الكاتب منحنيات الهشاشة للجملة الإنشائية – التسارع الأرضي الأعظمي المكافئ:
يتم التعبير عن وظائف الضرر الإنشائي من حيث قيمة PGA المكافئة (بدلا من الإزاحة الطيفية) لتقييم المباني التي تعد مكونات لأنظمة المرافق والنقل.
يتم تطوير حالات الضرر الإنشائي فقط بناء على PGA نظرا لأن الضرر الهيكلي يعتبر المقياس الأكثر ملاءمة للضرر الذي يلحق بمرافق أنظمة المرافق والنقل.
يمكن استخدام طرق مماثلة لتطوير وظائف الضرر للعناصر غير الإنشائية بناء على PGA. في هذه الحالة منحنيات القدرة ليست ضرورية لتقدير استجابة البناء ويتم استخدام PGA مباشرة لبناء منحنيات الهشاشة.
يقوم هذا القسم بتطوير منحنيات هشاشة لـ PGA المكافئة للإزاحة التي تم دراستها في الأجزاء السابقة.
تعتمد القيم المتوسطة لمنحنيات هشاشة PGA المكافئة على القيم المتوسطة للإزاحة الطيفية لحالة الضرر وشكل الطيف الذي يربط الاستجابة الطيفية بـ PGA.
يتأثر شكل الطيف بمصدر الزلزال (أي وظائف التوهين)، وقدر الزلزال، والمسافة من المصدر إلى الموقع، وظروف الموقع(التربة)، وفعالية التخميد والذي يختلف بناء على خصائص المبنى ومدة الزلزال.
ليس من العملي إنشاء منحنيات هشاشة مكافئة لـ PGA لجميع العوامل المحتملة التي تؤثر على شكل الطيف. بدلا من ذلك تم تطوير منحنيات هشاشة PGA المكافئة لمجموعة واحدة من عوامل شكل الطيف (الطيف المرجعي)، ويتم توفير صيغة لتعديل متوسطات حالة الضرر لتقريب أشكال الطيف الأخرى.
يمثل الطيف المرجعي هزة أرضية ذات قدر كبير بحدود 7 ولمواقع التربة (على سبيل المثال الصنف D) على مسافات من الموقع إلى المصدر تبلغ 15 كم أو أكثر.
يحدد PGA للطيف المقاس القيمة المتوسطة لهشاشة PGA المكافئة. يوضح الشكل(1) عملية القياس والتقاطع هذه لمنحني قدرة البناء النموذجي وحالات الضرر الهيكلي الطفيف والمعتدل والشامل والكامل. يتم حساب الانحراف المعياري الإجمالي لكل حالة ضرر هيكلي مكافئة لـ PGA من خلال الجمع بين عدم اليقين في عتبة حالة الضرر والتباين في الاستجابة.
تلخص الجداول في الأشكال(2) و(3) و(4) و(5) قيم متوسط التسارع الأرضي الأعظمي والانحراف المعياري اللوغاريتمي الطبيعي لحالات الضرر الأنشائي الطفيف والمعتدل وواسع النطاق والكامل المستندة إلى PGA للكود العالي والمتوسط والمنخفض وقبل الكود على التوالي، وهذه القيم مناسبة للاستخدام في تقييم سيناريوهات الزلازل التي تعتمد شكل الطيف المرجعي.
لتقييم الأضرار التي لحقت بالمباني بسبب الزلازل الأخرى التي لا تتشابه أطيافها مع شكل الطيف المرجعي يمكن تعديل المعاملات المتوسطة لحالة الضرر لتمثيل الهشاشة الإنشائية المكافئة لـ PGA بشكل أفضل لشكل الطيف محل الاهتمام.
يعتمد هذا التعديل على حالة الموقع إذا كان مختلفا عن فئة الموقع D ونسبة الاستجابة الطيفية طويلة المدى Sa1 إلى PGA إذا كانت مختلفة عن قيمة 1.5 حيث يمكن استخدام العلاقة PGAds=PGAr,ds*(PGA/Sa1)*(1.5/Fv) حيث يمكن الحصول على PGAr,ds من الجداول وFv هو معامل تضخيم التربة.
