر اندیشی جهت کاهش جدی خسارات ناشی از وقوع زلزله و بروز حوادث متعاقب آن به‌ویژه در بعد شریان‌های حیاتی مورد نیاز است.

شهری که به عنوان مرکز سیاسی – اداری کشور دارای تاریخچه زمین‌لرزه‌های تاریخی در سده بیستم و وجود گسل‌های فعال و لرزه‌خیز در منطقه‌ای با خطر بالای زلزله قرار گرفته همواره نیازمند عالی ترین طرح ها برای مدیریت جامع بحران می باشد.

در خصوص نگاه ویژه به پل ها در مبادی ورودی و خروجی تهران باید اشاره داشت که ارزیابی آسیب‌پذیری شریان‌های حیاتی كشور از جمله راه‌ها و ابنیه فنی به دلیل وابستگی بسیاری از فعالیت‌های اقتصادی، اجتماعی و سیاسی به شبكه حمل و نقل از اهمیت شایانی برخوردار است. علاوه بر کارکرد اصلی شبکه حمل و نقل در ترانزیت کالا و مسافر، وجود راه (خصوصاً راه‌های مبادی ورودی و خروجی شهری) در زمان وقوع سوانح طبیعی تأثیر بسزایی در فعالیت‌های امداد و نجات و ایجاد شرایط طبیعی بعد از وقوع حادثه دارد. همچنین به لحاظ اقتصادی، ابنیه و تأسیسات وابسته به آن از جمله سرمایه‌های ملی كشور به شمار رفته از این‌رو توجه همه جانبه به مقوله کاهش آسیب‌پذیری راه‌ها و ابنیه فنی از ضروریات اجتناب‌ناپذیر به شمار می‌رود.

در این میان بحث مدیریت بهره‌برداری اصولی از پل‌های شهری به عنوان یکی از عناصر شریان‌های حیاتی در خصوص بارهای سرویس و شرایط محیطی و جوی از دیرباز مورد توجه بوده است. ویژگی منحصر به فرد پل‌ها به عنوان یکی از پر اهمیت‌ترین ابنیه از ابعاد مختلفی قابل بررسی است. لزوم کارکرد مداوم به جهت نیاز و وابستگی های تردد شهری و برون شهری خصوصاً در زمان‌های اضطراری همچون شرایط پس از وقوع زلزله از یک سو و هزینه مالی سنگین احداث آن و زیان احتمالی مالی در اثر خارج شدن هر پل از شبکه حمل و نقل از سوی دیگر باعث شده تا امر مقاوم‌سازی و مدیریت نگهداری پل‌ها (BMS) در مبحث مدیریت جامع بحران نیز اهمیت ویژه‌ای بیابد. با توجه به قرارگیری تهران در پهنه با خطر نسبی بسیار زیاد زمین‌لرزه و مطابق ارزیابی‌های موجود از سازه های شهر تهران احتمال فروریختن بسیاری از ساختمان‌ها و سازه‌های مسکونی و اداری پس از وقوع زمین‌لرزه وجود داردکه تاکیدی مجدد بر نقش شریان‌های حیاتی شهری در میزان صدمات جانی و مالی جبران ‌ناپذیر احتمالی است.

پروسه مدیریت و نگهداری پل‌ها نیز به عنوان یک زیر بخش از مدیریت جامع شریان های حیاتی یک فعالیت علمی– اجرایی است که باید بر اساس یک برنامه مدون و به صورت مداوم انجام پذیرد. تدوین شناسنامه فنی هر پل شامل کلیه اطلاعات و مدارک طراحی و ساخت و نیز سوابق نگهداری در طول عمر بهره‌برداری آن، درجه‌بندی پل‌ها براساس پارامترهای مهمی همچون عمر سازه ، میزان باربری و اهمیت پل در شبکه حمل و نقل، میزان آسیب‌پذیری پل، انجام بازرسی‌های محلی منظم و طراحی و اجرای تعمیرات لازم و ضروری، از قسمت‌های مختلف روند مدیریت و نگهداری پل‌ها محسوب می‌شوند.

