میراگر لرزه‌ای

با توجه به زلزله‌های اخیر کشور و غیر مقاوم بودن بخش وسیعی از ساختمان‌های موجود در کشور و با توجه به اهمیت زیاد و مسئله مقاوم‌ سازی ساختمان‌ها در مقابل نیروهای لرزه‌ای و طراحی بهینه ساختمان‌ها در مقابل زلزله، بحث جدیدی که در سال‌های اخیر میان دانشمندان علوم ژئو تکنیک و مهندسین طراح سازه‌ها مطرح شده است طراحی نوع جدیدی از ساختمان‌ها است که شامل یک سیستم مهاربند لرزه‌ای باشند که فقط در مقابل ارتعاشات مختلف ناشی از زلزله عمل نموده و در تحمل بارهای استاتیکی هیچ نقشی نداشته باشند. در این روش‌ها ممانعت از لرزش ساختمان‌ها در هنگام زلزله در رأس کار قرار داشت. سیستم‌هایی که ارائه شد، بر این پایه استوار بودند که سازه را در مقابل زلزله جداسازی کنند. با تعریف اعضا جدیدی در سازه با نام میراگر لرزه‌ای (Damper) که عامل اتلاف انرژی لرزه‌ای وارد به ساختمان هستند و به کار بستن آن‌ها در ساختمان‌ها می‌توانیم یک ساختمان بهینه‌سازی شده داشته باشیم که در مقابل انواع بارهای دینامیکی ناشی از زلزله رفتاری مناسب و مطلوب از خود ارائه می‌دهد . هدف اصلی در این روش‌ها جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از پی به سازه می‌باشد.

خدمات طراحی سازه

طراحی میراگرها (دمپر)

در این روش چون نیروی زلزله به سازه وارد نمی‌شود و یا سهم اندکی از آن به سازه منتقل می‌شود نتایج زیر را می‌توان انتظار داشت :

  • تغییر مکان طبقات و تغییر مکان‌های نسبی طبقات (drift) کاهش.
  • کاهش قابل‌ ملاحظه‌ای در شتاب طبقات بوجود می‌آید.
  • خسارات سازه‌ای و نیز خسارات غیر سازه‌ای به مقدار محسوس کاهش می‌یابد.
  • از مشکلات معماری در طراحی ساختمان‌ها کاسته شود .
  • هزینه اجرای سازه‌ها بدلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر کاهش یابد .

با دانستن میرایی یک ماده نیز می‌توانیم به تحلیل دقیق‌تری از سیستم‌های متشکل از آن ماده دست بیابیم. با توجه به اینکه میرایی داخلی (که به جنس ماده بستگی دارد) در جامدات تحت تاثیر عوامل مختلفی نظیر تاثیرات حرارتی، پدیده خستگی و پدیده باوشینگر تغییر می‌کند برای اینکه بتوانی مصالح با میرایی معلوم داشته باشیم بایستی تأثیرات این عوامل را در مصالح مورد نظر به حداقل برسانیم. روش‌های مختلفی برای تولید مصالح دارای میرایی معلوم که اصطلاحاً میراگر نامیده می‌شوند، وجود دارد.

زمین‌لرزه‌های معمول اغلب دارای زمان تناوب‌هایی در محدوده‌ی 0.10 تا 1 ثانیه می‌باشند. سازه‌های با زمان تناوب 0 تا 1 ثانیه در مقابل این زمین‌لرزه‌ها آسیب‌پذیرتر هستند، چرا که ممکن است در آن‌ها پدیده تشدید رخ دهد. مهم‌ترین ویژگی جداسازی لرزه‌ای، ایجاد انعطاف‌پذیری است که باعث افزایش زمان تناوب طبیعی سازه می‌شود.

افزایش زمان تناوب طبیعی احتمال رخ داد پدیده‌ی تشدید را کاهش می‌دهد، و هم‌چنین باعث کاهش شتاب در سازه می‌شود و این امر روی جابه‌جایی‌های افقی نیز تأثیرگذار است.