الشكل(1)
الشكل(2)
الشكل(3)
الشكل(4)
الشكل(5)
الأضرار المادية المباشرة على أنظمة النقل:
يصف هذا القسم منهجية تقدير الأضرار المادية المباشرة على أنظمة النقل، والتي تشمل الأنظمة السبعة التالية:
شبكة الطرقات السريعة.
شبكة السكك الحديدية.
شبكة السكك الحديدية الخفيفة.
شبكة طرقات الحافلات.
الموانئ
العبارات
المطارات
أولا – شبكة الطرق السريعة:
يقدم هذا القسم منهجية تقدير خسائر الزلازل للطرق السريعة والتي تتكون من الطرق والجسور والأنفاق.
يمكن للطرق الواقعة على تربة طرية أو ردم أو الطرق التي تعبر تمزق الصدع، أن تتعرض للفشل مما يؤدي إلى فقدان وظيفتها.
عادة ما تتسبب الجسور التي تفشل في حدوث اضطرابات كبيرة في شبكة النقل وخاصة الجسور التي تعبر الممرات المائية. وبالمثل بالنسبة للأنفاق فعندما يصبح النفق معطلا فمن المحتمل أن يتسبب في تعطيل كبير لأنظمة النقل.
تكشف الأضرار التي لحقت بالزلازل الماضية أن الجسور والأنفاق معرضة لأضرار الاهتزاز الأرضي والانهيار الأرضي في حين تتأثر الطرق بشكل كبير بالانهيار الأرضي وحده.
يتضمن هذا الجزء تطوير طرق لتقدير أضرار الزلزال التي ستلحق بنظام النقل على الطرق السريعة بالنظر إلى المعرفة بمكونات النظام (أي الطرق أو الجسور أو الأنفاق) وتصنيف كل مكون (على سبيل المثال للطرق، سواء كان الطريق هو طريق رئيسي أو طريق حضري)، والمخاطر (أي التسارع الأرضي أو الإزاحة الأرضية الدائمة).
يتم تحديد حالات الضرر التي تصف مستوى الضرر الذي يلحق بكل مكون من مكونات نظام الطريق السريع (لا شيء أو طفيف أو متوسط أو واسع النطاق أو كامل).
ترتبط حالات الضرر بنسبة الضرر، والتي يتم تعريفها على أنها نسبة الإصلاح إلى تكلفة الاستبدال لتقييم الخسارة الاقتصادية المباشرة.
تم تطوير منحنيات الهشاشة لكل نوع من مكونات نظام الطرق السريعة، وتصف هذه المنحنيات احتمالية الوصول إلى كل حالة ضرر أو تجاوزها بالنظر إلى مستوى حركة الأرض أو تشوه الأرض وتستند إلى تصنيف كل منشأة.
يتم توفير منحنيات استعادة المكونات لكل حالة ضرر لتقييم فقدان الوظيفة. تصف منحنيات الاستعادة الجزء أو النسبة المئوية للمكون الذي من المتوقع أن يكون مفتوحا أو جاهزا للعمل كدالة للوقت بعد الزلزال، فعلى سبيل المثال، قد يتم إغلاق وصلة طريق تعرضت لأضرار بالغة (0% عاملة) مباشرة بعد وقوع الزلزال، ولكنها تعمل بنسبة 100% بعد 30 يوما.
تعتمد التقديرات فقط على الأضرار المادية التي لحقت بالمبنى أو المنشأة، ولا تأخذ في الاعتبار الاستجابة للطوارئ أو خطط الطوارئ (على سبيل المثال، المستشفيات التي يمكنها تشغيل غرفة الطوارئ الخاصة بها من ساحة انتظار السيارات).
لا تأخذ تقديرات الوظائف أيضا في الاعتبار الانقطاع المباشر للمرافق أو التأثيرات المتتالية المحتملة، ويمكن تفسير تقديرات الوظائف التي تتراوح من 0 إلى 100%، على النحو التالي: – 0-25% وظيفية – من المرجح أن يكون المبنى أو المرفق غير عامل.
– 25-75% وظيفية – من المرجح أن يسمح المبنى أو المرفق بوظائف محدودة العمليات (على سبيل المثال، يمكن استخدام أجزاء مختارة من المبنى أو المرفق).
