انواع جداسازهای لرزه ای تجهیزاتی هستند که از آن‌ها برای جداکردن ساختمان یا طبقاتی از آن از زمین استفاده می‌شود. دلیل استفاده از جداسازها کاهش نیروی لرزه‌ای در زمانی است که زلزله رخ می‌دهد. استفاده از جداسازهای لرزه‌ای موجب افزایش زمان تناوب اصلی سازه شده و انرژی واردشده به سازه را کاهش می‌دهد. کاهش خسارات و صدمات واردشده به ساختمان از مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای است. در مراحل اجرای جداساز لرزه ای باید تمام موارد امنیتی را که در نشریه 532 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور آمده است رعایت کرد. در این مقاله از گروه صنعتی وستاورس انواع جداسازهای لرزه ای و مزایای آن‌ها را بررسی می‌کنیم.
جداساز لرزه ای چیست؟
یکی از روش‌های مهم برای کنترل ارتعاش‌های لرزه‌ای استفاده از انواع جداسازهای لرزه ای در سازه‌ها، ساختمان‌ها و پل‌ها است. در مراحل اجرای جداساز لرزه ای بر روی کاهش پاسخ لرزه‌ای، شتاب و نیروی واردشده به سازه تمرکز می‌شود. جداگرهای لرزه‌ای تمام ابعاد سازه را دربرگرفته و نمی‌توان از آن‌ها تنها در قسمتی از ساختمان استفاده کرد.
از مهم‌ترین مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای جلوگیری از انتقال بخش زیادی از حرکت افقی زمین به سازه است که اثر زلزله را تا 80 درصد کاهش می‌دهد. براین‌اساس تغییر مکان‌های بین طبقات و شتاب‌های طبقات به‌شدت کاهش می‌یابد. سیستم‌های جداساز لرزه ای از سه عنصر اصلی تشکیل شده‌اند که عبارت‌اند از:
- تکیه‌گاه نرم برای افزایش دوره ارتعاشی تمام مجموعه و کاهش پاسخ نیرو
- میراگر (جذب‌کننده) انرژی برای کنترل تغییر مکان نسبی بین سازه و زمین در حد طراحی عملی
- ابزاری برای تأمین صلبیت در مقابل نیروهای جانبی کوچک مانند باد و زلزله‌های خفیف
قیمت جداسازهای لرزه‌ای به نوع سیستم، مواد به‌کاررفته در ساخت آن‌ها و وسعت پروژه بستگی دارد.
آشنایی با انواع جداسازهای لرزه ای
اجرای جداساز لرزه‌ای موجب می‌شود تا جابه‌جایی نسبی در طبقات تحت کنترل درآمده و شتاب واردشده به سازه نیز کاهش یابد. جداسازها باید در تمام بخش سازه استفاده شوند؛ زیرا استفاده در بخشی از سازه موجب تغییر جابه‌جایی نسبی طبقات شده و در بخشی از سازه جابه‌جایی کمتر و در بخشی دیگر بیشتر خواهد شد.
انواع جداسازهای لرزه ای عبارت‌اند از:
1. جداسازهای لرزه ای الاستومری
از لاستیک طبیعی برای ساخت این نوع جداسازها استفاده می‌شود. با استفاده از جداساز الاستومری نیروهای ناشی از زلزله کاهش‌یافته و نیروهای جانبی به‌صورت یکنواخت توزیع می‌شوند. از جمله مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای الاستومری ماندگاری و پایداری بیشتر در برابر عوامل مخرب است. این نوع جداسازها متشکل از چندین ورق فولادی هستند و برای نگه‌داشتن ورق‌ها در کنار هم از لاستیک طبیعی استفاده می‌شود. مقاومت جداسازهای الاستومری رابطه مستقیمی با ضخامت دارد. جداسازهای الاستومری به دودسته کلی تقسیم می‌شوند که عبارت‌اند از:
- جداساز لرزه‌ای با میرایی کم
- جداساز لرزه‌ای با میرایی زیاد
تفاوت بین انواع جداسازهای لرزه ای الاستومری با میرایی کم و میرایی زیاد به نوع لاستیک یعنی ضریب میرایی لاستیک مربوط می‌شود. میراگرها با لاستیک طبیعی ساخته می‌شوند و لایه‌های لاستیک عامل انعطاف‌پذیری جانبی تکیه‌گاه جداساز می‌شوند.
