کد خبر : 2122 دوشنبه 27 بهمن 1393 - 12:38:45
دستگاهی-برای-شبیه‌سازی-زلزله

دستگاهی برای شبیه‌سازی زلزله

کشور ما از نظر لرزه خیزی در معرض خطر بالایی قرار دارد و همه ساله چند بار تحت تاثیر امواج لرزه‌ای می‌لرزد. وقوع زمین لرزه با توجه به شدت و فاصله از کانون زلزله و گسل‌های موجود می‌تواند با پیامدهایی مانند ویرانی و تلفات مالی و جانی همراه باشد.

از این رو دستگاه های اجرایی مانند وزارت راه و شهرسازی به عنوان متولیان ساخت و ساز مسکن در کشور در تلاش هستند به کمک فناوری های پیشرفته مقاومت سازه ها را در برابر حوادث طبیعی افزایش دهند. میز لرزه از جمله فناوری هایی است که بررسی های دقیق تر بر نحوه کنترل رفتار ساختمان ها در برابر وقوع زمین لرزه را امکان پذیر می کند.

در مراکز تحقیقاتی که در زمینه زلزله شناسی و مهندسی زلزله فعالیت می کنند میز هایی تحت عنوان میزهای لرزه وجود دارد که می توان از این میزها برای ساخت یک سازه در مقیاس واقعی استفاده کرد. در زیر صفحه اصلی میز لرزه، جک های هیدرولیکی وجود دارد که لرزش هایی مشابه لرزش های زمین را به میز و ساختمانی که روی این میز قرار دارد وارد می کند. این میز مشاهده رفتار دینامیکی سازه را برای محققان فراهم می کند. پیش از ساخت واقعی سازه از میز لرزه کمک گرفته می شود تا روند طراحی و ساخت کنترل شده پیش رود.

وقتی سازه ای می لرزد

با استفاده از این میز می توان از نظر سازه ای و مکانیکی آزمایش های گوناگونی را براساس شدت و دقت مورد نیاز انجام داد. دکتر فرزاد حاتمی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر در گفت وگو با جام جم آنلاین می گوید: میز لرزه میزی است که به طور اختصاصی برای زلزله طراحی شده است. به این میزها اصطلاحا Shaking Table گفته می شود. این میز مدل زلزله را شبیه سازی می کند و همان وضعی که در هنگام بروز زلزله برای یک ساختمان پیش می آید، یا تنش و فشاری که روی ساختمان اعمال می شود به کمک این میز شبیه سازی می شود. بنابراین شما می توانید وضع زلزله و رفتار سازه در برابر زلزله را به طور واقعی مدل سازی کنید و متوجه شوید در مراحل طراحی و اجرا چه نقاط ضعفی وجود داشته است.

این نقطه ضعف پیش آمده نه فقط از نظر ضوابط آیین نامه ای بلکه از نظر ماهیت زلزله حائز اهمیت است. اگر ماهیت زلزله تابع شرایط رخداد آن باشد یعنی تابع شرایط ژئوتکنیکی و کانون زلزله است. بنابراین هر سازه در برابر زلزله رفتار خاص خودش را دارد. این ویژگی باید حتما مورد ارزیابی دقیق قرار گیرد. برای سازه های خاص مانند پل ها و ساختمان های مرتفع یا سازه هایی که از اهمیت بالایی برخوردارند همیشه شاهد این اتفاق هستیم.

به عبارتی برای این سازه ها لازم است طیف ویژه ساختگاه را به دست آوریم، آزمایش های واقعی انجام دهیم و در نهایت خروجی ها را تست کرده و مورد بررسی قرار دهیم. همه این موارد بدیهی بوده و اتفاقاتی است که معمولا رخ می دهد. با این میز لرزه می توان عملا یک سازه واقعی را در ابعاد و اندازه های مختلف کوچک یا بزرگ مدلسازی کرده و ویژگی های ساختاری آن را مورد بررسی قرار داد. ابعاد این میز لرزه ای که ما ساخته ایم 4×5 / 2 متر است و حدود 25 سانتی متر می تواند جا به جایی داشته باشد. شتابی که این میز لرزه می تواند ایجاد کند حدود 5 / 1 برابر شتاب ثقل و سرعت آن حدود 300 میلی متر بر ثانیه است. این داده ها از سوی محققان داخلی طراحی شد و مورد آزمایشات متعددی قرار گرفت که در نهایت به ساخت این میز در دانشگاه صنعتی امیرکبیر منجر شد.