– 75-100% وظيفية – من المرجح أن يكون المبنى أو المرفق فعالا.
متطلبات الإدخال ومعلومات المخرجات:
أوصاف المدخلات المطلوبة لتقدير الأضرار التي لحقت بكل مكون من مكونات نظام الطرقات السريعة ترد أدناه.
1- الطرق:
– تصنيف الطرق
– الموقع الجغرافي لتقاطعات الطرق
– الإزاحة الأرضية الدائمة (PGD)
2- الجسور:
– تصنيف الجسور: تبين الجداول في الأشكال(6) و(7) و(8) تصنيف الجسور.
– الموقع الجغرافي للجسر
– التسارع الأرضي الأعظمي (PGA) والتسارعات الطيفية عند 0.3 ثانية و1.0 ثانية والإزاحة الأرضية الدائمة PGD عند الجسر.
3- الأنفاق:
– تصنيف الأنفاق
– الموقع الجغرافي للأنفاق
– التسارع (PGA) والإزاحة (PGD) عند النفق
يتضمن ناتج الضرر المباشر لأنظمة الطرقات السريعة، تقديرات احتمالية الوظيفة للمكون والضرر المادي المعبر عنه من حيث نسبة الضرر للمكون.
الشكل(6)
الشكل(7)
الشكل(8)
تم تصميم منحنيات الهشاشة لجميع مكونات نظام الطرقات السريعة الثلاثة المذكورة سابقا بحيث تعطي احتمالية الوصول إلى حالات الضرر المختلفة أو تجاوزها لمستوى معين من الحركة الأرضية أو انهيار الأرض، ويتميز كل منحني هشاشة بقيمة متوسطة لحركة الأرض أو انهيار الأرض والانحراف المعياري اللوغاريتمي الطبيعي.
يتم قياس الحركة الأرضية من حيث التسارع الأرضي الأعظمي (PGA) والتسارع الطيفي (Sa) ويتم قياس الانهيار الأرضي من حيث الإزاحة الأرضية الدائمة (PGD).
– بالنسبة للطرق يتم تعريف منحنيات الهشاشة من حيث PGD.
– بالنسبة للجسور يتم تعريف منحنيات الهشاشة من حيث Sa (عند 0.3 ثانية)، Sa (عند 1.0 ثانية)، وPGD.
– بالنسبة للأنفاق يتم تعريف منحنيات الهشاشة من حيث PGA وPGD.
يتم عرض تعريفات حالات الضرر المختلفة والمنهجية المستخدمة في استخلاص منحنيات الهشاشة في الأجزاء التالية.
وصف مكونات شبكة الطرقات السريعة:
كما ذكرنا سابقا يتكون نظام الطرقات السريعة من ثلاثة مكونات: الطرق والجسور والأنفاق. وسيتم تقديم وصف موجز لكل منها.
أولا- الطرقات:
تصنف الطرقات على أنها طرق رئيسية أو طرق حضرية.
تشمل الطرق الرئيسية الطرق السريعة بين الولايات أو المحافظات والطرق السريعة على مستوى الولاية أو المحافظة والطرق الأخرى التي تحتوي على أربع حارات أو أكثر.
تشمل الطرق الحضرية الطرق بين المدن والطرق الأخرى ذات المسارين.
ثانيا- الجسور:
يتم تصنيف الجسور بناء على الخصائص الإنشائية التالية:
– التصميم الزلزالي
– جسور مفردة أومتعددة
– من الخرسانة أوالفولاذ
– محامل متجانسة أو غير متجانسة ومحامل فولاذية ومحامل مطاطية من النيوبرين.
– مستمرة أومتقطعة.
التصميم الزلزالي للجسر يأخذ في الاعتبار عامل تعديل الطيف وعامل التخفيض بسبب الحركة الدورية وحدود الإزاحة الجانبية.
تتضمن الجداول في الأشكال(9) و(10) و(11) 28 تصنيف للجسور مع العديد من المعاملات التي تؤثر على الضرر في تحليل الهشاشة ويوفر وسيلة للحصول على منحنيات هشاشة أفضل.
إنEQ1 إلى EQ7 في الجدول هي معادلات لتقييم K3d، حيث K3d هو عامل تعديل قدرة الأعمدة والذي يحسب بمعادلات لها نفس الشكل الدالي K3d = (1+ A)/(N–B) ، حيث N هو عدد الامتدادات ويبين الجدول في الشكل(12) معاملات تقييم K3d.
الشكل(9)
الشكل(10)
الشكل(11)
الشكل(12)
تعريف حالات الضرر:
تم تحديد خمس حالات ضرر لمكونات نظام الطرق السريعة، لا شيء أوطفيفة أو معتدلة أو واسعة النطاق أو كاملة.
أولا- الأضرار الطفيفة:
– بالنسبة للطرق يتم تعريف الضرر الطفيف من خلال الهبوط الطفيف (بضع أنشات) أو الإزاحة الطفيفة.
– بالنسبة للجسور يتم تعريف الضرر الطفيف بالتشقق والتشظي البسيط في الدعامة أو التشظي البسيط والشقوق في المفصلات أو التشظي الطفيف في العمود (الضرر لا يتطلب أكثر من إصلاح تجميلي) أو التشقق الطفيف في السطح.
– بالنسبة للأنفاق يتم تعريف الضرر الطفيف بالتشقق البسيط في بطانة النفق (الضرر لا يتطلب أكثر من إصلاح تجميلي) أو الهبوط الطفيف للأرض عند بوابة النفق.
ثانيا- الضرر المتوسط:
– بالنسبة للطرق يتم تعريف الضرر المتوسط من خلال الهبوط المعتدل (عدة إنشات) أو الإزاحة الطفيفة.
– بالنسبة للجسور يتم تحديد الضرر المتوسط من خلال أي عمود يعاني من تشقق وتشظي معتدل (العمود لا يزال سليما من الناحية الأنشائية) وحركة معتدلة للدعامة (أقل من 2 إنش) أو فشل المحمل المتأرجح.
– بالنسبة للأنفاق يتم تعريف الضرر المتوسط من خلال التشقق المعتدل في بطانة النفق وسقوط بعض الصخور.
ثالثا- الأضرار واسعة النطاق:
– بالنسبة للطرق يتم تعريف الأضرار واسعة النطاق من خلال الهبوط الكبير للأرض (بضعة أقدام).
– بالنسبة للجسور يتم تعريف الضرر الواسع النطاق من خلال تدهور أي عمود دون انهيار (فشل القص) أي أن العمود غير آمن من الناحية الإنشائية أو الإزاحة الرأسية للدعامة أو الهيوطات التفاضلية عند الوصلات.
– بالنسبة للأنفاق يتميز الضرر الواسع النطاق بالهبوط الأرضي الكبير عند بوابة النفق والتشقق الواسع النطاق في بطانة النفق.
رابعا- الضرر الكامل:
– بالنسبة للطرق يتم تحديد الضرر الكامل من خلال الهبوط الكبير للأرض (أي نفس الضرر واسع النطاق).
– بالنسبة للجسور يتم تعريف الضرر الكامل من خلال انهيار أي عمود مما قد يؤدي إلى انهيار وشيك لسطح الجسر أو الميلان بسبب فشل الأساس.
– بالنسبة للأنفاق يتميز الضرر الكامل بالتشقق الكبير في بطانة النفق والذي قد يشمل احتمال الانهيار.
منحنيات استعادة الوظيفة:
تم تطوير منحنيات الاستعادة بما يتوافق مع حالات الضرر المحددة سابقا ويوضح الشكل(13) منحنيات الاستعادة للطرق الحضرية والرئيسية ويوضح الشكل(14) منحنيات الاستعادة لجسور الطرق السريعة بينما يوضح الشكل(15) منحنيات الاستعادة لأنفاق الطرق السريعة.
هذه المنحنيات تتميز بمتوسط وانحراف معياري، ونورد معاملات منحنيات الاستعادة هذه في الجدول الشكل(16) والجدول الشكل(17).
يعطي الجدول الشكل(16) المتوسطات والانحرافات المعيارية لكل منحني استعادة بينما يعطي الجدول الشكل(15) نسب الاستعادة بناء على حالة الضرر وفترة الاستعادة.
