Download
1 / 30
300 likes | 415 Views
جدا ساز ارتعاش در سازه.
E N D
يكي از راههاي مقاوم‌سازي سازه‌ها، كم كردن بار ساختمان است. اما از طرفي هم مي‌دانيم كه از بارهاي زنده در ساختمان نمي‌توان كم نمود. بنابراين بايد از بارهاي مُرده‌ي ساختمان تا حد امكان كم كرد كه منظور همان بارهاي سازه‌اي است. امروزه راههاي گوناگوني براي كم نمودن و سبك‌سازي بارهاي سازه‌اي ساختمان ارائه شده است اين روش يكي از راههاي مقاوم‌سازي سازه‌ها در برابر زلزله است، اما آيا هميشه مي‌توان اين راه‌ها را ادامه داد؟به همين دليل، دانشمندان و مهندسان در صدد برآمدند كه روش‌هاي جديدتري را براي جلوگيري از خسارات زلزله ارائه دهند.یکی از روش‌هاي ارائه شده ، جذب انرژي زلزله است. از مفيدترين راههاي كنترل و كاهش ارتعاشات سازه، به كارگيري سيستم‌هاي جداسازي توده‌اي مي‌باشد.
در این سیستم به جاي مقابله با زلزله در ساختمان‌ها سازه را همراه با زلزله می كنيم. يعني در مواقعي كه زلزله به وقوع مي‌پيوندد سازهي ما به جاي اين كه مثل يك جسم صلب با نيروهاي زلزله مقابله كند. در ارتعاشات با زلزله همراه میشود و نيروهاي زلزله را جذب می كند و سازه ميرايي‌هايي كه زلزله به سازه مي‌دهد را در درون خود خنثي می كند و اين همان ميرا كردن سازه است. به اين نوع سازه‌ها، سازه‌هاي ديناميكي مي‌گويند. امروزه در جهان سازه‌هاي ديناميكي فراواني وجود دارد كه خود انواع مختلفي دارند.
شیوه جداسازی ساختمان باید بتواند اهداف زیر را تأمین كند:توانایی در ایجاد انعطاف پذیری مناسب برای سازهكاهش تغییر مكان كف به منظور افت خرابیهای سازه ای و غیرسازه ایكاهش فركانس ارتعاشی سازهكاهش نیروهای طراحی زلزلهبه این منظور سه عنصر اساسی زیر در سیستم مورد نظر قرار میگیرد:1-یک تکیه گاه انعطاف پذیر برای افزایش زمان تناوب سازه و در نتیجه کاهش نیروها2-یک مستهلک کننده یا جاذب انژری برای کنترل تغییر مکان نسبی سازه و زمین در حد طراحی عملی3-یک سیستم ایجاد کننده صلبیت در برابر بارهای کم اثر نظیر باد یا زلزله های کوچک
همراهي يا جذب نيروهاي زلزله اين امكان را به ما مي‌دهد كه اگر زلزله به وجود آيد، ما مي‌توانيم كمترين خسارت را داشته باشيم و اگر خسارتي ديده باشد مي‌توان با تعويض آن قطعه , سازه دوباره مورد استفاده قرار گيرد كه اين خود يك مزيت بسيار بزرگ است. اما بايد اين نكته را مد نظر داشت كه سازه‌هاي استاتيكي از نظر قیمت هزينه‌ي كمتري نسبت به سازه‌هاي ديناميكي دارند. اما با وقوع يك زلزله باز هم مي‌توان اين نتيجه را گرفت؟ آيا با از بين رفتن يك انسان باز هم مي‌توان اين موضوع را مد نظر داشت؟ همان طور كه چندي پيش بر اثر وقوع يك زلزله در شهر بم ما چندين هزار از هموطن‌هايمان را از دست داديم و در ژاپن با داشتن يك چنين سازه‌اي حتي ساكنان ساختمان وقوع زلزله را احساس نكردند.
خود اين سيستم شامل چند نوع است، كه سيستم‌هاي متداول آن شامل: .1 سيستم ثقلي 2.سيستم جك‌هاي هيدروليكي 3. سيستم فنري 4. سیستم هسته مرکزیكه متداول‌ترين آن‌ها سيستم هسته‌ي مركزي است.
سيستم ثقلی: اين سيستم بر پايه‌ي نيروي ثقل و وزن سازه بر روي ستون‌هاي اصلي يا ستون‌هاي وسط طراحي می شود. . نحوه عملکرد این سیستم به این گونه است كه در اين سيستم در زير ستون‌هاي اصلي يا ستون‌هايي كه در مركز يا وسط ساختمان قرار دارند ميراگرها را گذاشته و ستون‌هاي كناري و گوشه كه كمترين بار ثقلي به آن‌ها وارد مي‌شود را مستقيماً به پي وصل مي‌کنند. اين سيستم نسبت به حرارت بسيار حساس است، نمونه اجرا شده اين سيستم در ايران ساختمان مجلس شوراي اسلامي است
سيستم جک‌های هيدروليكی: همان طور كه از نام آن پيداست، نحوه‌ي عملكرد اين نوع سيستم مشخص مي‌باشد. در اين سيستم از جك‌هاي هيدروليكي (روغني) مانند جك‌هاي روغني ماشين استفاده میشود. اين جك‌ها در زير تمام ستون‌هاي سازه قرار مي‌گيرند. اما به علت هزينه‌ي بالا, استفاده اين سيستم مقرون به صرفه نمي‌باشد،
سيستم فنری:اين سيستم هم همان طور كه از نامش پيداست نحوه‌ي استفاده و مصالح اصلي آن مشخص است. اين سيستم بايد در يك نيم طبقه يا يك طبقه در زير ساختمان استفاده شو. نحوه عملکرد به این گونه است که از هر طرف كه ارتعاش یا حركت در ستون داشته باشيم یا 2 فنر و يا هر 4 فنر كه هميشه 2 تا در حال فشار و 2 تا در حال كشش هستند کار می کنند . اين كشش و فشار باعث مي‌شود كه از حركت‌هاي بيش از اندازه‌ي ستون جلوگيري شود.