وی می افزاید: به گفته عضو شورای پژوهشی مرکز تحقیقات سازه و زلزله دانشگاه، این میز به تجهیزات مختلفی مجهز شده است که در طراحی و ساخت آن اعضای هیات علمی دانشگاه همکاری داشته اند. میز لرزه ساخته شده در مرکز تحقیقات سازه و لرزه دانشگاه امیرکبیر راه اندازی شد که از تیر مورد بهره برداری قرار گرفته است. مرداد امسال مسابقات دانشجویی برای سازه های سبک خرپایی چوبی برگزار شد که آزمایشات میز در این سازه ها اجرا شد و با نتایج موفقیت آمیزی همراه بود.

چند روز پیش این میز در آزمایشات مقطع دکتری برای دیوارهای بنایی مورد استفاده قرار گرفت که با خروجی های خوبی همراه بود. عملا این میز فقط برای بررسی ها کاربرد ندارد و زمانی که سازه ای طراحی شد و ساخت آن به پایان رسید می توان به کمک این میز صحت سازه ساخته شده را مورد بررسی و ارزیابی قرار داد.

ساخت و ساز، تابع آیین نامه است

به گفته عضو شورای پژوهشی مرکز تحقیقات سازه و زلزله دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در مراکز تحقیقاتی مانند مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و همچنین در پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، بنیاد مسکن انقلاب اسلامی یا پژوهشکده سوانح طبیعی و به طور کلی سازمان هایی که درگیر ساخت و ساز و به نوعی پوشش حوادث هستند همه می توانند به نوعی در این زمینه دست اندرکار باشند. مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن یکی از مراکزی است که آیین نامه ها و دستورالعمل های خاص خودش را دارد و به نوعی به مراکز دیگر هم کمک می کند. برای مثال فرض کنید ما دستورالعملی تحت عنوان آیین نامه 2800 زلزله داریم. این آیین نامه از سوی سازمان مدیریت و برنامه ریزی مصوب شده و جزو دستورالعمل های نظام فنی و اجرایی کشور تلقی می شود.

وی با اشاره به آیین نامه های موجود در این حوزه می گوید: این آیین نامه ضوابطی را برای اجرای ساختمان ها به منظور مقابله با زلزله ارائه می کند و دستورالعمل آن هم الزام آور است. علاوه بر این ما مباحثی مانند مبحث نهم مقررات ملی را داریم که به بحث طرح و اجرای سازه های بتن آرمه می پردازد یا مبحث دهم مقررات ملی که به بحث طرح و اجرای سازه های فولادی پرداخته است. در مبحث ششم مقررات میلادی به موضوع بارهای وارد بر ساختمان پرداخته شده و در مبحث هشتم مقررات ملی نیز موضوع سازه های بنایی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

همه اینها دست در دست هم داده اند تا یکسری ضوابط و الزاماتی را برای ساخت سازه ها اجرا کنند. وقتی این الزامات بدرستی اجرا شود شما می توانید انتظار داشته باشید که ساختمان شما عیب و نقصی نداشته باشد. وقتی به این هدف دست پیدا می کنید که داده ها بدرستی وارد مراحل طراحی و ساخت شده باشد. اگر داده ها به هر علتی اشتباه وارد شده باشد یعنی دانسته های ورودی شما در مراحل طراحی و ساخت سازه اشتباه باشد یا با خطا همراه باشد، خروجی ها نیز با خطا همراه خواهد بود. باید درستی داده های ورودی را مورد بررسی قرار داد.

در سطح دنیا دستگاه ها و ابزارهایی برای این کار ساخته شده است که یکی از این ابزارها میز لرزه است. بزرگ ترین میز لرزه دنیا در کوبه ژاپن ساخته شده است. با این میز لرزه می توان ساختمان هایی با اسکلت های بزرگ تر را مدل سازی کرد. ما در دانشگاه صنعتی امیرکبیر در تلاش هستیم میز لرزه بزرگ تری را طراحی کرده و بسازیم و با بعضی شرکت های خارجی نیز برای همکاری قراردادهایی بسته ایم تا بتوانیم تا دو یا سه سال آینده میز لرزه بزرگ تری را در دانشگاه صنعتی امیرکبیر بسازیم. امیدواریم پیرو تجربیاتی که پس از ساخت این میز لرزه با یک درجه آزادی به دست آورده ایم، بتوانیم به این هدف دست پیدا کنیم.

