شواهد تاریخی زلزله ها گذشته نشان داده است که حجم عمده ای از خسارات ناشی از این زلزله ها ناشی از آسیب های وارده به اجزای غیرسازه ای مهم از جمله تجهیزات بیمارستانی ، آبرسانی، و نیروگاهی بوده است ، لذا اتخاذ تدابیری جهت حفظ بیشتر سلامت این تجهیزات ضروری به نظر می رسد.
متأسفانه علیرغم پیشرفت در تعریف شاخص خسارت اجزاء سازه ای با استفاده از معیارهایی مانند جابجایی نسبی ، در مورد تجهیزات صنعتی و اجزاء غیرسازه ای تعریف دقیق و مشخصی از خسارت در دست نیست. یک نوع از تجهیزات صنعتی و اجزاء غیرسازه ای تجهیزاتی مانند کامپیوترها، ترانسفورماتورهای برق، تابلوهای برق و … هستند که عملاً به علت نوع طراحی دارای صلبیت بسیار بوده و دارای شکل پذیری و انعطاف پذیری نیستند. در گاهی از اوقات این تجهیزات بصورت آزاد (Free-Standing) بر روی بسترهای تعیین شده که غالباً صلب می‌باشد (اعم از سطح یک میز مطالعه و یا بستر بتن ریزی شده و یا سقف صلب) قرار گرفته اند. واژگونی بسیاری از این نوع تجهیزات و یا حتی لغزش آنها از جایگاه اولیه خود باعث بروز خسارت جبران ناپذیری به صاحبان صنایع و سازه های حیاتی شده است. در بررسی رفتار دینامیکی این گونه تجهیزات استفاده از مدل بلوک صلب از سال ۱۹۶۳ با مطالعات Housner آغاز شده و تاکنون ده ها مقاله در خصوص رفتار دینامیکی بلوک صلب ارائه شده است و مطالعات همچنان در این مبحث ادامه دارد.
شاید بتوان اذعان نمود رفتار دینامیکی غیرخطی هندسی و آشوبناک(chaotic) بلوک صلب باعث عدم توفیق در پیش بینی مناسب پاسخ و همچنین تخمین خسارت وارد بر آنها شده است. مقالات فراوان علمی که در راستای شناخت بهتر پاسخ این نوع سیستمهای دینامیکی تاکنون به چاپ رسیده است نشان دهنده نیاز به تحقیقات بیشتر در این خصوص می باشد. از جمله رفتارهای خاص بلوک صلب به عنوان یک سیستم آشوبناک می توان به حساسیت زیاد آن به تغییر در شرایط مرزی اشاره داشت. با دقت در این نکته که در مواردی به واسطه تأمین برق، آب و یا حتی به واسطه استراتژی های مقاوم سازی این تجهیزات به یکدیگر و یا گاهی به یک سازه نگهدارنده متصل شده اند و این اتصال به واسطه تغییر در شرایط مرزی می تواند منشا رفتارهای متفاوت از آنچه از یک تجهیز آزاد انتظار می رود باشد، مطالعه این اثرات اندرکنشی ضروری به نظر می رسد .
در این تحقیق با توجه به این مطلب ، اثرات اندرکنشی بین دو تجهیز (دو بلوک صلب) به یکدیگر متصل و همچنین اثرات بسته شدن یک تجهیز (یک بلوک صلب) به سازه نگهدارنده در پاسخ دینامیکی تجهیز (و یا تجهیزات) مورد بررسی قرار گرفته است. تجهیزات مورد بررسی در این تحقیق آن دسته از تجهیزاتی هستند که دارای قابلیت بلندشدگی از بستر بوده و از نظر رفتاری می‌توانند صلب تصور گردند.
این تحقیق در ۶ فصل تدوین شده است: در فصل اول مروری مختصر بر تجربیات زلزله های گذشته در خصوص آسیب های وارده به تجهیزات غیرسازه ای و صنعتی و مطالعات گذشته در مورد رفتار دینامیکی بلوک صلب ارائه شده است. دراین فصل همچنین دیدگاه آیین نامه های کنونی در مورد تجهیزات غیرسازه ای و لزوم در نظر گرفتن ملاحظات اندرکنشی با توجه به زلزله های گذشته و خلاهای موجود دراین آیین نامه ها بیان گردیده است. در ادامه این فصل از تحقیق روش انجام کار و فرضیات مدلسازی ، ضوابط و اصطلاحات قراردادی و وجه تمایز این تحقیق با تحقیقات گذشته معرفی شده است. در فصل دوم از این تحقیق معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم یک بلوک مهار شده و در ادامه دو بلوک صلب بسته شده به یکدیگر ارائه شده و روند تحلیل عددی جهت حل معادلات دینامیکی مطرح شده ، بیان گردیده است.
