آسانسورها و زلزله: استاندارد EN 81-77 نقدی بر تدابیر حفاظتی مطلوب در آسانسورها

علی معراجی مقدم – در تاریخ 6 فوریه 2023، دو زلزله عظیم در ترکیه رخ داد. شدت این زلزله‌ها به ترتیب Mw 8/7 و Mw 5/7 بود و بسیار ویران‌کننده بودند. بیش از 40.000 نفر جان باختند و شهرها، روستاها و شهرک‌ها به‌طور کامل ویران شدند.
پس از وقوع این زلزله‌ها به منطقه زلزله رفتم و مشاهده کردم که اکثر ساختمان‌ها به‌طور کامل فرو پاشیده‌اند. اما برای آسانسورها در ساختمان‌های باقی‌مانده چه اتفاقی افتاده بود؟ در بیشتر موارد، چارچوب‌های وزنه تعادل از ریل‌های راهنما، و طناب‌های آویز از چرخ‌ها جدا شده بودند، و تراول‌کابل‌ها آسیب دیده بودند. محتوای این مقاله جزئیات تدابیر حفاظتی مطلوب در آسانسورها مطابق با استاندارد EN 81-77 را شرح می‌دهد. شتاب طراحی (ad) چیست و چگونه محاسبه می‌شود؟ ما اطلاعات مورد نیاز برای محاسبه ad از استاندارد EN 1998-1 را بررسی خواهیم کرد. نحوه تعریف مناطق زلزله بر اساس ad نیز بررسی خواهد شد. تدابیر حفاظتی برای آسانسورها در هر منطقه زلزله‌خیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

تدابیر حفاظتی مطلوب در آسانسورها هنگام زلزله

زلزله یک فاجعه طبیعی جدی برای بسیاری از کشورها و شهرها در سراسر جهان است، از جمله ساحل غربی ایالات متحده و کانادا، ایتالیا، ایسلند، کوه‌های بالکان، ترکیه، ساحل شرقی دریای مدیترانه، ایران، پاکستان، آسیای مرکزی، جنوب‌شرق آسیا، کل آمریکای مرکزی و ساحل غربی آمریکای جنوبی. تقریباً 1/6 میلیارد نفر در سراسر جهان در مناطق با خطر زلزله بالا زندگی می‌کنند.

در طول قرن‌ها، انسان‌ها تدابیری را برای ساخت سازه‌ها جهت مقاومت در برابر زلزله توسعه داده‌اند. صنعت حمل‌ونقل عمودی (VT) نیز تدابیر حفاظتی مطلوب در آسانسورها و پله‌های برقی ابداع کرده است. به‌طور عمده، استانداردهای اروپا، شمال امریکا و ژاپن تلاش زیادی را برای بهبود ایمنی آسانسورها در هنگام زلزله می‌کنند.

EN 81-77 کد اروپایی است و قوانین و الزامات ایمنی برای آسانسورهای مسافری و باری را به‌ منظور مقاومت در برابر شرایط لرزه‌ای با رعایت EN 1998-1 توضیح می‌دهد. هدف EN 81-77 جلوگیری از از دست دادن جان، کاهش صدمات، جلوگیری از گیر افتادن در کابین، جلوگیری از خسارت و مشکلات محیطی و کاهش تعداد آسانسورهایی است که پس از زلزله متوقف می‌شوند.

شتاب طراحی

شتاب طراحی (ad) شتاب افقی ناشی از رویدادهای لرزه‌ای است و برای محاسبه نیروهایی که بر سیستم‌های آسانسور اثر می‌گذارد، استفاده می‌شود. این شتاب یک تابع از شتاب زمین، رفتار خاک، اهمیت عناصر غیرسازه‌ای و برخی پارامترهای دیگر است. آسانسورها به‌عنوان عناصر غیرسازه‌ای در EN 1998-1 شناخته می‌شوند. EN 1998-1 یک کد اروپایی است و به طراحی سازه‌ها برای مقاومت در برابر زلزله می‌پردازد. فرمول شتاب طراحی (ad) به‌صورت زیر است:

در فرمول، Sa ضریب لرزه‌ای است که برای عناصر غیرسازه‌ای قابل اعمال است و عددی بی‌‌بعد است.
γa عامل مهمی است. این فاکتور برای آسانسورهای موجود در ساختمان‌های مسکونی و اداری 1 است. اگر آسانسورها در بیمارستان‌ها یا برای موارد خاصی مانند خدمات اضطراری استفاده شود، در این صورت مقدار بر اساس EN 1998-1 افزایش می‌یابد. γa بی‌بعد است. ضریب اهمیت می‌تواند توسط مقامات ملی یا بر اساس رفتارهای لرزه‌ای در کشور تعریف شود.
qa فاکتور رفتار عنصر است. بی‌بعد است و برای آسانسورها باید برابر با 2 باشد.
Sa باید به‌عنوان زیر توضیح داده شود:

α بدون ‌بعد است و نسبت شتاب زمین طراحی (ag) روی زمین نوع A به گرانش (g) است.

ag شتاب زمین طراحی است.
g1 فاکتور اهمیت
ag R اوج شتاب زمین مرجع در زمین نوع A

کلاس‌های اهمیت ساختمان‌ها

تدابیر حفاظتی مطلوب در آسانسورها به عوامل مختلفی بستگی دارد که یکی از این عوامل، کلاس‌های اهمیت ساختمان‌ها است. g1 بر اساس کلاس‌های اهمیت ساختمان‌ها تعریف شده است و بین 0/8 تا 1/4 قرار دارد. کلاس‌های اهمیت ساختمان‌ها مربوط به انواع ساختمان‌ها استفاده شده در زیر:

• کلاس I(g1=0.8): ساختمان‌های با اهمیت کم برای ایمنی عمومی مانند ساختمان‌های کشاورزی و غیره.
• کلاس II(g1=1.0): ساختمان‌های عادی که در دسته‌های دیگر قرار نمی‌گیرند.
• کلاس III(g1=1.2): ساختمان‌هایی که مقاومت لرزه‌ای آن‌ها با توجه به پیامدهای مرتبط با فروپاشی اهمیت دارد، مانند مدارس، سالن‌های جلسات، مؤسسات فرهنگی و غیره.
• کلاس IV(g1=1.4): ساختمان‌هایی که سلامت آن‌ها در زلزله اهمیت حیاتی برای حفاظت شهروندی دارد، مانند بیمارستان‌ها، ایستگاه‌های آتش‌نشانی، نیروگاه‌ها و غیره.

agR اوج شتاب زمین مرجع در زمین نوع A است، agR برای استفاده در یک کشور یا بخش‌هایی از کشور از نقشه‌های زون‌بندی استخراج می‌شود که می‌توان آن‌ها را در ضمیمه‌های ملی مرتبط پیدا کرد.
S در فرمول، فاکتور خاک مطابق با EN 1998-1 است و بدون ‌بعد می‌باشد.
S برابر با 0/1 برای زمین نوع A ،1/2 برای نوع B ،1/15 برای نوع C ،1/35 برای نوع D و 1/4 برای نوع E است. توصیه می‌شود همیشه نوع زمین پروژه را از طراح استاتیک پروژه دریافت کنید.
Ta دوره ارتعاش اصلی یک عنصر غیر سازه، به ثانیه است. اگر آسانسور تأثیر ارتعاش اصلی ساختمان را نداشته باشد، Ta برابر با صفر خواهد بود.
T1 دوره ارتعاش اصلی و به ثانیه است.
z ارتفاع بالاترین قسمت آسانسور از پایه یا سازه سخت به متر است.
H ارتفاع ساختمان از سطح زمین به متر است.

دسته‌بندی لرزه‌ای آسانسورها

دسته‌بندی لرزه‌ای یک آسانسور بر اساس ad تعیین می‌شود.

الزامات برای دسته‌بندی 1

طناب‌های آویز، طناب‌های کنترل سرعت (گاورنر)، تراول‌ کابل‌ها، طناب‌ها و زنجیر‌های جبران ممکن است در طول زلزله در چاه آسانسور جابه‌جا شوند و با تجهیزات ثابت و نقاط درگیری گره بخورند. این نقاط توسط براکت‌ها، پایه‌ها و دستگاه‌‌های ثابت در چاه آسانسور ایجاد می‌شود. اگر ارتفاع چاه بیشتر از 20 متر باشد، نقاط درگیری باید محافظت شوند.
در صورتی‌ که ارتفاع چاه بین 20 تا 60 متر باشد، تدابیر حفاظتی مطلوب در آسانسورها شامل موارد زیر است. در این شرایط، اقدامات محافظتی زیر باید انجام شود:

1. اگر هر نقطه درگیری در چاه نزدیک به حلقه تراول‌کابل باشد (مانند براکت‌ها، پایه‌ها و غیره) و فاصله آن کمتر از 900 میلی‌متر باشد، نیاز به محافظت با سیم بین نقاط درگیری وجود دارد.
2. محافظت با سیم بین براکت‌ها و نقاط درگیری مشابه برای طناب‌های جبران، زنجیرها و طناب‌های کنترل سرعت (گاورنر) در کل ارتفاع چاله مورد نیاز است اگر نقاط درگیری نزدیک به تجهیزات مرتبط باشند و فاصله آن‌ها کمتر از 750 میلی‌متر باشد. این موارد مورد نیاز است اگر طناب کنترل سرعت (گاورنر) نزدیک‌تر از 500 میلی‌متر و طناب آویز نزدیک‌تر از هر نقطه درگیری در چاه باشد.

اگر ارتفاع چاه آسانسور بیشتر از 60 متر باشد، اقدامات محافظتی فوق باید برای کل ارتفاع چاه انجام شود.

شکل 2، دستگاه نگهدارنده

مشخصات تدابیر حفاظتی مطلوب در آسانسورها

اگر ساختمان توسط درزهای انبساط از یکدیگر به واحدهای مستقل تقسیم شود، فضای ماشین‌آلات آسانسور باید در همان واحد مستقل ساختمان باشد.
کادر وزنه باید دارای کفشک در بالا و پایین چارچوب و به حد امکان نزدیک ریل راهنما باشد که در شکل 2 نشان داده شده است. ابعاد d1، d2 و d3 در شکل باید حداکثر 5 میلی‌متر باشند. دستگاه نگهدارنده نباید باعث فعال شدن تصادفی تجهیزات ایمنی در سمت کادر وزنه شود. دستگاه نگهدارنده باید به گونه‌ای طراحی و ثابت شود که z3 در شکل 2، حداقل 5 میلی‌متر باشد.

داشتن نگهدارنده برای طناب‌های کششی روی فلکه کشش و فلکه‌های انحرافی الزامی است. نگهدارنده‌ها باید 15 درجه از ورودی و خروجی طناب‌ها و در هر 90 درجه پیچیدن طناب‌ها نصب شوند. نگهدارنده‌ها باید در مقایسه با قطر طناب به اندازه کافی مؤثر باشند. نگهدارنده برای زنجیر و چرخ‌دنده نیز مورد نیاز است.

وسایل جبران باید در چاه هدایت شوند تا از شناور شدن و گیر افتادن در هر نقطه درگیری جلوگیری انجام شود.

در صورت وجود آسانسورهای هیدرولیک، باید شیرهای پارگی برای جلوگیری از ریزش روغن در هنگام وقوع زلزله وجود داشته باشند.

