میراگر
انواع ميراگرها به عنوان عامل اتلاف انرژي غير فعال
1.
ميراگر فلزي تسليم ( یا جاري شونده )
میراگرهاي تسلیمی وسایل فلزي هستندکه می توانند انرزي را در یک زلزله در
اثرات
تغییرات غیر الاستیک فلزات تلف کنند . این میراگرها در حقیقت درحالات خمشی ،
پیچشی،
محوري و یا برشی تسلیم می شوند . اولین ایده ی استفاده از میراگرهاي تسلیمی
به منظور
مقاومت سازه ها در هنگام زلزله اولین بار توسط کار نظري
در سال 1972 شروع شد . این میراگرها در هنگام بار
گذاري جاري شده و در نتیجه موجب مستهلک نمودن
مقدار زیادي از انرژي مرودي به سازه می گردد . این سیستم ها با توجه به شکل
هندسی و
نحوه عملکرد به گروه هاي زیر تقسیم می شوند :
·
اشکال خاص مثلثی یا X
شکل
این دو نوع علاوه بر شکل در جهت قرارگیري صفحات نیز باهم متفاوت هستند .
تسلیم
به صورت یکنواخت در مقطع عرضی فلز پخش می شود ، شکل 3 دو نوع میراگر تسلیمی
رایج مثلثی
و
شکل
را نشان می دهد .
مدل
شکل رفتار بسیار منظمی در
طی بارهاي تناوبی دارد . این میراگرها در فرم برون محور بر روي پاشنه
بادبند قرار می
گیرند و به تیر بالا اتصال می یابند .
·
المان حلقوي
از
جمله موارد دیگر می توان به المان تسلیمی جدید ساخته شده 2006 در دانشگاه
علم و صنعت
ایران زیر نظر دکتر عباسنیا ، اشاره نمود که شامل یک حلقه فولادي اضافه
شده به
بایندهاي هم محور می باشد . مصالح از تنش و کرنش دوخطی پیروي می کند و
اتلاف انرژي
از طریق تسلیم شدن نقاط حلقه و تشکیل حلقه پسماند جذب می شود . در شکل 4
نحوه ی قرار
گرفتن این میراگرها را می توان دید .
·
قابهاي تسلیمی مرکزي :
نوع دیگر میراگرهاي تسلیمی ، قابی فلزي است که در وسط بادبندهاي
ضربدري قرار می گیرد شکل 5 این مستطیل از کمانش
بادبند جلوگیري کرده که موجب شکل پذیري سازه می شود و با تسلیم یکنواخت قاب
فلزي انرزي
راجذب می کند .
همان طور که در تعريف ميراگر گفته شد بايستي جنس و شکل و محل استفاده اين
دسته از ميراگرها را طوري انتخاب کنيم که در طول عمر سازه ، خواص ميرايي
آنها تحت
عوامل مختلف تأثير گذارنده دچار اختلال نگردد .
فلزي که براي ساخت اينگونه ميراگرها به کار مي رود ، عموماً بايستي داراي
رفتار مناسب تغيير هيسترزيس ، دامنه خستگي بالا ، استحکام نسبي بالا و عدم
حساسسيت
زياد نسبت به تغييرات درجه حرارت باشد . اصولا ميراگرهاي فلزي ، با تکيه بر
تغيير
شکلهاي الاستيک فلز و ميرايي ناشي از اتلاف انرژي به صورت اصطکاک داخلي
کريستالها ، عمل می کنند .
در پایان این طور به نظر می رسد که استفاده از
اینگونه میراگرها در سازه به عنوان تنها سیستم مهاربندی ، دارای ریسک زیاد
باشد
اما به عنوان سیستم تکمیلی در تعامل با سیستم های مهاربندی معمول می تواند
مفید
باشد .
·
مزایا و معایب میراگرهاي تسلیمی
ازمزایاي این میراگرها میتوان افزایش کارایی سازه در مقابل زلزله
به سبب تمرکز خرابی به نقطه مشخصی ازسازه اشاره کردو اینکه بعداز زلزله به
راحتی تعویض
می شود . از معایب این وسیله می توان به تغییر شکل دائمی بعد زلزله اشاره
کرد .
·
کاربرد میراگرهاي تسلیمی
استفاده ازصفحات
شکل در
بانک
در سانفرانسیسکو
است که براي بهسازي وافزایش توانایی آن در هنگام زلزله بود وهمچنین درسال
1998 درساختمان
شهر
ژاپن
نیز از سیستمهاي تسلیمی استفاده شد .
2. ميراگرهاي
ويسکوالاستيک
میراگرهاي
ویسکو الاستیک به طور موفقیت آمیزي در ساختمان هاي بلند براي مقابله باد ،
در چند دهه
ی اخیر به کار گرفته شده اند .
بررسیهاي
تحلیلی استفاده میراگرهاي ویسکو الاستیک براي کاربرد لرزه اي ، توسط
در سال 1987 در رساله دکتراي
ایشان انجام شد و نتایج نشان می دهد که پاسخ ساختمانها در طول زمین لرزه
هاي قوي کاهش قابل توجه اي پیدا کرده است
. میراگرهاي ویسکو الاستیک عموما از صفحه لاستیک مانند بین دوصفحه فولادي
تشکیل شده
اند و یا دو لایه لاستیک مانند که بین سه صفحه قرار گرفته شده است که در
شکل 6 دیده
می شود .
زمانیکه
یک سازه تحریک می شود صفحات در جهات مختلف حرکت کرده و لایه هاي لاستیکی
متحمل تغییر
شکل برشی می شوند .
اينگونه ميراگرها را عموماً طوري در سيستم نصب
مي کنند که تنشهاي وارد به آنها از نوع برشي باشند تا خاصيت ميرايي خود را
نشان
بدهند .