با توجه به آنکه نتایج آزمایشگاهی رسمی و مورد قبول در خصوص رفتار دینامیکی بلوک صلب تحت زلزله وجود نداشت که مبنای کنترل نتایج خروجی برنامه کامپیوتری گردد از چهار معیار کنترل در این خصوص استفاده گردیده است. اولین معیار که لازمه کلیه تحلیلهای غیرخطی است معیار پایداری و یا Convergence می‌باشد. در فصل سوم در ادامه نتایج برنامه کامپیوتری (حل عددی) در سه حالت خاص :المان رابط دارای سختی و میرایی صفر باشد ، یکی از بلوک ها دارای عرض زیاد باشد (مسأله تبدیل به حالت یک بلوک بسته شده به دیوار می‌گردد) و در نهایت دو بلوک بسته شده به یکدیگر زمانی که میرایی المان رابط صفر در نظر گرفته شود ، کنترل گردیده است.
در فصل چهارم با انجام تحلیلهای حساسیت ، حداکثر چرخش بلوکها و شاخص خسارت نسبت به تغییر در زلزله های ورودی ، خصوصیات المان رابط و جرم بلوکها مورد بررسی قرار گرفته است و نهایتا مطالعات آماری و منحنی های آسیب پذیری برای حالتهای مختلف ترسیم شده و مورد بررسی قرار گرفته است.
در فصل پنجم خلاصه نتایج این تحقیق و در نهایت عناوین تحقیقاتی در ادامه این تحقیق معرفی شده است.
در پیوست ۱ روش بدست آوردن معادلات تعادل دینامیکی یک بلوک صلب از طریق مفاهیم دینامیک برداری و در پیوست ۲ این تحقیق چالشهای پیش رو در مدلسازی المان رابط و حل معادلات دینامیکی مدلهای مورد بررسی معرفی شده است.
بررسی رفتار لرزه ای تجهیزات صلب با در نظر گرفتن اندرکنش مابین آنها/شریف وحید
/توسط Arash Eslamiمتأسفانه علیرغم پیشرفت در تعریف شاخص خسارت اجزاء سازه ای با استفاده از معیارهایی مانند جابجایی نسبی ، در مورد تجهیزات صنعتی و اجزاء غیرسازه ای تعریف دقیق و مشخصی از خسارت در دست نیست. یک نوع از تجهیزات صنعتی و اجزاء غیرسازه ای تجهیزاتی مانند کامپیوترها، ترانسفورماتورهای برق، تابلوهای برق و … هستند که عملاً به علت نوع طراحی دارای صلبیت بسیار بوده و دارای شکل پذیری و انعطاف پذیری نیستند. در گاهی از اوقات این تجهیزات بصورت آزاد (Free-Standing) بر روی بسترهای تعیین شده که غالباً صلب می‌باشد (اعم از سطح یک میز مطالعه و یا بستر بتن ریزی شده و یا سقف صلب) قرار گرفته اند. واژگونی بسیاری از این نوع تجهیزات و یا حتی لغزش آنها از جایگاه اولیه خود باعث بروز خسارت جبران ناپذیری به صاحبان صنایع و سازه های حیاتی شده است. در بررسی رفتار دینامیکی این گونه تجهیزات استفاده از مدل بلوک صلب از سال ۱۹۶۳ با مطالعات Housner آغاز شده و تاکنون ده ها مقاله در خصوص رفتار دینامیکی بلوک صلب ارائه شده است و مطالعات همچنان در این مبحث ادامه دارد.
