انواع جداساز های لرزه ای
سیستم های جداسازی لرزهای از تنوع بسیار زیادی برخوردار می باشند ، ولی پایه و اساس همگی آن ها بر دو سیستم کلی استوار است
۱- جداساز های لاستیکی؛ که ماده اولیه آن لاستیک طبیعی یا نئوپرن است.
۲- جداسازهای لغزشی؛ که سطح لغزنده از جنس تفلون و فولاد ضد زنگ می باشد.
انواع جداساز های لاستیکی
1-تکیه گاه های لاستیکی – سربی (LRB)
در سال ۱۹۷۵ در نیوزلند اختراع گردید و بطور گسترده در نیوزلند، ژاپن و آمریکا استفاده شده است. تکیه گاه های هسته ی سربی ، تکیه گاه های لاستیکی لایه ای شبیه LDRB ها هستند، اما این تکیه گاه ها شامل حفره هایی هستند که یک یا تعداد بیشتری میله ی سربی گذاشته می شود
چون هسته ی سرب باید به خوبی به صفحات فولادی چسبیده و اندکی در لایه های لاستیکی فرو رود ، حجم هسته ی سربی را در حدود 0.01 بیشتر از حجم حفره می سازند و با فشار در آن جا می اندازند. صفحات فلزی به دلیل تماس مستقیم با هسته ی سربی ، نیروی برشی را به آن انتقال می دهند و در آن تغییر شکل های برشی ایجاد می کنند. هسته ی سربی، تحت اثر تنش برشی حدود ۱۰ مگا پاسکال جاری شده و یک رفتار دو خطی برای تکیه گاه به وجود می آورد. هسته ی سربی افزایش قابل ملاحظه ای در استهلاک ایجاد می کند، ضمن این که مقاومت در برابر نیرو های ضعیف مانند باد را افزایش می دهد. سرب بر خلاف فولاد می تواند چندین بار به حد جاری شدن برسد و دچار خستگی نشود
هنگام مواجه با بار های کم جانبی (مانند زلزله های خفیف، باد یا بارهای ترافیکی) ، جداگر لاستیکی – سربی در هر دو جهت جانبی و قائم سخت می باشد. سختی جانبی از سختی الاستیک زیاد هسته ی سربی و سختی قائم (که در همه سطوح بار باقی می ماند از ساختار لاستیک – فولاد جداگر ناشی می شود. در سطوح بالاتر بارگذاری، سرب تسلیم می شود و سختی جانبی جداگر بطور قابل ملاحظه ای کاهش می ماند . این موضوع باعث ایجاد خصوصیات تاثیر تغییر دوره تناوب مربوط به جداسازی پایه می گردد.
2- تکیه گاه لاستیکی با میرایی کم
تکیه گاه های لاستیکی با میرایی کم به همراه ابزارهای میراگر مانند میراگر ویسکوز، میله های فولادی، میله های سربی و میراگرهای اصطکاکی در کشور ژاپن به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند . این تکیه گاه با لایه های صفحات فولادی تقویت شده اند و دو ورق ضخیم فولادی در دو انتهای آن برای پخ یکنواخت بار قرار داده شده است در این میراگرها رفتار مواد در برش تا کرنش ۱۰۰ درصد کاملا خطی باقی می ماند و میرایی سیستم در حدود ۲ درصد تا ۳ درصد میرایی بحرانی است. مواد در معرض خزش قرار نمی گیرند و پایداری دراز مدت مناسبی دارند .
3-تکیه گاه لاستیکی با میرایی زیاد
این خاصیت با اضافه کردن مواد خاص به داخل لاستیک به دست آمد . میرایی این نوع تکیه گاه ها از ۱۰ الی ۲۰ درصد مقدار بحرانی در حالت کرنش برشی ۱۰۰ درصد متغیر است .رفتار این تکیه گاه ها در کرنش های کمتر از ۲۰ درصد به صورت غیرخطی است و در این محدوده دارای سختی و میرایی زیادی هستند که برای کنترل بار باد و بار زلزله های ضعیف مناسب می باشد . در محدوده کرنش بین ۲۰ الی ۱۲۰ درصد مدول برشی کم و ثابت است .در کرنش های بالاتر سختی و میرایی افزایش می یابند .