الشكل(13)
الشكل(14)
الشكل(15)
الشكل(16)
الشكل(17)
يتم تعريف منحنيات الهشاشة لمكونات نظام الطرق السريعة اعتمادا على التصنيف وحركة الأرض أو انهيار الأرض.
حالات الضرر للطرق:
منحنيات الهشاشة للطرق الرئيسية (HRD1) والطرق الحضرية (HRD2) تظهر في الشكل(18) والشكل(19) ويتم عرض المتوسطات والانحرافات لهذه المنحنيات في الجدول الشكل(20).
حالات الضرر للجسور:
هناك 28 نوعا أساسيا من الجسور التي يتم من خلالها تحديد ووصف جميع حالات الضرر الأربع.
بالنسبة للجسور الأخرى يتم تعديل منحنيات الهشاشة لأنواع الجسور الأساسية الثمانية والعشرين لتعكس الأداء المتوقع لجسر معين والذي قد يكون أفضل أو أسوأ من نوع الجسر الأساسي المقابل.
يتم عرض متوسطات حالات الضرر هذه في الجدول الشكل(21) حيث تم ضبط التشتت على 0.6 لهشاشة اهتزاز الأرض و0.2 لهشاشة الانهيار الأرضي.
يوضح الشكل(22) والشكل(23) أمثلة لمنحنيات الهشاشة لبعض أنواع الجسور الرئيسية HWB1 وHWB2.
الشكل(18)
الشكل(19)
الشكل(20)
الشكل(21)
الشكل(22)
الشكل(23)
يمكن تقسيم خوارزمية الضرر لجسور الطرق السريعة إلى ثمان خطوات:
الخطوة 1: احصل على موقع الجسر (خط الطول وخط العرض)، والفئة (من HWB1 إلى HWB28)، وعدد الامتدادات (N)، وزاوية الانحراف (α)، وعرض الامتداد (W)، وطول الجسر (L)، والحد الأقصى لطول الامتداد (Lmax).
الخطوة 2: تقييم تضخيم التربة في موقع الجسر والحصول على التسارع الأرضي الأعظمي (PGA) والتسارع الطيفي (Sa عند 0.3 ثانية وSa عند 1.0 ثانية) والإزاحة الأرضية الدائمة (بالإنش).
الخطوة 3: تقييم عوامل التعديل الثلاثة Kskew وKshape وK3d، حيث يمكن الحصول على A وB من الجدول الشكل(24).
حيث Kskew=√sin(90-a)
وKshape=2.5*Sa1/Sa0.3
وK3d=(1+A)/(N-B)
الخطوة 4: تعديل متوسطات اهتزاز الأرض لمنحنيات الهشاشة القياسية في الجدول الشكل(25) على النحو New Median[For Slight]= Old Median[For Slight]*Fslight
حيث Fslight=1 عندما Ishape=0 حيث يتم قراءة Ishape من الجداول الأشكال(26) و(27) و(28)، أو القيمة الدنيا من (1 وKshape) إذا كان Ishape=1.
كما أن New Median[For Moderate]= Old Median[For Moderate]*Kskew*K3d
وNew Median[For Extensive]= Old Median[For Extensive]*Kskew*K3d
وNew Median[For Complete]= Old Median[For Complete]*Kskew*K3d
الخطوة 5: استخدم المتوسطات الجديدة مع التشتت β = 0.6 لتقييم احتمالات حالة الضرر المرتبطة باهتزاز الأرض مع ملاحظة أن Sa1 المدرجة في الجدول الشكل(25) هي التي سيتم استخدامها في هذا التقييم.
الخطوة 6: تعديل متوسطات PGD لمنحنيات الهشاشة القياسية المدرجة في الجدول الشكل(25)
على النحوNew PGD median [Moderate] = Table 2 PGD median [for Moderate] * f1
وNew PGD median [Extensive] = Table 2 PGD median [for Extensive] * f1
وNew PGD median [Complete] = Table 2 PGD median [for Complete] * f2
حيث f1 وf2 هما عاملي تعديل يمثلان دالتين لعدد الامتدادات N وعرض الامتداد (W) وطول الجسر (L) والانحراف (α) باستخدام المعادلات الواردة في الجداول الأشكال(29) و(30).