مزایا و معایب
میراگرهاي ویسکوالاستیک
مزیت اصلی استفاده از میراگرهاي ویسکو الاستیک این است که اگر این میراگرها
به صورت صحیح درسازه قرار داده شود نیاز به جایگزینی نخواهند داشت .
بدلیل اینکه تغییر شکل صفحات لاستیکی
ماندگار نیست دو عیب بزرگ براي میراگرهاي ویسکو
الاستیک وجود دارد ، اول اینکه مدل کردن آنها پیچیده است زیرا
میراگرهاي
ویسکو الاستیک از موادي به نام همسپار
تشکیل شده اند . مواد همسپار خواص سختی و میرایی خاصی دارندکه با دما محیط
، فرکانس تحریک ، تغییرات
حرارت موضعی و سطوح کرنش برش تغییر می کند.
دومین عیب این میراگر ناپایداري آن است که بخاطر خاصیت ذاتی پلیمر مخصوص
میراگرهاي
ویسکو الاستیک است . اولین گام در آزمایش میراگرهاي ویسکو الاستیک معمولاً
پیدا کردن
این خواص است .
اکثر ميراگرهاي ديگر به دليل تاثير گذاري عوامل مختلف روي ميزان ميرايي از
تاريخ
مصرف برخوردارند و در پايان تاريخ مصرفشان بايستي تعويض شوند و ممکن است در
طول عمر
يک سازه ، چندين بار تعويض ميراگرها صورت گيرد که بزرگترين نقطه ضعف
اينگونه ميراگرها
مي باشد .
·
کاربرد میراگرهاي ویسکوالاستیک
میراگرهاي ویسکو الاستیک اولین بار دردهه 1970 به طور گسترده اي( 10000
عدد)
در برجهاي دو قلوي مرکز تجارت جهانی استفاده شد . این میراگرها در
ساختمانها براي کم
کردن حرکات نوسانات باد استفاده شد .
میراگرهاي به کار رفته در برج امپایردر آمریکا نیز براي خنثی کردن اثرحرکت
طبقات
ساختمانی بود نیز از همین نوع می باشد .
همچنین در سال 1999 به تعداد 224 عدد از این میراگرها در برج
ژاپن استفاده شد .
کاربرد عمومي اين گونه ميراگرها در سازه پلهاي بلند مي باشد . اين ميراگرها
باعث جلوگيري از ايجاد پديده مخرب تشديد در ساختمان پل به کار برده شده و
مانع از تخريب
پل در اثر بارهاي باد مي شود .
3. ميراگرهاي اصطکاکي
این میراگرها
بر اساس مکانیزم اصطکاك بین اجسام سلب نسبت به یکدیگرعمل می کنند . در
حقیقت اصطکاك
یک مکانیزم عالی اتلاف انرژي و به صورت گسترده و موفقیت آمیزي در ترمزهاي
خودرو برای
اتلاف انرژي جنبشی به کار می روند . از مصالحی که براي سطوح لغزنده استفاده
شده اند
، می توان به لایه هاي لنت ترمز روي فولاد ، فولاد روي برنج را نام برد .
انتخاب فلز
پایه براي میراگر اصطکاکی بسیار مهم است . مقاومت بالا در برابر خوردگی ،
اغلب می تواند
ضریب اصطکاك فرض شده را براي عمر وسیله مورد نظر کاهش دهد . آلیاژ فولاد کم
کربن زنگ
زده و می پوسد و خواص سطح مشترك آنها در طی زمان تغییر می کند . آزمایشات
براي فولاد
ضد زنگ در تماس با برنج ، خوردگی اضافی را نشان نداده و از این جهت این
مواد بري استفاده
از میراگرهاي اصطکاکی مناسب هستند . وسایل اصطکاکی کارایی بسیار خوبی دارند
و پاسخ
آنها از دامنه فرکانس و تعداد سیکلهاي بارگذاري مستقل است . منحنی نیرو–
جابه جایی میراگر اصطکاکی
کلمب در شکل 7 دیده می شود . با فرض تحریکات تناوبی کار هر سیکل کامل به
وسیله مساحت
مستطیل به دست می آید.
تمام میراگرهاي اصطکاکی در واقع به یک صورت عمل می کنند . به این صورت که
یک
قسمت به صورت ثابت قرار گرفته و قسمت دیگر به صورت دینامیکی روي آن می لغزد
. لغزش
روي داده روي سطح مشخصی از نیرو اتفاق افتاده و بر اساس قانون اصطکاك کلمب
حرکت می
کند . به این صورت تا سطح مشخصی از نیرو هیچ حرکتی روي نمی دهد اما بعد از
این ، سطح
حرکت و لغزش شروع می شود . ترکیب بندي و نحوه ي قرار گرفتن این سطوح لغزش
موجب ایجاد
میراگردهاي اصطکاکی مختلف می شود که از جمله می توان به موارد زیر اشاره
نمود:
الف - سیستم میراگر اتصالات اصطکاکی : این نوع میراگر از سیستمهاي رایج
استهلاك
در سازه می باشند که براي اتلاف انرزي از طریق اصطکاك از اتصالات پیچهاي
لغزشی استفاده
می کند . از انواع اتصالات می توان به اتصالات پیچی لغزنده نام برد ، که
خود به انواع
اتصال لغزنده خطی و اتصال لغزنده دورانی تقسیم می شوند.
ب- میرا گر اصطکاکی
این سیستم اولین بار توسط دو کانادایی در سال 1982 معرفی شد که از یک
مکانیزم با سطوح اصطکاکی لغزشی درمحل تقاطع
بادبندها است . در شکل9 می توان نحوه ي قرارگیري آن را در ساختمان دید .
این میراگرها طوري طراحی می شوند که در برابر بارهاي سرویس معمولی و زلزله
هاي
متوسط نلغزند . یعنی اینکه از پیش وسیله را براي نیروي خاصی طراحی می کنند
که تا آن
مقدار نیرو ، وسیله وارد عمل نشود و سازه به
صورت ارتجاعی باقی بماند اما بعد از این نیروي خاص لغزش اتفاق می افتد و
میراگر اصطکاکی
انرژي زیادي را جذب می کند و پریود طبیعی
سازه را تغییر می دهد .
