مقاله تحلیلی: مقاومت لرزه‌ ای مسجد جامع الجزیره

مسجد جامع الجزیره (Djamaâ El Djazïr) سومین مسجد بزرگ جهان است که پیش بینی شده عمر 500 ساله داشته باشد. در نتیجه مسجد باید در برابر زلزله‌های محتمل این ناحیه یعنی الجزیره مقاوم باشد. چالشی که وجود داشت استفاده از یک سیستم در جهت حفظ سازه مسجد و افراد داخل آن در برابر زلزله‌های کوچک و متوسط و جلوگیری از فروریزش سازه در برابر زلزله‌های شدید بود. MAURER (شرکت مهندسی ساخت سازه‌های فولادی در آلمان) از ۴۶ جداگر لغزشی پاندولی (جداساز) و ۸۰ دمپر هیدرولیکی استفاده کرد.

این مسجد با مساحت ۴۰۰ هزار مترمربع و روزانه ۱۲۰ هزار بازدیدکننده باید در سال ۲۰۱۷ تکمیل می‌شد. سازه مرکزی یا نمازخانه با ابعاد ۱۴۵ * ۱۴۵ متر و ارتفاع ۶۵ متر میزبان بیش از ۳۲ هزار نفر خواهد بود.

طراحان برای این منطقه، دو نوع بار زلزله فرض می‌کنند. برای زلزله نوع DBE  (زلزله طرح) دوره بازگشت ۴۷۵ سال در نظر گرفته می‌شود؛ بنابراین احتمال رخداد این زلزله نسبتاً زیاد است. در این سطح از زلزله، باید از افراد، سازه و هر چه در آن است محافظت شود. زلزله MCE (حداکثر زلزله محتمل) دوره بازگشت ۲۴۷۵ ساله دارد در مورد این زلزله باید از کلیه افراد و سازه در مقابل خطر لرزه‌ای محافظت به عمل آید.

برای اینکه هر دو زلزله پوشش داده شوند، یک سیستم هیبریدی شامل جداگرهای پاندولی و دمپرها طراحی شد.

• ۲۴۶ جداگر پاندولی (پاندول‌های جداساز لغزشی - SIP) سازه را به‌صورت افقی از پایه جدا می‌کنند.
• 80 عدد دمپر هیدرولیکی تغییر مکان  افقی سازه را به 655 ± میلی‌متر محدود می‌کنند.

پریود سیستم روی مقدار ۳.۱ ثانیه ثابت شده است تا از این طریق اطمینان حاصل گردد که حداکثر شتاب زمین (PGA) به‌اندازه کافی کاهش می‌یابد.

زلزله DBE: پاندول‌های باربر لغزشی

جداگرهای لغزشی پاندولی نوع SIP، به‌طور عمده برای زلزله طرح آماده می‌گردند. در این زلزله (زلزله DBE)  جداگرهای SIP باید ۴ عملکرد داشته باشند:

1. آن‌ها باید بار قائم سازه را تحمل کنند.   نکته ویژه SIP توان تحمل بارهای بسیار زیاد  مذکور و حتی تحت تغییر شکلهای حداکثر است.
2. سطوح لغزشی امکان تغییر شکل‌های لغزشی افقی تا 655± میلی‌متر را فراهم میکنند و انرژی جنبشی از طریق اصطکاک ۳ درصدی به حرارت تبدیل می‌شود.
3. جداگرها، مسجد را از پایه جدا کرده و به این شکل مسجد به آرامی روی جداگر قرا می‌گیرد.
4. بعد از یک رخداد زلزله، جداسازها به حالت اولیه خود بازمی‌گردند این مورد توسط سطوح لغزشی مقعر شکل صورت میگیرد. این موضوع خیلی مهم است که حرکت سازه از پایه آن جداسازی گردد به‌خصوص زمانی که حرکات لرزه‌ای چندین مرتبه در یک‌جهت یکسان رخ می‌دهند.

هریک از ۲۴۶ عدد از جداسازهای SIP یک مساحت با ابعاد بیش از ۱۳۶۰ * ۱۳۶۰ میلی‌متر را اشغال می‌کنند. جداسازهای مذکور زیرستون‌ها جاگذاری شده‌اند.

ضریب نسبی اصطکاک جداسازها تنها ۳ درصد است که میتوانند شتاب افقی زلزله طراحی وارد بر سازه را تا 0.12g کنترل کنند و این کفایت میکند.  این موضوع یک حفاظت مؤثر و مطلوب برای سازه تأمین می‌کند.

برای زلزله MCE، یک ضریب اصطکاک حدود ۱۰ تا ۱۲ درصد احتیاج است تا از طریق آن تغییر مکان 655 میلی‌متر کنترل گردد. اگرچه ضریب اصطکاک جداساز عدد بزرگی باشد اما زمانی که زلزله‌های ضعیف در سطح طرح رخ می‌دهند جداساز حرکتی نخواهد داشت.  به‌عنوان یک نتیجه میتوان گفت که سازه تحت تأثیر شتاب‌های افقی بزرگ مرتعش میشود و هر آنچه در آن است به‌طور قابل‌توجهی آسیب می‌بینند.