افزایش زمان تناوب و آثار آن در مقادیر حداکثر جابه‌جایی در سازه‌ی جداسازی شده با میرایی کم ممکن است در زمین‌لرزه‌های قوی به حدود یک متر نیز برسد، و میرایی می‌تواند این مقدار را به حدود50  تا 400 میلی‌متر برساند. این مقدار جابه‌جایی باید به وسیله‌ی درز لرزه‌ای تأمین شود. پاسخ‌های حقیقی سازه به عوامل مختلفی نظیر توزیع جرم، پارامترهای جداسازی لرزه‌ای و … وابسته است.

انواع میراگر لرزه‌ای غیر فعال  Passive Dampers

  • میراگر اصطکاکی Friction Damper
  • میراگر ویسکو الاستیک Viscoelastic Damper
  • میراگر ویسکوز Viscous Damper
  • میراگر جرمی تنظیم شدهTuned Mass Damper
  • میراگر مایع تنظیم شدهTuned Liquid Damper

این سیستم‌ها به طور کلی به گروه‌های وابسته به جابجایی، وابسته به سرعت و سایر موارد تقسیم می‌گردند. وسایل وابسته به جابه جایی باید شامل وسایلی باشند که رفتار سخت- پلاستیک(مانند وسایل اصطکاکی یا رفتار دو خطی مانند وسایل فلزی جاری شونده) داشته باشند. وسایل وابسته به سرعت شامل میراگرهای ویسکو الاستیک و ویسکوز می‌باشند. تجهیزات اتلاف انرژی که در این دو دسته قرار نمی‌گیرند جزء سایر محسوب می‌گردند. در این قسمت هر یک از میراگرهای فوق معرفی گشته و چگونگی کار کرد آن‌ها توضیح داده می‌شود.

میراگرهای وابسته به تغییر مکان به دو دسته میراگر تسلیمی و اصطکاکی تقسیم می‌شوند که با توجه به نصب و تعویض نسبتاً آسان ارزان و ساده سیستم‌های اصطکاکی، نسبت به سیستم‌های تسلیمی، دارای مزیت بیشتری هستند.

میراگرهای فلزی تسلیمی  (Metallic yield damper)

با دانستن ساختمان کریستالی فلزات مختلف می‌توانیم رفتار میرایی این فلزات را در شرایط بارگذاری تناوبی بررسی نموده و خواص میرایی مطلوب در محدوده قبل از نقطه تنش تسلیم (point yield) مشاهده کنیم .

می‌توانیم با فرم دادن یک قطعه فلز به حالتی که در بارگذاری دینامیکی سازه رفتار میرای از خود نشان دهد (عموماً به شکل مثلث متساوی الساقین) و قرار دادن آن در محل اتصال اعضاء سازه به یکدیگر از این خاصیت به نحو مطلوب در اتلاف و پراکنده سازی انرژی زلزله استفاده نماییم. همان‌طور که در تعریف میراگر گفته شد بایستی جنس و شکل و محل استفاده این دسته از میراگرها را طوری انتخاب کنیم که در طول عمر سازه، خواص میرایی آن‌ها تحت عوامل مختلف تأثیر گذارنده دچار اختلال نگردد. فلزی که برای ساخت اینگونه میراگرها به کار می‌رود، عموماً بایستی دارای رفتار مناسب تغییر هیسترزیس، دامنه خستگی بالا، استحکام نسبی بالا و عدم حساسیت زیاد نسبت به تغییرات درجه حرارت باشد. اصولاً میراگرهای فلزی ، با تکیه بر تغییر شکل‌های الاستیک فلز و میرایی ناشی از اتلاف انرژی به صورت اصطکاک داخلی کریستال‌ها می‌شود. به این منظور سیستم‌های جاذب انرژی متنوعی می‌تواند استفاده گردد. از شناخته شده ترین این سیستم‌ها  می‌توان میراگر فلزی جاری شونده Metallic Damper ، میراگرهای تسلیمی وسایل فلزی هستند که می‌توانند انرژی را در یک زلزله در اثرات تغییرات غیر الاستیک فلزات تلف کنند. این میراگرها در حقیقت در حالات خمشی ، پیچشی، محوری و یا برشی تسلیم می‌شوند.

این میراگر در زمره میراگرهای غیر فعال در سازه‌ها می‌باشد که افزاینده میرایی و سختی در سازه به شمار می‌رود و به اختصار ADAS ( Added Damping add Stiffness)  نامیده می‌شود.