ج- سیستم میراگر اصطکاکی سومیتومو :
این میراگر توسط صنایع فلزي سومیتومو به بازار عرضه شدکه به بادبندها متصل
می شوند
. این وسیله داراي یک جدار استوانهاي می باشد و در داخل این استوانها با
لشتک هایی
تعبیه شده است که بر روي جدار داخلی وسیله می لغزد و انرژي زیادي را ازطریق
اصطکاك
مستهلک می کند .
د - میراگر اصطکاکی دورانی : این میراگر که در شکل 10 دیده می شود ، توسط
در سال 2000 در رساله ي دکتراي ایشان معرفی شد . ازاین میراگر درمراجع با
عنوان
میراگر اصطحاکی جدید نیز نامبرده می شود و می تواند به صورت یک و چند واحده
براي نیروي
اصطکاکی مورد نظر استفاده شود .
مهاربندهاي مورد استفاده به همراه این میراگر داراي نیروي پیش کشیدگی اویلر
هستند ، تا از کمانش مهارها جلوگیري کند .
میرایی در کلیه این میراگرها از طریق ایجاد اصطکاک
مابین ورقه های متصل به پین بوجود می آیند .
·
مزایا
و معایب میراگرهاي اصطکاکی
میراگرهاي اصطکاکی نسبتاً ساده براي مدل سازي هستند . آنها می توانند مانند
تاندوم یا فنر با سختی داخلی و نیروي تسلیمی براي دادن بار لغزش مدل شوند .
مدلها معمولاً
منحنی هاي کاملا الاستوپلاستیک هستند . اصطکاك منبع اتلاف انرزي ارزانتري
نسبت به سایر
منابع است و این ساخت میراگرهاي اصطکاکی را ارزانتر می سازد . اما ازطرف
دیگر میراگرهاي
اصطکاکی اغلب درمعرض هوا هستند و ممکن است زنگ بزنند یا خیس شوند و خواص
لغزشی آنها
تغییر کند . همچنین به حرارت محیط نیز باید
توجه شود .
مهمترين ويژگي ميراگرهاي اصطکاکي اين است که مي توانيم توسط انها انواع
ديگر
ميراگر را شبيه سازي و مدل کنيم .
·
کاربرد میراگرهاي اصطکاکي
الف. میراگر نصب شده به پایه پل راه آهن شهری در
نیوزلند .
ب. میراگر طراحی شده برای استفاده در محل اتصال
بادبندی .
ج. نوعی میراگر مناسب جهت استفاده در محل اتصال تیر
به ستون .
د. میراگر اصطکاکی مخصوص نیروهای برشی .
ه. نوع جالبی از میراگر اصطکاکی .
و. میراگر مناسب برای استفاده در سازه های حساس
.
4. ميراگرهاي مايع لزج ( ویسکوز )
دو نوع میرایی در هنگام
لرزش براي وسایل جاذب انرزي وجود دارد . وسایل کنترل تسلیمی و اصطکاکی جزء
انواع هسترزیس
هستند ، آنها داراي محدودیت نیرو و وابسته به جابه جایی هستند و بر پایه
سرعت تحریک
، نیروي داخلی شان افزایش نمی یابد . ولی میراگرهاي ویسکوز ، محدود به جابه
جایی نیستند
. و نیروي داخلی آنها وابسته به سرعت تحریک است . میراگرهاي ویسکوز اولین
بار در قرن
19 برای خنثی سازي اثرات ضربه توپها در کشتی استفاده شد . در نیمه اول قرن
20 وارد
کمپانی اتومبیل سازي شد و در اواخر دهه 1980 جهت استفاده این نوع میراگرها
در صنعت
ساختمان ، آزمایشاتی در مرکز ملی مهندسی زلزله در دانشگاه
در نیویورك انجام شد . میراگرهاي ویسکوز استفاده
شده در سازهها ، از
40
تا
1.4 طول
دارند و محدوده نیروهاي خارجی آنها از
44.5
تا
9
است .
یک
میراگر ویسکوز تشکیل شده از یک پیستون که روزنه هایی در قسمت انتهایی دارد و
با حرکت
رفت و برگشت در داخل سیلندر ، سیال لزج وارد روزنه ها شده و تولید نیرو
می کند . نیروي تولید شده به اندازه و شکل روزنه ها و همچنین سرعت حرکت
وابسته می باشد
.
یک سیال لزج میرا ضمن
تعدیل انرژی ، از طریق هل دادن سیال به درون منافذ ، یک فشار مستهلک کننده
ایجاد
می کند که باعث تولید نیرو می شود . این نیروهای میرا تا 90 درصد خارج از
مرحله
تولید تغییر مکان به وسیله نیروهای محرک ایجاد می شوند و این بدان معناست
که
نیروهای میراکننده تأثیری در افزایش نیروهای لرزه ای منجر به افزایش تغییر
شکل
سازه ندارند . افزایش سیال میرا به سازه می تواند خاصیت استهلاک سازه را به
چیزی
بیش از 30% حد نهایی و بحرانی خود برساند که این مقدار در بعضی از موارد
بیشتر هم
هست. افزودن سیال میراکننده به یک سازه موجب کاهش شتاب افقی طبقه و تغییر
شکلهای
جانبی تا 50% و گاهی بیشتر می شود .
سیال ضربه گیر نوعی روغن سیلسکین ( روغن حاوی اکسیژن و کوارتز ) که ضمن
ساکن و پایدار ماندن برای مدت طولانی ، غیر قابل اشتعال و غیر سمی است .