ریل‌های راهنما، اتصالات ریل و براکت‌ها باید توانایی مقاومت در برابر نیروهایی را داشته باشند که توسط شتاب طراحی محاسبه‌شده ad ایجاد می‌شود. اگر یک دستگاه نگهدارنده وجود داشته باشد، می‌توان از دستگاه به‌عنوان حمایت برای چارچوب استفاده کرد. انحراف ناشی از ad نباید باعث کار ناامن آسانسور شود. قفل درها باید فعال بمانند، تجهیزات ایمنی باید به‌درستی کار کنند و قطعات متحرک نباید با یکدیگر برخورد کنند. در صورت وجود دستگاه نگهدارنده، حداکثر انحراف نباید هم‌پوشانی کفشک و تیغه ریل کمتر از 5 میلی‌متر شود.

ماشین‌آلات، وسایل آویز، گاورنر کنترل سرعت، وسایل جبران و پیوست‌های آن‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی و ثابت شوند که نیروهای ایجاد شده توسط ad باعث واژگونی و جابه‌جایی نشوند. در صورت وجود لوله‌های صلب برای آسانسورهای هیدرولیک، هر لوله صلب باید به یک لوله انعطاف‌پذیر ختم شود.

تمام تجهیزات الکتریکی و سوییچ‌ها در چاه آسانسور باید توانایی مقاومت در برابر نیروهای ایجادشده توسط ad را داشته باشند.

الزامات برای دسته‌بندی 2

الزامات برای آسانسورهای دسته‌بندی 2 ترکیبی از الزامات دسته‌بندی 1 و اقدامات محافظتی زیر هستند:
وجود دستگاه نگهدارنده در سمت بالا و پایین چارچوب کابین الزامی‌است. فضاهای مشخص‌شده برای دسته‌بندی 1 باید برای دستگاه‌های نگهدارنده کابین نیز حفظ شود.

آسانسورهای دسته‌بندی 2 و 3 باید دارای وسایل قفل درهای کابین باشند. قفل در یک وسیله ایمنی است و باید مطابق با استاندارد EN 81-50 تست و گواهی شود.

در صورت قطع برق، آسانسور باید بتواند به‌سمت بالا یا پایین حرکت کند و جلوگیری از گیر افتادن افراد در کابین را انجام دهد. آسانسور باید در هنگام رسیدن به طبقه، درهای خود را باز کند و باز بماند. اگر آسانسور دارای در نیمه‌اتوماتیک باشد، در هنگام توقف در طبقه، در باید باز شود. اگر قطع برق هنگامی رخ دهد که آسانسور در طبقه باشد، درها باید برای نجات مسافران به دان افتاده باز شوند.

الزامات برای دسته‌بندی 3

الزامات برای آسانسورهای دسته‌بندی 3 ترکیبی از الزامات دسته‌بندی 1 و 2 و اقدامات محافظتی زیر هستند:

اگر آسانسور دارای وزن تعادل باشد، باید آسانسور با یک سیستم شناسایی لرزه مجهز شود. سیستم شناسایی باید در پایین‌ترین سطح چاه آسانسورها در ساختمان یا یک مکان پایین‌تر از چاه آسانسور باشد. باید امکان شناسایی شتاب سه‌محوره وجود داشته باشد. هر شتابی که برابر یا کمتر از 1 متر بر مجذور ثانیه باشد، باید سیستم لرزه را فعال کند. زمان پاسخ باید حداکثر 3 ثانیه باشد. سیستم شناسایی لرزه باید حداقل هر 24 ساعت یک‌بار بررسی شود و اگر کار نکند، آسانسور باید از دسترس خارج شود. سیستم شناسایی لرزه باید دارای یک منبع تغذیه پشتیبان حداقل 24 ساعته باشد و باید بتوان سیستم شناسایی را به‌صورت دستی مجدداً تنظیم نمود.

هنگامی‌که سیستم شناسایی لرزه فعال می‌شود، آسانسور باید تمام احضارهای طبقه و کابین را لغو کرده و با حداکثر سرعت 0/3 متر بر ثانیه به نزدیک‌ترین طبقه حرکت کند. کابین نباید در حین حرکت به‌سمت نزدیک‌ترین طبقه از وزن تعادل عبور کنند. اگر سیستم شناسایی لرزه در حالت فعال باشد وقتی آسانسور در طبقه است، دره‌های باید باز شوند و آسانسور از دسترس خارج گردد. اگر دره‌ها نیمه‌اتوماتیک باشند، باید قفل آن‌ها باز شود. حالت لرزه نباید از هیچ وسیله ایمنی، عملیات بازرسی، عملیات برق اضطراری یا اطفای حریق مطابق با EN 81-72 گذشته باشد.

نتیجه‌گیری

در این مقاله سعی کردیم توضیح دهیم چگونه شتاب طراحی ad و الزامات آسانسورها محاسبه می‌شود اگر آسانسور در دسته‌بندی‌های لرزه‌ای بر اساس ad باشد. راهنمای اصلی ما برای این مقاله استانداردهای EN 81-77 و EN 1998-1 بود. به‌شدت توصیه می‌کنیم که در هر پروژه ad را محاسبه کرده و اقدامات لازم را بر اساس دسته‌بندی لرزه‌ای محاسبه‌شده برای آسانسور انجام دهید.

نکات استاندارد EN 81-77

استاندارد EN 81-77 یک استاندارد اروپایی مرتبط با آسانسورها و عملکرد آن‌ها در شرایط زلزله است. این استاندارد به‌عنوان راهنمایی برای طراحی، ساخت و ارتقای آسانسورها در محیط‌هایی که با زلزله روبه‌رو هستند، عمل می‌کند. در زیر توضیحات بیشتری در مورد این استاندارد ارائه شده است:
موضوعات پوشش داده شده توسط EN 81-77:
1. شتاب طراحی ad:
EN 81-77 به‌دقت نحوه محاسبه شتاب طراحی ad را توضیح می‌دهد. این شتاب برای اطمینان از ایمنی آسانسورها در مواجهه با زلزله محاسبه می‌شود.
2. دسته‌بندی لرزه‌ای:
– استاندارد دسته‌بندی لرزه‌ای را بر اساس مقادیر شتاب طراحی ارائه می‌دهد. این دسته‌بندی نقش مهمی در تعیین اقدامات محافظتی برای هر آسانسور در مواجهه با زلزله ایفا می‌کند.
3. اقدامات محافظتی:
EN 81-77 شرایط مشخصی برای اقدامات محافظتی در هر دسته لرزه‌ای ارائه می‌دهد. این اقدامات شامل مواردی مانند نگهداری در وضعیت کانترویت، سیستم‌های شناسایی لرزه، و تغییرات در عملکرد آسانسور در شرایط لرزه‌ای می‌شوند.
4. استفاده از استانداردهای دیگر:
EN 81-77 به‌عنوان یک استاندارد مرجع به توانایی آسانسورها در اطمینان از ایمنی در مواجهه با زلزله تأکید می‌کند و به کاربرد استانداردهای دیگر نیز ارجاع دارد.
تأثیر EN 81-77:
اطمینان از ایمنی:
این استاندارد با تعیین الزامات و اقدامات محافظتی، به اطمینان از ایمنی مسافران و استفاده صحیح از آسانسورها در شرایط زلزله کمک می‌کند.
کاهش خطرات:
با تدوین مقررات مرتبط با دسته‌بندی لرزه‌ای و اقدامات محافظتی، این استاندارد به کاهش خطرات زلزله برای آسانسورها کمک می‌کند.
ارتقای استانداردها:
EN 81-77 با ارائه راهنمایی جامع، به توسعه و ارتقای استانداردهای مرتبط با عملکرد آسانسورها در شرایط زلزله کمک می‌کند.
استفاده از این استاندارد معمولاً در پروژه‌های ساختمانی و طراحی آسانسورها در ناحیه‌هایی با خطر زلزله بالا توصیه می‌شود.