2. جداساز لرزه ای با اصطکاک خالص (P-F)
یکی دیگر از انواع جداسازهای لرزه ای، نوع اصطکاک خالص است که بیشتر در سازه‌های سنتی و بنایی از آن‌ها استفاده می‌شود. از مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای با اصطکاک خالص بهبود عملکرد سازه در برابر زلزله است. در مراحل اجرای جداساز لرزه ای P-F از مصالح دانه‌ای مانند شن، ماسه یا پودر گرافیت استفاده می‌شود. علاوه بر این، می‌توان از مصالح دیگری مانند دلرین که نوعی پلیمر از نوع پلاستیک حرارتی است یا ورقه‌هایی از جنس وینیل یا آسفالت با درصد اختلاط ویژه استفاده کرد.
3. انواع جداسازهای لرزه ای با هسته سربی
در این نوع جداساز، یک هسته سربی در داخل جداساز لاستیکی قرار می‌گیرد و هسته سربی موجب می‌شود تا میزان میرایی بحرانی که در جداسازهای لاستیکی 3 درصد است به حدود 10 درصد افزایش یابد. از مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای با هسته سربی این است که هسته سربی سختی اولیه کافی را فراهم کرده و سازه را در برابر بارهای جانبی ضعیف مانند زلزله خفیف یا باد مقاوم می‌کند. فلز سرب دارای ساختار کریستالی است و این ساختار همراه با تغییر مکان تغییر کرده؛ ولی دوباره به حالت اولیه بازمی‌گردد.
4. جداساز لرزه ای الاستومری تقویت شده با الیاف
از دیگر انواع جداسازهای لرزه ای، نوع الاستومری تقویت‌شده با الیاف را می‌توان نام برد. دلیل استفاده از الیاف پلیمری در این جداسازها وزن بالای صفحات فولادی و هزینه سنگین فولاد است. در این نوع جداسازها، از الیاف پلیمری بسیار مقاوم و مستحکم استفاده می‌شود. از جمله مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای تقویت شده با الیاف پیوستگی و چسبندگی الیاف با الاستومر است. همچنین باید خاطرنشان کرد که جایگزین‌کردن الیاف با صفحات فولادی تأثیر منفی بر میزان سختی الاستیک جداسازهای لرزه‌ای ندارد.
5. جداسازهای لرزه ای با آونگ اصطکاکی (FPS)
انواع جداسازهای لرزه ای با آونگ اصطکاکی دارای یک قسمت لغزنده مفصلی هستند که با سطح کروی در تماس بوده و با موادی با اصطکاک کم پوشیده می‌شوند. این لغزنده یک سطح کروی دیگر نیز دارد که با فولاد ضدزنگ پوشیده شده و در یک شیار کروی پوشیده از ترکیباتی با اصطکاک کم قرار می‌گیرد.
وقتی قسمت لغزنده روی سطح کروی حرکت کند جرم قرار گرفته روی آن بلند شده و نیروی بازگرداننده در سیستم ایجاد می‌شود. ازطرف دیگر اصطکاکی که بین سطح لغزنده مفصلی و سطح کروی وجود دارد موجب می‌شود تا در جداسازها میرایی ایجاد شود. انواع جداسازهای لرزه ای آونگی اصطکاکی عبارت‌اند از:
- ساده
- دوگانه
- سه‌گانه
6. جداسازهای لرزه ای دارای پایه های اصطکاکی پس جهنده (R-FBI)
باتوجه‌به اینکه استفاده از جداسازهای لرزه‌ای مزایای زیادی برای سازه‌ها دارد محققان این حوزه مهندسی، تحقیقات زیادی برای ابداع انواع بهینه جداسازها انجام می‌دهند. جداسازهای R-FBI از لایه‌های لغزشی همراه با هسته لاستیکی هستند و در طراحی نشیمن‌های آن‌ها از سطوح مشترک لغزنده مختلف برای یک نشیمن استفاده می‌شود. هدف از این کار حل مشکل ضریب اصطکاک بالای تفلون روی فولاد ضدزنگ در سرعت‌های بالا است.
هسته مرکزی که از جنس لاستیک است همراه با بخش‌های لغزنده بار عمود را تحمل نمی‌کنند؛ ولی نیرویی بازگرداننده را در سیستم ایجاد می‌کنند. آزمایش‌های انجام‌شده روی این نوع از انواع جداسازهای لرزه ای نشان می‌دهد که هسته لاستیکی نمی‌تواند مانع تمرکز تغییر مکان در یک سطح مشترک خاص شود. به همین دلیل یک میله فولادی مرکزی در داخل هسته لاستیکی قرار می‌گیرد تا توزیع تغییر مکان بین لایه‌ها بهبود یابد.
7. جداسازهای لرزه ای بر مبنای لغزش
بعد از جداگر سربی، استفاده از جداسازهای لرزه‌ای بر مبنای لغزش کاربرد زیادی دارد. در اجرای جداساز لرزه ای بر مبنای لغزش از پلی تترافلوئواتیلن توپر یا توخالی روی فولاد ضدزنگ استفاده می‌شود. مشخصات اصطکاکی این نوع جداساز به عوامل مختلفی مانند دما، میزان سادگی، سرعت حرکت سطح مشترک و تمیزی سطح بستگی دارد. معمولاً از این نوع سیستم در ساخت پل‌ها استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید: عایق های الاستومری و کاربردهای آن
مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای
استفاده از انواع جداسازهای لرزه ای موجب حفاظت ساختمان‌ها و سازه‌های مختلف از نیروهای مخرب مانند زلزله می‌شود. با استفاده از جداسازهای لرزه‌ای، در پایه ساختمان انعطاف‌پذیری ایجاد شده و از اجزای میراگر برای محدودسازی دامنه حرکت ناشی از زلزله استفاده می‌شود.
با قرارگیری سازه‌ها بر سیستم جداساز لرزه‌ای بخش زیادی از حرکت افقی زمین به ساختمان کاهش می‌یابد. درنتیجه شتاب‌های طبقات و تغییر مکان‌های بین طبقه‌ای نیز به میزان زیادی کاهش می‌یابد. بعد از مراحل اجرای جداساز لرزه ای و نصب آن تغییر شکل جانبی در جداساز متمرکز شده و تغییر شکل نسبی طبقات بالای آن نیز به میزان زیادی کمتر می‌شود. از دیگر مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای می‌توان موارد زیر را نام برد:
- کاهش نیروی ناشی از زلزله بیشتر از 60 درصد
- کاهش خسارات سازه‌ای و غیرسازه‌ای به صفر
- کاهش ضرورت استفاده از سیستم‌هایی مانند دیوار برشی یا مهاربند
- حفظ کاربری سازه در هنگام زلزله و بعد از آن
- تأمین سطح عملکرد بی‌وقفه (IO)
مکانیسم عمل سیستم های جداساز لرزه ای
درباره مکانیسم عمل انواع جداسازهای لرزه ای باید گفت که این سیستم‌ها انرژی لرزه‌ای را جذب نمی‌کنند؛ بلکه با استفاده از ویژگی‌های دینامیکی سیستم موجب انحراف نیروهای واردشده می‌شوند. گرچه این ویژگی به میرایی سیستم ارتباطی ندارد؛ ولی وجود مقادیر مشخصی از میرایی لازم است تا از بروز پدیده‌های تشدید احتمالی در گستره فرکانس برابر فرکانس ارتعاش سیستم پیشگیری شود.
جداسازهای لرزه‌ای بین سازه و پی، سختی افقی کمی ایجاد می‌کنند و آن را از اجزای افقی حرکت زمین جدا می‌کنند. درنتیجه سیستمی ایجاد می‌شود که فرکانس پایه آن بسیار کمتر از فرکانس‌های غالب زلزله و فرکانس پایه ساختمان با اتصال گیره است. دلیل کاهش قابل‌توجه حرکات لرزه‌ای منتقل شده روی سازه این است که میزان زیادی از حرکات لرزه‌ای زمین در سطح جداکننده‌های لرزه‌ای جذب می‌شوند.
میراگر چیست؟
میراگرها جذب‌کننده انرژی هستند که در انواع جداسازهای لرزه ای از آن‌ها استفاده می‌شود. نقش میراگرها کاهش ارتعاشات ناشی از زلزله و باد در سازه‌های بلند است. میراگرها انواع مختلف دارند که عبارت‌اند از:
- میراگر الاستومری
- میراگر آلیاژی
- میراگر مایع ویسکوز
- میراگر اصطکاکی
- میراگر هیسترزیس
- میراگر نیمه‌فعال هیسترزیس
- میراگر هیسترزیس مرکزگرا
- میراگرهای صفحه فولادی
- میراگر جرمی تنظیم شونده
- میراگر کابلی سازگار
در چه سازه هایی از جداساز لرزه ای استفاده می شود؟
دلیل استفاده از انواع جداسازهای لرزه ای ایجاد ظرفیت باربری جانبی در سازه ازطریق افزایش مقاومت و تأمین شکل‌پذیری آن است. به دلیل مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای از این سیستم‌ها برای سازه‌های زیر استفاده می‌شود:
- ساختمان‌های دارای ارزش هنری و تاریخی
- واحدهای تولیدی دارای تجهیزات و محصولات راهبردی و باارزش
- ساختمان‌های دارای اهمیت بالا مانند بیمارستان‌ها و امدادرسانی
- بخش‌های اصلی شریان‌های حیاتی مانند نیروگاه‌ها و پل‌های مهم
- ساختمان‌هایی که آسیب آن‌ها می‌تواند تهدیدی جدی برای محیط‌زیست باشد.
