تفسير معيار ISO 24039:2020 لطرق التصميم الزلزالي للرافعات
ISO 24039:2020 «الرافعات — طريقة التصميم الزلزالي» هو المعيار الخاص بالتصميم الزلزالي للرافعات. يحدد هذا المعيار حساب تأثيرات الزلزال (باستخدام طريقة طيف الاستجابة أو طريقة تحليل التاريخ الزمني)، والتحقق الهيكلي من مقاومة الزلازل (القوة + الاستقرار + التشوه)، وتدابير البناء المقاومة للزلازل (تثبيت الأساس / الحماية من الخروج عن السكة / جهاز تحديد) وعامل أمان ≥ 1.2، وينطبق على التصميم الزلزالي للرافعات في المناطق التي تتراوح شدتها الزلزالية بين 6 و9 درجات.
طريقة التصميم الزلزالي للرافعات
يعد التصميم الزلزالي للرافعات جزءًا أساسيًا لضمان السلامة الهيكلية عند التعرض للزلازل. ينطبق هذا المعيار على المناطق التي تتراوح شدتها الزلزالية بين 6 و9 درجات. يُوصى باستخدام طريقة طيف الاستجابة، حيث يتم اختيار طيف التصميم بناءً على فئة الموقع ومجموعة الزلازل لحساب تأثيرات القوة الزلزالية. أما بالنسبة للرافعات المهمة أو الكبيرة، فيُعتمد على طريقة تحليل التاريخ الزمني، حيث يتم اختيار ما لا يقل عن 3 موجات زلزالية (موجتان طبيعيتان على الأقل وموجة اصطناعية واحدة) وإجراء التكامل الزمني مع أخذ القيمة المغلفة. تؤخذ الحركة الزلزالية في الاعتبار في اتجاهين أفقيين ومكون رأسي (بقيمة 0.65 من الاتجاه الأفقي). عامل الأمان الزلزالي ≥ 1.2. مجموعة الأحمال: G + E + 0.5Q. يشمل التحقق الهيكلي القوة والاستقرار وتشوه الطابق. تشمل تدابير البناء تثبيت الأساس للحماية من الانقلاب، والحماية من الخروج عن السكة في نهايات السكة، ومرونة وصلات التوصيل لمنع الكسر الهش. تقدم كيلود للصناعات الثقيلة خدمات التصميم الزلزالي.
تدابير البناء و الفحص الزلزالي
تؤثر فئة الموقع تأثيرًا كبيرًا على التصميم الزلزالي؛ فالتربة الصلبة من الفئة الأولى تضخيم بمقدار 1.0~1.5 مرة، بينما التربة اللينة من الفئة الرابعة تضخيم بمقدار 2.0~3.0 مرة. يجب أن يستند التصميم الزلزالي إلى معاملات الحركة الأرضية الواردة في تقرير تقييم السلامة الزلزالية للموقع. تقدم كيلود للصناعات الثقيلة حلول تصميم زلزالي مخصصة وفقًا لظروف الموقع.
| التصميممعامل | المتطلبات |
|---|---|
| زلزالشدة الزلزال | 6~9شدة الزلزال |
| الطريقة | طريقة طيف الاستجابة/تحليل التاريخ الزمنيالطريقة |
| عامل الأمان | >=1.2 |
| مجموعة الأحمال | G+E+0.5Q |
| التفاصيل الإنشائية | التثبيت+الحماية من الخروج عن السكة+العقدة الليّنة (العقدة المطيلية) |
| تصنيف الموقع | معامل التضخيم |
|---|---|
| Iالفئة(التربة الصلبة) | 1.0~1.5 |
| IIالفئة(متوسطة الصلابة) | 1.5~2.0 |
| IIIالفئة(متوسطة الليونة) | 2.0~2.5 |
| IVالفئة(التربة اللينة) | 2.5~3.0 |
يُعد الجمع بين اتجاهات الزلزال في التصميم الزلزالي خطوة حاسمة، حيث تتطلب المعايير مراعاة تأثير الحركة الزلزالية في الاتجاهين الأفقيين المتعامدين (X وY) بالإضافة إلى المركبة الرأسية للزلزال. عادةً ما تُؤخذ المركبة الرأسية للزلزال بنسبة 0.65 من المركبة الأفقية، ولا يمكن إهمال تأثيرها في الرافعات ذات البحور الكبيرة والمنشآت الشاهقة (مثل بوابة الرافعة القنطرية وصاري البرج في الرافعة البرجية). مجموعة الأحمال للتصميم الزلزالي هي G+E+0.5Q (الحمل الدائم + تأثير الزلزال + معامل تركيبة الحمل المتغير 0.5). يجب أن تستخدم وصلات العقد وصلات ببراغي عالية القوة من نوع الاحتكاك أو وصلات لحام مطيلة لضمان عدم حدوث كسر هش تحت تأثير الزلزال المتكرر.
الأسئلة الشائعة
س: ما هي الحالات التي ينطبق عليها كل من طريقة طيف الاستجابة وطريقة تحليل التاريخ الزمني وفقًا لمعيار ISO 24039:2020؟
ج: تنطبق طريقة طيف الاستجابة على التصميم الزلزالي للرافعات التقليدية، حيث يتم اختيار طيف الاستجابة التصميمي بناءً على تصنيف الموقع ومجموعة الزلازل لحساب تأثير الزلزال لكل نمط اهتزاز، ثم يتم دمجها باستخدام طريقي SRSS أو CQC للحصول على إجمالي تأثير الزلزال، وتتميز هذه الطريقة بكفاءة حسابية عالية وخطوات واضحة. أما طريقة تحليل التاريخ الزمني فتنطبق على الرافعات المهمة أو الكبيرة (مثل رافعة محطة نووية، والرافعات المينائية الكبيرة، والرافعات في المناطق عالية الشدة الزلزالية)، حيث يتم اختيار ما لا يقل عن 3 موجات زلزالية لإجراء تحليل التكامل الزمني، ويُؤخذ منحنى الغلاف كنتيجة تصميمية لتأثير الزلزال.
س: ما هو الأساس المنطقي لاعتماد عامل أمان زلزالي قدره 1.2؟
ج: يعود السبب في أن عامل الأمان الزلزالي 1.2 أقل من عامل الأمان للحمل العادي 1.5 إلى أن تأثير الزلزال يُعد حملًا عرضيًا منخفض الاحتمال وقصير المدة (عادةً من بضع ثوانٍ إلى بضع عشرات من الثواني)، مما يسمح للهيكل بالدخول في نطاق العمل المرن-اللدن تحت تأثير الزلزال، واستهلاك طاقة الزلزال من خلال التشوه اللدن دون الحاجة إلى الحفاظ على مرونة كاملة. ومع ذلك، يجب التحكم في التشوه اللدن ضمن نطاق مقبول لضمان عدم انهيار الهيكل كليًا، وإمكانية إعادة استخدامه بعد الفحص والإصلاح عقب الزلزال.
س: ما هو تأثير تصنيفات المواقع المختلفة على التصميم الزلزالي؟
ج: يؤثر تصنيف الموقع بشكل مباشر على معامل تضخيم تسارع الزلزال، حيث يكون معامل التضخيم في المواقع من الفئة I (الصخور/التربة الصلبة) في أدنى مستوياته، حوالي 1.0 إلى 1.5 مرة. بينما يصل معامل التضخيم في المواقع من الفئة IV (التربة اللينة/الطينية) إلى أقصى قيمة له، حيث يتراوح بين 2.5 و3.0 مرة. لذلك، تحت نفس شدة الزلزال، تحتاج الرافعات في المواقع ذات التربة اللينة إلى قدرة أعلى على مقاومة الزلازل. تقوم كيلود للصناعات الثقيلة بإجراء تصميم زلزالي مخصص بناءً على معاملات تقرير تقييم السلامة الزلزالية للموقع.
س: ما هي خدمات التصميم الزلزالي للرافعات التي تقدمها كيلود للصناعات الثقيلة؟
ج: تقدم كيلود للصناعات الثقيلة خدمات التصميم الزلزالي للرافعات وفقًا لمعيار ISO 24039:2020، وتشمل هذه الخدمات حساب تأثير الزلزال (باستخدام طريقة طيف الاستجابة أو طريقة تحليل التاريخ الزمني بناءً على أهمية المعدات وظروف الموقع)، والتحقق من مقاومة الهيكل للزلازل (حالات القوة والاستقرار والتشوه)، وتصميم التدابير الإنشائية لمقاومة الزلازل (تثبيت الأساس والحماية من الانقلاب، والحماية من الخروج عن السكة للسكة، وتصميم مرونة العقد)، لتلبية متطلبات مقاومة الزلازل من الدرجة 6 إلى 9، مع إصدار تقرير الحسابات التصميمية لمقاومة الزلازل.
