توجیه‌پذیری اقتصادی

/توجیه‌پذیری اقتصادی
توجیه‌پذیری اقتصادی۱۳۹۷/۱۰/۲۶ ۱۱:۰۷:۵۶

در اغلب پروژه‌های واقعی اجرا شده مشاهده شد که بکارگیری سیستم‌های جداساز لرزه‌ای منجر به افزایش هزینه‌ها در حدود ۳% تا ۱۰% از کل هزینه‌های ساخت می‌شود. این افزایش هزینه شاید برای بسیاری از کارفرمایان و مهندسین مشاور در نگاه اول و در کوتاه مدت فاقد توجیه اقتصادی بوده و غیر قابل پذیرش باشد و همچنین ناخوشایند بنظر برسد. بنابراین در این بخش به بررسی این موضوع و اینکه آیا بکارگیری تکیه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای و کاهش ریسک خطر لرزه‌ای در سازه‌ها از لحاظ اقتصادی توجیه‌پذیر است یا خیر پرداخته می‌شود.

اغلب محققین و مهندسین دنیا فواید بکارگیری سیستم‌های جداساز لرزه‌‌ای در سازه‌ها را پذیرفته‌اند، اما همچنان در مورد توجیه پذیری اقتصادی این سیستم‌ها بحث و تردید دارند. از جمله این تردیدها این نکته است که آیا سیستم‌های جداساز لرزه‌ای باعث افزایش هزینه‌ی ساخت می‌شوند یا خیر، و اینکه آیا هزینه‌های خسارات زلزله و تعمیرات پس از آن، از حالت پایه ثابت بیشتر می‌شود یا خیر؟ اما ذات سیستم‌های جداساز لرزه‌ای صرفه جویی اقتصادی در ساخت و طراحی سازه‌ها نمی‌باشد، بلکه باعث کاهش تعداد خسارات و تلفات جانی، کاهش زمان از کار افتادگی ساختمان و همچنین کاهش هزینه‌های تعمیر خسارات وارده به سازه پس از وقوع یک زلزله می‌باشد. بنابراین به منظور ارزیابی عملکرد لرزه‌ای و توجیه پذیری اقتصادی سیستم‌های جداساز لرزه‌ای در طراحی‌های اولیه می‌توان سه پارامتر مؤثر را به شرح زیر بیان کرد:

  1. خسارات اقتصادی مستقیم (Dollars)
  2. زمان از کار افتادگی و غیر قابل بهره‌برداری بودن سازه (Downtime)
  3. فروریزش سازه، خسارات و تلفات جانی (Death)

در اینجا منظور از خسارت اقتصادی مستقیم، همان هزینه‌ تعمیر و مرمت اعضای آسیب‌دیده‌ی سازه بعد از وقوع زلزله می‌باشد تا سازه به شرایط اولیه‌ی خود بعد از ساخت برگردد. همچنین منظور از هزینه‌ی ازکارافتادگی همان خسارت و هزینه‌های ناشی از عدم قابلیت بهره‌برداری سازه بعد از وقوع زلزله تا زمان بهبود و بازگشت به حالت اولیه بعلاوه هزینه‌های ناشی از اجاره‌ی یک ساختمان جایگزین جهت خدمت‌رسانی تا پایان زمان تعمیر سازه‌ی آسیب‌دیده می‌باشد. از آنجا که جهت اندازه‌گیری فروریزش سازه، خسارات و تلفات جانی (Death) معیارهای قابل ارزیابی مشخصی وجود ندارد، در اینجا فقط به ارزیابی موارد ۱ و ۲ پرداخته می‌شود.

کیلر و همکاران در سال ۲۰۱۳ میلادی در مطالعه‌ی خود توجیه‌پذیری اقتصادی و درصد احیای‌ هزینه‌های ساخت ساختمان‌های جداسازی شده‌ی لرزه‌ای را در مقایسه با ساختمان‌های پایه ثابت مورد ارزیابی قرار دادند. آنها ساختمان مورد مطالعه خود را با فرض درصدهای متفاوت مشارکت بار ثقلی نسبت به کل بار ثقلی ساختمان و برای دو حالت بدون پیچش تصادفی با خروج از مرکزیت صفر و با اعمال پیچش تصادفی با خروج از مرکزیت صفر تحت تحلیل پوش‌آور قرار دادند. آنها تحلیل پوش‌آور را برای دو شدت زلزله بترتیب با شتاب مبنای طرح ۰.۱۷۵ و ۰.۲۵ شتاب ثقلی زمین (g) انجام دادند.

