نئوپرن- بالشتک الاستومری

از دیگر مشخصات و مزایای نئوپرن (بالشتک الاستومری) شرکت افزیر می‌توان به نقش لرزه گیر و ضربه گیر بودن آن‌ها در سیستم سازه ای پل جهت میرا کردن ارتعاشات لرزه‌ای و ضربات احتمالی وارده بر آن، تحمل و نگهداری بارهای افقی و عمودی، قابلیت انعطاف پذیری در یک زمان و در دو جهت مختلف، تحمل همزمان تاب در سه محور، قابلیت چرخش و تغییر شکل حول محورهای مختلف، افزایش قابل توجه عمر سازه و تقلیل هزینه‌های مربوط به تعمیر و ساخت مجدد سازه،، قیمت مناسب و اقتصادی بودن (با مقایسه قیمت های فروش نئوپرن شرکت افزیر با فروش شرکتهای دیگر می‌توان به این موضوع پی برد)، کیفیت و دوام بالا در شرایط سخت جوی، مجهز به نیروی بازگرداننده و تامین میرایی حدود3-5 درصد و تولید بالا جهت فروش نئوپرن اشاره کرد. نئوپرن شرکت افزیر قابل کاربرد برای شرایط دمایی 40- تا 70 بوده و مدول برشی آن طبق استاندارد اروپایی EN 1337-3 و تست‌ ها و آزمایش های صورت گرفته در دانشگاه صنعتی امیرکبیر،، پژوهشگاه پلیمر، آزمایشگاه شرکت مهندسی و تحقیقات صنایع لاستیک و آزمایشگاه مرکز متالوژی رازی، G=0.90 N/mm² می‌باشد. این نئوپرن‌ها همچنین سایر ضوابط اشاره شده در آیین نامه‌ها و استانداردهایی نظیر AASHTO را برآورده می‌کنند. نئوپرن یا بالشتک‌های الاستومری افزیر با استاندارد CE-mark اروپا ساخته شده و قابل ارائه، فروش و ارسال به سراسر‌ کشور ایران می‌باشد. این جداگرهای پل می‌توانند همراه با المان‌های لغزنده PTFE تفلون و یا سایر سیستم‌های لرزه‌گیر مورد استفاده قرار گیرند. شرکت افزیر از محدود شرکت‌هایی به حساب می‌آید که برای پروژه کارفرماهای خود بنا به نظر مشاور، ساخت بالشتک‌های الاستومری با ابعاد سفارشی را نیز هماهنگ می‌کند. شرکت افزیر همچنین تامین و ارائه کننده نئوپرن های شرکت Maurer آلمان و سازنده و فروش نئوپرن با مشخصات مکانیکی خاص در ایران بوده و برای پروژه‌های مختلف نئوپرن‌های سفارشی با قیمت‌های مناسب تولید و فروش می‌کند.

مهمترین و تأثیرگذارترین ویژگی نئوپرن، پایایی بالا و مقاومت زیاد در برابر ارتعاشات و بارهای ثقلی می‌باشد. ویژگی اشاره شده نئوپرن که مقاومت بالای آن در برابر ارتعاشات می‌باشد، کاربرد‌های آن را به شدت افزایش داده و باعث شده جهت مقاوم سازی و جذب ارتعاش در اکثر سازه‌ها استفاده شود. دیگر ویژگی اشاره شده محصول نئوپرن مقاومت فشاری بالای آن می‌باشد که قابلیت استفاده از آن را در سازه‌های سنگین همانند پل‌های بتنی امکان پذیر نموده است. شایان ذکر است که اصل اساسی استفاده از یک محصول در دسترس بودن و اقتصادی بودن آن محصول می‌باشد. خوشبختانه شرکت افزیر در رابطه با نئوپرن گام‌های قابل قبولی برداشته و مشتریان و پیمانکاران پل با یک تماس می‌توانند نئوپرن مورد نیاز خود را از شرکت افزیر تهیه نمایند.

سایر ویژگی‌های بارز نئوپرن‌های شرکت افزیر شامل انعطاف پذیری بالا، پایداری و مقاومت شیمیایی خوب، جذب بالای ارتعاشات در برابر ضربات احتمالی، قابلیت انعطاف پذیری در یک زمان و در دو جهت مختلف، قابلیت چرخش و تغییر شکل حول محورهای مختلف، مقاومت مناسب در برابر اسیدها و مواد نفتی و مناسب برای شرایط دمایی 40- تا 70 که طیف گسترده‌ای از مناطق کشور ایران می‌باشد.

