با توجه به تجربه خسارات شدید طی زلزله های گذشته نیاز به رویکرد جدیدی مبتنی بر بهره گرفتن از تکنولوژی های مدرن در جهت کاهش خسارات مالی و جانی در زلزله به وضوح احساس می گردد. از اینرو در صنعت ساختمان سازی و پل سازی رویکردی جدید در حال توسعه می باشد، که عبارت است از: کاهش تقاضای نیرویی در سازه به جای افزایش سختی و مقاومت.
برای مشاهده فایل پی دی اف کلیک کنید
در این روش سعی می شود حداقل انرژی ممکن از جریان انرژی زلزله به سازه منتقل گردد، در روش های متداول جهت دستیابی به این هدف، اعضاء مقاوم افزوده شده و اعضای قوی تر به همراه افزایش سختی و جذب بیشتر انرژی به کار برده می شوند.
بهبود قابل توجه عملکرد پوسته خارجی نماها، خصوصا نماهای شیشه ای در هنگام بروز ارتعاشات لرزه ای با به کارگیری میراگرها در سازه های پروژه هایی با اسکلت فلزی یا بتنی از جمله مواردی است که امروزه پرداختن به آن و توجه روز افزون به این تکنولوژی ارزان و در دسترس را بسیار ضروری ساخته است. بدین ترتیب مهار لرزه ای سازه اصلی باعث مهار لرزه ای سازه های صنعتی دیگر در ساختمان نیز می گردد (از جمله آسانسورها، درها و پنجره ها، نماهای شیشه ای و پوسته خارجی بناها و تاسیسات آبی و برقی) و این به عنوان راه حلی مناسب مورد توجه مهندسان و محققان قرار گرفته است.
میراگرها بر اساس نیاز سیستم آنها به دو گروه تقسیم می گردند:
- کنترل غیر فعال
- کنترل فعال
کنترل غیرفعال : سیستم هایی هستند که به منبع انرژی خارجی نیاز ندارند. در این نوع سیستم ها از میراگرهای زیر میتوان نام برد.
- جرمی تنظیم شده (TMD)
- اصطکاکی (Friction Damper)
- فلزی تسلیمی (ADAS)
- ویسکوز و ویسکوالاستیک
کنترل فعال: در این سیستم دستگاه ها قابل کنترل بوده و توسط ابزار کمکی همواره در حال وارد کردن نیروهای کنترلی به ساختمان هستند .
سیستم های فعال از سیستم های غیرفعال موثرتر هستند، اما باوجود عملکرد عالی، به هزینه های فراوان اجرایی و نگهداری نیاز دارند. در این نوع سیستم ها از میراگرهای زیر میتوان نام برد.
- جرمی فعال (AMD)
- نیمه فعال (Semi – active)
- مجرای متغیر (veriable orifice)
در این مقاله از انواع سیستم های میراگرها، به مشخصات میراگرهای اصطکاکی می پردازیم.
در این نوع میراگرها به منظور کاهش پاسخ دینامیکی سازه در برابر بارگذاری باد و زلزله با انجام تغییر شکل های ویژه و اعمال مکانیکی خاص، مقدار زیادی از انرژی ورودی سازه بر اثر بارگذاری دینامیکی را جذب و مستهلک می سازند. عملکرد این گونه وسایل موجب می شود که انرژی دریافتی سایر اعضاء سازه ای کاهش یافته و در نتیجه تغییر شکل زیادی در آنها ایجاد نمی گردد.
مزایای به کارگیری این نوع میراگرها:
ـ جذب انرژی زلزله و کاهش نیروی وارده به سازه
ـ شکل ظاهری مناسب به نحوی که به عنوان المان معماری می تواند به شمار آید.