این میراگر عموماً در زیر تیر طبقه و بر روی عضو تکیه‌گاهی مهاربند شونده قرار می‌گیرد. جابجایی نسبی طبقات باعث می‌شود قسمت بالای ADAS  نسبت به پایین آن یک حرکت نسبی داشته باشد و این تغییر نسبی باعث انحنای مضاعف در صفحات فولادی خواهد شد. میراگرهای تسلیمی باعث تمرکز خرابی در یک نقطه از سازه می‌شوند که بعد زلزله به راحتی قابل تعویض است.

 

از خاصیت جاری شدن فلزات در روش‌های مختلفی جهت افزایش کارایی سازه در مقابل نیروهای دینامیکی وارده به سازه استفاده شده است. میراگرهای فلزی معمولاً از جنس فولاد ساخته می‌شوند و طراحی آن‌ها طوری صورت می‌گیرد که بر اثر ارتعاش سازه، این میراگرها دچار تغییر شکل شده و انرژی را تلف می‌نمایند.

از مزایای این میراگرها می‌توان افزایش کارایی سازه در مقابل زلزله به سبب تمرکز خرابی به نقطه مشخصی از سازه اشاره کرد و اینکه بعد از زلزله به راحتی تعویض می‌شود. از معایب این وسیله می‌توان به تغییر شکل دائمی بعد زلزله اشاره کرد .

از انواع دیگر میراگرهای تسلیم شونده ، میراگر سربی تزریقی،(LED)  می‌باشد. این میراگر از یک سیلندر دو محفظه‌ای پیستون و سرب داخل پیستون تشکیل شده است که با حرکت پیستون به هنگام زلزله سرب از محفظه بزرگتر به محفظه کوچکتر حرکت میکند که با تغییر شکل خمیری، انرژی جنبشی بصورت حرارتی تلف می‌شود.

میراگرهای آلیاژی (SMA)

آلیاژهای تغییر شکل ماندگار نوعی از آلیاژهای فلزی با خواص فوق الاستیک هستند که می‌توانند کرنش‌های بیش از 10% را تحمل کنند و هیچ تغییر شکل ماندگاری بعد از باربرداری نداشته باشند .
وسایل SMA   شامل سیم‌ها و میله‌هایی می‌شوند که در قطرها و حالت تنش در طی حالت و عمر وسیله متفاوت هستند. سیم‌ها معمولاً قطر تا حدود 2 میلی‌متر برای بار محوری ساخته می‌شوند، اما قطر میله‌ها تا 8 میلی‌متر هم می‌رسد که برای خمش، برش و پیچش مناسب هستند. میله‌های مخصوص تا قطر 50 میلی‌متر ساخته شده است. میراگر SMA  ممکن است برای کاربردهای لرزه‌ای مخصوصاً بهسازی سازه‌های فولادی، مرکب و قاب‌های بتنی استفاده شوند. بادبندها با میله‌های فلز ترد برای کم کردن اثرات لرزشی بسیار موثر هستند. از دیگر کاربردهای میراگر SMA  می‌توان به استفاده از آن‌ها در پل‌های چنددهانه اشاره کرد که آن‌ها راه‌حل موثری را نسبت به سیستم‌های موجود فراهم می‌کنند زیرا نتایج نشان داد که SMA  ها پاسخ‌های تغییر مکان فواصل را کاهش دادند و بسیار موثرتر از سیستم‌های کابلی مهاری موجود بودند. اما این میراگرها هنوز عمومیت پیدا نکرده است و روابط آن نسبتاً پیچیده است.

میراگرهای آلیاژ SMA از فلزاتی ساخته می‌شوند که دو خاصیت زیر را دارا باشند :

1- انعطاف‌پذیری آن‌ها مشابه با انعطاف‌پذیری قطعه لاستیکی باشد.

2-  پس از اعمال تغییرشکل‌های زیاد در آن‌ها، در اثر حرارت به حالت اولیه خود باز گردند.

