מפעל באזור מפרץ חיפה

בבחינת ובדיקת המיכל ורכיביו המבניים לכוחות סיסמיים אופקיים נמצא כי: כלונסאות המבנה, אלכסוני הפלדה, עמודי הפלדה, ופרטי החיבור שלהם בבסיס צפויים להינזק קשות בהטרחת רעידת אדמה. לפיכך המיכל הכדורי נמצא אינו עמיד בפני רעידות אדמה ונדרש שדרוג סיסמי כך שיעמוד בהטרחות הסיסמיות הצפויות. לצורך כך, נבחנו מספר חלופות שדרוג סיסמי. שדרוג מיכל האמוניה הכדורי, העמודים ומערכת הביסוס נבחר להתבצע ע"י:

  1. הסרת האלכסונים הקיימים והוספת 8 מרסנים ויסקוזיים חדשים (Viscous Dampers) בצורת אלכסונים בין העמודים כולל חיזוק עמודים ע"י עטיפת פלדה. הוספת המרסנים הויסקוזיים תביא להקטנת הכוחות וההזזות במבנה בזמן רעידת אדמה (הסבר בהמשך).
  2. יציקת קורות יסוד מבטון היקפית שמקשרת בין ראשי הכלונסאות ומקבלת חלק מהעומס הסיסמי האופקי.
  3. שדרוג ביסוס קיר המאצרה ההיקפי ע"י הוספת כלונסאות חדשים.
  4.  טיפול בצנרת אמוניה קיימת.

עקרון הפעולה של מרסנים ויסקוזיים שנעשה בהם שימוש כאן מבוסס על צמיגותם של נוזלים. המרסן בנוי מצילינדר אטום המכיל נוזל צמיג (בדרך כלל, סיליקון נוזלי) ובוכנה בעלת פתחים קטנים. מהירות יחסית בין קצותיו של המרסן מניעה את הבוכנה, והנוזל מאולץ לעבור דרך הפתחים שבה, וכתוצאה מכך נוצר כוח ויסקוזי אשר תלוי באופן ליניארי או לא ליניארי במהירות הבוכנה. הנוזל מתחמם ומשחרר אנרגיה לסביבה. בזבוז האנרגיה במרסנים מביאה להקטנת אנרגיית העיבורים במבנה, ובכך רמת תפקודו עולה.

התקנת מרסנים אלה במבנה המיכל (בדרך כלל בקצוות של אלכסונים קיימים או חדשים) מביא להגדלה משמעותית בריסון המבני דבר שיביא לשחרור חלק ניכר מהאנרגיה שנכנסת למבנה בזמן אירוע סיסמי ולהקטנה משמעותית של ההטרחות הסיסמיות (כוחות גזירה, מומנטים, הזזות אופקיות ועוד) הצפויות להיווצר בזמן רעידת האדמה, ובכך משאירים את רכיבי המבנה כמעט ללא נזק משמעותי לאחר הרעידה.

התקנת מרסנים ויסקוזים במבני תעשייה ומבנים אחרים הפכה להיות שיטת שדרוג סיסמי חדשנית ונפוצה בכל העולם הן עבור מבנים קיימים והן עבור וחדשים, וכיום קיימים מספר מאוד גדול של מבנים מפלדה ומבטון מזוין: מבני תעשייה, בניינים וגשרים, אשר הותקנו בהם מרסנים אלה (כמו, בארצות הברית, במדינות אירופה, ביפן, בסין, בניו-זילנד, אוסטרליה, ועוד).

בתכנון השדרוג הסיסמי באמצעות המרסנים הויסקוזים נעשה שימוש בהנחיות התקן האמריקאי המתקדם ASCE/SEI 41-06 (2007). השדרוג עם המרסנים בוצע בהצלחה במהלך 2013, לאחר ניסויים תיקניים שנערכו במעבדת הניסויים במעבדות היצרן FIP בפדובה. ראה מאמר בכנס האירופאי ה 4 שנתתי באיסטנבול לתמונות מהביצוע.

Nsieri, E., Offir, Y., and Shohat, A. (2014), "Seismic Retrofit of Existing Spherical Tank using Nonlinear Viscous Dampers", Proceedings of the 2nd European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, Istanbul, Turkey, August 2014.