ايده اين دسته از ميراگرها نيز همان طور که ايده ميراگرهاي اصطکاکي از ترمز
اتومبيل گرفته شده است از اتومبيل سرچشمه مي گيرد . سيستم تعليق اتومبيل از
يک فنر
و يک کمک فنر ( ميراگر ) استفاده مي کند
که در تعامل با يکديگر ، ضربات وارده به اتومبيل از سوي زمين را جذب و
انرژي آنها
را اتلاف مي کنند .
اگر ستونهاي يک سازه را به عنوان
فنر در نظر بگيريم ، در واقع با ايجاد کمک فنر ( ميراگر ) در کنار آنها مي
توانيم انرژي
وارده به سازه در اثر زلزله را اتلاف کنيم .
ساختمان
ميراگرهاي مايع لزج عموماً از يک پيستون و يک سيلندر تشکيل شده است . مايع
لزج
داخل سيلندر توسط پيستون فشرده مي شود ، با توجه به اينکه درون پيستون ،
سيلندر
ديگري وجود دارد که به وسيله سوراخهاي ريزي مي تواند مايع را به درون پمپ
کند ، با
اعمال فشار به سيستم مايع لزج با سرعت کمي بين دو سيلندر مبادله مي شود و
مقدار
زيادي انرژي را اتلاف مي کند . ساختمان کلي اين ميراگرها در شکل 14 نشان
داده شده
است .
لازم به ذکر است که اين ميراگر حساسيتي نسبت به تغييرات حرارتي نداشته و
ساختمان جامد مورد اثر پديده هاي خستگي و اثر باوشينگر قرار نخواهد گرفت
اما طول
عمر آن نسبت به طول عمر سازه کم است . این میراگرها جایگزین مناسبی برای
روش جداسازی از
پایه به شمار می روند ، زیرا هم هزینه کمتری دارند و هم نصب و اجرای راحت
تری
دارند .
میراگر مایع لزج قابلیت طراحی برای سازه های جدید و
سازه های ساخته شده را دارد و با توجه به کوچکی اندازه این قطعات وقتی به
سازه
اضافه می شوند ، تغییری در شکل سازه به وجود نمی آورند ؛ این مسئله در
بازسازی
ابنیه تاریخی بسیار حائز اهمیت است . افزودن این میراگرها به سازه اغلب به
تغییر
شکل سازه منجر نخواهد شد و در خود سازه نیز تغییری به وجود نخواهد آورد .
میراگرهای مایع لزج به طرق متعددی به عنوان اعضای قطری قابل نصب هستند .
·
مزایا
و معایب
چند مزیت مهم براي استفاده از میرا گرهاي ویسکوز وجود دارد . میرا گرهاي
ویسکوز
نیروي میرایی در یک سازه تولید می کنند و این نیرو به طور ذاتی غیر هم فاز
با ما کزیمم
پاسخ سازه در طی رویداد لرزه اي است . به این دلیل میراگرهاي ویسکوز می
توانند برش
طبقه ، شتاب و برش پایه را کاهش دهند . میراگر ویسکوز یک وسیله مهر و موم
شده است و
این موجب تمایل کمتر آن به خطرات جوي می شود . در نهایت عملکرد میراگر
ویسکوز تقریباً
مستقل از حرارت است و معادله میراي ویسکوز مشابه براي همه سطوح فرکانس
معتبر است .
متأسفانه میراگرهاي ویسکوز هنوز براي مدل سازي پیچیده هستند به علت اینکه
نیروي خارجی
آنها بر اساس سرعت آنها است . میراگرهاي ویسکوز باید در یک ماتریس جدا مطرح
شوند و
ماتریس ضرایب میرایی جزء لاینفک روند حل است و اگر میراگرها به صورت
ناهمسانی در سازه
قرار بگیرند ، تجزیه سیستم براي تحلیل سخت می شود . همچنین معایب دیگر براي
میراگرهاي
ویسکوز وجود دارد . به علت فشردگی کم سیال ویسکوز ، شروع به کار کردن با
ضربه اي در
میراگر ویسکوز همراه است .
·
کاربرد میراگرهاي ویسکوز
اولین استفاده از میراگرهاي ویسکوز براي هدف لرزهاي در سال 1993 در طراحی
مقاوم
سازی
لرزه اي مرکز
پخش دارویی
در کالیفرنیا بود . میراگرهاي ویسکوز اضاقه شده به
سیستم کمک کرد تا تغییر مکانها زیر 22 اینچ باقی مانده و پریود موثر سازه
را تا 3 ثانیه
بالا برد . کاربردهاي لرزهاي دیگر شامل ساختمان هتل
و اخیراً براي بهسازي پلها را می توان نام برد .
5. ميراگرهای جرمی تنظیم شده ( Tuned
Mass Damper
. TMD ) ( 3 )
•
ميراگر جرمي تنظيم شده ، ابزاري است که به سازه متصل مي شود و تحت اثر
حرکات
جانبي
سازه شروع به ارتعاش مي نمايد .
•
فرکانس ميراگر بگونه اي تنظيم مي شود که در فاز
مخالف با فرکانس ارتعاشي سازه باشد.
•
نيروي اينرسي ميراگر باعث ازبين رفتن انرژي ارتعاشي سازه مي شود .
سازه و ميراگر نقش يک سيستم دو قسمتي را بازی مي کنند
. جرم ميراگر ، روي سازه قرار مي گيرد ولي ميراگر توسط غلتک هايي مي تواند
در جهت افقي
حرکت آزادانه داشته باشد.
انواع ميراگرهاي TMD در سازه
ها
١- ميراگر جرمي تنظيم شده انتقالی ( Translation TMD )
جرم
بر روي
تکيه
گاههاي
غلتکي
قرار مي
گيرد
تا اجازه جابجائي جانبي نسبت به طبقه را داشته باشد.
فنرها
و ميراگرها
بين
جرم و تکيه
گاههاي
ثابت عمودي
قرار مي
گيرند که نيروي “فاز مخالف” ميراگر را به تراز طبقه و
در نتيجه
به قاب سازه اي
منتقل مي
کنند .