آلیاژ نیکل و تیتانیوم ضمن دارا بودن این خواص از مقاومت خوبی در برابر خوردگی نیز برخوردار است. هرچند تحقیق در مورد استفاده از این آلیاژها به عنوان میراگر بیشتر شده است، اما این میراگرها به دلیل داشتن هزینه‌های ساخت بالا خیلی جنبه اجرایی زیادی به خود نگرفته‌اند و بیشتر حالت تحقیقاتی دارند.

میراگرهای اصطکاکی

خواص میرایی یک ماده، همان‌طور که گفته شد جزئی از ذات ماده می‌باشد که با بوجود آمدن برخی شرایط و تحت تأثیر برخی از پدیده‌ها، دچار اختلال می‌شود. در صورتی که این اختلال برای سیستمی که میراگرهایی با خواص میرایی درونی در ان وجود دارند ایجاد شود، سیستم دچار اشکال می‌شود که این مسئله بزرگترین نقطه ضعف میراگرهای ویسکوالاستیک و متالیک می‌باشد.

میراگرهای اصطکاکی به صورت ساده متشکل از یک مکانیزم با سطوح لغزشی در محل تقاطع بادبندها می‌باشند. در این حالت اتلاف انرژی در اثر اصطکاک بین دو جسم جامد ایجاد می‌گردد.

اساس کار در این روش بر پایه استهلاک انرژی بوسیله لغزش و بالاتر بردن زمان تناوب ارتعاشی سیستم است.

این میراگر(میراگر پال) طوری طراحی می‌شود که در برابر بارهای سرویس معمولی و زلزله‌های متوسط نلغزد. یعنی اینکه از پیش وسیله را برای نیروی خاصی طراحی می‌کنند، که تا آن نیرو به وسیله وارد نشود، سازه به صورت ارتجاعی باقی بماند اما بعد از این نیروی خاص لغزش اتفاق می‌افتد و میراگر اصطکاکی انرژی زیادی را جذب می‌کند از طرفی پریود طبیعی سازه را تغییر می‌دهد. میزان انرژی مستهلک شده توسط این میراگر اصطکاکی برابر حاصل‌ضرب بار لغزش در میزان جابجایی تمامی میراگرها است.

  • ازمهم‌ترین زمینه‌هایی که میتوان در مورد این میراگرها نگرانی داشت مقاومت آن‌ها در برابر آتش‌سوزی می‌باشد.
  • عیب مهم دیگر این سیستم‌های میراگر بوجود آمدن نیروهای پیش‌بینی‌نشده و تصادفی‌ای در اعضای سازه‌ای نظیر ستون و مهاربندها می‌باشد و چون میزان جذب نیروی زلزله در زلزله‌های با قدرت‌های مختلف در میراگرهای اصطکاکی متفاوت می‌باشد در نتیجه نیروی ایجاد شده در ستون‌های پیرامونی میراگرهای اصطکاکی متفاوت و متغیر می‌باشد.
  • میراگرهای اصطکاکی اغلب در معرض هوا هستند و ممکن است زنگ بزند یا خیس شود و خواص لغزش آن‌ها تغییر می‌کند. حرارت محیط نیز باید در نظر گرفته شود.

جزئیات مهاربند

میراگر ویسکو الاستیک

این‌گونه میراگرها از نظر عاملیت میرایی دقیقاً مانند میراگرهای فلزی عمل می‌کنند با این تفاوت که به دلیل ساختمان کوپولیمری یا کریستالی خود و خواص ایزوتروپیکی که دارند در بارگذاری‌های مختلف، از طریق تغییر شکل‌های برشی باعث اتلاف انرژی می‌شوند. اینگونه میراگرها را عموماً طوری در سیستم نصب می‌کنند که تنش‌های وارد به آن‌ها نوع برشی باشد تا خاصیت میرایی خود را نشان بدهند .

کاربرد عمومی این‌گونه میراگرها در سازه پل‌های بلند می‌باشد. این میراگرها باعث جلوگیری از ایجاد پدیده مخرب تشدید در ساختمان پل شده و مانع از تخریب پل در اثر بارهای باد می‌شود .

این‌گونه میراگرها و اکثر میراگرهای دیگر به دلیل تأثیرگذاری عوامل مختلف روی میزان میرایی از تاریخ مصرف برخوردارند و در پایان تاریخ مصرفشان بایستی تعویض شوند. ممکن است در طول عمر یک سازه، چندین بار تعویض میراگرها صورت گیرد که بزرگترین نقطه ضعف اینگونه میراگرها همین امر می‌باشد.

