ISO 23618:2022 و دستگاه های جداسازی لرزه ای - مقدمه ای جامع

زلزله همچنان یکی از مخرب ترین مخاطرات طبیعی برای محیط های ساخته شده است. فلسفه طراحی متعارف لرزه ای تا زمانی که از فروپاشی جلوگیری شود، آسیب سازه را می پذیرد. با این حال، در دهه‌های اخیر جامعه خواستار تاب‌آوری بهتری بوده است: ساختمان‌ها نه تنها باید از زندگی محافظت کنند، بلکه بلافاصله پس از زلزله نیز فعال بمانند.

برای رسیدن به این هدف، مهندسان در سراسر جهان توسعه یافته اندسیستم های عایق لرزه ای. هدف جداسازی به جای تقویت هر یک از اعضای سازه، جدا کردن سازه از لرزش زمین و کاهش نیروهای انتقالی است. این مفهوم که زمانی بدیع بود، با حفاظت از هزاران ساختمان، پل و تأسیسات صنعتی، به یک عمل جهانی تبدیل شده است.

در سال 2022، ISO منتشر شدISO 23618:2022 – مبانی طراحی سازه ها- اصول کلی در موردسازه های ایزوله لرزه ایاین استاندارد بین‌المللی دهه‌ها دانش را در چارچوبی منسجم، طراحی، تحلیل، ساخت و نگهداری را پوشش می‌دهد. این نقش را برجسته می کندبلبرینگ های لاستیکی، دستگاه های کشویی و دمپرهابه عنوان محصولات ایزوله ضروری

این سند با تاکید بر دستگاه های جداسازی مانندبلبرینگ‌های لاستیکی میرایی بالا-(HDRB), یاتاقان‌های لاستیکی سربی-(LRB)ودمپرهای چسبناک. همچنین ISO 23618 را در کنار استانداردهای اروپایی و آمریکایی قرار می دهد و مطالعات موردی، بحث های عملکرد و جهت گیری های آینده را ارائه می دهد.

ISO 23618 اعمال می شودعایق بندی لرزه ای افقی ساختمان هاو ساختارهای خاص جداسازی عمودی، مخازن LNG و بیشتر پل ها را مستثنی می کند (اگرچه ممکن است اصول تطبیق داده شوند). استاندارد تاکید می کند که ایزوله کردن یک افزودنی نیست-، بلکه یک استراتژی{3} در سطح سیستم است که باید در اولین مرحله طراحی یکپارچه شود.

فلسفه بر سه پایه استوار است:
1). طولانی شدن دوره سازه- تغییر دوره طبیعی به 2-3 ثانیه یا بیشتر، کاهش شتاب.
2). افزایش میرایی- اتلاف انرژی لرزه ای برای محدود کردن جابجایی.
3). اطمینان از تمرکز مجدد- پس از تکان دادن به حالت اولیه باز می گردد.
 

لایه ایزوله بین روسازه و زیرسازی قرار دارد، بارهای عمودی را تحمل می کند، امکان جابجایی افقی تا 600 میلی متر را فراهم می کند و انعطاف پذیری چرخشی را فراهم می کند. زیرسازی باید سفت و محکم باشد، تغییر شکل باید در جداکننده ها متمرکز شود و شکاف های خالی (خندق) باید از کوبیدن جلوگیری کند. عملکرد برای شرایط SLS، ULS و MCE تعریف شده است.

ISO 23618 امکان تجزیه و تحلیل خطی معادل (سفتی و میرایی موثر) و تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی را فراهم می کند. ویژگی‌های دستگاه از آزمایش‌ها کالیبره می‌شوند.

