مهندسی عمران ایران
مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازیمهندسی عمران ایران
مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازیپی لغزشی
پی لغزشی
یک مشکل عمده در طراحی سازه‌های کوتاه تا متوسط در برابر زلزله این است که فرکانس ارتعاشی اصلی این‌گونه سازه‌ها در محدوده فرکانس هائی است که در آن زلزله معمولا بیشترین انرژی را داراست (0.8 ~ 0.1 ). این بدان معنی است که سازه هنگام زلزله نقش تشدیدکننده ارتعاشات زمین را خواهد داشت و این باعث بوجود آمدن شتابهای بالا و تغییرمکانهای زیاد در سازه می‌شود که می‌تواند باعث خرابی سازه شود. راه‌حل‌های موجود برای گریز از این مشکل را شاید بتوان به دوصورت کلی زیر بیان نمود:
· ساختن سازه‌ای محکم و کاملا صلب
· ساختن سازه با انعطاف‌پذیری بالا
میزان تشدید شتاب در سازه را
می‌توان با صلب‌تر کردن سازه کاهش داد به طوریکه به یک سازه کاملا صلب
هیچ شتابی بزرگتر از شتاب زمین‌لرزه وارد نمی‌شود ولی این یک راه‌حل
غیرمنطقی و غیرعملی می‌باشد. از سوی دیگر شتاب زمین‌لرزه به تنهائی (بدون
تشدید) می‌تواند باعث بروز خسارات قابل‌توجهی در سازه و یا ملحقات آن شود.
شکل 1
و اما انعطاف‌پذیر ساختن سازه باعث خواهد شد که زمان تناوب ارتعاشی سازه افزایش یافته و از محدوده انرژی حداکثر زلزله دور شود. انعطاف‌پذیری نیز به این معنی می‌باشد که اعضای سازه قبل از فرو ریختن تغییرشکل‌های خمیری قابل‌ملاحظه‌ای را تحمل کنند. ازطرفی دیگر در یک سازه انعطاف‌پذیر تغییرشکل‌های بزرگ می‌تواند باعث خرابی سازه و یا اعضای غیرسازه‌ای شوند. یکی از روشهائی که برای طرح مقاوم‌سازه‌های میان مرتبه طی قرن گذشته پیرامون آن بحث‌های بسیاری شده، ایجاد انعطاف‌پذیری (جهت دور کردن سازه از محدوده انرژی حداکثر زلزله) در پایه سازه می‌باشد که به جداسازی پایه(a) معروف می‌باشد.
شکل 3 و 2
تاکنون روشهای متعددی برای
جدایش پایه سازه از زمین پیشنهاد شده که بسیاری از این روشها به دلیل
پیچیدگی مدل و مسائل اجرائی آن، خیلی زود کنار گذاشته شدند. از جمله این
روشها، ساخت سازه بر روی گوی‌های فلزی می‌بود که به سازه اجازه می‌داد در
هنگام زمین‌لرزه بر روی این گوه‌ها لغزش کند. با وجود تمامی مشکلات اجرائی
این طرح، سازه‌هائی وجود دارند که بر این مبنا ساخته شده‌اند. برای نمونه
می‌توان به ساختمان هفت طبقه بتنی در سباستوپل کریمیا(b) اشاره کرد (1978) که بر روی گوی‌های بیضوی شکل ساخته شده
از چدن بنا شده است. پرید ارتعاشی این سازه در حدود 3 ثانیه می‌باشد که به
طور کاملا 
محسوسی از محدوده انرژی حداکثر
زلزله دور شده است.
شکل 4
سامانه پی لغزشی نیز یک روش کم هزینه و آسان برای دستیابی به این هدف است که می‌تواند راه‌حل مناسبی برای اجرای مقاوم سازه‌های بنائی در برابر حرکات زمین‌لرزه، در کشورهای در حال توسعه باشد. این نوع سیستم، ساده‌ترین نوع آن در بین سیستم‌های جداساز می‌باشد که عملکرد آن برپایه اصطکاک لغزشی خالص است. به این ترتیب که در محل اتصال دیوار و پی، یک لایه از مواد دانه‌ای (به عنوان مثال شن و ماسه)
شکل 5 و6
ریخته می‌شود که اتصال دیوار و پی را قطع کرده، به طوریکه در هنگام زلزله سازه بتواند بر روی این لایه لغزش کرده و از انتقال شتابهای بزرگتر از mg به سازه جلوگیری کند(m ، ضریب اصطکاک لایه لغزنده می‌باشد). مدل ریاضی و معادلات رفتاری این مدل جداساز در شکل نشان داده شده است. جهت عملکرد سیستم فوق در سازه‌های بنائی، پروژه تحقیقاتی در پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله(IIEES) انجام شد که طی آن بررسی‌های عددی و آزمایشگاهی فراوانی به روی این سیستم انجام شد. برای انجام آزمایش، مدلی 13 از یک دیوار آجریL شکل که مبین قسمتی از یک سازه بنائی می باشد ساخته شده و تحت بارهای دینامیکی توسط میز لرزان (c) آزمایش شد.
شکل7
در این پروژه علاوه بر بررسی تاثیر نوع مصالح مصرفی جهت استفاده در لایه های جداساز (نوع دانه بندی) بر رفتار پی لغزشی، اثر عدم تقارن سازه در پلان که باعث بروز پیش در رفتار سازه تحت تحریکات دینامیکی می شود نیز بررسی شد.
شکل8و 9
نتایج تحلیل‌های فوق حاکی
از آن بود که سیستم پی لغزشی ساده کارائی زیادی در کاهش
شتابهای منتقل شده به سازه دارد. آزمایشهای انجام شده نشان داد که نوع
ماده مصرفی در لایه لغزنده باید باتوجه به خصوصیات لرزه‌ای محل ساخت
سازه (ساختگاه) و تنش پای دیوار انتخاب شود، به طوریکه شتابها و
شکل10
تغییرمکانهای (لغزش‌ها) سازه در زلزله محتمل ساختگاه در حد و اندازه‌هائی باشد که به سازه صدمه وارد نشود و امکان استفاده مجدد از سازه بعد از زلزله محتمل نیز افزایش یابد.
مراجع
1. سمینار کارشناسی ارشد، بررسی کارکرد پی لغزشی خالص و تحلیل مقایسه‌ای آن با سایر سیستم‌های جداساز، رضا امینائی، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، 1379.
2. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، تحلیل عددی و آزمایشگاهی پیچش در سازه‌های بنائی جدا شده توسط پی لغزشی ساده، رضا امینایی، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، 1380.
a. Base Isolation
b. Sebastopol-crimia
c. Shaking Table
