IT NAT

استفاده از فناوری برای طبیعت و محیط زیست سالم

IT NAT
ادارهامنیتخانهخشکیسلامتی

قابلیت لرزه ای سازه های فلزی

زمین لرزه ها هنگامی رخ می دهند که توده های سنگ در پوسته زمین بر روی یکدیگر لغزیده و بر روی هم بلغزانند. این نوع حرکات بیشتر در امتداد گسل ، شکسته شدن در یک سنگ وجود دارد که می تواند برای مایل ها یا حتی صدها مایل ادامه یابد. هنگامی که تکه های سنگ پوسته به طور ناگهانی بلغزد و حرکت می کند ، مقدار زیادی انرژی آزاد می کند و سپس به صورت امواج لرزه ای از طریق پوسته منتشر می شود. در سطح زمین ، این امواج باعث لرزش و لرزش زمین می شوند ، گاهی اوقات به شدت.

زمین شناسان امواج لرزه ای را به دو دسته گسترده تقسیم می کنند: امواج بدن و سطح. امواج بدن ، که شامل امواج P و S هستند ، از طریق فضای داخلی زمین عبور می کنند. امواج P شبیه امواج صوتی است ، به این معنی که آنها هنگام عبور مواد را فشرده و منبسط می کنند. امواج S شبیه امواج آب هستند ، به این معنی که آنها مواد را بالا و پایین می برند. امواج P از طریق جامدات و مایعات عبور می کنند ، در حالی که امواج S فقط از طریق جامدات عبور می کنند.

اگر زمین لرزه ها فقط زمین را به صورت عمودی حرکت دهند ، ممکن است ساختمانها آسیب کمی ببینند زیرا همه سازه ها برای مقاومت در برابر نیروهای عمودی – آنهایی که با گرانش همراه هستند – تا حدی طراحی شده اند. اما امواج متحرک زلزله ، به ویژه امواج عشق ، نیروهای افقی شدیدی را بر ساختارهای ایستاده وارد می کنند. این نیروها باعث شتابهای جانبی می شوند که دانشمندان آنها را به عنوان نیروهای G اندازه گیری می کنند. به عنوان مثال ، یک زمین لرزه 6.7 ریشتری می تواند شتاب 1 G و سرعت اوج 40 اینچ (102 سانتی متر) در ثانیه ایجاد کند. چنین حرکتی ناگهانی به پهلو (تقریباً مثل اینکه شخصی با خشونت شما را هل داده باشد) تنش های عظیمی را برای عناصر سازه ای ساختمان ایجاد می کند ، از جمله تیرها ، ستون ها ، دیوارها و کف ها و همچنین اتصالات نگهدارنده این عناصر بهم پیوسته. اگر آن فشارها به اندازه کافی بزرگ باشند ،

عامل مهم دیگر بستر یک خانه یا آسمان خراش است. ساختمانهای ساخته شده روی بستر اغلب به دلیل محکم بودن زمین عملکرد خوبی دارند. سازه هایی که در بالای خاک نرم یا پر از آن قرار دارند اغلب به طور کامل خراب می شوند. بیشترین خطر در این وضعیت پدیده ای به نام روانگرایی است که هنگام بسته بندی سست ، خاکهای غرقاب و به طور موقت مانند مایعات رفتار می کنند و باعث غرق شدن زمین یا لغزش و ساختمانهای همراه آن می شود.

قابلیت لرزه ای سازه فلزی

سازه های فلزی به دلیل مقاومت و انعطاف پذیری بسیار خوبی که توسط مواد سازه ای ، تضمین کیفیت بالا با تولید صنعتی اشکال و صفحات فولادی و قابلیت اطمینان اتصالات ، همیشه به عنوان راه حل مناسب برای ساخت و سازها در نظر گرفته شده است. .

استفاده از فولاد سازه ای به عنوان ماده اصلی سازه این فرصت را فراهم می کند تا از توده کمتری از ساختمانهای فولادی و توانایی مواد در تغییر شکل پلاستیک و جذب انرژی در حین انجام آن استفاده شود. اجزای جذب کننده انرژی می توانند به راحتی در محلول ساختاری گنجانده شوند.

