عملکرد سازه های بلند مرتبه جداسازی لرزه ای شده در زلزله توهوکو

زلزله۲۰۱۱ توهوکو را می توان بهترین آزمایش طبیعت بر تجهیزات کنترل ارتعاشات لرزه ای برای انواع سازه ها دانست. چرا که تعداد ساختمان های کنترل شده در این زلزله، از تعداد کل ساختمان های کنترل شده ای که پیش از این تحت زلزله قرار گرفته بودند، بیشتر بود. کشور ژاپن سرآمدترین کشور در زمینه استفاده از انوع سیستم های جداساز لرزه ای و میراگر است. طبق گزارشی که در سال ۲۰۱۲ و پس از زلزله توهوکو منتشر شد، در این کشور بیش از ۲۹۰۰ ساختمان تجاری و ۴۴۰۰ ساختمان مسکونی از سیستم جداسازی لرزه ای بهره برده اند.

زلزله توهوکو این امکان را فراهم کرد تا ساختمان های با مقیاس واقعی، تحت زلزله ای با مدت زمان طولانی، فرکانس پایین و دامنه شتاب بسیار بالا قرار بگیرند و عمکردشان محک بخورد.

در ادامه عملکرد سه ساختمان بلندمرتبه ی جداسازی شده در این زلزله ۹/۱ ریشتری، بررسی می گردد:

بررسی عملکرد سه ساختمان بلندمرتبه مجهز به جداساز لرزه ای

۱) ساختمان ۱۸ طبقه MT واقع در سندایی:

این ساختمان ۱۸ طبقه که در سال ۱۹۹۹ ساخته شده، مجهز به ۲۶ عدد جداساز سربی لاستیکی LRB و ۱۰ عدد جداساز اصطکاکی PTFE است.

حداکثر جابجایی روسازه این ساختمان، تقریباً ۲۳ سانتیمتر ثبت شد. شتاب سنج زیر تراز جداساز لرزه ای حداکثر شتاب ۰٫۳۱۷g را ثبت کرد، در حالیکه حداکثر شتاب طبقات در هر ۱۸ طبقه بین نصف تا دو سوم این مقدار شتاب ثبت شد.

۲) ساختمان ۲۷ طبقه یازمی:

این ساختمان دارای ۲۶ طبقه روی زمین و ۳ طبقه زیر زمین است و سیستم جداساز لرزه ای در ترازی نصب شده است که ۲۷ طبقه بالای آن وجود دارد و مجهز به جداسازهای لاستیکی همراه با میراگر نیمه فعال در تراز جداسازی لرزه ای است.

سیستم جداسازی لرزه ای این ساختمان شامل ۲۵ عدد جداساز سربی لاستیکی (LRB) و ۲۴ عدد جداساز اصطکاکی PTFE است. تجهیزات میراگر نیز شامل ۱۲ عدد میراگر ویسکوز نیمه فعال (Semi-Active) و ۱۲ عدد میراگر ویسکوز غیرفعال (Passive) است که ضریب میرایی میراگرهای نیمه فعال با توجه به نیاز سازه بین دو مقدار قابل سوییچ می شود. همچنین در طبقات بالایی این ساختمان از میراگر ویسکوالاستیک استفاده شده است.

حداکثر جابجایی ثبت شده برای این ساختمان تقریباً ۱۰ سانتیمتر می باشد و هیچ خرابی سازه ای و غیرسازه ای گزارش نشده است و ساختمان پس از زلزله کاملاً در حالت خدمت رسانی بود.

ابعاد پلان این ساختمان تقریباً ۴۶ متر در ۱۸ متر است و با توجه به ارتفاع ۹۱ متری آن، در بعد کوچکتر نسبت ارتفاع به دهانه تقریباً ۵ می باشد که این نسبت پتانسیلی برای ایجاد نیروی برکنش در تراز پی ایجاد می کند. برای مقابله با این مسأله، از نوعی واشر میراگر فولادی و بولت های خاص استفاده شده که در صورت وقوع بلندشدگی، این المان ها باعث محدود کردن تنش کششی وارده به جداساز سربی لاستیکی (LRB) می شوند.

حداکثر جابجایی این ساختمان ۱۲/۵ سانتیمتر بود و حداکثر شتاب وارده در تراز جداسازی شده ۰٫۰۷g ثبت شد که در مقایسه با حداکثر شتاب ثبث شده در طبقه ۲۰ (۰٫۱۱۸g) مشخص شد که سیستم جداسازی در حداقل کردن اثر بزرگنمایی دینامیکی در ارتفاع بسیار کارآمد عمل کرده است.

* استفاده از مطالب این صفحه با ذکر منبع و لینک مستقیم به آن، بلامانع است.

جهت مطالعه بیشتر در زمینه روش جداسازی لرزه ای، به صفحه «معرفی روش جداسازی لرزه ای» و یا به وبسایت های نمایندگی شرکت رابینسون سایزمیک و شرکت TiS در ایران مراجعه نمایید:

معرفی روش جداسازی لرزه ای

وبسایت نمایندگی شرکت رابینسون سایزمیک

وبسایت نمایندگی شرکت TiS

منابع:

Lekkas, E., Andreadakis, E., Alexoudi, V., Kapourani, E., & Kostaki, I. (2011). The Mw= 9.0 Tohoku Japan earthquake (March 11, 2011) tsunami impact on structures and infrastructure. In Environmental Geosciences and Engineering Survey for Territory Protection and Population Safety (EngeoPro) International conference, Moscow (pp. 97-103).

Saito, T., 2015. Behavior of response controlled and seismically isolated buildings during severe earthquakes in Japan. Energia Ambiente e Innovazione, ۶۱(۵), pp.31-37.