افزایش میرایی و سختی در کرنش های بالا جهت مقابله با بارگذاری های خیلی شدید مناسب می باشد
4- تکیه گاه های لاستیکی مسلح با الیاف
کلی در سال ۱۹۹۹ پیشنهاد کرد که با حذف صفحات مسلح کننده فولادی و جایگزینی آن ها با الیاف مسلح کننده با سختی الاستیک بالا می توان هم وزن و هم قیمت جداساز ها را کاهش داد. او با معرفی و آزمایش چند نمونه جداساز مسلح با الیاف نشان داد که این جداساز ها قادر به تامین سختی خمشی کافی و سختی قائم در حدود سختی قائم جداساز های مسلح با فولاد مشابه (باهمان سطح مقطع و ضخامت لاستیک می باشند
مصالح مسلح کننده مورد نیاز برای فراهم نمودن سختی قائم در جداگر می تواند به جای صفحات فولادی، با استفاده از مواد الیاف با حجم مشابه فولاد مسلح کننده، ولی با وزن بسیار سبک تر تأمین گردد، که باعث کاهش وزن جداگر می شود. کاهش هزینه نیز به این خاطر است که استفاده از الیاف امکان فرآیند ساده تر و آسان تر ساخت را فراهم می کند
انواع جداساز های لغزشی
۱ – سیستم ترکیبی EERC
از دو سیستم الاستومر و لغزنده تشکیل شده است . ستون های داخلی ساختمان بر روی المان های لغزنده از جنس فولاد ضد زنگ و ستون های خارجی بر روی نشیمن های لاستیک طبیعی با میرایی پایین قرار می گیرند .نشیمن های الاستومری سبب بازگشت به حالت اولیه و کنترل پیچش ساختمان شده و اجزای لغزنده میرایی مورد نیاز سیستم را فراهم می کند
۲ – سیستم تاس TASS
در این سیستم تمام بار توسط تفلون و فولاد ضد زنگ تحمل می شود و نشیمن های نئوپرن مورد استفاده بدون اینکه باری بر آنها وارد شود، نیروهای بازگردانده را ایجاد می کنند. از معایب این سیستم می توان به مدل کردن سخت آن به دلیل حساسیت به سرعت سطح لغزنده اشاره نمود . دیگر مشکل، این است که چون تکیه گاه های الاستومری هیچ نیروی قائمی را تحمل نمی کنند،کشش در آن ها به وجود می آید
۳ – سیستم آونگی اصطکاکی
در این سیستم عمل لغزش و نیروی بازگرداننده توسط هندسه خاص سیستم تأمین می شود . یعنی ایجاد انحنا در سطح الغزنده در این سیستم وزن سازه به وسیله سطوح لغزنده کروی تحمل می شود . با حرکت لغزنده جرم موجود روی آن بلند شده و
همین امر نیروی بازگرداننده را به وجود می آورد. میرایی مورد نیاز نیز از اصطکاک بین سطح لغزنده مفصلی و سطح کروی به وجود می آید، سختی موثر و دوره تناوب به وسیله شعاع انحنا سطح محدب کنترل می شود
.
۴ – سیستم الاستیک اصطکاکی
این جداساز ها شامل چندین لایه ی اصطکاکی پوشیده شده با تفلون است که با هم و با یک هسته ی لاستیکی در تماس هستند.
هسته ی مرکزی لاستیکی نیروی بازگرداننده را در مجموعه به وجود می آورد و اصطکاک بین صفحات باعث از بین رفتن انرژی ارتعاشی می شود.