الخطوة 7: استخدم المتوسطات الجديدة مع التشتت β=0.2 لتقييم احتمالات حالة الضرر المرتبطة بالانهيار الأرضي.
الخطوة 8: الجمع بين احتمالات حالة الضرر، وتقييم وظيفة الجسر.
الشكل(24)
الشكل(25)
الشكل(26)
الشكل(27)
الشكل(28)
الشكل(29)
الشكل(30)
حالات الضرر للأنفاق
تعتمد حالات الضرر في الأنفاق على احتمالية الضرر لمكوناتها الفرعية وهي البطانة والبوابة.
يتم الاستناد إلى بيانات تجارب الزلازل التي أبلغ عنها ومن وظائف تلف المكونات الفرعية تم تطوير عشر وظائف لهشاشة النفق أربع منها للتسارع الأرضي الأعظمي (PGA) وستة للإزاحة الأرضية الدائمة (PGD). ويرد في الجدول الشكل(31) القيم المتوسطة وعوامل التشتت للهشاشة، ويبين الشكلان(32) و(33) منحنيات الهشاشة لـ PGA لأنفاق HTU1 وHTU2 على التوالي ويبين الشكل(34) منحنيات الهشاشة للأنفاق لـ PGD.
الشكل(31)
الشكل(32)
الشكل(33)
الشكل(34)
شبكة السكك الحديدية:
يعرض هذا الجزء والأجزاء التالية منهجية تقدير خسائر الزلازل لنظام نقل السكك الحديدية. يتكون هذا النظام من المسارات وأساساتها والجسور والأنفاق والمحطات الحضرية ومرافق الصيانة ومرافق الوقود ومرافق الإرسال. تكشف الأضرار التي لحقت بالزلزال الماضي أن الجسور والأنفاق والمحطات الحضرية ومرافق الصيانة ومرافق الوقود ومرافق الإرسال معرضة لكل من الاهتزاز الأرضي والانهيار الأرضي، في حين تتأثر مسارات السكك الحديدية وأساساتها بشكل كبير بالانهيار الأرضي وحده.
مسارات السكك الحديدية الموجودة على تربة طرية أو مردومة أو المسارات التي تعبر تمزق الفالق السطحي يمكن أن تتعرض للفشل مما يؤدي إلى فقدان وظيفتها.
عادة ما يؤدي فشل جسور السكك الحديدية إلى تعطيل كبير لشبكة النقل، وخاصة الجسور التي تعبر الممرات المائية. وبالمثل بالنسبة لأنفاق السكك الحديدية فمن المرجح أن يحدث اضطراب كبير في نظام النقل في حالة توقف النفق عن العمل.
يشمل هذا الجزء تطوير طرق لتقدير أضرار الزلزال التي ستلحق بنظام نقل السكك الحديدية بالنظر إلى المعرفة بمكونات النظام (أي المسارات أو الجسور أو الأنفاق أو المحطات أو مرافق الصيانة أو مرافق الوقود أو مرافق الإرسال) وتصنيف الأضرار الناجمة عن الزلزال.
كل مكون (على سبيل المثال بالنسبة لمنشآت الوقود سواء كانت المعدات الموجودة داخل المنشأة مثبتة أم لا) والمخاطر (أي التسارع الأرضي الأعظمي والإزاحة الأرضية الدائمة).
يتم تحديد حالات الضرر التي تصف مستوى الضرر الذي سيلحق بكل مكون من مكونات نظام السكك الحديدية (على سبيل المثال، لا شيء، أو طفيف، أو متوسط، أو واسع النطاق، أو كامل).
ترتبط حالات الضرر بنسبة الضرر (المحددة على أنها نسبة تكلفة الإصلاح إلى تكلفة الاستبدال) لتقييم الخسارة الاقتصادية المباشرة.