هچنین میراگرهای جابجائی
دو جهته از فنر ها و میراگرهایی که بصورت عمود بر در دو جهت
قرار می گیرند تشکیل می شود
و امکان کنترل حرکت سازه در دو جهت را تأمین می کند .
این ساختمان با ارتفاع 279 متر دارای پریود غالب 6,5 ثانیه و نسبت میرائی
1 درصد در
طول هر محور می باشد . میراگر
جرمی تنظیم شده این ساختمان در طبقه شصت و سوم در تاج سازه قرار گرفته و
جرمی برابر
336
، در حدود
2 درصد جرم مودی موثر در
مود اول می باشد که به هنگام
نصب 250 برابر بزرگتر از همه میراگرهای جرمی موجود بود .
برج
بندر چیبا اولین برج در ژاپن می باشد که به
مجهز
گردید. این برج یک سازه فلزی با ارتفاع 125 متر و وزن 1950 تن و طول وجه 15
متر میباشد
. پریود مود اول و دوم 2,25 و 0,51 ثانیه در جهت
و
2,7 و 0,57 ثانیه در جهت
میباشد
. میرائی برابر 0,5 درصد تحمین زده می شود . هدف از نصب
افزایش
میرائی مود اول در جهت
بود
.
این
ميراگر
هاي
جرمي
اوليه
داراي
معايبي هستند :
•
مکانيسم هاي پيچيده اي براي غلتک و اجزاي ميراگر دارند.
•
داراي جرم زيادي می
باشند.
•
فضاي زيادي اشغال می نمایند.
•
گران هستند.
تغييرات
در ميراگرهاي جديد :
•
بجاي غلتک مکانيکي از غلتکهاي لاستيکي استفاده مي شود که امکان عملکرد
در جهت هاي مختلف را دارا مي باشند و همانند فنر هاي برشي عمل مي
کنند.
•
از لاستيکهاي قيري (
) که توانائي ميراگرهاي ويسکو الاستيک را دارا هستند ، بجاي ميراگر استفاده
مي شود.
٢- ميراگر جرمي تنظيم شده پاندولي (
)
مسائل و مشکلات غلتکها با
کمک تقويتهاي کابلي جرم که به سيستم اجازه رفتار مانند يک پاندول را مي
دهند قابل حل است.
مسائل
و مشکلات ایجاد شده در رابطه با غلتک ها با کمک تقویت های کابلی جرم که به
سیستم اجازه
افتار مانند یک پاندول را می دهند قابل حل است . شکل زیر یک پاندول ساده را
که به سقف
آویزان شده است را نشان می دهد . حرکت طبقه ، پاندول را تحریک می کند و
جابجائی نسبی
پاندول یک نیروی افقی در جهت خلاف حرکت طبقه ایجاد می نماید . این عمل را
می توان با
استفاده از یک سیستم یک درجه آزادی معادل نشان داد .
در عمل اين نوع ميراگر ها
داراي محدوديتهايي جدي هستند . چون پريود بستگي به L دارد ، طول مورد نياز
براي
بزرگ و ممکن است از ارتفاع طبقه بيشتر باشد . برای نمونه
، طول برای پریود 5 ثانيه 6.2 متر است
درحالی
که ارتفاع طبقه معمولا بین 4 الی 5 متر خواهدشد .
براي حل اين مشکل از اتصال
صلب داخلي استفاده مي نمايند . اتصال صلب داخلی ، حرکت تکیه گاه را برای
پاندول بزرگ
می کند و در فاز میراگر حرکت می کند ، و دارای همان دامنه جابجائی است .
برج
در اوزاکای ژاپن واقع شده ، دارای ارتفاع 157 متر و پلان 28 در 67 متر و
وزنی معادل
44000 من متریک می باشد . پریود اصلی آن تقریبا 4 ثانیه در جهت شمال – جنوب
و 3 ثانیه در جهت شرق - غرب می باشد . یک میراگر
پاندولی در هنگام طراحی اولیه سازه برای کاهش حرکات حاصل از باد تا 50 درصد
در نظر
گرفته شده است .
شش عدد از نه تهویه هوا و
تانکهای ذخیره یخ ( هرکدام به وزن 90 تن ) از تیرهای اصلی سقف آویزان شده
است و مانند
یک پاندول عمل می کندو پنج عدد از تانکها دارای طول پاندولی 4 متر و جهت
شمال- جنوب
لغزش می کنند . دو تانک دیگر دارای طول پاندولی 3 متر بوده و در جهت شرقی -
غربی لغزش
می نمایند . میراگرهای روغنی که به پاندولها متصل هستند ، انرژی پاندولها
را جذب می
کنند . قیمت این میراگر حدود 350 هزار دلار بود که کمتر از 0,2 درصد هزینه
ساخت سازه
بود
.
6. ميراگر مایع تنظیم شده
در
این روش برای کنترل ارتعاشات از نوسانات و تلاطم آب در یک تانک استفاده می
شود .
با
توجه با حالت سختي و رفتار مايع سيالات ، اگر يک ظرف بزرگ محتوي يک سيال
سخت را روي
سازه قرار دهيم با ارتعاش سازه ، مقدار زيادي انرژي توسط رفتار لخت سيال و
نيروهاي
هيدرو ديناميکي ناشي از آن اتلاف مي شود .
میراگرهای مایع تنظیم شده برای اولین بار در اوایل قرن بیستم برای کنترل
ارتعاشات ناشی از امواج دریا در کشتی های اقیانوس پیما استفاده شد وسپس ،
در نیمه
دوم قرن بیستم برای کنترل نوسانات و جنبشهای آزاد با دوره تناوب بالا در
ماهواره
ها به کار رفت . از اواسط دهه ی 1980
میراگر مایع تنظیم شده برای کنترل ارتعاشات سازه های عمرانی به کار گرفته
شد .