– سیستم الکتریسیتی د فرانس
تکیه گاه های این سیستم در اوایل ۱۹۷۰ برای استفاده در نیروگاه های هسته ای توسعه داده شد. این سیستم ترکیبی از تکیه گاه نئوپرین لایه ای و ورقی با آلیاژ برنز و سرب در تماس با فولاد ضد زنگ می باشد که سطح لغزنده در بالای تکیه گاه
الاستومریک نصب می شود. صفحه ی نئوپرین، ظرفیت جابه جایی خیلی کمی دارد(کمتر از ۵ سانتی متر) ؛ هنگامی که
جابه جایی ها از این مقدار تجاوز کنند، المان های لغزشی جابه جایی های مورد نیاز را فراهم می آورند. سیستم شامل هیچ وسیله باز گرداننده نیست و جابه جایی دائمی می تواند روی دهد. این سیستم فقط یکبار در آفریقای جنوبی اجرا شده است
– سایر جداساز های لرزه ای
۱ – سیستم های جداساز فنری
تکیه گاه های الاستیکی و لغزشی معمولا در حالتی که جداسازی افقی لازم باشد مورد استفاده قرار می گیرند ولی وقتی که جداسازی در هر سه جهت مورد نظر باشد می توان از تکیه گاه های فنر مارپیچی استفاده نمود . در این روش از فنرهای مارپیچی بزرگ که در تمامی جهت ها قابل انعطاف هستند استفاده می شود . در این فترها فرکانس طبیعی جهت قائم حدود ۳ الی ۵ برابر فرکانس افقی آن می باشد . فترهای فلزی به طور کامل فاقد میرایی می باشند و به همراه آنها باید از میراگرهای ویسکوز استفاده نمود . پاسخ سازه های جداسازی شده نشان می دهد که این روش برای کاهش شتاب وارده به سازه مناسب نیست
2 – سیستم جداساز ساچمه ای
سازه را می توان بر روی ساچمه های کروی که دارای سختی کافی جهت تحمل نیروی وارده می باشند قرار داد . برای ایجاد این سیستم ساچمه های فولادی بین دو سطح صاف فولادی ستون های ساختمان و پی قرار داده می شود.
معایب این روش استفاده از این روش دارای دو عیب مهم است، اول آن که به خاطر نقطه ای بودن سطح تماس ساچمه ها با سطح پی و سطح زیرین ستون، تنش های خیلی زیادی در محل تولید می شود که تحمل آن از طرف ساچمه ها با وجود بارهای زیاد ساختمان مشکل است . از طرف دیگر در هنگام جابجایی در ساختمان هیچ نیروی بازگرداننده ای وجود ندارد که سازه را به محل اولیه برگرداند در نتیجه در سازه تغییر مکان ماندگار ایجاد می شود . از این رو استفاده از این روش برای ساختمان های بسیار سبک ممکن می باشد
3 – سیستم جداساز شامل شمع غلاف
در مواقعی که لازم است در زیر سازه از شمع های بلند به دلایل سست بودن خاک پی استفاده شود، می توان از این شمع ها به عنوان سیستم کنترل ارتعاشی هم استفاده نمود . در این حالت باید شمع ها را در داخل یک لوله ای که قطر آن به اندازه کافی بزرگتر از قطر شمع است قرار داد .در این صورت شمع به صورت یک سیستم تیر کنسولی عمل خواهد کرد و چون طول آن زیاد است سختی جانبی آن نسبتا کم خواهد شد و به این ترتیب زمان تناوب طبیعی سازه به اندازه کافی بالا خواهد رفت . در این روش قسمتی از شمع ها بدون غلاف در داخل خاک فرو می رود تا بتواند گیرداری شمع ها را در پی تضمین بکند
ششمین کوفراهس ملی شهرسازی ،معماری،عمران ومحیط زیست- محمذ امین عباسی ،سینا سعادت
