پی لغزشی
پی لغزشی
یك مشكل عمده در طراحی سازه‌های كوتاه تا متوسط در برابر زلزله این است كه فركانس ارتعاشی اصلی این‌گونه سازه‌ها در محدوده فركانس هائی است كه در آن زلزله معمولا بیشترین انرژی را داراست (0.8 ~ 0.1 ). این بدان معنی است كه سازه هنگام زلزله نقش تشدیدكننده ارتعاشات زمین را خواهد داشت و این باعث بوجود آمدن شتابهای بالا و تغییرمكانهای زیاد در سازه می‌شود كه می‌تواند باعث خرابی سازه شود. راه‌حل‌های موجود برای گریز از این مشكل را شاید بتوان به دوصورت كلی زیر بیان نمود:
· ساختن سازه‌ای محكم و كاملا صلب
· ساختن سازه با انعطاف‌پذیری بالا
میزان تشدید شتاب در سازه را می‌توان با صلب‌تر كردن سازه كاهش داد به طوریكه به یك سازه كاملا صلب هیچ شتابی بزرگتر از شتاب زمین‌لرزه وارد نمی‌شود ولی این یك 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.
شكل 1
و اما انعطاف‌پذیر ساختن سازه باعث خواهد شد كه زمان تناوب ارتعاشی سازه افزایش یافته و از محدوده انرژی حداكثر زلزله دور شود. انعطاف‌پذیری نیز به این معنی میباشد كه اعضای سازه قبل از فرو ریختن تغییرشكل‌های خمیری قابل‌ملاحظه‌ای را تحمل كنند. ازطرفی دیگر در یك سازه انعطاف‌پذیر تغییرشكل‌های بزرگ می‌تواند باعث خرابی سازه و یا اعضای غیرسازه‌ای شوند. یكی از روشهائی كه برای طرح مقاوم‌سازه‌های میان مرتبه طی قرن گذشته پیرامون آن بحث‌های بسیاری شده، ایجاد انعطاف‌پذیری (جهت دور كردن سازه از محدوده انرژی حداكثر زلزله) در پایه سازه میباشد كه به جداسازی پایه(a) معروف میباشد.
شكل 3 و 2
تاكنون روشهای متعددی برای جدایش پایه سازه از زمین پیشنهاد شده كه بسیاری از این روشها به دلیل پیچیدگی مدل و مسائل اجرائی آن، خیلی زود كنار گذاشته شدند. از جمله این روشها، ساخت سازه بر روی گوی‌های فلزی می‌بود كه به سازه اجازه می‌داد در هنگام زمین‌لرزه بر روی این گوه‌ها لغزش كند. با وجود تمامی مشكلات اجرائی این طرح، سازه‌هائی وجود دارند كه بر این مبنا ساخته شده‌اند. برای نمونه می‌توان به ساختمان هفت طبقه بتنی در سباستوپل كریمیا(b) اشاره كرد (1978) كه بر روی گوی‌های بیضوی شكل ساخته شده از چدن بنا شده است. پرید ارتعاشی این سازه در حدود 3 ثانیه میباشد كه به طور كاملا
محسوسی از محدوده انرژی حداكثر زلزله دور شده است.
شكل 4
سامانه پی لغزشی نیز یك روش كم هزینه و آسان برای دستیابی به این هدف است كه می‌تواند راه‌حل مناسبی برای اجرای مقاوم سازه‌های بنائی در برابر حركات زمین‌لرزه، در كشورهای در حال توسعه باشد. این نوع سیستم، ساده‌ترین نوع آن در بین سیستم‌های جداساز میباشد كه عملكرد آن برپایه اصطكاك لغزشی خالص است. به این ترتیب كه در محل اتصال دیوار و پی، یك لایه از مواد دانه‌ای (به عنوان مثال شن و ماسه)
شكل 5 و6
ریخته می‌شود كه اتصال دیوار و پی را قطع كرده، به طوریكه در هنگام زلزله سازه بتواند بر روی این لایه لغزش كرده و از انتقال شتابهای بزرگتر از mg به سازه جلوگیری كند(m ، ضریب اصطكاك لایه لغزنده میباشد). مدل ریاضی و معادلات رفتاری این مدل جداساز در شكل نشان داده شده است. جهت عملكرد سیستم فوق در سازه‌های بنائی، پروژه تحقیقاتی در پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله(IIEES) انجام شد كه طی آن بررسی‌های عددی و آزمایشگاهی فراوانی به روی این سیستم انجام شد. برای انجام آزمایش، مدلی 13 از یك دیوار آجریL شكل كه مبین قسمتی از یك سازه بنائی می باشد ساخته شده و تحت بارهای دینامیکی توسط میز لرزان (c) آزمایش شد.
شكل7
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.
شكل8و 9
نتایج تحلیل‌های فوق حاكی از آن بود كه سیستم پی لغزشی ساده كارائی زیادی در كاهش شتابهای منتقل شده به سازه دارد. آزمایشهای انجام شده نشان داد كه نوع ماده مصرفی در لایه لغزنده باید باتوجه به خصوصیات لرزه‌ای محل ساخت سازه (ساختگاه) و تنش پای دیوار انتخاب شود، به طوریكه شتابها و
شكل10
تغییرمكانهای (لغزش‌ها) سازه در زلزله محتمل ساختگاه در حد و اندازه‌هائی باشد كه به سازه صدمه وارد نشود و امكان استفاده مجدد از سازه بعد از زلزله محتمل نیز افزایش یابد.