میراگر مایع تنظیم شده یک سیستم کنترل غیر فعال است که از نیروی
هیدرودینامیکی
استفاده می کند . نحوه ی کار میراگر بدین ترتیب است که تعدادی مخزن در قسمت
بالای
سازه نصب می شود و تلاطم مایع درون این مخازن انرژی ارتعاشی وارد به سازه
را در هنگام
زلزله یا تند باد مستهلک می کند.
تلاطم مایع موجب ایجاد تفاوت در رقوم سطح آزاد مایع
در جداره های انتهایی مخزن می شود و اختلاف فشار ناشی از تفاوت رقوم سطح
آزاد مایع
در جداره های انتهایی به صورت یک نیروی برشی در کف مخزن ظاهر می شود .
نیروی
کنترلی که در این روش برای کاهش ارتعاشات سازه مورد استفاده قرار می گیرد ،
از
فشار دینامیکی که بر روی سطح جداره های انتهایی ظرف اثر می کند تولید می
شود .
سیستم های
برای طراحی بهینه باید براساس فرکانس مد اول
سازه تنظیم شود . بنابراین مشخصات میراگر نظیر ابعاد ظرف و عمق آب داخل آن
باید به
گونه ای تنظیم شوند که فرکانس تلاطم مایع درون میراگر با فرکانس ارتعاش
سازه
هماهنگ شود .
نتایج نشان می دهد تغییر قابل توجهی در کاهش ارتعاشات سازه در حالت تحریک
زلزله ایجاد می شود . تأثیر میراگر زمانی
اهمیت می یابد که این مقدار کاهش دامنه ارتعاشات باعث می
شود تا سازه از گرفتار شدن در چرخه ی تغییر شکلهای خمیری مصون بماند . بدین
معنا
که از تحمیل تغییرشکلهای زیاد سازه جلوگیری می شود .
1.
نکات :
1- در ساختمانهای بلند که در معرض تحریکات تصادفی مانند باد و زلزله قرار
دارند ،
تأثیرات میرایی بیشتر در مدلی با نسبت وزنی بزرگ تر، دارای صفحات ضربه گیر
بیشتر و
ضریب شکل بزرگتر ثبت شده است .
2- با افزایش دامنه
تحریکات ، اثر میرایی سیستم
روی
سازه به طور چشمگیری افزایش می یابد.
3- اثر افزودن صفحات ضربه گیر به سیستم
به
تنهایی بیشتر از تعداد آنها روی نسبت میرایی معادل سیستم مذکور است .
7.
جداسازی پایه ( 6 )
در این روش پريود طبيعي ارتعاش سازه با نصب جد اكنندهها افزايش يافته و
انرژي كمتري به سازه فوقاني وارد شده و در نتيجه ، شتاب طيفي وارده به سازه
كاهش مي
يابد و خرابي متحمل در كل سازه به جذب و تمركز خرابي موضعي در جداکننده
ها تبديل مي شود .
در
اين روش چون سهم ان کي از نيروي زلزله به سازه منتقل مي شود نتايج زير را
مي توان
انتظار داشت :
- تغيير مکان طبقات و تغيير مکانهاي نسبي طبقات (
) کاهش يابد .
- کاهش قابل ملاحظه اي در
شتاب طبقات بوجود آيد .
- خسارات سازه اي و نيز
خسارات غير سازه اي به مقدار محسوس کاهش يابد .
- از مشکلات معماري در
طراحي ساختمانها کاسته شود .
-
هزينه اجراي سازه ها بدليل استفاده از مقاطع
با ظرفيت کمتر کاهش يابد .
روش جداسازی لرزه ای در زمینه مقاوم سازی و بهسازی سازه های موجود کاملاً
موفق
و دارای قابلیت های فراوان بوده است . با توجه به آزادی عملی که این روش در
اختیار
طراح و پیمانکار قرار می دهد این روش در بسیاری از پروژه های بهسازی لرزه
ای نیز مورد
توجه قرار گرفته است . در این حال نحوه اجرای عملیات بهسازی لرزه ای و نصب
جداسازها
نیاز به برنامه ریزی و دقت کافی دارد.
از نظر مطالعه بر روی گزینه کاربرد جداسازی لرزه ای به طور خاص برای
ساختمانهای
زیر بر اساس عملکرد و اهمیت آنها توصیه می گردد:
-1 ساختمان های ضروری : ساختمان هایی که عملکرد آنها در
وضعیت بحرانی پس از زلزله مهم است. ساختمان های دارای ضریب اهمیت بالا (
ضریب اهمیت
مندرج در آیین نامه طراحی
ساختمان ها در برابر زلزله (
-2 ساختمان های امدادرسانی و بیمارستانی
-3 ساختمان های قدیمی ( به عنوان یک گزینه در بهسازی لرزه ای(
-4 موزه ها
-5 واحدهای تولیدی دارای تجهیزات یا محصولات گران قیمت یا
راهبردی
در مقابل ایده طراحی و اجرای ساختمانهای مقاوم به روش سنتی در برابر زلزله ،
با توجه به آسیب های سازه ای و مشکلات بروز کرده برای ساکنان درطی زلزله ها
، ایده
طراحی سازه جدا شده از پایه بر اساس کنترل نیروی زمین لرزه از طریق ممانعت
از ورود
آن به سازه بنا شده است . این ایده در سا لهای اخیر در موارد بسیاری در
طراحی و اجرای
ساز ه های مهم مورد استفاده قرار گرفته است . مطابق نتایج تحلیلی
وآزمایشگاهی ، پاسخ
سامانه های سازه ای مجهز به این فناوری پاسخ لرزه ای کمتری نسبت به سازه
های معمول
خواهند داشت.
در جداسازی لرزه ای دوره تناوب اصلی سازه به کمک سامانه ای ویژه که بین رو
سازه
و بخش پایین دست آن قرار می گیرد افزایش می یابد . افزایش دوره تناوب طبیعی
سازه موجب
کاهش پاسخ لرز های سازه ها در زمان وقوع ارتعاشات با دوره تناوب حاکم کوتاه
تر می گردد.