مراحل اجرای جداساز لرزه ای
در ادامه انواع جداسازهای لرزه ای و اهمیت آن‌ها، در نشریه 532 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور راهنمای طراحی و مراحل اجرای جداساز لرزه ای تدوین شده است. در این نشریه موارد مربوط به جداسازی لرزه‌ای، طراحی سیستم‌ها، میراگرها و توصیه‌های طراحی، ملاحظات اجرایی و… آمده است.
وستاورس وارد کننده انواع جداسازهای لرزه ای
گروه صنعتی تجاری وستاورس با تلاش مهندسان و کارشناسان باتجربه این مجموعه توانسته است کالاهای ساختمانی، صنعتی و ساپورت‌های تأسیساتی را با بهترین کیفیت عرضه کند. ازجمله محصولات گروه وستاورس می‌توان به محصولات آرفن مانند پروفیل‌های درز انبساط، پادری‌های آلومینیومی، ساپورت‌های تأسیساتی مانند انواع پروفیل، انواع صفحه نصب و انواع رابط پروفیل طولی اشاره کرد. علاوه بر ارائه محصولات مهندسی، این شرکت با حضور متخصصان بازاریابی بین‌المللی توانسته است حوزه فعالیت خود را در آن‌سوی مرزها نیز گسترش دهد.
جمع‌بندی
جداسازهای لرزه‌ای از سیستم‌های مهمی هستند که برای کنترل ارتعاشات لرزه‌ای در ساختمان‌ها و پل‌ها از آن‌ها استفاده می‌شود. در این نوع سیستم تمرکز اصلی بر روی کاهش شتاب، نیروی واردشده به سازه و کاهش پاسخ لرزه‌ای است. مبنای سیستم جداساز لرزه‌ای بر اساس ایجاد انعطاف‌پذیری در پایه ساختمان در صفحه افقی است.
با استفاده از انواع جداسازهای لرزه ای از انتقال بخش زیادی از حرکت افقی زمین به ساختمان جلوگیری می‌شود. درنتیجه شتاب‌های طبقات و تغییر مکان‌های بین طبقه‌ای تا حد زیادی کاهش می‌یابد. انواع مختلف جداسازهای لرزه‌ای شامل جداسازهای لرزه‌ای الاستومری، جداسازهای لرزه‌ای با اصطکاک خالص، جداسازهای الاستومری تقویت‌شده با الیاف و… هستند.
کاهش نیروی ناشی از زلزله بیشتر از 60 درصد، کاهش خسارات سازه‌ای و غیرسازه‌ای به صفر و حفظ کاربری سازه در هنگام زلزله و بعد از آن برخی از مزایای استفاده از جداسازهای لرزه ای هستند. مراحل اجرای جداساز لرزه ای بسیار اهمیت دارد و در نشریه 532 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور راهنمای ضابطه‌ای با عنوان «راهنمای طراحی و اجرای سیستم‌های جداساز لرزه‌ای» تدوین شده است.
استفاده از انواع جداسازهای لرزه ای در ساختمان‌های دارای ارزش هنری و تاریخی، واحدهای تولیدی دارای تجهیزات و محصولات راهبردی و باارزش و ساختمان‌های دارای اهمیت بالا مانند بیمارستان‌ها و امدادرسانی توصیه می‌شود.
گروه صنعتی وستاورس مجمعی متشکل از مهندسان و متخصصان در حوزه صنعت و بازاریابی بین‌المللی محصولاتی با بهترین کیفیت را در بازار عرضه می‌کند. تلاش تیم وستاورس در جهت گسترش ارتباطات بین‌المللی و عرضه محصولاتی با برترین کیفیت موجب شده است تا این تیم نمایندگی شرکت‌های معتبری مانند آرفن و ایندکس را اخذ کند. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره محصولات، خدمات و خرید محصول به بخش تماس با ما مراجعه کنید.
بدون دیدگاه