وبلاگ
جداسازهای لرزهای – مصونیت در برابر زلزله
جداسازهای لرزهای – مصونیت در برابر زلزله
مقدمه
جداساز یا جداگر لرزهای چیست و چگونه عمل میکند؟ چرا در ساختمان ها از جداساز لرزهای استفاده میشود؟ چگونه تاثیرات نیروهای لرزهای ناشی از زلزله را بر سازه کاهش دهیم؟ انواع جداسازها (جداگرها) لرزهای؟ مزایا و معایب جداگرهای لرزهای چیست؟
همواره زلزله ها موجب خسارات مالی و بعضا تلفات جانی میشوند. به منظور جلوگیری از خسارات ناشی از زلزله، تکنولوژی ساخت و طراحی سازهها پیشرفت چشم گیری داشته است. جداسازی لرزه ای یکی از روشهای مقابله با نیروهای لرزهای است. بسیاری از ساختمانهای امروزی مانند اتاق تاسیسات پالایشگاهها، ادارت برق و آب و گاز، مراکز کامپیوتری، بیمارستانها، مراکز آتش نشانی، مراکز تحقیقاتی و … باید بتوانند بعد از حتی زلزلههای بزرگ نیز، فعالیت خود را حفظ کنند و خسارات ناشی از نیروهای لرزهای در آن ها به حداقل برسد.
محل قرار گیری جداسازها میتواند مانند شکل های زیر باشد:
تاریخچه
جان مایلن استاد انگلیسی، در سال 1886 در دانشگاه توکیو، نمونه ای از یک ساختمان جدا شده را با استفاده از گویهای چدنی و شمعهایی با لبه های گرد شده ایجاد کرد که در برابر نیروهای لرزه ای باد عملکرد خوبی داشت. طرح نهایی وی برای نیروی زلزله نیز موفق بود.
از انواع دیگر جداسازها میتوان به سیستم ستون دوبل، ناکامورا 1927، سیستم تکیه گاه غلطکی، اوکا1928، ایده طبقه اول انعطاف پذیر 1935 و … اشاره کرد.
جداسازهای لرزهای
جداسازها باعث کاهش حرکت ساختمان ها در اثر زلزله ( نیروهای لرزه ای) میشوند. جداساز لرزهای برای کاهش پاسخ سازه در برابر نیروی لرزهای استفاده میشوند. جداسازهای پایه، جایگزین اتصال صلب ساختمان به فونداسیون میباشند. مهمترين عامل در جداسازي لرزه اي افزايش شكل پذيري است، كه باعث افزايش پريود مي شود و به علت افزايش پريود در حين زلزله هاي شديد، از تشديد جلوگيري شده و پاسخ شتاب لرزه اي كاهش مي يابد. جداسازها با افزایش دوره تناوب، باعث کاهش برش پایه، تغییر مکانهای نسبی و شتاب طبقات میشوند.
انواع جداساز لرزهای:
جداسازهای لرزهای یکی از مؤثرترین فناوریها برای کاهش اثرات زلزله بر سازهها هستند. این سیستمها با ایجاد انعطافپذیری کنترلشده در تکیهگاه سازه، انرژی ورودی ناشی از حرکت زمین را کاهش داده و امکان جابهجایی ایمن ساختمان را فراهم میکنند. به طور کلی، جداسازهای لرزهای در انواع مختلفی طراحی میشوند که هرکدام رفتار مکانیکی و کاربردهای ویژه خود را دارند.
جداساز لاستیکی با ورقه های فولادی ، لاستیکی با هستهی سربی
لاستيك هايي كه بيش ترين كاربرد را در جداساز هاي لاستيكي دارند، تحت بارگذاری، فرآیند کریستالی شدن کرنشی را از خود نشان میدهند. یعنی در کرنش های زیاد، سختی برشی لاستیک افزایش یافته و تغییر مکان بیرویه نخواهیم داشت. در جهت افقی می توانند تا 45 درجه تغییر مکان بین دو سطح بالا و پایین داشته باشند.
جداساز آونگی اصطکاکی
حرکت قسمت لغزنده مفصلی و سطح کروی باعث ایجاد میرایی در جداساز میشود.
سیستم های فنری
جداسازی سهبعدی را ایجاد میکنند و علاوه بر حرکات افقی، ارتعاشات عمودی را هم کنترل میکنند. برای سازههایی که نیروهای عمودی قابل توجه دارند مناسبتر هستند.
محدودیت های جداگرلرزه ای
- جابهجایی که بین روسازه و پی شکل میگیرد بزرگ است و برای این تغییر مکان باید از قبل، فواصل بین ساختمان با ساختمانهای مجاور در نظر گرفته شود.
- در ساختمان های بلند (بیشتر از 12 طبقه) بار جانبی باد حاکم است و جداساز لرزه ای برای این نوع ساختمان ها مناسب نیست.
- در زمینهایی با خاک نرم، استفاده از جداساز باید اجتناب کرد.
- هزینه ساخت سازه با جداساز بیشتر میشود.
نمونه ساختمان هایی که از جداساز لرزه ای استفاده کرده اند:
- مرکز قضایی و حقوقی فوت هیل در لس آنجلس، نخستین ساختمان در آمریکا و نخستین ساختمان در جهان که از جداساز لاستیکی در آن استفاده شده که برای تحمل زلزله با بزرگی تا 8.3 طراحی شده است.
- مرکز فوریتهای پزشکی کینگ و درو در ویلوبرگ کالیفرنیا
- شهرداری اوکلند با 110 جداساز نشیمن لاستیکی با هسته سربی
- بعد از عملکرد مطلوب جداسازهای ساختمان موسسه تحقیقات فنی ماتسومورا-گومی در ژاپن بعد از زلزله 1995 کوبه، تعداد ساختمانهای جداسازی شده روند افزایشی ( 200 ساختمان در سال) به خود گرفت.
- مرکز اداری شرکت ملی تلفن در آنکونا ایتالیا
- ساختمان ویلیام کلیتون در شهر ولینگتون نیوزلند
نتیجه گیری
در نهایت، جداسازهای لرزهای به عنوان یک راهکار نوین و اثباتشده در مهندسی سازه، نقش حیاتی در افزایش ایمنی و پایداری ساختمانها در برابر بلایای طبیعی مانند زلزله ایفا میکنند. این سیستمها با تغییر در نحوهٔ انتقال نیروهای لرزهای به سازه، از تمرکز تنش در نقاط حساس جلوگیری کرده و از وارد آمدن خسارات جدی به بنا و ساکنان آن پیشگیری مینمایند.
تنوع در طراحی و ساخت انواع جداسازها، از جمله جداسازهای لاستیکی، آونگی اصطکاکی و سیستمهای فنری، به مهندسان این امکان را میدهد تا بر اساس مشخصات منحصر به فرد هر پروژه، از جمله ابعاد سازه، شرایط زمینشناسی، و سطح اهمیت ساختمان، بهینهترین راهکار را انتخاب کنند. با وجود چالشهایی همچون افزایش هزینه اولیه و نیاز به فضای کافی برای جابهجایی، مزایای بلندمدت جداسازهای لرزهای، به ویژه در ساختمانهای حیاتی و مهم، بر هیچکس پوشیده نیست.
استفاده گسترده از این فناوری در پروژههای مهم در سراسر جهان، گواهی بر کارایی و قابلیت اطمینان آنهاست. پیشرفتهای آتی در علم مواد و طراحی سازه، بدون شک شاهد نوآوریهای بیشتری در زمینه جداسازهای لرزهای خواهیم بود که این فناوری را بیش از پیش در دسترس و کارآمد خواهد ساخت و گامی مهم در جهت ساختن آیندهای امنتر و مقاومتر در برابر زلزله برخواهد داشت.