تجربه نشان داده است که سازه های فولادی که به درستی طراحی شده اند ، در هنگام زلزله عملکرد خوبی دارند. خسارات و سقوط قابل توجه سازه ای ، و تلفات جانی و تلفات جانی ، بیشتر مربوط به بناهای قدیمی و ساختمانهای بتونی است که از نظر لرزه ای مهندسی نشده اند. مزایای اصلی ساختمانهای دارای قاب فولادی عبارتند از: • شکل پذیری قابهای فولادی و فولادی • انعطاف پذیری و وزن کم ساختمانهای فولادی.

شکل پذیری توصیف می کند که تا چه اندازه یک ماده (یا ساختار) می تواند بدون تغییر و تحولات زیادی دچار تغییر شکل شود. این اصطلاح در مهندسی زلزله برای تعیین میزان تحمل جابجایی های جانبی بزرگ در اثر لرزش زمین توسط یک ساختمان به کار می رود.

سختی اندازه گیری میزان نیروی مورد نیاز برای جابجایی ساختمان به میزان معینی است. اگر نیاز به نیروی بیشتری برای تغییر ساختمان A نسبت به ساختمان B باشد ، می توان گفت که ساختمان A سخت تر است. سختی می تواند از نظر خسارت زلزله سودمند باشد زیرا می تواند تقاضاهای تغییر شکل در یک ساختمان را محدود کند.

با این وجود می توانید چیزهای خیلی خوبی داشته باشید. ساختاری که بیش از حد سفت باشد (که غالباً به آن شکننده گفته می شود) تحت تقاضاهای تغییر شکل نسبتاً کوچک مستعد شکست است. یک نمونه از ساختار شکننده ، یک ساختمان بنایی غیر مسلح است که قبل از شروع آسیب و خرابی ، جابجایی بسیار کمی را تحمل خواهد کرد.

توانایی یک ساختار انعطاف پذیر برای انحراف و اتلاف انرژی در هنگام زلزله نیز سودمند است زیرا بدون رسیدن به خرابی یا سقوط نهایی تغییر شکل می دهد. یک نمونه از ساختار شکل پذیر یک قاب فولادی با جزئیات مناسب با درجه ای از کشش است که باعث می شود قبل از شروع خرابی دچار تغییر شکلهای زیادی شود.

سازه های فولادی به ویژه به دلیل: – شکل پذیری فولاد به عنوان یک ماده – بسیاری از مکانیسم های شکل پذیر احتمالی قابل دستیابی در عناصر سازه های فلزی و اتصالات آنها – به ویژه در اتلاف انرژی از زلزله تبحر دارند. چیدمانهای ساختاری مانند قابهای مهاربند غیر عادی ، به گونه ای طراحی شده اند که قابهای عضو مهاربندی را به یک پرتو خارج از مرکز ستون تبدیل می کند.

ارزیابی لرزه ای به دلیل هزینه اقتصادی و انسانی زلزله در طی قرن گذشته ، تلاش قابل توجهی در درک و ارزیابی اثرات زمین لرزه بر ساختمان ها و تهیه کدهای برای کنترل طراحی و ساخت ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله انجام شده است. برای تجزیه و تحلیل پاسخ سازه ای که در معرض زلزله قرار گرفته است می توان از چندین روش استفاده کرد. انتخاب روش به ساختار و اهداف تجزیه و تحلیل بستگی دارد و شامل موارد زیر است:

  • روش استاندارد مورد استفاده در طراحی ، پاسخ مد با استفاده از طیف طراحی است. این یک روش خطی است که در آن رفتار عدم کشش در تعریف طیف طراحی ، از طریق استفاده از یک عامل رفتار در نظر گرفته می شود.
  • روش “نیروی جانبی” یک نسخه ساده از روش پاسخ معین است و یک تجزیه و تحلیل ایستایی است که فقط برای ساختارهای منظمی که اساساً در یک حالت لرزشی پاسخ می دهند ، قابل استفاده است.
  • تجزیه و تحلیل ‘Pushover’ یک تجزیه و تحلیل استاتیک غیر خطی است که تحت بارهای ثقلی ثابت و بارهای افقی به صورت یکنواخت انجام می شود
  • تحلیل غیر خطی تاریخچه زمانی ، تحلیلی پویا است که از طریق ادغام عددی مستقیم معادلات دیفرانسیل حرکت بدست می آید. عمل زلزله با شتاب نگاشت نشان داده می شود. این نوع تجزیه و تحلیل برای تحقیقات و مطالعات پیشینه کد استفاده می شود.

انعطاف پذیری و وزن کم

سازه های فولادی در یک منطقه لرزه ای مزایای دیگری نیز دارد ، یعنی انعطاف پذیری و وزن کم آنها. سازه های سخت و سنگین تر ، هنگام وقوع زلزله ، نیروهای بزرگتری را به خود جذب می کنند. سازه های فولادی عموماً انعطاف پذیرتر از انواع دیگر سازه ها بوده و از وزن کمتری برخوردار هستند (که در زیر بحث می شود). بنابراین نیروهای موجود در ساختار و پایه های آن کمتر است. این کاهش نیروهای طراحی به طور قابل توجهی هزینه هر دو روبنا و پایه های یک ساختمان را کاهش می دهد.

سازه های فولادی معمولاً در مقایسه با سازه هایی که با استفاده از مواد دیگر ساخته می شوند سبک هستند. همانطور که نیروهای زلزله با اینرسی در ارتباط هستند ، مربوط به جرم سازه هستند و بنابراین کاهش جرم ناگزیر منجر به کاهش نیروهای طراحی لرزه ای می شود. در واقع برخی از سازه های فولادی به اندازه کافی سبک هستند که طراحی لرزه ای حیاتی نیست. این مورد به ویژه در مورد سالن ها / سوله ها وجود دارد: آنها یک پاکت را در اطراف حجم زیادی ایجاد می کنند ، بنابراین وزن آنها در واحد سطح کم است و نیروهای باد و نه نیروهای لرزه ای ، به طور کلی بر طراحی حاکم هستند. این بدان معناست که ساختمانی که برای بارهای ثقل و باد طراحی شده است به طور ضمنی مقاومت کافی در برابر زلزله را ایجاد می کند. این توضیح می دهد که چرا در زمین لرزه های گذشته مشاهده شده است که چنین ساختمانهایی بسیار بهتر از ساختمانهای ساخته شده از مواد سنگین عمل می کنند.

طراحی لرزه ای سازه های فلزی

اصول راهنمای حاکم بر طراحی لرزه ای مفهومی عبارتند از: • سادگی سازه • یکنواختی ، تقارن و افزونگی • مقاومت و سفتی دو جهته (مقاومت پیچشی و سختی) • استفاده از دیافراگم های محکم و سفت در سطوح طبقاتی • استفاده از پایه های مناسب. اکنون طراحی لرزه ای مبتنی بر عملکرد معمولاً توسط طراحان پذیرفته شده است. اهداف عملکردی برای زلزله های با بزرگای مختلف مشخص شده و ساختار ساختمان برای دستیابی به این اهداف طراحی شده است. فرم های سازه ای فولادی سازه ای که برای مقاومت در برابر زلزله به طور معمول پذیرفته شده اند ، عبارتند از: • قاب های مقاوم در برابر لحظه • قاب هایی با مهاربند متحدالمرکز . نوآوری هایی مانند هسته های ورق فولادی که با تغییر شکل در برش ، انرژی را نیز جذب می کنند. مهاربندی متقاطع جذب انرژی و اجازه بلند شدن پایه های ستون در ساختمانهای فلزی به راحتی قابل اجرا است.

اطلاعات و تصاویر – science.howstuffworks.com ، Airworldwide.com ، constructsteel.org ، northern-weldarc.com ، constructalia.arcelormittal.com