دستگاه ها شاملبلبرینگ های الاستومری (HDRB، LRB)، آونگ های کشویی, راهنماهای خطی، ودمپرها. هر کدام باید ظرفیت بار، جابجایی،اتلاف انرژی، دوام و کنترل کیفیت.
5.1 بلبرینگ‌های لاستیکی میرایی بالا-(HDRB)
HDRB هااز لایه های لاستیکی و فولادی تشکیل شده است. ترکیبات لاستیکی اصلاح شده 15 تا 18 درصد میرایی ایجاد می کنند. آنها بارهای عمودی تا ده ها MN را تحمل می کنند، مدول برشی افقی ~0.4-1.0 MPa را می دهند و بادوام هستند. رایج در مدارس، ادارات و برج ها.
5.2 سرب-بلبرینگ لاستیکی (LRB)
LRB هایک پلاگین سربی مرکزی که 10 تا 12 مگاپاسکال تولید می کند و انرژی را از بین می برد. میرایی 10-20٪ است. قابل اعتماد، قابل تنظیم و به طور گسترده در بیمارستان ها و مراکز اورژانس استفاده می شود. مثال: بیمارستان ولینگتون، نیوزلند.
5.3 لغزنده های سطح منحنی (سیستم های آونگی)
سیستم های کشویی کرویتولید نیروی بازگرداننده از طریق گرانش دوره به شعاع انحنای مستقل از جرم بستگی دارد. ضرایب اصطکاک 0.02-0.06 میرایی را فراهم می کند. ظرفیت جابجایی تا 600 میلی متر یا بیشتر. در فرودگاه ها و استادیوم ها استفاده می شود.
5.4 دمپرهای تکمیلی
دمپرهای چسبناکاتلاف انرژی از طریق سرعت-مقاومت سیال وابسته.دمپرهای هیسترتیکاز فولاد بازده استفاده کنیددمپرهای اصطکاکیتحت اصطکاک کنترل شده بلغزانید. اینها انزوا را در جایی که میرایی کافی نیست افزایش می دهد.

ISO 23618 مکمل کدهای منطقه ای است:
- EN 15129:2009 + AC:2010 (اروپا) -دستگاه های ضد لرزه-پوشش استانداردبلبرینگ، لغزنده، دمپر.
- ASCE/SEI 7-22 (ایالات متحده آمریکا) - بارهای طراحی شامل فصل 17 در مورد جداسازی.
- مشخصات راهنمای AASHTO LRFD (2014، ایالات متحده آمریکا) –جداسازی لرزه ایطراحی برای پل ها
ISO از نظر مفهومی با هر دو مطابقت دارد و بر طراحی مبتنی بر عملکرد{0}} تمرکز دارد.

بیمارستان ها:بیمارستان Kaiser Permanente (کالیفرنیا) از جداسازی آونگ استفاده می کند.
پل ها:پل آکاشی کایکیو (ژاپن) با دمپرهای چسبناک.
میراث:سالت لیک سیتی و ساختمان کانتی (یوتا، ایالات متحده آمریکا) مجهز به ایزوله.
هسته ای:کارخانه های ژاپنی از ایزوله برای ایمنی حیاتی استفاده می کنند.

ISO 23618 به آزمایش‌های نوع (-مقیاس کامل چرخه‌ای)، آزمایش‌های معمول کارخانه، نظارت بر ساخت‌وساز و بازرسی‌های نگهداری نیاز دارد. EN 15129 علامت‌گذاری CE-و کنترل تولید کارخانه را اضافه می‌کند. استانداردهای ایالات متحده نیاز به آزمایش صلاحیت دارند.

اثرات باد - جداسازها نباید تحت باد سرویس جابجا شوند. آتش - الاستومر نیاز به محافظت دارد. ایزوله-طبقه میانی - کاربردی برای ساختمان‌های بلند، که نیازمند طراحی دقیق دیافراگم و مسیر بار است.

مزایا: کاهش شتاب (50-70%)، حفاظت از تجهیزات، تداوم عملیات، سازگاری مقاوم سازی.
محدودیت ها: هزینه بالاتر (5-10٪)، فضای مورد نیاز برای خندق، نگهداری، کمتر موثر در خاک های نرم.

سیستم های هیبریدی ترکیبی از لاستیک و لغزنده هستند. دمپرهای هوشمند (سیالات مغناطیسی) کنترل نیمه فعال را فعال می کنند. انزوای ساختمان بلند-طبقه میانی در حال ظهور است. دستگاه‌ها برای انعطاف‌پذیری چند خطر (زلزله + باد + آتش‌سوزی) در حال طراحی هستند.

ISO 23618:2022 بهترین شیوه های جهانی را در این زمینه کدگذاری می کندجداسازی لرزه ای. فلسفه آن بر گسترش دوره تأکید دارد و می افزایدمیرایی، و اطمینان از تازه سازی. با پیوند با ISO 22762 برایبلبرینگ های الاستومریو همراستایی با EN 15129 و ASCE 7، هماهنگی جهانی را تقویت می کند. انزوا تنها یک راه حل ساختاری نیست، بلکه یک استراتژی تاب آوری برای جامعه است.