آسانسور آسمانخراشهای بلند و مقابله با نوسانات شدید در اثر طوفان و بادهای ویرانگر

 
تاریخ انتشار: یکشنبه, 1394/06/29 - 12:37 توسط طبسی

شاید برای خیلی ها این پرسش پیش آمده باشد که در آسمانخراشهای بسیار بلند و آسانسورهای آن ها در زمان طوفان و گردبادهای سهمگین که باعث ایجاد نوسانات و لرزشهای شدید آسمانخراشها می گردد، چگونه با این پدیده ویرانگر مقابله می شود؟

در این مقاله موضوع نوسانات شدید و تاب خوردن آسمانخراشها در اثر طوفانهای شدید و وزش بادهای سهمگین و در اینجا آسمانخراش تایپه 101 مورد بررسی قرار گرفته است.

آسمانخراش تایپه 101 یک سوپر آسمانخراش و نقطه ی عطفی در ساختمان سازی بوده که تا قبل از افتتاح برج خلیفه در سال 2010، لقب بلندترین آسمانخراش جهان را به خود اختصاص داده بود.

 

 

آسانسورهای آسمانخراش تایپه 101 را شرکت ژاپنی توشیبا نصب کرده است

  • دو دستگاه از آسانسورهای این برج آسانسورهای دوطبقه (Double deck) با ظرفیت 24 نفر (1600 کیلوگرم) بوده و با این آسانسورها می توان مثلا" از طبقه پنجم تا طبقه هشتاد و نهم را با سرعت 1010 متر در دقیقه (شصت و یک کیلومتر در ساعت) فقط طی مدت 37 ثانیه طی کرد و آسانسورهای آسمانخراش تایپه 101 در سال 2004  رکورد پرسرعت ترین آسانسور جهان را کسب و در کتاب رکوردهای گینس ثبت گردید.

یکی دیگر از رکوردهای این آسانسورها:

  •  اولین آسانسور با سیستم کنترل جوی (تنظیم و کنترل فشار هوا در داخل کابین آسانسور به دلیل تفاوت آتمسفر هوا در طبقات پائین و بالا حدود 383 متر اختلاف ارتفاع)درجهان می باشد. The World's First Atmospheric Control System
  • همچنین برای جلوگیری از ارتعاش حین حرکت کابین ها در سرعت بالا، شرکت توشیبا برای آسانسورها یک دستگاه ضد لرزش تعبیه کرده   به نام: دمپر یا میراگرهای جرمی فعال (Active Mass Damper) در این سیستم به محض تشخیص لرزش توسط سنسورهای مربوطه، دستگاه ضد لرزش فعال شده و وزنه تعادل را برای خنثی سازی لرزش به حرکت در آمده و از ارتعاش لحظه ای کابین آسانسور جلوگیری می کند.
  • کابین آسانسورها به صورت آیرودینامیک طراحی شده و در سرعت های بالای کابین آسانسور به راحتی می تواند ضمن عبور از جریان باد و انتقال به طرفین و پشت کابین مقاومت باد را خنثی و با استفاده از کفشکهای غلطکی ریل نیز حرکت نرم و راحتی برای کابین ها به ارمغان آورد.

 

 

ساخت آسمانخراش تایپه 101 از سال 1999 آغاز و تا سال 2004 ادامه داشت.

  • این ساختمان با ارتفاعی بیش از نیم کیلومتر
  • دارای 101 طبقه بر روی زمین و 5 طبقه در زیر زمین می باشد.

یکی از فناوری های اعجاب برانگیر در مقابله با طوفانها و بادهای سهمگین استوایی که برج تایپه 101 به جهت شرایط جغرافیایی در معرض هجوم آنها قرار دارد، در این آسمانخراش بکار گرفته شده، قناوری میراگر جرمی (دمپر) TMD است که باعث می شود ساکنین و سرنشینان آسانسور در زمان بروز طوفانها و بادهای سهمگین و نوسانات شدید آسمانخراش دچار حالت تهوع و سرگیجه نشوند.

این سیستم در بسیاری از آسمانخراشهای بلند جهان به اشکال مختلف مورد استفاده قرار گرفته است، اما دمپر نصب شده در آسمانخراش تایپه 101 شاهکاری برجسته از این سیستم می باشد.