سيستم هسته مركزی: اين سيستم متداول‌ترين سيستم ارائه شده و اجرا شده در دنيا مي‌باشد. كه علت متداول بودن آن اين است كه ايرادهاي سيستم ثقلي را ندارد و همچنین هزينه‌ي بالاي جك‌هاي هيدروليكي و فضاگير بودن سيستم فنري را هم ندارد. در اين سيستم در زير تمام ستون‌ها ميراگرها يا جداسازهاي لرزهاي را قرار مي‌دهند. مواد اوليه‌ي اين سيستم كائوچو و لاستيك مي‌باشد. در وسط اين جداسازها يك هسته‌ي فولادي یا سربی قرار دارد به همين علت به آن سيستم هسته‌ي مركزي گفته مي‌شود.
این هسته براي مواقعي است كه اگر ميراگر از بين رفت و تخريب شد زير ستون خالي نشود وظيفه‌ي كائوچو و لاستيك جذب ارتعاشات است و وظيفه‌ي صفحات فولادي تحمل بار سازه .تمامي صفحات فولادي و كائوچويي و بيس‌هاي اين سيستم بايد محاسبه شوند.
اين نوع سيستم شامل هم سازه‌هاي فولادي و هم سازه‌هاي بتني مي‌باشد.نحوه‌ي اجرا آن بدین شکل است كه پي اجرا مي شود و براي هر ستون ميل‌گردهايي همانند بولت قرار مي‌دهند كه جاي جداسازهاي لرزهاي مي‌باشد و بعد صفحه‌ي جداسازها را روي ميل‌گردها گذاشته و جداسازها را به ميل‌گردها مي‌بندند (مانند صفحه ستون) .
اگر سازهي ما فولادي باشد بعد از اجرای جداسازها , ستون‌ها روي آن‌ها اجرا مي‌شوند و اگر سازه ما بتني باشد در روي صفحه‌ي بالای ميراگرها ميل‌گرهايي قرار داده مي‌شود كه قبلاً جاي اين ميله‌گردها مشخص شده است و اين ميله‌گردها به صفحه‌ي بالا بسته مي‌شوند ( همانند يك ستون بر عكس ) و بعد با اين ميله‌گردها ستون بتن ريزي شده و اجرا مي‌گردد.
معايب اين سيستم عبارتند از:هر چند سال يكبار در زلزله‌هاي بالاي 4 ريشتر جداسازها باید تعويض شوند.همچنین خشك شدن هسته نیز باعث تعويض شدن جداسازها میشود. نحوه‌ي تعويض جداسازها بدين صورت است كه, آن قسمت از ستون كه بالاي جداسازها قرار دارد را با جك‌هاي هيدروليكي بسيار قوي به بالا مي‌كشند و ستون را به اندازه‌ي 0.2 تا 2 ميلي‌متر بالا مي‌برند تا بتوانند جداسازها را بيرون كشيده و دوباره يك ميراگر جدید جايگزين آن كنند.که اين خود هزينه و دقت زيادي را مي‌طلبد.
طراحي اين جداسازها (ميراگرها) در ايران به صورت دستي انجام مي‌شود ولي نرم‌افرازهاي طراحي اين نوع سازه‌ها در جهان موجود مي‌باشد اما در ايران موجود نیست. از نمونه‌هاي اجرا شده اين نوع سازه در ایران مي‌توان به فرودگاه امام خمينی (ره) و يا نيروگاه هسته‌اي بوشهر اشاره کرد. در اين سازه ها بايد درزي بين سازه‌هاي مجاور اجرا شود تا در اثر ارتعاشات , سازه به ساختمان‌هاي مجاور برخورد نكند.
نتیجه گیری كلّی: در اين نوع سازه‌ها هدف اصلي آن است كه در طبقات پايين سازه را از پی جدا کنیم تا بر اثر زلزله مودهاي واردبر ستون های فوقانی و در نتیجه کل سازه کاهش یابد به کار بردن این سیستم باعث پایین آمدن ضریب زلزله در ساختمان ها می شود که این امر باعث کاهش قطر ستون ها و در نتیجه به کار بردن میله گردهای کم تر شده ودر کل باعث کاهش وزن ساختمان می شود. در اين نوع سازه‌ها هزينه‌ي اجرا 15 تا 20 درصد بيشتر از سازه‌هاي استاتيكي است. البته بايد اين نكته را هم مدنظر داشت كه در اين سيستم‌ها تمام اثر زلزله از بين نمي‌رود. يعني كل ارتعاشات وارده را جداسازها نمي‌توانند بگيرند ولي میتوانند حداكثر نيروي زلزله را جذب كنند.
