پایداری سازی و افزایش دوام سازه های آبی و تاسیسات وابسته در برابر کنش سیال و بار دینامیکی توام
چکیده:زلزله های گذشته نشان می دهند كه با وقوع زلزله شبکه های توزیع و انتقال و تاسیسات زیر بنائی آبی منطقه زلزله زده دچار آسیب های جدی می شود. یكی از عواملی كه باعث صدمه دیدن آنها می شود، عدم ارائه طرح انعطاف پذیری است،از دیدگاه دیگرخوردگی، نشت، جوشكاری نامناسب و برخورد لوله ها با یكدیگر، باعث آسیب دیدن می شوند. با تعبیه میراگرهای خاص می توان مقاوم سازی سیستم های مختلف را بطور صحیح انجام داد. مقاوم سازی انشعاب ها، پمپ های انتقال آب و رایزرهای انتقال آب از عوامل موثر در انجام مقاوم سازی بهینه می باشد.

یکی از اطلا عات ورودی برای طراح مقاوم سازی مربوط به شریانهای حیاتی، میزان حرکات لرزه ای در منطقه می باشد، که نتایج به دست آمده از مطالعات باید با توجه به مقادیر مندرج در آیین نامه های ساختمانی ایران مقایسه واتخاذ تصمیم گردد. مطالعات لرزه زمین ساخت و خطر زمین لرزه که به عنوان بخشی از مطالعات پایه و اساسی برای مقاوم سازی و یا طراحی لرزه ای شریانهای حیاتی انجام می پذیرد.

-     پایداری حین بار دینامیکی در سازه های در کنش با سیال:

برای اینكه تبعات پس از زلزله كاهش یابد و مدیریت بحران قابل كنترل شود باید مقاوم سازی ساختارهای آبرسانی مد نظر قرارگیرد. برای مقاوم سازی سیستمهای انتقال آب مراحل متعددی وجود دارد در این میان باید ابتدا ضمن بررسی دقیق شبكه های انتقال و تاسیسات تصفیه خانه های آب راههای دقیق مقاوم سازی پیشنهاد گردد. ابتدا با بررسی زلزله های گذشته راهكارهای لازم برای بررسی شبكه های آبرسانی ترسیم می شود.

خسارتهای وارد به ساختارهای آبی در زلزله

آمار و گزارشات متعددی از سراسر دنیا در خصوص حصول خسارات شدید ناشی از بروز حوادث روی خطوط حیاتی (Lifelines) تاسیسات مختلف منجمله تاسیسات آب و گاز و برق و مخابرات بعد از وقوع یک زمین لرزه با شدت بالا وجود دارد.

چنین گزارشاتی از زمان وقوع زمین لرزه سال 1906 در سانفرانسیسکوی امریکا تاکنون در دسترس می باشد. در این زمین لرزه خسارات شدیدی به تاسیسات تصفیه آب و خطوط لوله انتقال شهر وارد گردید. که باعث عدم تامین آب شرب شهر وآتش سوزی های متعدددر سطح شهر بعد از وقوع زمین لرزه شد. در حقیقت در اثر قرار گرفتن شهر سانفرانسیسکو در یک منطقه با شدت زمین لرزه بالا، آتش سوزی عامل اصلی تخریب بوده است.

در گزارش دیگری موضوع زمین لرزه بزرگ شهر مکزیکوسیتی در سپتامبر سال 1985 مطرح شده است در این زمین لرزه که منجر به جا به جایی وسیعی از اراضی شده است. که ضمن تخریب مخازن آب شرب و تصفیه خانه تخریب، خطوط اصلی لوله آب شرب نیز دچار شکستگی شد و در نتیجه آن بیش از 4 میلیون نفر بمدت سه هفته فاقد آب آشامیدنی بوده اند.

-مولفه های نیروی زلزله وارد بر سازه های آبی:  بطور کلی هر سازه ای که به زمین اتکا داشته باشد حین زلزله تحت اثر شش مولفه حرکت زمین قرار می گیرد، که شامل دو مولفه جانبی، یک مولفه قائم و سه مولفه پیچشی حول محور های مختصات سازه می باشد. مولفه افقی شتاب زمین با عث اعمال فشار هیدرودینامیکی به حوضچه های بتنی تاسیسات تصفیه و نگهداری آب می شود. این فشارشامل فشارهای ضربه ای و فشار های نوسانی می باشد. فشار های ضربه ای که در اثر ارتعاش حوضچه های بتنی تاسیسات تصفیه و نگهداری آب رخ می دهد و پریودی برابر با پریود ارتعاش حوضچه های بتنی تاسیسات تصفیه و نگهداری آب دارد. در صورتی که فشار های نوسانی از انتقال ارتعاشات ضربه ای به سیال ایجاد گشته بصورت امواج سطحی در سیال ظاهر می شوند. فشار های هیدرو دینامیکی ایجاد شده در اثر تحریکات زلزله سبب ایجاد نیروهای برشی و لنگر خمشی و در نتیجه تنشهای حلقوی فشاری و کششی و تنشهای برشی قابل توجهی در پوسته حوضچه های بتنی تاسیسات تصفیه و نگهداری آب می شود که در صورت نداشتن براورد مناسبی ازآنها در طراحی حوضچه های بتنی تاسیسات تصفیه و نگهداری آب می تواند حوادث غیر قابل جبرانی به دنبال داشته باشد. اطمینان یافتن از عملکرد درست این سازه ها در زمان زلزله به لحاظ پیچیدگی رفتاری آنها به مطالعات بیشتری نیاز دارد. این پیچیدگی از یک سو و از سوی دیگر لزوم درک اندرکنش حوضچه بتنی نگهداری آب در زمان بارگذاری و طراحی سازه تحت تحریک دینامیکی در سازه نیاز به ارائه روشهای ساده در آیین نامه ها دو چندان می کند.

-راهکارهای مقابله با عوامل آسیب دیدن تاسیسات در زلزله(ضربه و برخورد)ضربه و برخورد به لوله ها و عدم رعایت فاصله مناسب بین لوله ها با هم و یا سایر تجهیزات و تكیه گاهها رخ می دهد. در اثر حركات جانبی ناشی از زلزله، اگر موقعیت لوله ها نامناسب باشد، در اثر ضربه و برخورد نیروهای اضافه به بدنه و نقاط حساس لوله ها وارد می شود. این عامل باعث خسارتهای مضاعف، به سیستم لوله كشی می شود.

یكی از بهترین و مناسب ترین راهكارهای مقاوم سازی در سیستم های انتقال آب بخصوص درتصفیه خانه ها و شبكه های انتقال استفاده از مهاربند و میراگر ها است.

- حلقه های انبساطی انعطاف پذیر برای تأسیسات خاص

حلقه های لوله ای انعطاف پذیر در افزودن انعطاف پذیری به یك شبكه لوله از راهكارهای مهم به شمار می روند.در مقایسه با شبكه های لوله های سخت،آنها فضای كمتری را اشغال كرده، به حفاظت های كمتری نیاز داشته و اقتصادی ترند.همچنین در مقایسه با اتصالات انبساطی، دارای انعطاف پذیری بیشتری هستند و هیچ فشاری موجب وارد شدن بارهایی كه سبب افزودن تنش های بزرگ در انكرها گردد، نمی گردد. جابجایی به اندازه "2/1 یا "4 در هر سه جهت استاندارد می باشد. این حلقه ها بطور وسیع به منظور جدا سازی لرزه ای مورد استفاده قرار می گیرند. هم چنان كه حلقه های تو در تو برای خطوط لوله ای كه بطور موازی اجرا می شوند وجود دارند، حلقه های منفرد نیز موجود می باشند .این حلقه ها با AGA آستر شده و با هر نوع مواد جوش خوردنی یا تجهیزات اتصال انتهایی موجود می باشند. راهنمای لوله ها نیز برای استفاده با حلقه ها موجود می باشد. (3)

محصولات انبساطی لاستیكی می توانند هرگونه نیاز خاص را برای امكان جابجایی لوله، از لرزة غیر قابل پیش بینی گرفته تا انبساط حرارتی، برآورده نمایند

-حلقه های انعطاف پذیر برای جداسازی لرزه ای

حلقه ML یك انتخاب مهم و ارزان از میان روش های مختلف طراحی برای جابجایی لرزه ای می باشد كه در سیستم های لوله ای مورد استفاده قرار می گیرد.

با كاربرد حلقة ML هزینه های سیستم كاهش داده می شود، زیرا فقط در زیر بخشی از بارهای انكر از یك اتصال توپی یا یك اتصال انبساطی قرار داده می شود. این بدان معناست كه بلوك های سنگین یا انكرهای با قابلیت كاربری سنگین مورد نیاز نمی باشند. انعطاف پذیری بیش از حد حلقه ML از آن چیز ایده آلی برای اتصال لرزه ای به تجهیزاتی همچون واحد های بویلرها، چیلرها و فن كویل ها می سازد. باید افزود حلقه های ML شرایط بارگذاری نازل تجهیزات را به حداقل می رسانند.