در سازه های مرسوم سنتی ، احتمال وقوع تشابه یا نزدیکی دوره تناوب طبیعی
سازه با دوره
تناوب حاکم در ارتعاش ناشی از زلزله زیاد است. جداسازی لرزه ای در واقع
دوره تناوب
طبیعی سازه را به مقادیر طولانی تری منتقل می کند. این امر مطابق طیف پاسخ
شتاب زلزله،
منجر به کاهش احتمال وقوع نیروها و شتاب های زیاد در سازه می شود.
طراح باید توجه داشته باشد که ، کاهش شتاب تاثیر به سزایی بر روی رفتار
نیرو-
تغییر مکان جداسازها می گذارد .
در مقابل این امر نیاز به کاهش شتاب ممکن است منتهی به سامانه جداسازی با
سختی
کمی گردد که این خود احتمال به وجود آمدن تغییر مکان های قابل توجه در طی
زلزله را
افزایش می دهد. از این رو مکانیزم هایی به منظور استهلاک انرژی در سامانه
جداسازی تعبیه
می گردد تا ضمن محدود نمودن تغییر مکان
، شتاب سازه و طبقات نیز کاهش یابد. این میرایی همچنین پدیده تشدید پاسخ
ناشی از وجود
مولفه های با دوره تناوب بالا در حرکت زمین را کاهش می دهد . اما در عین
حال باید توجه
نمود که در برداشتن میرایی زیاد در سازه خود موجب افزایش نیروی منتقل شده
به سازه می
گردد و باید از سوی طراح مورد توجه قرار گیرد . بنابراین لازم است یک
سامانه جداسازی
دارای قابلیتهای زیر باشد :
: 1بتواند نیروهای قائم ناشی از وزن و پاسخ زلزله در زمان
زلزله را تحمل کند
:
2 در جهت افقی انعطاف
پذیری لازم را تامین نماید
3: جذب انرژی نماید
این قابلیت ها را می توان به طور همزمان در یک تکیه گاه
سربی لاستکی (
LRB ) تامین
نمود . علاوه بر این طراح ممکن است برای محدود نمودن تغییر مکان جداسازها
در سامانه
جداسازی لرزه ای ، ضربه گیرهایی نیز پیش بینی نماید.
جداگرهای لرزه ای شامل كل ابعاد ساختمان
می شود و نمی توان در بخشی از سازه آن ها را استفاده نمود زیرا این عمل
باعث ایجاد
تفاوت در جابجایی دو بخش ساختمان می گردد و در كاهش پریوده های لرزه ای و
خسارات
لرزه ای منتقل شده از زمین به ساختمان تاثیر گذارند . استفاده از آن ها در
طراحی
های ساختمان جدید بسیار معمول شده است به طوری که در آمریكا از آن ها برای
تعداد زیادی
از ساختمانها موجود جهت افزایش شكل پذیری به عنوان راهبرد كلیدی در طراحی
پروژه
های مقاوم سازی به كار می روند.
كاهنده های نوسانی غالباً جزئی از سیستم جداگرها هستند كه جابجایی را
محدود می كنند . باز دوره نوسانی در سازه هایی كه از جداگر استفاده شده است
به
دلیل كاربرد این جداگرها 2 تا 4 ثانیه
تخمین زده می شود . همین طور در ساختمان هایی كه بر روی خاك های خیلی ضعیف
یا
ساختمان خیلی بلند مرتبه می باشد و انعطاف پذیری ممكن است مقدور نباشد
استفاده از
جداگر می تواند بسیار سودمند باشد . استفاده از جداگر لرزه ای معمولا
راهكار مقاوم
سازی بسیار گران قیمتی است . جابجایی جداگرها بیشتر در طبقات بالا
مشخص می شود ، اما در ناحیه خطر پذیری زیاد توانایی زلزله برای جابجایی
گاهی اوقات تا
75 میلی متر و یا بیشتر می رسد به همین
دلیل حذف هر مانعی در نزدیكی سازه كه در زمان پاسخ لرزه ای سازه مانع حركت
رفت و
برگشتی ( حركت پاندولی ) شود ضروری است .
با توجه به نوع مفصل جداگرها و افزایش جابجایی ساختمان در هنگام وقوع
زمین لرزه ایجاد درز انقطاع در اطراف سازه برای همسازی با جابجایی سازه است
ضروری
است . درز انقطاع باید پایین تر از صفحه جداگر ایجاد گردد .
قسمت های بالای
دررز
انقطاع می توان به منظور زیبایی و یا مسائل امنیتی با مصالح انعطاف پذیر
پوشاند.
در آسمان خراش ها كه در آنها از آسانسورهای بسیار بزرگ استفاده می گردد
، نمی توان بدون در نظر گرفتن جزییات خاص آن ها را از صفحه تراز جداگر عبور
داد .
تاسیسات مكانیكی و برقی این ساختمان ها نیاز به توانایی تطبیق با جابجایی
جداگر
دارد و باید از اتصالات انعطاف پذیر در آن ها استفاده كرد ؛ پی هایی كه كه
در زیر
جداگر وجود دارد باید توانایی گرفتن نیرو و رساندن آن به جداگر را داشته
باشند ، صفحه
و اتصالاتی كه در بالای جداگر وجود دارد باید توانایی این كه نیرو را به
خوبی به
جداگر برگرداند و در مقابل ممان ایجاد شده مقاومت كنند داشته باشد. تمامی
این اجزا
هزینه ساختمان های دارای جداگر را افزایش می دهد.
