3363  

طراحی سازه غیر ساختمانی

در یک سازه ساختمانی المان هایی نظیر ستون، تیر، مهاربند و دیوار برشی می تواند وجود داشته باشد. کاربری این نوع سازه ها، غالبا به نوعی است که تردد افراد بر روی دیافراگم کف در آنها وجود دارند.
 

سازه های غیرساختمانی، اصطلاحا به سازه هایی گفته می شود که کاربری آنها مشابه ساختمان هایی متعارف نیست.


 

یک جز غیر سازه ای، جزئی است که درون یک سازه و متصل به آن قرار می گیرد، نقشی در تحمل بارهای جانبی وارد بر سازه ندارد و غالبا وزن آن نسبت به وزن کل سازه بسیار کمتر است. مواردی مانند اجرای معماری، تاسیسات مکانیکی و برقی عملا هم در سازه های ساختمانی وجود دارند و هم ممکن است در یک سازه غیر ساختمانی وجود داشته باشد (قطعا تاسیسات مکانیکی و برقی در یک سیلوی ذخیره گندم وجود دارد.) با توجه به ویرایش چهارم استاندارد 2800، ضوابط طراحی لرزه ای این اعضا (اجزای معماری، تاسیسات مکانیکی و برقی) بر مبنای ضوابط اعضای غیر سازه ای انجام می گیرد.
 

سازه های غیر ساختمانی به دو دسته سازه های مشابه ساختمان و غیر مشابه ساختمان تقسیم بندی می شوند. سازه های غیر مشابه ساختمان خود نیز به دو دسته سازه های متکی به زمین و سازه های متکی به سازه های دیگر تقسیم می شوند.
 

بارهای مرده در محاسبات وزن موثر لرزه ای باید به صورت کامل لحاظ شود. حداقل 40 درصد بار زنده کف ها (در صورت وجود) باید در محاسبات وزن موثر لرزه ای در نظر گرفته شود. در سازه هایی که دارای تجهیزات صنعتی از قبیل مخازن، بونکرها، قیف ها، لوله ها و غیره می باشند، وزن موثر لرزه ای باید شامل وزن محتویات آنها در شرایط بهره برداری نیز باشد. در شرایط استثنایی که ممکن است وزن محتویات تجهیزات صنعتی به دلیل شرایط غیرمتعارف عملکرد تجهیزات افزایش یابد، وزن اضافی آنها جز وزن موثر لرزه ای محسوب نمی شوند. برای سیلوهای حائی مواد دانه ای، می توان 80 درصد وزن محتویات آنها را به عنوان وزن موثر منظور نمود.
 

برای سازه های ساختمانی می توان از روابط تجربی برای تعیین زمان تناوب سازه استفاده کرد که البته ممکن است در روند تحلیل سازه مقدار آن اصلاح شود. ویرایش چهارم استاندارد 2800 برای تعیین زمان تناوب سازه های غیرساختمانی، استفاده از روابط تجربی را مناسب نمی داند و تصریح می کند که زمان تناوب این سازه ها باید با استفاده از روش های تحلیلی مناسب و با در نظر گرفتن خصوصیات سازه محاسبه شود. به عبارت دیگر در سازه های غیرساختمانی، باید یکی از دو روش زیر برای تعیین زمان تناوب به کار رود:
الف) استفاده از تحلیل مودال سازه برای تعیین زمان تناوب مود اصلی
ب) استفاده از روابط تحلیلی پیشنهاد شده در مراجع مهندسی زلزله
در توضیح بیشتر روش های مورد استفاده برای محاسبه زمان تناوب سازه های غیر ساختمانی باید گفت که اگر یک سازه غیر ساختمانی از نوع مشابه ساختمان باشد، احتمالا به دلیل توزیع غیر یکنواخت جرم در ترازهای آن و همچنین به دلیل عدم وجود دیافراگم کف در بیشتر مواقع، توصیه می شود که مدلسازی کامپیوتری برای تحلیل مودال سازه انجام شده و زمان تناوب آن به دست آید. در مقابل برای سازه های غیر ساختمانی  که از نوع غیر مشابه ساختمان ها هستند، هرچند می توان از مدلسازی و تحلیل مودال استفاده کرد، ولی از سوی دیگر می توان زمان تناوب تحلیلی آنها را توسط روابط تحلیلی ساده شده ای به دست آورد.
 