تم تطوير منحنيات الهشاشة لكل نوع من مكونات نظام السكك الحديدية وتصف هذه المنحنيات احتمالية الوصول إلى كل حالة ضرر أو تجاوزها بالنظر إلى مستوى حركة الأرض أو إزاحة الأرض. يتم تقييم وظائف المكونات بطريقة مشابهة لتلك الخاصة بمكونات الطرق السريعة.
يتم توفير منحنيات استعادة المكونات لكل حالة ضرر لتقييم فقدان الوظيفة وتصف منحنيات الاستعادة الجزء أو النسبة المئوية للمكون الذي من المتوقع أن يكون مفتوحا أو جاهزا للعمل كدالة للوقت بعد الزلزال.
على سبيل المثال قد يتم إغلاق منشأة للسكك الحديدية تعرضت لأضرار بالغة (0% تعمل) مباشرة بعد وقوع الزلزال ولكنها تعمل بنسبة 100% بعد 30 يوما، ويبين الجدول الشكل(35) المتوسطات والانحرافات المعيارية لمنحنيات استعادة الوظيفة لمكونات نظام السكك الحديدية.
الشكل(35)
متطلبات المدخلات:
تتضمن المدخلات المطلوبة لتقدير الأضرار التي لحقت بأنظمة السكك الحديدية العناصر التالية:
أولا- المسارات وأساساتها:
– الموقع الجغرافي لروابط السكك الحديدية.
– الإزاحة الأرضية الدائمة (PGD) عند قاعدة المسار.
ثانيا- جسور السكك الحديدية:
– تصنيف الجسر.
– الموقع الجغرافي للجسر (خط الطول وخط العرض).
– التسارع الطيفي عند 0.3 و 1.0 ثانية وPGD عند الجسر.
ثالثا- أنفاق السكك الحديدية:
– تصنيف الأنفاق.
– الموقع الجغرافي للأنفاق (خط الطول وخط العرض).
– التسارع الأرضي الأعظمي (PGA) والإزاحة الأرضية الدائمة PGD في النفق.
رابعا- مرافق نظام السكك الحديدية:
– تصنيف المرافق.
– الموقع الجغرافي للمرافق (خطوط الطول والعرض)
– التسارع PGA والإزاحة PGD في المنشأة.
يتضمن ناتج الضرر المباشر لأنظمة السكك الحديدية تقديرات احتمالية لوظائف المكونات والأضرار المادية ويتم التعبير عنها من حيث نسبة الضرر للمكون وتستخدم نسب الضرر كمدخلات في الخسارة الاقتصادية المباشرة لاحقا.
يتم وصف وظيفة المكونات بطريقة مشابهة لمكونات نظام الطرق السريعة أي من خلال احتمالية وجودها في حالة ضرر (بعد الزلزال مباشرة) ومن خلال الجزء أو النسبة المئوية المرتبطة بالمكون الذي من المتوقع أن يعمل بعد حدوث الزلزال بفترة من الزمن.
تم تصميم وظائف الضرر أو منحنيات الهشاشة لجميع مكونات نظام السكك الحديدية كوظائف لوغاريتمية تعطي احتمالية الوصول أو تجاوز مستويات مختلفة من الضرر لمستوى معين من الحركة الأرضية أو انهيار الأرض.
ويتميز كل منحنى هشاشة بقيمة متوسطة للحركة الأرضية أو الانهيار الأرضي وعامل التشتت المرتبط به (الانحراف المعياري اللوغاريتمي الطبيعي).
يتم قياس الحركة الأرضية من حيث PGA والتسارع الطيفي (Sa) ويتم قياس الفشل الأرضي من حيث الإزاحة الأرضية الدائمة.
– بالنسبة للمسارات وأساساتها يتم تعريف منحنيات الهشاشة من حيث PGD
– بالنسبة لجسور السكك الحديدية يتم تعريف منحنيات الهشاشة بشكل مشابه لتلك الخاصة بجسور الطرق السريعة
بالنسبة للأنفاق هي نفس منحنيات الهشاشة المحددة لأنظمة الطرق السريعة (من حيث PGA وPGD)
بالنسبة لمرافق نظام السكك الحديدية يتم تعريف منحنيات الهشاشة من حيث PGA أو SA وPGD.