ـ قابلیت تنظیم پس از زلزله و استفاده مجدد
ـ عدم نیاز به سرویس و نگهداری مداوم
ـ نصب سریع و ساده
ـ مناسب برای مقاوم سازی سازه های موجود با قابلیت نصب و اجرا در هر پروژه ای
ـ کاهش آسیب در اجزای اصلی سازه و نیز اجزای غیر سازه ای
این نوع میراگرها را میتوان در سازه های موجود جاسازی یا پس از زلزله تعویض کرد. میراگرهای اصطکاکی یا دورانی، از صفحات فلزی و لایه هایی از مواد مخصوص با خواص اصطکاکی ویژه که بین این صفحات قرار گرفته است تشکیل می شوند. با افزایش میرایی سازه و استهلاک انرژی زمین لرزه نیروهای وارد و تغییر مکان های ایجاد شده توسط زلزله در ساختمان ها به صورت همزمان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. در حالی که کاهش همزمان این دو در روش های سنتی مقاوم سازی معمولا امکانپذیر نمی باشد.کاهش نیرو سبب کاهش آسیب به اسکلت ساختمان و کاهش تغییر مکان سبب کاهش آسیب به المان های معماری و دیوارها و نازک کاری ها می گردد.
از جمله ویژگی هایی که باعث افزایش قابل توجه استفاده از این میراگرها شده است، هزینه کم و نیز سهولت نصب و اطمینان از نحوه عملکرد این میراگرها می باشد. این خصوصیات و تاثیر ویژه این میراگرها در کاهش خسارات سازه ای باعث شده استفاده از میراگرهای اصطکاکی مورد توجه خاص قرار گیرند.
از جمله میراگرهای اصطکاکی دیگر می توان به نوع سیلندری نیز اشاره کرد که شامل دو عنصر اصلی، شفت (استوانه توپر) و سیلندر (استوانه توخالی) می باشد و این دو عنصر داخل هم قرار می گیرند. اگر نیروی محوری میراگر بیش از نیروی اصطکاکی بین شفت و سیلندر باشد، شفت داخل سیلندر حرکت می کند که به جذب قابل توجه انرژی منجر خواهد شد، این نوع میراگرها (سیلندری) نیز باعث بهبود رفتار لرزه ای سازه ها شده و تاثیر مناسبی روی کاهش تغییر مکان های نسبی، سرعت، شتاب و برش پایه به میزان قابل ملاحظه می شوند.
آنچه روشن است تعداد زیادی از ساختمان ها که در مناطق زلزله خیز واقع شده اند توانایی لازم جهت مقابله با نیروی زلزله را ندارند . از این رو بهسازی لرزه ای سازه ها اجتناب ناپذیر می باشد، میراگرها با جذب و استهلاک درصد بالایی از انرژی ورودی به سازه، شرایط ایمن و پایداری را برای سازه ایجاد می کنند.
به امید خدا در مجالی دیگر به انواع دیگر میراگرها و مشخصات آنها می پردازیم.
در صورت استفاده از میراگرها همان گونه که ذکر گردید، با کاهش نیروی حاصل از زلزله المان های معماری در ساختمان نیز آسیب ندیده یا کمترین آسیب را خواهند دید .
نماهای شیشه ای از جمله المان های معماری هستند که در هنگام بروز زلزله مستقیما در معرض خطر قرار دارند، در صورت تقویت سازه های ساختمان ها به صورتی که سازه با کاهش تکان های نیرویی مواجه گردد، علاوه بر اینکه عملکرد سازه های نما بسیار افزایش می یابد از مقدار محاسبات مربوطه به افزایش سختی و مقاومت پروفیل های مصرفی در سازه نما نیز کاسته می گردد.
به طور خلاصه میراگرها با استهلاک انرژی زلزله و بالا بردن زمان تناوب ارتعاشی سازه در تغییر مکان نسبی طبقات کاهش چشم گیری ایجاد می کنند که در این صورت کمترین خسارت به در و پنجره ها، نمای شیشه ای و پوسته های خارجی ساختمان ها وارد می شود.
نشریه پنجره ایرانیان-سال دهم-شماره 119-شهریور96