به علت توانایی بالای نئوپرن‌ها در شرایط جوی سخت، در طیف وسیعی از مناطق می‌تواند کاربرد داشته باشد. نئوپرن‌ها به علت مقاومت فشاری بالا و مقاومت زیاد در برابر ارتعاشات موارد استفاده و کاربرد فراوانی دارند و به همین دلیل از نئوپرن در مکان های مختلفی از جمله زیر عرشه پل‌ها و زیر فونداسیون‌ و پدستال سازه‌های مختلف و ساختمان‌ها استفاده می‌شود. همچنین استفاده از نئوپرن‌ها تنها محدود به استفاده در سازه‌ها و پل‌های نو ساز نمی‌باشد بلکه استفاده از نئوپرن برای مقاوم سازی لرزه ای پلها و سازه های قدیمی بسیار مرسوم است.

نئوپرن – جداگرهای الاستومریک

 انواع نئوپرن از نظر شکل و ساختار

این محصول از نظر شکل و ساختار به گونه‌های مختلفی تقسیم بندی می‌گردند. شرکت افزیر علاوه بر تولید و تامین انواع نئوپرن ها، ارائه کننده خدمات فنی و مهندسی در زمینه طراحی و محاسبات مورد نیاز نئوپرن نیز می‌باشد. نئوپرن‌ها از نوعی لاستیک ساخته می‌شوند که به دو نوع بالشتک‌های لاستیکی با میرایی زیاد و کم تقسیم می‌شوند. لاستیک استفاده شده در این سیستم‌های لرزه‌گیر نیز، لاستیک طبیعی (Natural Rubber) و یا الاستومر کائوچوی مصنوعی (نئوپرن مصنوعی کلروپرن Chloroprene Rubber Elastomeric Bearings) است.

نئوپرن ساخته شده از کائوچوی مصنوعی که با نام اختصاری “نئوپرن” شناخته می‌شود و در بالا به آن مفصل اشاره شد، مقاومت و مانایی بیشتری نسبت به نئوپرن با لاستیک طبیعی دارد. عملکرد میرایی نه کاملا به صورت ویسکوز و نه هیسترتیک است و معمولا به صورت شکل‌های مختلف دایره، مستطیل و مربع و با ابعاد متنوع (که مناسب نوع پروژه و شرایط و نیاز کارفرما) قابل تولید می‌باشند. در مجموع بهترین نوع نئوپرن‌ها از لحاظ اشکالی، شکل دایره‌ای می‌باشد چون باعث کاهش تغییر شکل‌های کلی در همه جهات می‌شود و در نتیجه کاهش تنش‌های نقطه ای را باعث می‌شود. نئوپرن با میرایی ‌کم در برابر نیروهای جانبی و بارهای لرزه‌ای عکس العمل مناسبی از خود نشان نمی‌دهد که این نقص را با افزودن یک یا چند هسته سربی در وسط و یا گوشه‌ها می‌توان جبران کرد. میله سربی به همراه لاستیک اثر بارهای جانبی را به دلیل میرایی بالا کاهش می‌دهد. در نئوپرن با میرایی بالا نیز از نوعی لاستیک مخصوص استفاده می‌گردد که میرایی بحرانی آن کمتر است و نیازی به هسته سربی نیست.

انواع مختلف تیپ ‌های نئوپرن از نظر شکل و ساختار به صورت زیر دسته‌بندی می‌گردند:

• نئوپرن و بالشتک الاستومری تقویت نشده
• نئوپرن و بالشتک الاستومری تقویت شده لایه‌ای
• جداگرهای لرزه‌ای – نئوپرن هسته سربی
• نئوپرن تفلونی

نئوپرن مصنوعی کلروپرن مسلح نشده

همان الاستومر کائوچوی مصنوعی می‌باشد که به صورت غیر مسطح است. با دانش بر اینکه تمامی سازه ها از جمله پلها به دلایل محیطی دچار ارتعاش، لرزش و جابه‌جایی می‌گردند، نیاز به راهکاری برای مقاوم و ایمن کردن این سازه ها در برابر جابه‌جایی وجود دارد. راه حل مورد نظر را در نئوپرن‌ها می‌توان یافت که یکی از راهه حل‌های مقرون به صرفه و اقتصادی می‌باشد. یکی از انواع نئوپرن‌های پرکاربرد، نئوپرن پلی‌کلروپرن اصلاح شده شرکت افزیر با کیفیت خوب همراه با فولاد تقویت شده می‌باشد که در تولید آن تمامی ضوابط و حداقل‌های استاندارد ASTM رعایت شده است. در قسمتهای بالا به صورت مفصل در مورد این نئوپرن‌ها بحث شده است.

نئوپرن مسلح شده

به طور کلی صفحات به صورت یک در میان لاستیک و فولاد هستند. کار ورق های فولادی تحمل بارهای عمودی و تحمل نیروهای افقی می‌باشد که در بارهای عمودی، صفحات فولادی از تغییرشکل لاستیک‌ها جلوگیری کرده و سختی نئوپرن را به مقدار زیادی افزایش می‌دهد در صورتی که هیچ تأثیری بر سختی نشیمن ندارد. از آنجایی که مهمترین عامل در طراحی سیستم نئوپرن پل‌ها، تغییر مکان عرشه پل است و عضو تعیین کننده در این موضوع نئوپرن‌ها مورد استفاده می‌باشند، بنابراین محاسبه واقعی تغییر شکل و جابجایی برای جلوگیری از برخورد عرشه پل با یکدیگر و یا با کوله پل موضوع مهمی است. با توجه به اینکه نئوپرن‌ها مقاومت فشاری بالایی دارد و در مقابل نیروهای کششی مقاومت کمتری از خود نشان می‌دهد، برای رفع این نقیصه در ساخت نئوپرن، الاستومرها با صفحات فولادی تقویت و مسلح می‌گردد. روش انجام این امر به این صورت است که ابتدا صفحات فولادی به شکل موازی در میان الاستومر قرار داده می‌شود. با استفاده از این روش نئوپرن با مقاومت کششی بالا تولید می‌گردد.

انواع نئوپرن‌های تقویت شده افزیر

شامل 4 نوع می‌باشند که شامل نئوپرن نوع یک است که دارای لایه‌های فشرده لاستیک بوده و فقط با یک لایه فولاد مقاوم شده دارد.نوع دو که این نوع از نئوپرن‌ها دارای دو لایه الاستومری می‌باشد و به طور کامل در مقطع خود قرار دارد. نوع 3 که در این نوع نئوپرن علاوه بر صفحات لاستیکی با صفحات فلزی خارجی، تقویت صورت گرفته است. نوع 4 که همان نئوپرن نوع 2 است و در آن یک سری صفحات تخت به آن افزوده شده است. شرکت مقاوم سازی افزیر توانایی تولید به صورت ترکیبی را دارد.

نئوپرن های تقویت شده افزیر

نئوپرن لاستیکی هسته سربی

در طراحی برخی سازه‌ها که در آن‌ها نیاز به استفاده از نئوپرن توصیه شده است و نیاز به وجود نئوپرنی با قابلیت باربری بیشتر وجود دارد، معمولاً استفاده از نئوپرن هسته سربی یکی از بهترین گزینه‌ها به حساب می‌آید. روش تهیه‌ این محصول به این گونه است که هسته‌ای از سرب را در داخل نئوپرن قرار می‌دهند. سرب با دارا بودن مشخصات فیزیکی منحصر به فرد خود عملکرد نئوپرن را به سمت مثبتی سوق می‌دهد به همین سبب مقاومت فشاری و عمل انتقال نیرو به صورت بهتری انجام می‌گیرد. از خصوصیاتی که سرب با خود برای نئوپرن همراه می‌آورد می‌توان به مقاومت برشی اولیه بالا، مقاومت در مقابل جاری شدن، رفتار الاستو پلاستیک کامل و خصوصیات عدم خستگی مطلوب در سیکل های پلاستیک اشاره کرد. مزایای ذکر شده سبب می‌شود نئوپرن های لاستیکی سربی دارای سختی قابل توجهی در برابر بارهای افقی و میرایی انرژی بالا در برابر نیروهای لرزه‌ای قوی را دارا باشند. نئوپرن‌های لاستیکی سربی در تنش برشی حدود 10 مگاپاسگال تغییر شکل فیزیکی داده و سبب ایجاد یک رفتار دو خطی در محل مورد نظر می‌شوند. به صورت جمع بندی می‌توان گفت که زمانی می‌توان از این نئوپرن‌ها به عنوان نشیمن گاه‌ های لرزه ای در برابر زلزله استفاده کرد که یک سیستم مستهلک کننده ثانویه برای تأمین میرایی لازم در کنار آنها وجود داشته باشد. تعویض نئوپرن‌های الاستومری با نئوپرن‌های الاستومری سربی از جنس الاستومر طبیعی با طول عمر زیاد می‌تواند یکی از راهکارهای مناسب برای نگهداری لرزه‌ای پل‌های کشور باشد. این امر سبب سالم ماندن نشیمن گاه پل ها در مواقع بروز زمین لرزه خواهد بود.

خصوصیات نئوپرن‌های با لاستیک طبیعی هسته سربی

• قابلیت جابه‌جایی در دو جهت
• توانایی تحمل نیروهای وارده در سه جهت
• قدرت منتقل کردن بار همزمان در سه راستا
• خاصیت میرایی و انتقال فشار
• سهولت در نصب نئوپرن‌
• کاهش هزینه تعمیر و نگهداری
• عمر مفید مناسب و دوام بالا

بهسازی لرزه‌ای در سال‌های اخیر با توجه به خسارات وارده در اثر زلزله‌های گذشته در کشور ایران از اهمیت ویژه‌ای برخوردار شده است که در شرایط درست، استفاده از نئوپرن هسته سربی‌ یا نئوپرن با لاستیک طبیعی کمک فراوانی در این راستا خواهد کرد. به طور کلی برای مقابله با نیروی زلزله و نیروی جانبی دو روش وجود دارد. یک روش مرسوم افزایش مقاومت سازه در برابر بارهای جانبی است و روش دیگر رفع نیاز لرزه‌ای سازه است که در آن بتوان از سیستمی استفاده کرد ‌که توانایی کاهش نیروی زلزله ورودی به سازه را مانند جداگرهای لرزه‌ای داشته باشد. جداگرهای لرزه‌ای باعث می‌شود ضریب زلزله پایین آید و در نتیجه باعث کاهش قطر ستون‌ها و حجم میلگردهای مصرفی شده و وزن کلی سازه را نیز کاهش می‌دهد. جداگرهای لرزه‌ای باعث افزایش زمان تناوب طبیعی و میرایی سازه می‌گردد. زلزله در ساختمان های نرم باعث تغییر مکان‌های بسیار بزرگ و در ساختمان‌های سخت باعث شتاب زیاد در طبقات می‌گردد؛ حال آنکه سازه و پل با استفاده ‌از نئوپرن هسته سربی به صورت یک جسم صلب تغییر مکان می‌دهد و اثرات لرزه‌ای به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. در نهایت می‌توان گفت این سیستم از نظر سازه ‌ای باعث بهبود پاسخ سازه و افزایش میرایی در سازه خواهد شد. به کمک این نئوپرن‌ها می‌توان عملکرد لرزه‌ای و ارتعاشی سازه تا لحظه‌ را بالا برد و حتی به کمک لاستیک‌های هدایت‌گر جابه‌جایی ایجاد شده را نیز می‌توان کنترل کرد.

نئوپرن‌های تفلونی

در طراحی‌های صورت گرفته بعضی مواقع نیاز به تکیه گاهی با اصطکاک پایین احساس می‌شود که به سبب وجود آن عرشه پل از آسیب های لرزه‌ای در امان بماند در چنین شرایطی می‌توان از نئوپرن‌های الاستومری استفاده کرد و برای کاهش اصطکاک، سطح نئوپرن موجود را با لایه‌ای از تفلون ‌پوشاند. این ماده با تشکیل سطحی با اصطکاک کم باعث حرکت بهتر عرشه می‌شود و انرژی ورودی را میرا می‌کند.

راه های شناخت عملکرد صحیح

با علم بر اینکه نئوپرن‌ها یکی از اعضای حیاتی در سازه پل و تجهیزات ارتعاشی حیاتی در صنایع مختلف هستند و به صورت معمول در نقاط مهم سازه به کار می‌روند در نتیجه عملکرد مناسب آنها بسیار حائز اهمیت است. یکی از روش هایی که در این مسیر می‌توان از آن استفاده کرد تغییر شکل نئوپرن به دلیل انقباض و انبساط در زمستان و تابستان است به این صورت که نئوپرن در تابستان با منبسط شدن سازه، به سمت بیرون حرکت می‌کند و در زمستان با منقبض شدن و جمع شدن سازه، به طرف داخل حرکت می‌کند که یکی از نشانه‌های عملکرد صحیح محسوب می‌شود. طبق نتایج به دست آمده در بررسی عملکرد نئوپرن‌ها، استفاده از این محصول موجب کم شدن کرنش نسبی در المان‌ها می‌گردد که در نتیجه این موضوع باعث کاهش تنش‌های به وجود آمده در سیستم سازه ای می‌شود. طبق تحقیقات صورت گرفته از تعداد زیادی پل، میزان خزش و افت نئوپرن‌ها به صورت زیر به دست آمده است.

بررسی میزان خزش در متریال نئوپرن‌ ها در اثر خستگی‌های طولانی مدت

با توجه به روابط و فرمول های زیر به راحتی می‌توان محدودیت های حرکتی را بدست آورد.

محدودیت های حرکتی نئوپرن ها

استاندارد نئوپرن

نئوپرن‌ها به علت قدمت استفاده‌ای که دارد مورد تست ها و آزمایشات فراوانی قرار گرفته است از جمله ASTM,AASHTO و سایر استانداردها. نئوپرن مورد استفاده در ایران بیشتر دارای استاندارد آیین نامه طراحی پل ها می‌باشد.

ابعاد مورد نیاز نئوپرن‌ها

ابعاد مورد نیاز نئوپرن با توجه به نوع سازه و بارهای اعمالی قابل محاسبه است. در تهیه نقشه‌های اجرائی برای نئوپرن همچنین باید طول، عرض، ارتفاع و تعداد صفحه‌های فولادی و ضخامت هر لایه لاستیک نئوپرن مشخص گردد.