  • این میراگر مانند اکثر میراگرها به دلیل تأثیر عوامل مختلف روی میراییآن‌ها از تاریخ مصرف برخوردارند و در پایان تاریخ مصرفشان باید تعویض گردند و ممکن است در طول عمر یک سازه چندین بار این میراگرها تعویض شوند که این بزرگترین ایراد این میراگرها می‌باشد.
  • از جمله معایب دیگر این نوع میراگر نبود مدل‌های تحلیلی قابل اعتمادی است که بتوان با استفاده از آن میزان میرایی معادل میراگر را پیش‌بینی نمود.
مزایا و معایب میراگرهای ویسکوالاستیک

مزیت اصلی استفاده از میراگرهای ویسکو الاستیک این است که اگر این میراگرها به صورت صحیح در سازه قرار داده شود نیاز به جایگزینی نخواهد داشت. به دلیل اینکه تغییر شکل صفحات لاستیکی، ماندگار نیست.

دو عیب بزرگ برای میراگرهای ویسکو الاستیک وجود دارد. اول اینکه مدل کردن آن‌ها پیچیده است. میراگرهای ویسکو الاستیک از موادی به نام همسپار(Copolymer) تشکیل شده‌اند. مواد همسپار خواص سختی و میرایی خاصی دارند که با دما محیط، فرکانس تحریک، تغییرات حرارت موضعی و سطوح کرنش برش تغییر می‌کند. دومین عیب این میراگر ناپایداری آن است که به خاطر خاصیت ذاتی پلیمر مخصوص میراگرهای ویسکو الاستیک است. اولین گام آزمایش میراگرهای ویسکو الاستیک معمولاً پیدا کردن این خواص است.

میراگرهای سیال لزج Viscous Fluid Damper)    VFD)

ایده این دسته از میراگرها نیز همان‌طور که ایده میراگرهای اصطکاکی از ترمز اتومبیل گرفته شده است از اتومبیل سرچشمه می‌گیرد. سیستم تعلیق اتومبیل از یک فنر و یک کمک فنر (میراگر) استفاده می‌کند که در تعامل با یکدیگر، ضربان وارده به اتومبیل از سوی زمین را جذب و انرژی استفاده می‌کند که در تعامل با یکدیگر، ضربات وارده به اتومبیل از سوی زمین را جذب و انرژی آن‌ها را اتلاف می‌کنند. اگر ستون‌های یک سازه را به عنوان فنر در نظر بگیریم، در واقع با ایجاد کمک فنر (میراگر) در کنار آن‌ها می‌توانیم انرژی وارده به سازه در اثر زلزله را اتلاف کنیم. در گذشته کاربردهای فراوانی از میراگرهای سیال لزج به منظور کنترل ارتعاشات ناشی از ضربه در سیستم‌های فضایی و دفاعی مشاهده شده است.

ساختمان میراگرهای مایع لزج عموماً از یک پیستون و یک سیلندر تشکیل شده است مایع لزج داخل سیلندر توسط پیستون فشرده می‌شود، با توجه به اینکه درون پیستون ، سیلندر دیگری وجود دارد .

که به وسیله سوراخ‌های ریزی می‌تواند مایع را به درون پمپ کند، با اعمال فشار به سیستم مایع لزج با سرعت کمی بین دوسیلندر مبادله می‌شود و مقدار زیادی انرژی را اتلاف می‌کند. ساختمان کلی این میراگرها در شکل زیر نشان داده شده است.

لازم به ذکر است که این میراگر حساسیتی نسبت به تغییرات حرارتی نداشته و به دلیل عدم دارا بوده و ساختمان جامد مورد اثر پدیده‌های خستگی و اثر باوشینگر قرار نخواهد گرفت اما طول عمر آن نسبت به طول عمر سازه کم است .