(میراگر جرمی برای اولین بار توسط Frahm در سال 1909 برای کاهش نوسانات وحرکات سالن کشتی در اثر طوفان و امواج بزرگ مورد استفاده قرار گرفت. بعدها تئوری TMD بوسیله Ormondryd  و Den Hartog در مقاله ای در سال 1928 ارائه گردید، که بحث های مفصل تری راجع به تنظیمات و پارامترهای میرائئ بهینه در کتاب "ارتعاشات دینامیکی" در سال 1940 توسط آقای هارتوق پیگیری شد. تئوری اولیه برای یک سیستم یک درجه آزادی نامیرا تحت اثر بارهای سینوسی مورد استفاده قرار گرفت. تحقیقات مربوط به سیستم های یک درجه آزادی داری میرائی نیز توسط محققان زیادی از جمله Randall et alnv shg  در سال 1981 و Warburton در سالهای 1980 الی 1982 و Tasi & Lin در سال 1993 انجام پذیرفت)

 

 

  • در مرکز کنترل ساختمان یک قسمت کامل به آسانسورهای برج تایپه 101 اختصاص داده شده است ( EMCS (the Energy Managment and Control System. در این مرکز، بخشی مسئولیت نشان دادن وضعیت دیسک های سرامیکی ترمز اضطراری آسانسورها می باشد تا اگر مثلا" کابلی پاره شود سریعا" به ترمز آسانسور فرمان دهد که فعال گردد.
  • لنت های سرامیکی نیکل سیلیکون، چرخ دنده های را درگیر نموده و باعث توقف آسانسور می شوند.
  • دیسک های سرامیکی تا دمای 1000 درجه سانتیگراد مقاومت می کنند و آتش نمی گیرند، این ترمزها قادرند معادل 20.000 کیلوگرم را با سرعت 76.5 کیلومتر در ساعت در حال حرکت هستند را طی مسافتی معادل 40 متر یعنی کمتر از نصف طول یک زمین فوتبال متوقف نمایند.

     

  • ترمزهای سرامیکی هرچه بیشتر گرم شوند عملکرد بهتری دارند. در مسیرهای طولانی حرکت کابین مثل آسمانخراش تایپه 101 ترمزهای فلزی شاید بیش از اندازه گرم شوند، لذا مهندسین طراح برای متوقف کردن آسانسورهای این برج احتیاج به ماده ای داشتند که حتی وقتی حرارت خیلی خیلی زیاد بالا می رود بازهم کارایی ترمزها حفظ شود، ماده ای که در دمای بسیار زیاد عملکرد خوبی داشت سرامیک بود.
  • طی آزمایشاتی بر روی دیسک های ترمز سرامیکی، مشخص شد که اولا" دیسک های سرامیکی به اندازه دیسک های فلزی داغ نمی شوند و حتی وقتی گرم شوند خاصیت عملکردی آنها بهتر می شود.
  • ماده تشکیل دهنده دیسکهای سرامیکی معمولا" از سیلیکون کاربید و سیلیکون نیترات بوده که این مواد در دمای بسیار بالا پخته می شود تا ماده ای با مقاومت بسیار زیاد و مقاوم در برابر حرارت بدست آید.

 

همانطوریکه در بالا مختصرا" اشاره شد آسمانخراش تایپه 101 همیشه در معرض بادها و طوفانهای شدید استوایی قرار دارد، گردبادها و طوفانهای شدید به همراه گردباد و رگبار با سرعتی معادل 160 کیلوتر در ساعت باعث تاب خوردن و نوسان شدید آسمانخراشی با ارتفاع بیش از 500 متر می شود.

وقتی در برابر این طوفانهای شدید آسمانخراش تایپه 101 مستعد نوسان و تاب خوردن است، طراحان بفکر چاره افتاده و شرایطی را بوجود آورده اند که ساختمان و آسانسورها در برابر بادها و طوفانها انعطاف پذیر باشند.

 

دمپر بزرگ خنثی کننده نوسانات آسمانخراش با 16 رشته کابل فولادی قطور مهار شده است parslift.com

 

گرچه نمی توان به صورت مطلق از نوسان ساختمان جلوگیری نمود، اما حداقل می شود میزان تاب خوردن و نوسان را کاهش داد تا برای ساکنین و مسافرین داخل کابین آسانسورها حالت دریازدگی بوجود نیاید چون در حالت دریازدگی  بروز حالت دل بهم خوردگی و تهوع اجتناب ناپذیر است.

کابین آسانسورهای این آسمانخراش بزرگ و بلند مجهز به سیستم کنترل فشار آتمسفر جهت جلوگیری از صدمه دیدن گوش می باشد، اما مشکل نوسان و حرکت پاندولی برج مسئله دیگری است.

وقتی از مهندسین طراح آسمانخراش تایپه 101 در رابطه با مشکلات و حالاتی که برای ساکنین و مخصوصا" سرنشینان آسانسور در زمان بروز گردبادها و طوفانها پرسیده شد، آنها جواب دادند:

آیا تابحال سعی کرده اید داخل اتوبوسی در حال حرکت سوپ بخورید؟

در زمان بروز طوفان و بادها که منجر به نوسان آسمانخراش می گردد چنین حالتی ایجاد می شود.