زمانی که در تحلیل مالی فقط هزینه‌های تعمیر و مرمت در نظر گرفته شود، بکارگیری تکیه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای منجر به افزایش هزینه‌ها در حدود %۶/۶ از کل هزینه‌های ساخت ساختمان می‌شود. با این توضیح می‌توان نتیجه گرفت که استفاده از سیستم‌های جداساز لرزه‌ای برای سطوح خطر لرزه‌ای کم (ag=0.175) توجیه اقتصادی و قابلیت احیای هزینه‌ها را ندارد. از طرفی دیگر سیستم‌های جداساز لرزه‌ای برای سطوح خطر لرزه‌ای متوسط و زیاد (ag=0.25) در حالت ساختمان با خروج از مرکزیت (e=10%) برای کلیه درصد مشارکت بار ثقلی و در حالت ساختمان بدون خروج از مرکزیت (e=0%) برای درصد مشارکت بار ثقلی بالاتر از ۷۲% دارای توجیه اقتصادی بوده و قابلیت احیای هزینه‌ها را دارد. در حالت ساختمان متقارن (e=0%) برای درصد مشارکت بار ثقلی بالاتر از ۸۵% هزینه‌ی تعمیر ساختمان به ۳۰% از کل هزینه‌ی ساخت ساختمان می‌رسد که این تقریباً در حدود ۵ برابر هزینه‌ی استفاده از سیستم‌های جداساز لرزه‌ای می‌باشد.

به علت اینکه زمان آماده‌سازی و یا بازگشت به حالت اولیه بعد از وقوع زلزله (recovery time) برای هر دو حالت ساختمان جداسازی شده لرزه‌ای و پایه ثابت وجود دارد، بنابراین برای حالت ساختمان جداسازی شده لرزه‌ای کل هزینه‌های جداسازی لرزه‌ای بعلاوه از کارافتادگی ساختمان در حدود ۱۰% از کل هزینه‌های ساخت برآورد می‌شود. با در نظر گرفتن هزینه‌های تعمیر و مرمت ساختمان بعلاوه هزینه‌های از کار افتادگی ساختمان، سیستم‌های جداساز لرزه‌ای برای اغلب درصد‌های مشارکت بار ثقلی (بزرگتر از ۴۰%) و برای هر دو حالت با و بدون خروج از مرکزیت و همچنین برای هر دو سطوح خطر لرزه‌ای دارای توجیه اقتصادی بوده و قابلیت احیای هزینه‌ها را دارد.

دانلود مقاله

کاتفیلد و همکاران در سال ۲۰۱۴ میلادی در مطالعه خود توجیه‌پذیری اقتصادی استفاده از سیستم‌های جداساز لرزه‌ای را برای یک ساختمان اداری سه طبقه با مهاربندی فولادی، یکبار با استفاده از تکیه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای و بار دیگر بصورت پایه ثابت مورد ارزیابی قرار دادند. آنها ساختمان جداسازی شده لرزه‌ای را به دو صورت با دیوارهای میانقاب و بدون دیوارهای میانقاب مدل‌سازی و در نظر گرفتند. در نهایت آنها هزینه‌ تعمیر و مرمت ساختمان‌های مورد مطالعه خود را بصورت تابعی از شتاب طیفی حرکت زمین در سطوح خطر لرزه‌ای مختلف ارائه نمودند.

هزینه تعمیر و مرمت برای ساختمان پایه ثابت معمولی در سطح خطر لرزه‌ای طراحی (DBE (1/475)) در حدود ۱.۲ میلیون دلار و در سطح خطر لرزه‌ای حداکثر (MCE (1/2475)) در حدود ۲.۵ میلیون دلار می‌باشد. این در صورتی است که هزینه تعمیر و مرمت برای ساختمان‌های جداسازی شده‌ی لرزه‌ای حتی تا سطح خطر لرزه‌ای حداکثر (MCE) نیز مقداری حداقل و در حدود ۰.۰۵ میلیون دلار است و فقط برای ساختمان‌ جداسازی شده‌ لرزه‌ای با میانقاب در سطح خطر لرزه‌ای بزرگتر از سطح خطر لرزه‌ای حداکثر (۱/۴۹۷۵) مقدار هزینه تعمیر و مرمت ساختمان قابل توجه و در حدود ۱ میلیون دلار می‌شود.

دانلود مقاله

دانلود فیلم آموزشی-بررسی توجیه‌پذیری اقتصادی سیستم‌های جداساز لرزه‌ای