میراگر ویسکوز VFD

چند مزیت مهم برای استفاده از میراگرهای ویسکوز وجود دارد. میراگرهای ویسکوز نیروی میرایی در یک سازه تولید می‌کنند و این نیرو به طور  ذاتی غیر هم فاز با ماکزیمم پاسخ سازه در طی رویداد لرزه‌‌ای است. به این دلیل میراگرهای ویسکوز می‌توانند برش طبقه، شتاب و برش پایه را کاهش دهند. میراگر ویسکوز یک وسیله مهر و موم شده است و این موجب تمایل کمتر آن به خطرات جوی می‌شود که میراگرهای باید تحمل کنند در نهایت عملکرد میراگر ویسکوز تقریباً مستقل  از حرارت است و معادله میرای ویسکوز مشابه که برای همه سطوح فرکانس معتبر است.

ماتریس ضرایب میرایی جزء لاینفک روند حل است و اگر میراگرها به صورت ناهمسانی در سازه قرار بگیرند، تجزیه سیستم برای تحلیل سخت می‌شود. همچنین معایب دیگر برای میراگرهای ویسکوز وجود دارد. به علت فشردگی کم سیال ویسکوز، شروع به  کار کردن با ضربه‌ای در میراگر ویسکوز همراه است.

حرکت پیستون در این مایع با مقاومت آن روبرو می‌شود. اساس کار این میراگر لرزه‌ای استهلاک انرژی توسط عبور دادن مایع تحت فشار از درون سوراخ‌های تعبیه شده در پیستون می‌باشد. برای اندازه‌گیری مشخصات دینامیکی، در ابتدا وسیله فوق را تحت یک بارگذاری مشخص قرار داده و با استفاده از پاسخ این میراگرها، مشخصات آن‌ها بدست می‌آید. میراگرهای سیال لزج را می‌توان طوری طراحی کرد که به عنوان یک میراگر انرژی خالص یا به عنوان یک فنر یا بصورت ترکیبی از هر دو عمل نماید. همچنان که در شکل ملاحظه می‌شود میراگر سیال لزج شبیه کمک فنر خودرو می‌باشد.

حرکت پیستون داخل سیلندر دارای مایع سیلیکونی، باعث جذب انرژی جنبشی و تبدیل آن به انرژی گرمایی می‌گردد. چون در این نوع میراگرها نیروی میراگر کاملاً خارج از فاز تنش‌های وارده بوده و نیروی میرایی با سرعت تغییر می‌نماید، میراگر تنش و تغییر شکل‌های ایجاد شده در سازه را با همکارش می‌دهد. نیروی میراگر ویسکوز وابسته به سرعت است، بنابراین نیروی حداکثر میراگر در زلزله همیشه به جابجایی اختلاف فاز π/2 ایجاد می‌کند و سرعت ماکزیمم در زمانی اتفاق می‌افتد که جابجایی صفر است. این امر از مزیت‌های این میراگرها می‌باشد زیرا در زمانی که سازه در اثر جابجایی ناشی از زلزله تحت نیروهای داخلی شدید قرار دارد، فشار مضاعفی بر سازه وارد نمی‌کند.

کاربرد میراگر ویسکوز در سازه

سایر انواع میراگر (مانند جاری شونده فلزی و اصطکاکی) چنین خاصیتی نداشته و با سرعت تغییر نمی‌کنند. بنابراین آن‌ها معمولاً باعث افزایش تنش در ستون‌ها در ضمن کاهش حرکت و جابه‌جایی می‌شوند.

این موضوع به این شکل است که وقتی در اثر نیروی دینامیکی وارده به سازه، ستون به حداکثر جابه‌جایی خود و در نتیجه حداکثر تنش رسید، در این حالت نیروی میرایی صفر می‌شود و وقتی ستون در حالت بازگشت می‌باشد و در محل حداکثر سرعت است نیروی میراگر ماکزیمم می‌شود و این جایی است که نیروی ستون هم به کمترین مقدار خود رسیده است.میراگرهای ویسکوز به دلیل سادگی در نصب، قابلیت انطباق و هماهنگی با سایر اعضا و همچنین تنوع در ابعاد و اندازه‌های آن‌ها، کاربرد بسیاری در طراحی و مقاوم‌سازی پیدا کرده‌اند.

قابلیت تطابق میراگر ویسکوز با معماری

 میراگر جرمی تنظیم شده TMD

از آنجائی که فرکانس‌های طبیعی این سیستم‌ها با فرکانس‌های سازه‌ها، برابر و یا نزدیک به آنهاست، سیستم‌های هماهنگ شده(Tuned)   نامیده می‌شوند.