شاید بتوان اذعان نمود رفتار دینامیکی غیرخطی هندسی و آشوبناک(chaotic) بلوک صلب باعث عدم توفیق در پیش بینی مناسب پاسخ و همچنین تخمین خسارت وارد بر آنها شده است. مقالات فراوان علمی که در راستای شناخت بهتر پاسخ این نوع سیستمهای دینامیکی تاکنون به چاپ رسیده است نشان دهنده نیاز به تحقیقات بیشتر در این خصوص می باشد. از جمله رفتارهای خاص بلوک صلب به عنوان یک سیستم آشوبناک می توان به حساسیت زیاد آن به تغییر در شرایط مرزی اشاره داشت. با دقت در این نکته که در مواردی به واسطه تأمین برق، آب و یا حتی به واسطه استراتژی های مقاوم سازی این تجهیزات به یکدیگر و یا گاهی به یک سازه نگهدارنده متصل شده اند و این اتصال به واسطه تغییر در شرایط مرزی می تواند منشا رفتارهای متفاوت از آنچه از یک تجهیز آزاد انتظار می رود باشد، مطالعه این اثرات اندرکنشی ضروری به نظر می رسد .
در این تحقیق با توجه به این مطلب ، اثرات اندرکنشی بین دو تجهیز (دو بلوک صلب) به یکدیگر متصل و همچنین اثرات بسته شدن یک تجهیز (یک بلوک صلب) به سازه نگهدارنده در پاسخ دینامیکی تجهیز (و یا تجهیزات) مورد بررسی قرار گرفته است. تجهیزات مورد بررسی در این تحقیق آن دسته از تجهیزاتی هستند که دارای قابلیت بلندشدگی از بستر بوده و از نظر رفتاری می‌توانند صلب تصور گردند.
این تحقیق در ۶ فصل تدوین شده است: در فصل اول مروری مختصر بر تجربیات زلزله های گذشته در خصوص آسیب های وارده به تجهیزات غیرسازه ای و صنعتی و مطالعات گذشته در مورد رفتار دینامیکی بلوک صلب ارائه شده است. دراین فصل همچنین دیدگاه آیین نامه های کنونی در مورد تجهیزات غیرسازه ای و لزوم در نظر گرفتن ملاحظات اندرکنشی با توجه به زلزله های گذشته و خلاهای موجود دراین آیین نامه ها بیان گردیده است. در ادامه این فصل از تحقیق روش انجام کار و فرضیات مدلسازی ، ضوابط و اصطلاحات قراردادی و وجه تمایز این تحقیق با تحقیقات گذشته معرفی شده است. در فصل دوم از این تحقیق معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم یک بلوک مهار شده و در ادامه دو بلوک صلب بسته شده به یکدیگر ارائه شده و روند تحلیل عددی جهت حل معادلات دینامیکی مطرح شده ، بیان گردیده است.
با توجه به آنکه نتایج آزمایشگاهی رسمی و مورد قبول در خصوص رفتار دینامیکی بلوک صلب تحت زلزله وجود نداشت که مبنای کنترل نتایج خروجی برنامه کامپیوتری گردد از چهار معیار کنترل در این خصوص استفاده گردیده است. اولین معیار که لازمه کلیه تحلیلهای غیرخطی است معیار پایداری و یا Convergence می‌باشد. در فصل سوم در ادامه نتایج برنامه کامپیوتری (حل عددی) در سه حالت خاص :المان رابط دارای سختی و میرایی صفر باشد ، یکی از بلوک ها دارای عرض زیاد باشد (مسأله تبدیل به حالت یک بلوک بسته شده به دیوار می‌گردد) و در نهایت دو بلوک بسته شده به یکدیگر زمانی که میرایی المان رابط صفر در نظر گرفته شود ، کنترل گردیده است.
در فصل چهارم با انجام تحلیلهای حساسیت ، حداکثر چرخش بلوکها و شاخص خسارت نسبت به تغییر در زلزله های ورودی ، خصوصیات المان رابط و جرم بلوکها مورد بررسی قرار گرفته است و نهایتا مطالعات آماری و منحنی های آسیب پذیری برای حالتهای مختلف ترسیم شده و مورد بررسی قرار گرفته است.
در فصل پنجم خلاصه نتایج این تحقیق و در نهایت عناوین تحقیقاتی در ادامه این تحقیق معرفی شده است.
در پیوست ۱ روش بدست آوردن معادلات تعادل دینامیکی یک بلوک صلب از طریق مفاهیم دینامیک برداری و در پیوست ۲ این تحقیق چالشهای پیش رو در مدلسازی المان رابط و حل معادلات دینامیکی مدلهای مورد بررسی معرفی شده است.