لذا طراحان قبل از اینکه ساختمان تایپه 101 ساخته شود مشکلاتی را که ساختمانهای بلند با آن مواجه بوده اند مثل تاب خوردن و نوسانات ساختمان را شناسایی نموده و برای مقابله با این مشکل اساسی چاره اندیشی کرده اند، آنها باید کاری می کردند تا از نوسانان برج جلوگیری شود، اما چگونه؟

چطور می شود هنگام وزش بادهای شدید از حرکات تهوع آور آسمانخراشی به ارتفاع بیش از نیم کیلومتر مخصوصا" در طبقات بالا که بیشتر این حالات احساس می شود، جلوگیری و با آن مقابله نمود و آنرا متوقف کرد؟

 

 

ایده استفاده از دمپر که سابقه طولانی دارد در این وضعیت به کمک طراحان آسمانخراش آمد و باعث شد:

  •  بزرگترین و سنگین ترین دمپر (میراگر) جهان به وزن بیش از 660.000 کیلوگرم (معادل وزن سه دستگاه جمبوجت بزرگ) در فضایی به ارتفاع 7 طبقه، از طبقه 87 تا طبقه 92 به وسیله 16 رشته کابل فولادی عظیم آویزان گردد.
  • بزرگترین دمپر جهان با ارتفاع بیش از 550 سانتیمتر که به شکل توپی کروی با استفاده از 41 صفحه فولادی  مجزا با که هر یک با ضخامتی حدود 13 سانتیمتر که قطر بزرگترین صفحه فولادی که در مرکز این گوی غول پیکر قرار دارد حدود 600 سانتیمتر و بر روی هم در مرکز فوقانی آسمانخراش تایپه 101 به صورت آونگی قرار گرفته است.
  • مکمل این دمپر غول پیکر نیز دو دمپر کوچکتر که وزن هر کدام حدود 6.000 کیلوگرم است نیز در بالای آسمانخراش قرار دارد .
  • در قسمت زیرین دمپر 660.000 کیلوگرمی با استفاده از 8  کمک فنر بزرگ پیکر حرکت های این توپ بزرگ فولادی کنترل می شود، دقیقا" چیزی شبیه کارکرد کمک فنرهای خودرو، وقتی در اثر نوسانات ساختمان توپ فولادی غول پیکر شروع به حرکت می کند کمک فنرها نیروی موجود را خنثی می نمایند.

 

 

تمام این اتفاقات و نوسانات صد تن فلز در ارتفاع بالا و در بین طبقات 80 تا 90 این اسمانخراش رخ می دهد و می تواند شدت نوسانات آسمانخراش را تا حد بسیار زیادی کاهش دهد.

این توپ فولادی عظیم الجثه که در مرکز ساختمان قرار گرفته نوسانات حاصل از سازه ای 45.000.000 کیلوگرمی را که در اثر گردباد و طوفان بوجود آید را جذب و مهار می کند.

در واقع در این سیستم از خاصیتی استفاده می شود که در تمام مواد وجود دارد، یعنی اگر جسمی در حال سکون قرار دارد میخواهد در همان حالت باقی باشد و اسم این خاصیت اینرسی است.

قانون اول نیوتن می گوید یک جسم ساکن یا در حال حرکت در خط مستقیم در همان حالت باقی می ماند مگر آنکه نیروی خارجی به جسم وارد شود. این عبارت در واقع همان اینرسی است.

پس اینرسی، لختی، یا ماند، تمایل جسم است به حفظ وضعیت فعلی. یعنی جسم ساکن تمایل به حفظ سکون دارد و جسم متحرک تمایل به ادامه حرکت بر خط مستقیم، با سرعت ثابت.

و طراحان آسمانخراش تایپه 101 از این قانون برای رفع مشکل تاب خوردن و نوسان برج به نحو مطلوب و با قرار دادن این تجهیزات عظیم و سنگین در قلب آسمانخراش استفاده کرده اند. ضمن اینکه از این پدیده جالب برای جذب توریست از سرتاسر جهان استفاده بهینه می کنند.

تصاویر مرتبط

افزودن دیدگاه

محتوای این فیلد خصوصی است و به صورت عمومی نشان داده نخواهد شد.
CAPTCHA
این سوال برای تشخیص کاربر واقعی از ربات های اسپمر می باشد.

لطفا عبارت هزار و دویست و بیست را به عدد بنویسید.