در طراحی و محاسبه باید دقت كرد كه ساختمان های دارای جداگر جابجایی
بسیار
گسترده تری نسبت به سازه های با پایه های ثابت دارند . در تحلیل تاریخچه
زمانی این
سازه ها باید حتماً تمام جداگرها غیر خطی مدل شود . در این روش مشخصات
مصالح باید مطابق با جزییات كارخانه سازنده و گزارش آزمایشگاهی شامل موارد
مختلف:
آزمایش بارگذاری ، حرارت ، سرعت ، خوردگی ،كهنگی و سایر تاثیرات
باید در نظر گرفته شود . آزمایش برای اینكه مشخصاتی كه شركت سازنده بیان می
كند و
حصول اطمینان پیدا كردن از این كه مشخصات عضو كاملاً صحیح است ضروری است .
محل نصب
جداگرها در طراحی بسیار تعیین كننده است آن ها معمولاً نزدیك به پی ساختمان
هستند
ولی نمونه های از جداگر وجود دارد كه در بالای ستون و زیر سقف های سنگین
نصب می
شود تا نیرو وارده به ستون را كاهش دهد . بیشترین كاربرد آن ها در پی
ساختمان و یا
زیر پی ساختمان استفاده می باشد
.
نمونه های جداگر لرزه ای
· تکیه
گاه لاستیک لامینت شده
فشرده شده از لایه های لاستیکی برای فراهم کردن انعطاف و صفحات فولادی که
ظرفیت تحمل بار قایم را ایجاد می کند . در بالا و پایین صفحات لامنیت شده
فولادی
قرار دارند که بارهای قائم توزیع و منتقل می کنند و نیرو برشی را به لایه
های
داخلی لاستیک منتقل می کنند .در بالا و پایین صفحات فولادی لامینت شده وجود
دارد
یک پوشش لاستیکی که محافظ وجود دارد .
· تکیه
گاه لاستیکی با میرایی بالا (
)
شبیه تگیه گاه بالا است که جنس لاستیک آن طبیعی و یا مصنوعی است که یک
میرایی قابل ملاحظه ای اعمال می کند .
· تکیه
گاه سربی لاستیکی (
) :
از یک میله سربی تشکیل شده
است که با فشار در داخل سوراخی در یک تکیه گاه لاستیکی با میرایی پایین
قرار می گیرد.
میله سربی سختی اولیه را برای بارهای سرویس بوجود می آورد و انرژی را در
زیر
بارهای جانبی مستهلک می کند .
· تکیه گاه اصطکاکی (
)
نتيجه گيري
يکي از چالش هاي هميشگي در مهندسي يافتن ابزاري جديد و مثمر ثمر براي حفاظت
سازه ها و تجهيزات در برابر اثرات مخرب نيروهاي طبيعي مي باشد. در اين
بين زلزله يکي از رخدادهايي است که با وجود تحقيقات زيادي که در مورد آن
صورت گرفته است هنوز امکان پيش بيني زمان و مکان دقيق آن وجود ندارد.
بنابراين به نظر مي رسد روش مقابله با زلزله ايمن سازي سازه ها در برابر آن
است. يکي از روش هايي که در چند دهه اخير موضوع مطالعات بسياري بوده است ،
ايده کنترل سازه هاست که براي افزايش کارآيي و ايمني آنها در برابر خطرات
طبيعي به کار مي رود .در اين پژوهش انواع روش هاي کنترل سازه ها که در کشور
هاي پيشرفته مورد استفاده قرار گرفته است، بررسي گرديد .از بين اين روش ها
، سيستم هاي جذب انرژي غيرفعال سازه ها در سالهاي اخير به طور وسيعي در
صنعت ساختمان مورد توجه قرار گرفته اند. به طور کلي اين سيستم ها شامل
وسايل و مصالحي مي شوند که ميرايي، سختي و مقاومت سازه را افزايش داده و
مي توانند به منظور کاهش خطرات طبيعي محتمل و نيز مقاوم سازي سازه هاي
جديد يا ساخته شده ، به کار روند . در سال هاي اخير تلاش هاي بسياري از سوي
پژوهشگران و مهندسان سراسر دنيا صورت گرفته است که مفهوم جذب انرژي سازه
يا ايجاد ميرايي اضافي را به يک تکنولوژي قابل اجرا در صنعت ساختمان تبديل
نمايد .
در سايه اين کوشش ها ابزار آلات و وسايل مختلفي ساخته شده اند که ويژگي
مشترک همه آنها ، افزايش ميزان جذب انرژي سازه است. اين امر توسط تبديل
انرژي جنبشي به گرما يا توزيع انرژي بين مودهاي ( شکلهای ) ارتعاشي سازه
انجام مي شود که براي هريک از دو روش فوق، دستگاه هاي متفاوتي ساخته شده
است که نسبتاً ارزان، کارآمد و قابل اعتماد هستند.
شکل مود : تغییر شکلهای ناشی از ارتعاش آزاد یک قاب یا یک سیستم
چند درجه آزادی است و به تعداد درجات آزادی شکل مود خواهیم داشت. هر شکل
مود
فرکانس طبیعی ارتعاش و پریود طبیعی ارتعاش، مخصوص به خود را دارد. همچنین
شکل مود
اول دارای بیشترین مقدار پریود است.
مطالب مشابه :
رزرو بلیط قطار رجا’ .. و هواپیما هما .... و اتوبوس ایران پیما... هتل هما ...
رزرو بلیط قطار رجا’ و اتوبوس ایران پیما هتل به سیستم خرید اینترنتی بلیت شرکت
رزرو غیر حضوری -کارت به کارت
در صورتیکه موفق به خرید بلیط اینترنتی نشدید رزرو و سپس یک ایران پیما در
آدرس سایت بلیط اینترنتی
آدرس سایت بلیط اینترنتی مسافربری شماره یک ایران پیما در ترمینال غرب رزرو غیر
انواع گردشگري
خرید اینترنتی بلیط کشور ایران که دارای توانایی حتی ، رزرو بلیط هواپیما ، هتل
میراگر
علم و صنعت ایران زیر نظر رزرو اینترنتی وبرنامه بلیط اتوبوس سامانه رزرو
برچسب :
رزرو اینترنتی بلیط ایران پیما