معرفی سیستم های میراگر (دمپر)

معرفی سیستم های میراگر انرژی زلزله (دمپر)

سیستم های میراگر لرزه ای از جمله تجهیزات نوینی اند که استفاده از آن ها به عنوان کارآمدترین و ایمن ترین روش های محافظت سازه ها در برابر زلزله، شناخته می شوند. کشورهای لرزه خیزی مانند ژاپن، ایالات متحده، نیوزیلند و … بیش از سه دهه است که فلسفه طراحی ساختمان های مهم خود را در برابر زلزله، از روش های سنتی و متعارف که مبتنی بر افزایش مقاومت و سختی سازه است (اضافه نمودن مهاربند، دیوار برشی و…)، به سمت استفاده از این سیستم های استهلاک انرژی زلزله، تغییر داده اند.

درک چیستی سیستم های میراگر بسیار ساده است. اساساً در مورد تمامی موادی که در طبیعت وجود دارند، قابلیت میرایی یکی از خصوصیات ذاتی است. همانطور که با دانستن ضریب الاستیسیته یک ماده می‌توان محاسبات مربوط به مصالح تشکیل شده آن را انجام داد، با دانستن میرایی یک ماده نیز می‌ توان به تحلیل دقیق‌ تری از رفتار ارتعاشی ماده دست‌ یافت. عموماً در مصالح مورد استفاده در صنعت ساختمان، منابع عمده میراگر ، لزجت ماده و یا اصطکاک داخلی مواد و اصطکاک سطوح در تماس است.

تجهیزات میراگر هر کدام به طریقی این مکانیزم‌ های عمده‌ ی استهلاک انرژی را به خدمت گرفته تا موجب کاهش ارتعاشات ناشی از بارهای جانبی مانند باد و زلزله شود. می‌توان از انواع سیستم های میراگر ـ البته در طرحی مناسب ـ جهت کاهش پاسخ لرزه‌ ای سازه‌ های فولادی و بتنی استفاده کرد. به ویژه در مورد سازه‌ های بلندمرتبه می‌ توان با استفاده صحیح از میراگر الحاقی در المان‌ هایی چون مهاربندها، موجب کاهش قابل توجه دریفت شد.

میراگر (دمپر) و روش کنترل ارتعاشات لرزه ای

با توجه به ضعف‌ های روش‌ های متعارف آیین‌نامه‌ای، بیشتر از سه دهه است که در کشورهای لرزه‌خیزی چون نیوزیلند، ایالات متحده، ژاپن و …، توجه مهندسین از افزایش ظرفیت سازه‌ ها در برابر زلزله، به سمت کاهش پاسخ لرزه‌ای و شتاب ورودی از زمین به سازه، معطوف گشته است. روش‌هایی که این هدف را دنبال می‌کنند ذیل عنوان کلی روش‌‌ های کنترل ارتعاشات لرزه‌ ای جای می‌گیرند.

شاید بتوان در نظر گرفتن زلزله به مثابه انرژی (و نه به عنوان نیرو) را، کلید ورود به مباحث کنترل ارتعاشات لرزه‌ای دانست. در حین وقوع زلزله اصلی، مقدار زیادی انرژی جنبشی وارد سازه می‌شود. طرح سازه‌ ای ما معین می‌ کند که این انرژی چگونه در سازه ذخیره یا مستهلک شود و این خود تعیین کننده‌ی سطح خسارت خواهد بود.

می‌ توان با اضافه نمودن یک مکانیزم میراگر یا دمپر به سازه، بخش قابل توجهی از بار استهلاک انرژی را از دوش المان‌ های سازه‌ ای برداشت و آن را در مکانیزم الحاقی مستهلک نمود. یکی از روش‌ های کنترل ارتعاشات سازه‌ ها تحت بارهای لرزه‌ ای، استفاده از میراگر مکمل (یا الحاقی) است. این تجهیزات در طراحی سازه‌های جدید و یا در مقاوم‌ سازی ساختمان‌ های موجود به سادگی قابل استفاده می باشد. این سیستم‌ ها با جذب و استهلاک بخش قابل توجهی از انرژی ورودی به سازه، شرایط ایمن و پایداری را نسبت به ساختمان‌ های مشابه فراهم می‌ کنند. امروزه استفاده از سیستم های میراگر به عنوان روشی اقتصادی و عملی برای افزایش مقاومت دینامیکی سازه‌ ها شناخته و به کار برده می‌شود.

شکل بعدی سمت راست مربوط می شود به آزمایش میز لرزه‌ ای که بر قاب بتنی سه طبقه و با مقیاس یک سوم، صورت گرفته است. نمودارهای انرژی برای رکوردی از زمین‌لرزه‌ ی السنترو در این شکل ترسیم شده است. ملاحظه می‌ شود که بخش اعظم انرژی لرزه‌ ای در این قاب سهم انرژی هیسترزیس المان‌ های سازه‌ ای (تغییر شکل‌های غیرخطی) شده است. شکل سمت چپ مربوط می‌ شود به همان قاب که البته به کمک مهاربندهای قطری مجهز به نوعی میراگر الحاقی ( دمپر ویسکوالاستیک )، مقاوم سازی شده است. مشاهده می‌شود که در این طرح، به مقدار قابل توجهی از تغییر شکل‌ های غیرخطی المان‌ های اصلی سازه‌ ای کاسته شده است (از میزان انرژی مستهلک شده هیسترزیس المان‌های سازه ای کاسته شده است).

برای مطالعه بیشتر در موضوع  روش های کنترل ارتعاشات لرزه ای، به مقاله «مقدمه ای اجمالی بر روش های کنترل ارتعاشات لرزه ای» مراجعه نمایید.

مزایای مهم استفاده از سیستم های میراگر و دمپر

از رهگذر اضافه نمودن مکانیزم‌ های استهلاک انرژی در طرحی مناسب، می‌توان به مزایای بسیار مطلوبی در طراحی و ساخت ساختمان های جدید و مقاوم سازی ساختمان های موجود، دست یافت:

• افزایش قابل توجه میرایی و قابلیت استهلاک انرژی سازه.
• کاهش قابل توجه شتاب و جابجایی نسبی طبقات.
• به حداقل رساندن اخلال در سرویس‌ دهی سازه.
• کاهش تغییرشکل‌ های مخرب در اجزای سازه‌ ای و غیرسازه‌ ای
• به حداقل رساندن خسارات مربوط به تجهیزات داخلی

انواع سیستم های میراگر

میراگرها انواع زیادی دارند که پرکاربردترین آن ها شامل میراگر اصطکاکی، میراگر ویسکوز و مهاربندکمانش تاب می شود. تجهیزات دمپر را می توان از جنبه های گوناگونی دسته بندی کرد. به عنوان مثال وابستگی رفتاری به سرعت یا جابجایی خود می تواند معیاری کاربردی در دسته بندی سیستم های میراگر باشد. از این منظر انواع دمپر های فلزی ـ تسلیمی شامل مهاربند کمانش تاب، میراگر سربی ـ تزریقی (LED)، میراگر سربی ـ تسلیمی PVD و میراگر ADAS و TADAS و میراگر اصطکاکی، از جمله میراگرهایی با رفتار میرایی وابسته به جابجایی و مستقل از سرعت می باشند. در واقع در این دسته از سیستم های میراگر، سرعت ورودی در محل اتصال دو سر میراگر بر اندازه نیرو و میزان استهلاک انرژی زلزله تأثیری نداشته یا تأثیرش قابل چشم پوشی است. این امر در بسیاری از موارد می تواند مفید واقع شود. برای مثال می توان با استفاده از میراگر اصطکاکی و با در نظر داشتن این خصیصه، به راحتی نیروی ورودی زلزله را محدود کرد و اصطلاحاً فیوز اصطکاکی ایجاد کرد.

انواع میراگر هایی که در آن ها از رفتار سیال ویسکوز برای استهلاک انرژی استفاده می شود، رفتاری وابسته به سرعت داشته و این امر می تواند در کاهش موثرتر شتاب ورودی به طبقات و کنترل جابجایی در زلزله های حوزه نزدیک، در طرحی مناسب مفید واقع شود.

*These Brands aren’t related together.

* استفاده از مطالب این صفحه با ذکر منبع و لینک مستقیم به آن، بلامانع است.