میراگرها و جداسازهای بسیار متنوعی در دسترس هستند که هر کدام از این ابزارها و روش‌های استفاده مزایا و معایب خود را دارند. به طور کلی استفاده از میراگر ها و جداساز ها و سایر ابزارهایی که برای کاهش و استهلاک نیروی لرزه ای به کار می روند و به عنوان سیستم کنترل ارتعاش سازه در نظر گرفته می شوند. از کاربرد میراگر ها می توان به مقاوم سازی ساختمان اشاره کرد. در بسیاری از ساختمان‌ها و سازه‌ها می‌توان از میراگرها به عنوان سیستم لرزه‌ای استفاده کرد، زیرا استفاده از میراگرها می‌تواند آسیب‌های سازه‌ای و غیرسازه‌ای را کاهش دهد. در واقع میراگرها از انتقال مستقیم انرژی ناشی از زلزله به پی ساختمان ها و سازه ها جلوگیری کرده و مقاومت سازه ها را در برابر زلزله های شدید افزایش می دهند. در نتیجه می توان گفت که میراگرها می تواند احتمال سقوط سازه ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. برای آشنایی بیشتر با میراگرها در ادامه مقاله با آشیان پی همراه باشید.
میراگر چیست؟
میراگر ها ابزار یا وسایلی هستند که در سازه های واقع در مناطق زلزله خیز برای کاهش لرزش سازه در هنگام زلزله و در نتیجه کاهش خسارات جانی و مالی نصب می شوند. به طور کلی 2 نوع میراگر وجود دارد. یکی Horizontal TMD که در سازه های باریک، برج های ارتباطی، گلدسته ها و مانند آن استفاده می شود و نوع دیگر Vertical TMD است که در سازه های افقی با طول های طولانی مانند پل ها، کف ها و مسیر های پیاده‌روی کاربرد دارد. هر دو نوع عملکردهای مشابهی دارند و ممکن است تفاوت های جزئی در مکانیسم داشته باشند.
میراگر چه نقشی در مقاوم سازی دارد؟
میراگر یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان ها و سیستم های لرزه ای در سازه ها و ساختمان ها است در هنگام زلزله عمل می کنند و نقشی در تحمل بارهای استاتیکی ندارد. مقاوم سازی ساختمان با میراگر بر اساس افزایش ضریب میرایی ساختمان است. جالب است بدانید که ساختمان ها به طور معمول 5% میرایی بحرانی ایجاد می کنند. با این حال، با استفاده از میراگرهای لرزه ای در کنار المان های باربر جانبی یا اتصالات سازه ای، میرایی سازه را می توان تا بیش از 50درصد افزایش داد. مهمترین اثر میرایی کاهش دامنه نوسانات و پاسخ ساختمان به نیروهای ورودی است. مقاوم سازی با میراگرها کم شدن جا به جایی کلی سازه، شتاب پاسخ و تغییر مکان جانبی طبقات داخلی را در پی خواهد داشت و در نتیجه منجر به کاهش آسیب های سازه ای و غیر سازه ای می شود.
اصلی ترین هدف جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی لرزه ای از پی به سازه می باشد. سیستم های جذب یا به نوعی مستهلک کننده انرژی وظیفه جذب انرژی حرکات قوی زمین را بر عهده دارند و اجازه ورود سازه به ناحیه غیر خطی را نمی دهند. این فرآیند باعث افزایش مقاومت سازه در برابر زلزله های شدید می شود و خطر ریزش سازه در اثر این زلزله ها بسیار کاهش می یابد. همچنین میراگرها را می توان در ترکیب با روش های دیگر برای تقویت سازه های بتنی مانند نظیر مقاوم سازی با frp در ساختمان استفاده کرد.
مزایای استفاده از میراگرها در سازه
استفاده از میراگر ها در سازه مزایایی دارد، برای مثال:
- هنگامی که میراگرها ها نصب می شوند، نیازی به تعمیر، نگهداری یا سرویس ندارند.
- امکان نصب آسان و سریع میراگر ها
- میراگرها انواع مختلفی دارند و کاربرد زیادی دارند.
- میراگرها از وزن کم و حجم کوچکی برخوردار هستند و با توجه به شرایط خاص هر پروژه می توانند متفاوت باشند.
- پس از وقوع زلزله امکان عویض یا تنظیم در مکان مورد نظر وجود خواهد داشت.
- هنگامی که زلزله رخ می دهد، می توان تغییراتی در ویژگی های ذاتی سازه ایجاد کرد و ظرفیت میراگر ها می تواند متناسب با آن تغییر کند.