در یک سازه غیرساختمانی، نحوه تعیین مقادیر شتاب مبنای طرح، ضریب بازتاب سازه و ضریب اهمیت سازه کاملا مشابه با یک سازه ساختمانی می باشد. فرض کنید قصد داریم یک دودکش صنعتی را در یک پالایشگاه بسازیم. بسیاری از مهندسین در تعیین ضریب اهمیت دچار ابهام می شوند، چرا که در جدول مربوط به ضریب اهمیت سازه ها در فصل سوم استاندارد 2800 اشاره ای به دودکش صنعتی نشده است. در جواب باید گفت که ضریب اهمیت دودکش در این حالت مشابه با ضریب اهمیت سازه های پروژه ای که در آن ساخته می شود می باشد (یعنی در اینجا باید از ضریب اهمیت پالایشگاه استفاده شود). البته باید به این نکته اشاره کرد که اگر آسیب به سازه دودکش خللی در نحوه عملکرد پالایشگاه ایجاد نکند، می توان ضریب اهمیت کمتری را برای طراحی آن در نظر گرفت.
 

به طور کلی برای طراحی یک سازه غیر ساختمانی نیازی به کنترل محدودیت مربوط به تغییر مکان های جانبی نسبی (کنترل دریفت) نیست، اما باید اطمینان حاصل شود که جابجایی نسبی سازه غیرساختمانی ناشی از زلزله اثر نامطلوب بر پایداری کل سازه یا اجزای غیر سازه ای متصل به آنها مانند لوله ها یا سکوهای بتنی دسترسی نداشته باشند.
 

در صورتیکه در نظر گرفتن اثر P-delta در تحلیل، موجب تغییر تلاش های موجود در اعضای سازه به میزان بیش از 10 درصد، حتی در یک عضو از اعضای سازه شود باید آثار آن برای کل سازه در نظر گرفته شود. در صورتیکه میزان اثر P-delta حتی در یک عضو از اعضای سازه از 33 درصد فراتر رود، احتمال ناپایداری در شازه زیاد است و لازم است سختی جانبی آن افزایش یابد.
 

گاهی اوقات در مدارک مرجع مربوط به یک سازه ساختمانی خاص که توسط سازنده آن سازه ارائه می شود، مبانی ویژه ای برای محاسبه نیروی جانبی زلزله توصیه می شود. در این موارد می توان از مبانی ارائه شده توسط سازنده استفاده کرد، مشروط بر اینکه الزامات زیر رعایت گردند:
الف) پارامتر های مربوط به حرکت زمین کمتر از مقادیر عنوان شده در فصل سوم استاندارد 2800 نباشد. به بیان بهتر می توان گفت که شتاب مبنای طرح (A) که نماینده ای برای شدت حرکت زمین است، باید منطبق با ضوابط ویرایش چهارم استاندارد 2800 تعیین شده باشد.
ب) نیروی جانبی عنوان شده در مدارک مرجع نباید کمتر از 80 درصد مقدار نیروی جانبی محاسبه شده توسط ضوابط این فصل (بدون در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه) و یا کمتر از 70 درصد مقدار نیروی جانبی محاسبه شده توسط ضوابط این فصل (با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه) باشد.
 

نظر به تنوع گسترده ای که سازه های غیرساختمانی در صنایع مختلف دارند، نیاز به دستورالعمل های ویژه ای برای طراحی سازه ها احساس می شود که باید به تدریج تهیه و تدوین گردند. تعدادی از این دستورالعمل ها تا کنون تهیه شده و تعدادی نیز در دست تهیه می باشد که از جمله این نشریات می توان به موارد زیر اشاره کرد:
الف) نشریه شماره 123 معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی با عنوان " نیروی جانبی زلزله موثر در مخازن زمینی و زیرزمینی "
ب) نشریه شماره 38 شرکت نفت با عنوان " آیین نامه طراحی لرزه ای تاسیسات و سازه های صنعت نفت "