بررسی سازه ها در ابعادی کوچک تر

دکتر حاتمی درباره چگونگی عملکرد میز لرزه می گوید: عملکرد میز این طور نیست که لازم باشد برای این کار یک ماکت از سازه مورد نظر بسازیم. در علم مهندسی مانند مهندسی عمران موضوع آنالیز ابعادی سازه مطرح است. برای این کار برای مثال ابعاد اسکلت یک ساختمان چهار طبقه را که هر طبقه آن سه متر ارتفاع داشته و دارای دهنه های 5 / 4 متری است با استفاده از نرم افزارهای خاص کوچک می کنیم نه این که بخواهیم ماکتی از این سازه تهیه کنیم. کوچک شدن ابعاد یک سازه طراحی اختصاصی دارد. به عبارت دیگر برای این کار همان سازه با همان مشخصات و ویژگی ها را در مقیاس کوچک تر مدل سازی می کنیم و به این ترتیب آن سازه را روی میز شبیه سازی می کنیم. این کار هزینه های آزمایشات را هم کاهش می دهد.

برای مثال وقتی مسابقات دانشجویی برای سازه های بلندمرتبه برگزار می شود به این معنی نیست که این سازه های بلندمرتبه را ساخته و مورد بررسی قرار داده ایم. در حقیقت ما یک ساختمان مرتفع را آنالیز ابعادی کرده ایم و اندازه و ابعاد اسکلت ساختمان و اتصالات و نوع فونداسیون این سازه را در مقیاس کوچک تر تبدیل کرده و این سازه را در میز لرزه مورد بررسی و آزمایش قرار داده ایم تا خروجی ها بتواند با همان ضریب مقیاس به نتایج واقعی در پروژه اصلی تبدیل شود.

آزمایشگاهی برای ساخت و ساز

در سطح دنیا میزهای لرزه متفاوتی در ابعاد و اندازه های مختلف وجود دارد. به گفته این عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ما در ایران سه میز لرزه داشتیم. یکی از آنها میز لرزه ای بود که در دانشگاه صنعتی شریف مورد بهره برداری قرار گرفته است. درجه آزادی این میز 3 درجه بود و اکنون در تلاش هستند درجه آزادی این میز را به 6 افزایش دهند. در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن میز لرزه دیگری وجود دارد که اندازه و ابعاد آن کوچک تر است. میز لرزه دیگری در پژوهشگاه بین المللی زلزله وجود دارد که ابعاد و اندازه آن هم کوچک تر است.

البته قرار است در این پژوهشگاه میز لرزه بزرگ تری مورد بهره برداری قرار گیرد. یکی از ویژگی های منحصربه فرد میز لرزه جدید ساخته شده در دانشگاه صنعتی امیرکبیر این است که فناوری ساخت عرضه، سیستم الکتریکی و وسایلی که به عنوان تجهیزات جانبی از آن استفاده می شود بومی و محصول دانش داخلی است، اما میز لرزه های دیگری که پیش از این مورد استفاده قرار می گرفت از خارج وارد می شد و وارداتی محسوب می شود. از آنجا که این میز لرزه در داخل کشور ساخته شده است می تواند نقش مهمی در کاهش هزینه ها داشته باشد.

بنابراین آزمون هایی که قرار است روی این میز انجام شود هزینه کمتری دارد و متقاضیان که قشر وسیعی از دانشجویان مقاطع تحصیلات تکمیلی و دکتری و گروهی از مهندسان مشغول فعالیت ساخت و ساز هستند، می توانند به آسانی از قابلیت های این میزلرزه استفاده کنند و این می تواند بهانه خوبی باشد برای این که بتوان در پروژه های بعدی مدل های بزرگ تری از این میز لرزه را در داخل کشور طراحی کرد و ساخت. این میز لرزه، آزمایشگاهی در ابعاد کوچک است که همه دانشجویان و مهندسانی که در این حوزه مشغول فعالیت هستند، می توانند از این امکان استفاده کنند. امیدواریم با استفاده از تجهیزات نوینی مانند میزلرزه بتوانیم در آینده ساختمان های مقاوم تر و بهینه تری بسازیم.

نظرات شما

[کد امنیتی جدید]