- و…
معایب استفاده از میراگرها در سازه
استفاده از میراگر ها علاوه بر مزایایی که در بالا ذکر شد، دارای معایبی نیز می باشد که شامل موارد زیر می باشد.
- استفاده از میراگرها در سازه های کوتاه و ارتفاع متوسط محدودیت دارد.
- استفاده از میراگر ها با هزینه های بالایی همراه است. اگرچه در مورد تولید انبوه این امر می تواند توجیه اقتصادی داشته باشد.
مفاهیم کنترل فعال، غیرفعال و نیمه فعال
کنترل سازه را به 3 دسته می توان تقسیم بندی کرد:
- فعال (active)
- غیرفعال (passive)
- نیمه‌فعال (semi active)
سیستم کنترل غیرفعال سیستمی است که در آن سختی یا میرایی سازه در طول زمان ثابت است. از سوی دیگر، سیستم‌های کنترل فعالی وجود دارند که با استفاده از یک منبع خارجی برای مقابله با نیروی زلزله یا باد، می‌توانند سختی و مقدار میرایی سازه را در طول زمان بارگذاری تغییر دهند. ساختمان های دارای سیستم کنترل فعال مانند یک ربات عمل می کنند و پارامترهای دینامیکی ساختمان را می توان با توجه به انرژی مصرفی به روش های مختلف تغییر داد. البته این سیستم ها بسیار پیچیده هستند و به پیشرفته ترین تکنولوژی ها و مواد برای تولید، ساخت و بهره برداری از سازه نیاز دارند. بنابراین استفاده از این سیستم تا به حال فراگیر نشده است، عموماً در ژاپن در شرایط خاص استفاده می شود.
در سیستم‌های کنترل غیرفعال، بر خلاف سیستم‌های فعال، برای اصلاح پارامترهای دینامیکی سازه به منبع خارجی نیاز نیست. سیستم های کنترل غیرفعال به دلیل سهولت طراحی و نگهداری و عدم وجود نیروی محرکه خارجی، بیشتر از کنترل فعال استفاده می شود. میراگر به عنوان یکی از ابزارهای کنترل سازه را می توان در هر یک از این سه دسته قرار داد. با این حال، آنها بیشتر در حالت غیرفعال استفاده می شوند.
سیستم نیمه فعال ترکیبی از دو سیستم فعال و غیرفعال است و امکان استفاده از هر دو سیستم به طور همزمان وجود دارد. این سیستم ها در واقع سیستم های غیرفعال هستند که قادر به تنظیم و تغییر خواص مکانیکی خود هستند. نمونه هایی از سیستم های نیمه فعال میراگر روزنه‌ای، اصطکاکی متغیر و یا میراگرهای سیال قابل کنترل هستند.
جمع بندی
میراگرها با هدف مقاوم سازی جهت کاهش جابه جایی کل ساختمان و تغییر مکان جانبی طبقات داخلی مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین آسیب های سازه ای و غیر سازه ای را به حداقل می رساند. میراگرها عموما از انتقال مستقیم نیروهای زلزله از پی به سازه جلوگیری می کنند. علاوه بر این باعث افزایش مقاومت سازه در برابر زلزله های شدید می شود در نتیجه این امر احتمال ریزش ساختمان ها را تا حد زیادی کاهش می دهد.
میراگرها سیستم های کنترل ارتعاش لرزه ای قدرتمندی هستند که هدف اصلی آنها سرکوب یا کاهش اثرات زلزله بر روی پی ها و سایر اعضای سازه است. مکانیسم عمل این نوع عناصر سازه ای به عنوان عنصر ایزولاسیون لرزه ای به این صورت است که از یک سو با افزایش دوره طبیعی سازه، آسیب پذیری مصالح ساختمانی در برابر نیروهایی مانند زلزله و از طرفی با آگاهی از میرایی مواد می توان انرژی ناشی از رفتار ارتعاشی سازه و یا ارتعاش احتمالی را کاهش داد. میراگر ها انواع مختلفی دارند که مهمترین آنها شامل جداسازهای لرزه ای غیرفعال مانند میراگر اصطکاکی، میراگر ویسکو الاستیک، میراگر ویسکوز، میراگر جرمی تنظیم شده، میراگر مایع تنظیم شده و … هستند که در این میان میراگر ویسکوز ز نسبت به سایر انواع میراگر محبوبیت بیشتری دارند.