زلزله MCE: فعال کردن دمپرهای هیدرولیکی انعطاف پذیر اضافی

محدود کردن تغییر مکان افقی سازه مهم‌ترین هدفی است که در زلزله MCE دنبال می‌گردد. بنابراین ۴۰ عدد میراگر هیدرولیکی در هر دو جهت طولی و عرضی نصب شدند. حداکثر پاسخ نیروی میراگرها برابر 3065  کیلو نیوتن است.

از خصوصیات ویژه میراگرهای مذکور این است که نه‌تنها حداکثر زلزله با PGA برابر 0.65g را پوشش می‌دهند بلکه با سرعت گرفتن پیستون از خود به طرز انعطافپذیری واکنش نشان می‌دهند. در مواقعی که زلزله‌های سطح طراحی رخ می‌دهند، دمپرها فقط موجب ایجاد یک نیروی بسیار کوچک شده اما زمانی که زلزله‌های قدرتمند رخ می‌دهند با یک نیروی بالا به طرز قابل‌توجهی واکنش نشان می‌دهند.  بنابراین انرژی جنبشی را به حرارت تبدیل می‌کنند (استهلاک انرژی). ازاین‌رو، در مواردی که زلزله‌های متوسط رخ می‌دهند دمپرها تقریباً غیرفعال هستند. این موضوع به جداسازهای SIP اجازه می‌دهد که کاملاً نرم حرکت کنند.

حداکثر زلزله‌ای که در الجزایر مفروض است دارای شتاب افقی برابر 0.4g است.  ازاین‌رو طراحی جداسازها و دمپرها با شتاب افقی 0.65g انجام شد.

علاوه بر موارد مطرح شده، یک ضریب اطمینان برابر 1.2 نیز لحاظ شد. در نتیجه پاسخ نیروی در حال رشد باید در محدوده یک سرعت فرضی ۱۰۰ تا ۱۲۰ سانتیمتر در ثانیه حفظ شود.  به همین منظور از یک سیستم سوپاپ استفاده شد.

در راستای این موضوع،  باید یک ضریب اطمینان برابر 1.5 طبق EN15129  لحاظ گردید به‌طوری که عملکرد دمپرها باید جوابگوی یک تغییر مکان با سرعت بیش از ۱۵۰ سانتی‌متر بر ثانیه باشد. در واقع این نوع بارگذاری شاید اصلاً رخ ندهد اما جداسازها  و دمپرها باید بر اساس آن طراحی گردند.

آزمایش‌های انجام شده در دانشگاه San Diego و Pavia

برای دریافت گواهینامه CE، آزمایشهایی بر اساس EN15129 مورد نیاز بود. هر دوی جداسازها و دمپرها در دانشگاه کالیفرنیا در سانتیاگو مورد آزمایش قرار گرفتند چراکه نمونه‌هایی از آن‌ها می‌بایست تحت اثر بار کامل، سرعت تغییر مکان و دامنه کامل آزموده میشدند.

بعد از انجام ۱۰ شبیه‌سازی هم جداسازها دارای عملکردی کامل بودند. سپس این نمونههای آزمایش‌شده روی سازه نصب شدند. در مرکز EU  در دانشگاه Pavia  چند آزمایش صورت گرفت. این قطعات سازه‌ای بعد از انجام آزمایش به‌صورت مستقیم برای نصب فرستاده شدند.

کلاهک  داخلی

پاندول‌های باربر جداساز نشاندهنده کیفیت ویژه می‌باشند چراکه قرار است عمر مفید پانصدساله مسجد را تأمین کنند. در داخل جداسازها یک کلاهک وجود دارد که دارای یک لولای کروی است و امکان دوران یک‌درصدی را در همه جهات فراهم می‌آورد؛ بنابراین هرگونه تغییر و تحول در وضعیت جداساز مثل نشست زمین و یا بروز خطای نصب را می‌توان از طریق آن کلاهک‌ها متعادل نمود. 

قابلیت تعویض جداسازها تنها با اعمال جابجایی جک به‌اندازه ۲ میلی‌متر

به‌هرحال به هر طریقی در هرزمانی در آینده ممکن است که جداسازها متحمل خرابی و آسیب گردند. به‌عنوان ‌مثال در اثر آتش‌سوزی نیاز ممکن است نیاز به تعویض باشد.  پلیت مهاری توسط تعدادی بولت درون بتن  نصب گردید و سپس جداسازها از طریق پیچ‌هایی روی آن نصب شدند. این کار خیلی دقیق است اما فقط اجازه جابجایی جداساز به‌اندازه ۲ میلی‌متر وجود دارد. به دلایلی، امکان بالا بردن بیشتر جک وجود ندارد.

  منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

 اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.