دراسة تقنيات العزل الزلزالي في المباني الخرسانية وتأثيرها على السلوك الإنشائي
DOI:
https://doi.org/10.65419/albahit.v5i2.141الكلمات المفتاحية:
العزل الزلزالي للقاعدة، عوازل الرصاص والمطاط (LRB)، عوازل المطاط عالي التخميد (HDRB)، إطالة الزمن الدوري، المرونة الإنشائية، تبديد الطاقة، استمرارية التشغيل بعد الزلزال، تقليل الطلب الزلزالي، برنامج ساب 2000v20.الملخص
يتناول هذا البحث واحدة من أهم التقنيات الحديثة في الهندسة الزلزالية، وهي تقنية العزل الزلزالي في المباني الخرسانية، باعتبارها الحل الأكثر فاعلية للحد من تأثير الهزّات الأرضية على المنشآت. تقوم هذه التقنية على فصل المبنى عن الأساسات باستخدام نظم مرنة مثل الروافع المطاطية ( Elastomeric Bearings) أو الروافع المطاطية المحتوية على الرصاص (LRB)، ما يؤدي إلى تقليل انتقال القوى والتسارع إلى المبنى، وإطالة فترة اهتزازه وبالتالي خفض شدة الاستجابة الزلزالية.
يرصد البحث تطور العزل الزلزالي منذ بداياته في مركز أبحاث الهندسة الزلزالية EERC في جامعة كاليفورنيا، حيث أثبتت التجارب قدرة هذا النظام على تخفيض التسارع بما يصل إلى عشرة أضعاف مقارنة بالتصميم التقليدي. كما يستعرض نجاحات تطبيقه في الولايات المتحدة واليابان ونيوزيلندا والصين، وخاصة الأداء المميز للمباني المعزولة خلال زلازل مدمرة مثل زلزال نورثريدج 1994 وزلزال كوبي 1995.
ويتناول البحث الأسس النظرية للعزل، والتي تشمل:
• إطالة فترة الاهتزاز لخفض قوى القص القاعدي.
• زيادة التخميد للحد من الإزاحات.
• توفير صلابة عند الأحمال الخدمية كالعوامل الريحية.
• سلوك العناصر المطاطية تحت الأحمال الدورية، وخصائص المتانة ومقاومة الاهتراء.
كما يقدم تحليلاً تفصيلياً لأنواع العوازل، وخاصة:
• عوازل المطاط الطبيعي والصناعي،
• عوازل الرصاص المطاطي LRB،
• العوازل عالية التخميد HDRB،
ويستعرض مزايا كل نوع وخصائصه الهندسية وأثره المباشر في تحسين أداء المبنى أثناء الزلازل.
ويخلص البحث إلى أن العزل الزلزالي لا يرفع فقط قدرة المبنى على مقاومة الأحمال الديناميكية، بل يضمن أيضاً سلامة محتوياته واستمرارية عمله بعد الزلزال، مما يجعله خياراً مثالياً للمستشفيات والمنشآت الحيوية. وتُظهر النتائج أن هذا النظام يجمع بين الفاعلية التقنية والجدوى الاقتصادية مقارنة بطرق التدعيم التقليدية، خاصة في المناطق متوسطة وعالية الخطورة الزلزالية.
المراجع
1- Sharifi, Arman, 2011, A comparative study on LRB and HDRB base isolators performances for steel structures, MSc dis- sertation. Department of Civil Engineering, Islamic Azad University, Tehran branch, Iran
2- Ghafooripour,Amin, Khashayar B.,2008, Introduction to Pas- sive control devices, Rah-Sakhteman Journal, 7:(65):,2-8
3- Kyu-Sik Park, Hyung-Jo Jung, In-Won Lee,2002, A compara- tive study on aseismic performances of base isolation sys-tems for multi-span continuous bridge, Elsevier, Engineer-ing Structures ,24, 1001-1013
4- Kelly JM. 1986, Aseismic base isolation: review and biblio- graphy. Soil Dynamics Earthquake Eng;5(3):202–16.
5- Su L, Ahmadi G, Tadjbakhsh IG., 1989, A comparative study of performances of various base isolation systems, part I:shear beam structures. Earthquake Eng Struct Dynam-ics;18:11–32.
6- Su L, Ahmadi G, Tadjbakhsh IG. 1990, A comparative study of performances of various base isolation systems, Part II:Sensitivity analysis., Earthquake Eng Struct Dynam- ics;19:21–33.
7- Kyu-Sik Park, Hyung-Jo Jung, In-Won Lee, A comparative study on aseismic performances of base isolation systems for multi-span continuous bridge, Engineering Elsevier, Structures,Feb. 2002, 1001-1013
8- Federal Emergency Management Agency, FEMA 365, 1996, Chapter 9, “Seismic isolation and energy dissipation",Washington, DC
9- C. P. Providakis., 2008, “Pushover analysis of base-isolated steel_concrete composite structures under near-fault exci-tations” Department of Applied Sciences, Technical Uni-versity of Crete, Chania
10- Petros. K., 2008, “Simulation Of The Earthquake-induced Pounding Of Seismically Isolated[ Buildings”, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Cy- prus, Nicosia, Cyprus
11- K. Goda., C.S. Lee., H.P. Hong., 2010, “Lifecycle Cost-benefit analysis of isolation buildings”, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Western Ontario, Canada N6A 5B9
12- Shakeel. A., Farrukh. G., Md. Raghib. A., 2009, “Seismic fric- tion base isolation performance using demolished waste in masonry housing”, Department of Civil Engineering, Ali-garh Muslim University, India
13- Di Egidio A, Contento A (2010). Seismic response of a non-symmetric rigid block on a constrained oscillating base. Eng. Struct., 32: 3028-3039.
14- Physical and Mechanical Properties of Expanded Polystyrene Lightweight Aggregate Concrete. (2020). Albahit Journal of Applied Sciences, 1(1), 25-30. https://albahitjas.com.ly/index.php/albahit/article/view/6