میراگر جرمی تنظیم شده یکی از ابزارهای غیر فعال استهلاک انرژی است. این وسیله با جذب کردن مقداری از انرژی وارد شده از بار دینامیکی به سازه، میزان تقاضا برای استهلاک انرژی در سازه اصلی را کاهش می‌دهد .

در این میراگر لرزه‌ای، سازه و میراگر نقش یک سیستم دو قسمتی را باز می‌کنند . جرم میراگر، روی سازه قرار می‌گیرد ولی میراگر توسط غلتک‌هایی می‌تواند در جهت افقی حرکت آزادانه داشته باشد. در هنگام زلزله نیروی جدیدی توسط میراگر در جهت میراسازی انرژی زلزله به سیستم اعمال می‌شود .

یک میراگر جرمی تنظیم شده دستگاهی است متشکل از یک جرم، یک فنر و یک میراگر که به سازه متصل شده و هدف آن نیز کاهش پاسخ دینامیکی سازه می‌باشد. فرکانس میراگر با یک فرکانس سازه‌ای خاص تنظیم می‌شود تا وقتی این فرکانس فعال شد، میراگر با اختلاف فازی نسبت به حرکت سازه به جنبش در آید.

در آن زمان کاربرد میراگرهای جرمی تنظیم شده محدود به جذب کننده‌های دینامیکی سیستم‌های مکانیکی می‌شد. ولی بعدها کاربرد آن‌ها در سازه‌ها مورد توجه قرار گرفت.

با مطالعه رفتار سازه مشاهده می‌شود که نسبت میرایی سازه کنترل شده متأثر از نسبت تنظیم TMD کنترل شده توسط سیستم میراگر لرزه‌ای می‌باشد.

  1. در زلزله‌های حوزه دور افزایش تعداد میراگر بهتر است چون با توجه به عدم قطعیت موجود در پیش‌بینی زمین‌لرزه و همچنین مشخصات دینامیکی سازه مثل فرکانس‌های طبیعی .
  2. استهلاک مودهای مختلف ارتعاشی، مفیدتر آن است که از تعداد میراگرهای بیشتر استفاده شود به نحوی که این میراگرها دارای ارتعاشی با اندک اختلافی نسبت به هم باشند تا بتوان محدوده بیشتری از فرکانس‌ها را پوشش داد که به این‌گونه MTMD گفته می‌شود.
  3. با افزایش نسبت جرم میراگر در تمام زلزله‌ها چه حوزه دور و چه نزدیک باعث کاهش شتاب طبقات می‌گردد.
  4. میراگرهای جرمی تنظیم شده به دلیل عدم نیاز به تعمیر و نگهداری ویژه، عدم نیاز به منبع انرژی خارجی و قابلیت بهره‌برداری دائمی، کاربرد وسیعی در کاهش پاسخ لرزهای سازه‌های بلندمرتبه در مقابل اثر باد و زلزله دارند.
  5. با افزایش تعداد طبقات سازه اثر بخشی سیستم TMD بیشتر می‌شود و باعث کاهش بیشتر تغییر مکان حداکثر طبقات می‌گردد.
  6.  کاراییTMD در سازه‌های با مهاربند و یا سیستم دوگانه بسیار بهتر از قاب خمشی تنها می‌باشد.

 

 

 

به اشتراک بگذارید:

3 دیدگاه برای “استفاده از میراگر لرزه‌ای در سازه

  1. محمدی گفته:

    در سازه ی فولادی برای مقابله با نیروی زلزله قراردادن میراگرها بهتر است یا روش های دیگری هم پیشنهاد می کنید؟

    • jalayi گفته:

      با سلام و احترام در سازه های فولادی برای مقابله با نیرو های زلزله از روش های مختلفی مثل طراحی مهار بند،دیوار برشی، تقویت اعضا با استفاده از ورق های فولادی،مقاوم سازی با FRP و … استفاده کرد.
      باید در نظر داشته باشید اجرای هریک از روش های فوق بنابر ویژگی های اقتصادی و فنی پروژه متفاوت است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert