مقدمه ای اجمالی بر روش های کنترل ارتعاشات لرزه ای

۱۱ شهریور ۱۳۹۷| بانک مقالات| نویسنده: |
ویرانی سازه های غیر ایمن در زلزله

مقدمه

پس از تجربه زلزله­ های بزرگی مانند نورثریج در کالیفرنیا و کوبه­ در ژاپن، مهندسین سازه و مالکین به نقاط ضعف طراحی ­های معمول­ سازه و سیستم­ های سازه­ای واقف شدند. پس از آن تلاش برای بهبود ضوابط و مقررات طراحی سازه و همچنین جزئیات سیستم ­های سازه­ ای، شتاب دوچندان گرفت و مفهوم طراحی بر اساس عملکرد و همچنین روش­ های کنترل ارتعاشات لرزه ای سازه ها (استفاده از جداساز لرزه ای و میراگر)، بیش از پیش مورد توجه واقع شد. توجه به این موارد در کشور ما نیز با توجه به قرار گرفتن در منطقه­ ای لرزه­ خیز و تجربه زلزله ­های بزرگ و ویرانگری مانند رودبار، بم، ورزقان، و اخیراً کرمانشاه، از اهمیت بالایی برخوردار است.

روش کنترل ارتعاشات لرزه ای

 

به منظور دستیابی به عملکرد مورد نظر سازه در هنگام زلزله و پس از آن، یعنی استفاده بی وقفه (ترک ­های سطحی و خسارات جزئی)، تأمین ایمنی جانی (خرابی­ های گسترده ­تر در اعضای سازه ­ای و غیرسازه ­ای و تأمین امنیت جانی ساکنین)، و یا آستانه فروریزش سازه (خرابی ­های وسیع به گونه ­ای که سازه پس از زلزله باید تخریب شود و همچنین امکان تلفات جانی)، روش ­ها و رویکردهای متفاوتی وجود دارد. می­ توان گفت به ­کارگیری روش­ ها و تجهیزات کنترل ارتعاشات لرزه‌ ای­ در سازه (مانند جداسازها و میراگرهای لرزه ای)، یکی از مطمئن ­ترین روش ­ها برای دستیابی به عملکرد مطلوب سازه ­ای است.

سطوح عملکردی سازه ها در برابر زلزله
سطوح عملکردی سازه ها
ساختمان ویولت گاردن تهران توسط جداسازهای شرکت رابینسون سایزمیک جداسازی لرزه ای شده است
جداساز لرزه ای ساختمان ویولت گاردن تهران
کنترل ارتعاشات لرزه ای سازه ها با میراگر ویسکوز
مهاربندهای مجهز به میراگر ویسکوز

میراگر لرزه ای

 

در طول سه دهه اخیر، پیشرفت­ های چشمگیری در توسعه و ساخت میراگرهای لرزه­ ای رخ داده که منجر به استفاده روز افزون آن ­ها در سازه ­های جدید و همچین مقاوم سازی سازه­ های ­موجود شده است. میراگرهای لرزه ای از طریق مکانیزم ­های مختلفی مانند اصطکاک، خاصیت هیدرولیکی مایعات، و یا تغییر شکل خود، انرژی وارد به سازه را در هنگام زلزله تلف می کنند و منجر به کاهش خسارت مالی و جانی می­ شوند. در واقع روشی که این تجهیزات ارتعاشات زلزله را میرا می کنند مشابه روشی است که کمک فنر اتوموبیل ارتعاشات ناشی از دست اندازهای جاده ای را به حداقل می رساند و موجب می‌شود که سرنشین خودرو، کمترین ارتعاش را احساس کند. میراگر ویسکوز، میراگر اصطکاکی، میراگر فلزی ـ تسلیمی، میراگر ویسکوالاستکی و میراگر جرمی تنظیم شونده، از مهمترین انواع این فناوری است.

تصویری شماتیک از قرار گیری میراگرهای ویسکوز در ساختمان
تصویری شماتیک از قرار گیری میراگرهای ویسکوز در ساختمان

جداساز لرزه ای

 

مکانیزم رفتار جداسازهای لرزه ­ای اما کمی متفاوت است. این تجهیزات با جدا کردن سازه از زمین، انرژی وارده به سازه را در هنگام زلزله کاهش می ­دهند. جداسازهای لرزه ­ای نیز انواع متفاوتی دارد، جداسازهای سربی ـ لاستیکی با کمک تغییر شکل لاستیک و سرب، و جداسازهای اصطکاکی پاندولی با کمک لغزش صفحات بر روی هم، عمل جداسازی را انجام می­ دهند. در آیین ­نامه­ های جدید (ASCE7-2016)، این سیستم برای استفاده در بیمارستان­ ها و مراکزی که نیاز به استفاده بی وقفه در طول زلزله و پس از آن را دارند و همچنین برای به حداقل رساندن خسارت در اجزای سازه­ ای و غیرسازه­ ای، به عنوان بهترین گزینه معرفی شده است.

ارتعاشات ساختمان جداسازی لرزه ای شده در مقایسه با ساختمان پایه ثابت
به حداقل رساندن شدت ارتعاشات ورودی زلزله به ساختمان با جداسازی لرزه ای

حقیقت این است که استفاده از سیستم های جداساز لرزه ای و میراگر با رویکرد کنترل ارتعاشات لرزه ای در ساخت ساختمان های جدید، به میزانی هزینه ساخت را افزایش می دهد؛ اما خوشبختانه از طرفی این افزایش هزینه معمولاً کمتر از ۵ درصد بوده و از طرف دیگر آمارها و تحقیقات نشان می­ دهد که هزینه بازسازی سازه پس از زلزله به مقدار قابل توجهی بیشتر از هزینه طراحی اولیه با درنظر گرفتن ضوابط و رویکردهای نوین است. به این معنی که با افزایش چند درصدی هزینه ساخت اولیه در صورت استفاده از تجهیزات نوین لرزه­ ای، می­ توان خسارت ­های مالی و جانی بعضاً جبران ناپذیر زلزله را به میزان چشمگیری کاهش داد.

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

می توانید برای آشنایی بیشتر با سیستم های جداساز لرزه ای ، میراگر و مهاربند کمانش تاب (BRB) به صفحات مربوطه در این وبسایت مراجعه نمایید: