جداگرهای لرزه ای یا جداسازهای لرزه ای (Seismic Isolator) تکنولوژی مورد استفاده در ساختمان ها برای کاهش اثرات زلزله بر ساختمان و جلوگیری از آسیب های سازه ای است. جداگرهای الاستومری و جداگرهای پاندومی دو نوع مختلف انواع جداگر ها هستند که هر کدام عملکرد متفاوتی دارند. جداساز لرزه ای معمولاً یک لایه است و سختی نسبتاً کمی بین فونداسیون و سازه را به وجود می آورد. زمانی که این لایه تشکیل می شود پریود سازه افزایش می یابد و افزایش پریود سازه نسبت به حالت قبلی باعث می شود ساختمان و سازه نسبت به ارتعاشات و زلزله های ساختمان و سازه کمتر حساس شود.
جداگر لرزه ای (جداساز لرزه ای) چیست؟
جداسازهای لرزه ای دستگاه های کنترل لرزه ای هستند که برای جداسازی سازه از زمین جهت کاهش نیروی لرزه ای در زمان زلزله مورد استفاده قرار می گیرند. جداگر های لرزه ای جایگزین اتصال صلب سازه به تکیه گاه آن یعنی فونداسیون می شوند. جداسازهای لرزه ای اتصال انعطاف پذیری را ایجاد می کنند که همچنان در برابر زلزله مقاوم است که حرکت ساختمان را در سطح ایزوله متمرکز می کند و به نوبه خود حرکت طبقات سازه را در هنگام زلزله کاهش می دهد و باعث عدم وارد شدن نیروی زیاد به المان های سازه ای و اجرای غیر سازه ای می شوند. این منجر به بهبود عملکرد سازه لرزه ای و کاهش قابل توجه آسیب سازه می شود. و به همان نسبت ساکنان و تجهیزات ساختمان از سطح بسیار بالاتری از ایمنی در برابر زلزله برخوردار خواهند شد.
هنگام وقوع زلزله، جابجایی زیادی در سازه ایجاد نمی شود و به جای تغییر شکل های بزرگ در لایه نرم تشکیل شده توسط جداگر ها، تغییر شکل های بزرگی در تکیه گاه ها ایجاد می شود و ساختمان مثل جسم صلب با تغییر شکل های کوچکی دچار ارتعاش می شود. استفاده از جداگر در سازه های کوتاه با افزایش پریود کلی ساختمان باعث کاهش نیروی وارده و برش پایه سازه و کاهش شتاب در هنگام وقوع زلزله می شود.
جداسازی لرزه ای برای چه سازه هایی مناسب است؟
جداساز لرزه ای روشی برای محافظت از ساختمان ها در برابر آسیب های ناشی از زلزله است و این اقدام برای محدود کردن اثرات مخرب زلزله و نه مقاومت سازه در برابر زلزله انجام می شود. با استفاده از روش های استاندارد در طراحی لرزه ای، سازه ای با مقاومت، شکل پذیری و جذب انرژی کافی برای مقاومت در برابر نیروهای ناشی از زلزله طراحی می شود.در این نوع سازه ها حداکثر شتاب سازه معمولا بیشتر از حداکثر شتاب زمین است. اگر جداگر های ارتعاشی اثر مخرب زلزله را محدود کنند، پایه انعطاف پذیر سازه آن را از حرکت زمین جدا می کند و در نتیجه شتاب واکنش سازه کمتر از شتاب زمین است.
به طور کلی سازه هایی با شرایط زیر برای جداسازی لرزه ای مناسب هستند:
- ساختمان 2 طبقه یا بیشتر باشد.
- موقعیت مکانی به پایه اجازه می دهد تا حدود 8 اینچ حرکت کند.
- بار جانبی به صورت باد و سایر بارهای غیر لرزه ای باید کمتر از 10 درصد وزن ساختمان باشد.
امروزه جداسازی پایه یک تکنیک پیشرفته است که در بسیاری از کشورها برای کاهش آسیب های ناشی از زلزله های بزرگ در سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد. روش‌های ساخت و ساز مرسوم می‌تواند منجر به شتاب‌های کف بسیار بالا در ساختمان‌های صلب و جابجایی‌های زیاد بین طبقاتی در ساختمان‌های انعطاف‌پذیر شود. هر دوی این عوامل باعث ایجاد عدم اطمینان در مورد امنیت زیرساخت و محتویات آن می شود.
با قراردادن سازه برروی یک سیستم جداساز، از انتقال مقادیر زیادی از حرکت افقی زمین به سازه جلوگیری می شود. این عمل باعث کاهش قابل توجه شتاب و جابجایی کف بین طبقات می شود و در نتیجه از ساختمان و مصالح تشکیل دهنده آن محافظت می کند.
مزایای سیستم های جداساز لرزه ای
- حفظ کاربری سازه در حین و بعد از زلزله و ارائه سطح کارکرد بدون وقفه (IO)
- کاهش بیش از 60 درصد نیروی زلزله وارد بر سازه
- به صفر رساندن آسیب های سازه ای و غیر سازه ای
- کاهش بیش از 20 درصدی مصالح مورد نیاز برای ساخت و ساز
- امکان استفاده در سازه های موجود
- نیاز به استفاده از سیستم های باربر جانبی مانند بادبندها یا دیوارهای برشی را کاهش می دهد.
- و…
مقاوم سازی با جداگرهای لرزه ای
مقاوم سازی با جداساز ها یک روش بسیار عالی برای محافظت از ساختمان در برابر آسیب زلزله است. از این روش برای کاهش اثرات مخرب زلزله استفاده می شود. زلزله یکی از عواملی است که باعث تخریب ساختمان ها و سازه های شهری می شود. بنابراین برای جلوگیری از چنین آسیب‌هایی باید سازه‌ها را تقویت و مقاوم‌سازی کرد تا در برابر زلزله مقاوم شوند. یکی از روش های مناسب برای افزایش استحکام، استفاده از جداکننده های لرزه ای است. جداساز ها را می توان در نزدیکی پی ساختمان قرار داد، اما برخی از جداگر ها در بالای یک ستون یا زیر سقف سنگین قرار می گیرند تا نیروی وارد شده به ستون را کاهش دهند. ستون ها و عناصر ساختمانی باید در بالای جداگر قرار گیرند تا جداگر به خوبی از آنها در برابر زلزله محافظت کند.
انواع جداگر های لرزه ای کدامند؟
- جداگر اصطکاکی
- جداگر الاستومری یا لاستیکی (با میرایی کم و با میرایی زیاد)
- جداگر آونگ اصطکاکی (FPS)
- جداگر اصطکاک خالص (P-F)
- جداگر با پایه های اصطکاکی پس جهنده (R-FBI)
- جداگر با هسته سربی
- جداگر برمبنای لغزش
- جداگر الاستومری تقویت شده با الیاف (F-REI)
- و استفاده ی ترکیبی به صورت سری و موازی از این جداگر ها
کلام آخر
جداگر لرزه ای نوعی وسیله است که برای کاهش نیروی نفوذی به سازه استفاده می شود. این دستگاه ها به عنوان جداکننده سازه از زمین، نیروهای شدید ناشی از زلزله را کاهش داده و از آسیب های احتمالی جلوگیری می کنند. می توان گفت مقاوم سازی با جداسازها یکی از بهترین راه های محافظت از ساختمان در برابر زلزله است. جداسازی لرزه ای روشی نوآورانه است که در همه کشورها برای جلوگیری از آسیب های احتمالی ناشی از زلزله استفاده می شود. با قرار دادن ساختمان و سازه بر روی این جداکننده ها می توان از حرکات افقی زمینی ساختمان جلوگیری نمود. این روش باعث کاهش شتاب و جابجایی زمین بین طبقات و محافظت از ساختمان در برابر زلزله می شود. استفاده از جداسازها در ساختمان های بلند امکان پذیر نیست و به دلیل هزینه بالا در بسیاری از پروژه ها مقرون به صرفه نیست.