در بخش نگهداری پل‌های موجود لازم است تا بعد از پایان ساختمان پل و قبل از تحت سرویس قرار گرفتن سازه، المان‌های مختلف آن به دقت مورد بازدید قرار گیرد تا مشخص شود تحت بارهای دائمی و ماشین‌آلات ساخت، تغییرشکل‌ها و ترک‌های پیش‌بینی نشده‌ای در آن ایجاد نشده باشد. همچنین بعد از آزمون بارگذاری که طی آن پل تحت شدید‌ترین بارگذاری ممکنه در طول دوره سرویس خود قرار می‌گیرد، باید کلیه تغییر شکل‌های ایجاد شده و فلش مقاطع بحرانی، ترک‌های احتمالی، نشست پایه‌ها، تغییر‌فرم دستگاه‌های تکیه‌گاهی و اتصالات مختلف به دقت مورد بررسی قرار گیرند. در این خصوص چک لیست های استانداردی مطابق دستورالعمل های ATC40, FHWAو FEMA موجود می‌باشند که FHWA با دارا بودن یکی از روش های مناسب ارزیابی و امتیازدهی سریع که در بند قبل نیز اشاره شد قابلیت بومی سازی بیشتری را برای شهر تهران دارا می باشد.
در طول دوره بهره‌برداری پل نیز در زمان‌های مشخص باید قسمت‌های مختلف پل مورد بازدید قرار گیرند به عنوان مثال در مورد پل‌های بتن پیش‌تنیده شده، وضع دستگاه‌های مهارتی و کشش کابل‌ها مورد بررسی قرار گرفته و با انجام عمل تزریق به نحو مناسبی می باید، از زنگ زدگی کابل‌ها جلوگیری به عمل آید. همچنین به عنوان مثال در پل‌های فلزی که احتمال از بین رفتن اتصالات پیچ و جوش، زنگ زدن المان‌ها و خوردگی آن‌ها و بروز ناپایداری‌های الاستیک وجود دارد باید بررسی‌های عینی به وسیله ارزیابان متخصص انجام پذیرد. این بازدیدها باید به طور مداوم و حداقل هر پنج سال یک‌بار انجام شده و برای جلوگیری از تخریب قطعات، لازم است تا آنها را با مواد مناسب پوشانید.

5- نگاه موردی به پل های شریانی مبادی ورودی
مبادی مختلف ورودی شهر تهران دارای شریان‌های اصلی و به تبع آن دارای پل‌های متعدد است. از آنجا که ترافیک فزآینده شهر تهران طی 15 سال اخیر به نحو چشمگیر بر مدیریت کلان شهری مؤثر بوده است، در طرح‌های هندسی بسیاری از تقاطع‌ها در مبادی ورودی و خروجی تهران پل‌های مختلف طرح واجرا شده است و این نیاز جدی همچنان به چشم می‌آید. برابر آن‌چه پیش از این عنوان شد گردآوری و تکمیل اطلاعات ارزیابی کیفی مطابق چک‌لیست‌های استاندارد و پدیدآوری پایگاهی از داده‌های مرتبط با این شریان‌ حیاتی از جمله اولویت‌های دستگاه‌های زیربط شهری و کشوری می‌باشد. لیکن در این فرصت به اجمال مواردی از تقاطع‌های غیرهمسطح در مبادی ورودی شهری مورد اشاره قرار می‌گیرند.

بی‌تردید در ارزیابی آسیب‌پذیری پل‌های شهری آن هم در کلان‌شهری چون تهران از نظر شاخصه آسیب‌پذیری جانی و مالی، پل‌های بزرگراهی نیز همچون پل‌های شریانی ورودی و خروجی به شهر می‌باشند. اما آنچه ما را بر آن می‌دارد تا در خصوص پل‌های بزرگراهی حساسیت بیشتری داشته باشیم موقعیت و ویژگی استثنایی آنها درکلان‌شهر تهران است. شهری که در صورت بروز سانحه زلزله باید در آن به امداد و نجات جان میلیون‌ها تن پرداخت.

برابر آخرین برآوردها در صورت بروز سانحه طبیعی نیمه شدید که در آن گروهی از سازه‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرند تنها پس از 2 ساعت کلیه شاهراه‌های خروجی شهر مسدود خواهد بود[ ]. در چنین شرایطی آسیب‌های جزئی سازه‌ای در این شاهراه‌ها نیز می‌تواند فرآیند تخلیه شهروندان، امداد و نجات و دیگر نیروهای زیربط مدیریت بحران را به مخاطره جدی بیاندازد.

طبقه‌بندی پل‌های شهری تهران با توجه به عدم وجود انواع رودخانه ای و دره ای آن محدود به پل های تقاطع غیرهمسطح در بعد هندسی بوده و از دید سازه ای براساس نوع عرشه، نوع پایه و ترکیبی از این دو حالت طبقه‌‌بندی می‌شوند. بسیاری از پل های مبادی ورودی تهران خصوصاً در غرب با توجه به توسعه جدید شهری و در جنوب با توجه به بافت سنتی و احداث و تکمیل کمربندی آزادگان، بعثت، شهید تندگویان و خاوران، جدید الاحداث، معمولی و عمدتاً با عرشه بتنی می باشند که البته در مواردی پل های تیرفولادی مرکب نیز ساخته شده است. در ذیل به عنوان نمونه سه مورد از پل های این بخش ها معرفی می شود.

پل بزرگراه حکیم - رودخانه کن

پل بزرگراه حکیم - رودخانه کن در امتداد بزرگراه رسالت از روی رودخانه کن می گذرد،‌ دارای 6 دهانه 32 متری است و از پل های بتنی با سیستم عرشه تیر- دال می باشد. عرشه پل از دو تابلیه جدا از هم در خطوط عبوری مخالف هر یک توسط 5 شاهتیر بتنی به سر ستون تیری مستطیلی رسیده که به نوبه خود بر3 ستون دایره ای مستقر می باشد. نوع فونداسیون اجرا شده نیز نواری می باشد. جهت عملکرد یکپارچه تیرها در جهت عرضی بر روی تکیه گاهها و در وسط دهانه ها دیافراگم های عرضی تعبیه شده است. ضمناً کوله ها از نوع کوله های باز می باشند. رفتار پایه ها در جهت طولی به صورت طره منفرد و در جهت عرضی به صورت قاب می باشد.

با وجود عملکرد عمومی عادی اضمحلال بتن و نمایان شدن آرماتورها و در برخی موارد زمینه آغاز روند خوردگی آرماتورها را فراهم آورده است. به عنوان یکی از معدود پل های رودخانه ای تهران رژیم جریان از نظر شاخص های هیدرولوژیک و آبشتگی پایه ها همچنین ساخت دیوار در بستر جریان تحت تاثیر قرار گرفته نیازمند اصلاح و بازنگری است.

عملکرد نامناسب زهکش ها و عایق بندی نامناسب پل نیز باعث شوره زدگی و فرسودگی در عرشه و کوله پل گردیده است که این آسیب خصوصا در کوله ها با گسترش ترک های مویی و تبدیل به شبکه ترک ها همراه بوده در بسیاری از دیگر پل های تهران نیز قابل رویت می باشد.

از آنجا که روش خاصی برای جلوگیری از فروافتادن عرشه در جهت عرضی و طولی منظور نشده حداقل عمق فرورفتگی تیر در تکیه گاهها باید تامین شود که برای کوچکترین پل ها 75 تا 80 سانتی متر بوده برای این پل برابر80/92 سانتی متر می باشد که هیچ کدام تامین نشده است.

پل بزرگراه بعثت

این پل که به منظور حذف تقاطع های همسطح بزرگراه بعثت با خیابان های شهرزاد و فدائیان اسلام،‌ شهرداری تهران طرح دو روگذر را در این تقاطع در محور بزرگراه بعثت احداث شده است. فاصله دو محور فدائیان اسلام و شهرزاد از هم حدود 300 متر می باشد که تقریباً برابر مجموع طول های دو رمپ روگذرهای جداگانه می شود و بدین لحاظ برای بهبود پروفیل طولی محور بعثت،‌ پلی از غرب خیابان فدائیان تا شرق خیابان شهرزاد به طور یکسره احداث شده است. دهانه های اصلی پل در تقاطع با خیابانهای شهرزاد و فدائیان با توجه به عرض این خیابان ها و زاویه بین محور بعثت با محور آن ها 38 متر می باشد. نوع عرشه پل صندوقه ای بتنی می باشد سایر دهانه های پل با دهانه های 38 متر می باشند که با صنوقه های پیش ساخته پیش تنیده به ضخامت 80/1 متراجرا شده اند. نوع شالوده ها با توجه به خاک منطقه برابر اطلاعات مشاور طراح از نوع عمیق شمعی می باشد.

پل بزرگراه بعثت در تقاطع خیابانهای رجایی، راه آهن و مترو- خیابان عباسی

این پل در محور بزرگراه بعثت و با هدف حذف سه تقاطع نزدیک به هم- رجایی- راه آهن و مترو و خیابان عباسی احداث شده است. شرایط زمین مانند پل بعثت در تقاطع با فدائیان و شهرزاد است و شالوده ها از نوع عمیق می باشند. دهانه های اصلی پل در تقاطع های رجایی و عباسی 32 متر است. عرشه پل از نوع فلزی مرکب بودهشالوده ها نیز از نوع عمیق شمعی می باشد. دهانه های کناری نیز 20 متری می باشد که تناسب خوب سختی بین دهانه ها را تامین می نماید.

6- نتیجه گیری:

1- در راستای شناخت آسیب‌پذیری و کنترل عملکرد شریان‌های حیاتی در سطح کشور و امکان مدیریت جامع بحران تحت تأثیر مدیریت اطلاعات باید چک لیست های استاندارد بر مبنای اصل پیوستگی شریان ها به یکدیگر تهیه شود که بدین وسیله امکان امتیاز دهی اولیه سطح آسیب پذیری را نیز فراهم آورد.

2- ایمنی و باز بودن راه‌ها پس از زلزله از اهمیت فراوانی برخوردار است تا در مورد کمک‌رسانی عملی و تخلیه مجروحین و ارسال مواد غذایی، دارو، سوخت و غیره بکار روند (خصوصاً که خرابی ساختمان‌ها، قطع شبکه‌های آب، برق، گاز و آتش‌سوزی در موقع زلزله بسیار محتمل است).

3- اهمیت پل‌ها از یک‌سو و لرز‌خیزی کشور ایران از سوی دیگر ضرورت وجود مقرراتی مخصوص برای طرح و اجرای مقاوم پل‌ها در برابر نیروی زلزله را ایجاب می‌کند.

4- با توجه به اهمیت حفظ سرویس‌دهی شریان‌های حیاتی پس از وقوع زلزله جهت امدادرسانی و انتقال مجروحین و مصدومین حادثه و نیز حفظ نظم در سطح شهر، حفظ سطح عملکرد قابلیت استفاده بی‌وقفه برای پل‌های شهری در شریان‌های حیاتی ضروری به‌نظر می‌رسد.

5- هرچند بنابر ارزیابی های مقدماتی گروه های مختلف تحقیقاتی چون JICA و همچنین مولفان این مقاله بسیاری از پل‌های تهران به جهت ساخت توسط پیمانکاران رسمی و برابر ضوابط اجرایی به نسبت ساختمان ها در رده آسیب پذیری جدی قرار نمی گیرند لیکن بنا بر لزوم سرویس دهی سازه ای و غیر سازه ای در سطح استفاده بی وقفه متأثر از مشکلات ترافیکی شهر و حجم بالای خودرو ها باید به بطور جامع و جدی تحت بررسی های مداوم کمی و کیفی باشند.

در پایان از همکاری و مساعدت مهندسین مشاور رهاب و آقای محمدرضا صافدل نهایت سپاس و امتنان را داریم.

7- منابع:

[1]. Buckle and Friedland , (1995), "Seismic Retrofitting Manual for Highway Bridges", Published by U.S.Federal Highway Administration, Report No. FHWA-RD-94-052.

[2]. Zatar, W., Harik, I., Yuan, P., Choo, C.C., (2006), "Preliminary Seismic Evaluation and Ranking of Bridges along I-24 in Western Kentucky", Report No. KTC-06-22/SPR206-00-3F, Kentucky Transportation Center.

[3]. ویسه، یدالله، ناطقی الهی، فریبرز، "برنامه‌ریزی مناطق شهری در نواحی زلزله‌خیز به منظور کاهش آسیب‌پذیری از زلزله (مطالعه موردی منطقه جنوب تهران) "، سومین کنفرانس بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، 1378.

[4].رخشنده، معصومه،" نقش وجود اطلاعات بهنگام از شریان‌های حیاتی و نحوه طبقه‌بندی و توزیع آنها در مدیریت صحیح بر بحران".

[5]. حائری، هژیر، امین‌پور، فرامرز، "طراحی پل و انتخاب شیوه‌های اجرایی متناسب با نیازهای بهره‌برداری، شرایط و عوامل طبیعی، امکانات و محدودیت‌های ساخت و ملاحظات زیبایی "، دومین کنفرانس بین‌المللی پل، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، 1375.

[6]. عدل‌پرور، م.، کتابدار، م.، وثوقی‌فر، ح.، اسمعیلی، ع.، "بررسی ضعف‌های سازه‌ای و غیرسازه ای پل‌های بتن مسلح شهر تهران "، اولین همایش بین‌المللی مقاوم‌سازی لرز‌ه‌ای، تهران، 1385.

[7]. "گزارش ریز پهنه‌بندی لرزه‌ای تهران بزرگ"، آژانس همکاری های بین المللی ژاپن، مرکز مطالعات زلزله و زیست محیطی تهران بزرگ، 1380.

زلزله تایلند 1999
منبع: http://www.deriszadeh.com
لینک دانلود: http://www.deriszadeh.com/Civil/Articles_Reports/EarthquakeEngineering/Files/Thailand%20E.Q%201999.zip
از فایل پیوست هم میتوانید استفاده نمایید

گزارش زلزله بم
فایل پی دی اف با تصویر و توضیحات
منبع: سایت مهندس دریس زاده
http://www.deriszadeh.com
لینک دانلود: http://www.deriszadeh.com/Civil/Articles_Reports/EarthquakeEngineering/index.htm