يتم عرض تعريفات حالات الضرر المختلفة والمنهجية المستخدمة في استخلاص كل منحنيات الهشاشة هذه في الأجزاء التالية، ويبين الجدول الشكل(35) المتوسطات والانحرافات المعيارية لمنحنيات استعادة الوظيفة لمكونات نظام السكك الحديدية.
وصف مكونات نظام السكك الحديدية:
يتكون نظام السكك الحديدية من أربعة مكونات هي المسارات وأساساتها والجسور والأنفاق والمرافق. يقدم هذا الجزء وصفا موجزا لكل منها.
أولا- المسارات وأساساتها:
تشير إلى مجموعة القضبان والأربطة وأدوات التثبيت والأرض التي ترتكز عليها، وقد تم اعتماد تصنيف واحد فقط لهذه المكونات وهذا التصنيف مشابه لتصنيف الطرق الحضرية في أنظمة الطرق السريعة.
ثانيا- الجسور:
تصنف جسور السكك الحديدية بطريقة مشابهة لجسور الطرق السريعة الفولاذية والخرسانية.
ثالثا- الأنفاق:
تتبع أنفاق السكك الحديدية نفس تصنيف أنفاق الطرق السريعة، أي أنها تصنف إما على أنها أنفاق محفورة أو أنفاق مقطوعة ومغطاة.
رابعا- مرافق نظام السكك الحديدية:
– تشمل مرافق نظام السكك الحديدية المحطات الحضرية ومحطات الضواحي ومرافق الصيانة ومرافق الوقود ومرافق الإرسال.
– تعد المحطات الحضرية ومحطات الضواحي عموما محاور ربط رئيسية مهمة لوظائف النظام، تكون هذه المباني في الغالب مصنوعة من جدران القص الخرسانية المسلحة أو إطارات فولاذية مقاومة للعزم، بينما تكون المحطات الصغيرة في الغالب من الخشب.
– توجد مرافق الصيانة في مبان كبيرة لا تعد عادة ضرورية لوظائف النظام حيث يمكن تأخير أنشطة الصيانة أو إجراؤها في مكان آخر وغالبا ما تكون الجملة الإنشائية هذه مصنوعة من إطارات فولاذية.
– تشمل مرافق الوقود المباني والخزانات وأنظمة الطاقة الاحتياطية والمضخات وغيرها من المعدات، وتجدر الإشارة إلى أن المعدات المثبتة بشكل عام تشير إلى المعدات المصممة باستخدام أدوات ربط أو أربطة زلزالية خاصة في حين تشير المعدات غير المثبتة إلى المعدات المصممة دون أي اعتبارات خاصة بخلاف المتطلبات العادية للشركة المصنعة، في حين أن بعض المكونات مثل المضخات يتم تثبيتها بمسامير بغض النظر عن المخاوف من الزلازل، وعادة ما تكون الخزانات الموجودة فوق الأرض مصنوعة من الفولاذ مع أسقف مصنوعة أيضا من الفولاذ أما الخزانات المدفونة عبارة عن جدران خرسانية ذات أسقف خرسانية، وتم تحديد وظائف منشأة الوقود من خلال تحليل شجرة الأخطاء الشكل(36) مع الأخذ في الاعتبار التكرار وسلوك المكونات الفرعية ويتم استخدام وظائف الأضرار العامة للمباني في تحليل شجرة الأخطاء هذا لتطوير منحنى الهشاشة الإجمالي لمنشآت الوقود، في المجموع، يتم النظر في خمسة أنواع من مرافق الوقود وهي مرافق الوقود مع أو بدون معدات مثبتة، ومع أو بدون طاقة احتياطية، ومرافق الوقود مع خزانات مدفونة.
– تتكون مرافق الإرسال من المباني وإمدادات الطاقة الاحتياطية، والمعدات الكهربائية ويتم استخدام وظائف الضرر للمبنى الخرساني المسلح ذو جدران القص في شجرة الأخطاء هذه لتطوير منحنيات الهشاشة الشاملة لمرافق الإرسال، وفي المجموع، يتم النظر في أربعة أنواع من مرافق الإرسال وهي مرافق الإرسال مع أو بدون معدات مثبتة ومع أو بدون طاقة احتياطية.
الشكل(36)