جداساز لرزه ای

آیا ساختمان­هایی که محل زندگی و کسب و کار ما می­باشند و یا ساختمان­هایی که می­بایست به صورت بی وقفه به خدمت رسانی شان ادامه دهند (مانند بیمارستان­ها)، پس از یک زمین­ لرزه بزرگ قابل استفاده می­ باشند؟

یکی از مهمترین موضوعات طراحی سازه، مقاوم سازی سازه­ها در مقابل نیروی زلزله می­ باشد. به همین منظور تا به حال راهکارها و روش­های متعددی در جهت افزایش ظرفیت سازه­ها در برابر نیروی ناشی از زمین­ لرزه ارائه شده است. نکته قابل توجه اینجاست که در طراحی لرزه­ای، هم باید به دنبال افزایش ظرفیت باربری سازه بود و هم به دنبال افزایش شکل پذیری سازه. ولیکن راهکارهای آیین­ نامه­ ای و به خصوص راهکارهایی که برای سازه های با اهمیت متوسط و زیاد ارائه شده­ اند هر دو مورد مذکور را نمی­ توانند به نحو احسن برآورده کنند.

یکی از رویکرد­های اثبات شده برای مقاوم سازی و بهسازی ساختمان­ ها در برابر بارهای لرزه ای (بارهای ناشی از زمین لرزه)، کنترل ارتعاشات لرزه­ای سازه می­باشد. رویکرد کنترل ارتعاشات شامل روش­ها و فناوری­های متعددی می­باشد که سیستم جداسازی لرزه­ای (Seismic Isolation System) از کارآمدترین آن­ها می­باشد. به عبارتی در قیاس با سیستم­ هایی چون میراگرها (Dampers) و سیستم­های بدون خسارت (Damage Free Systems)، سیستم­های جداساز علاوه بر جلوگیری از خرابی­های سازه­ای قادر به محافظت لرزه­ای از المان­ های معماری نظیر چیدمان داخلی، نماپوش ­ها و غیره نیز می­ باشند.

انواع جداسازی از جمله جداسازی پایه – Base Isolation (که بسیار مرسوم­ تر است)، جداسازی لرزه­ ای نام دارند. این سیستم به مانند آن است که روسازه (Superstructure) بر روی فنداسیونی بنا شود که سطح آن توسط پوشش روغنی، لغزنده شده باشد. حال در زمان زمین­ لرزه، به واسطه­ ی لغزندگی روی پی، ارتعاش افقی روسازه بسیار کاهش می­ یابد. در واقعیت، این لغزندگی به وسیله­ ی تکیه­گاه­ های لاستیکی یا بالشتک های الاستومری (Elastomeric Bearings) و یا تکیه­ گاه­های لغزنده (Sliding Bearing) ایجاد می­ شود.

ابعاد المان­ ها و اجزای سازه­ ای ساختمان­ های جداسازی شده، مشابه با ساختمان­ های سنتی (ساختمان­ های با پای ثابت و گیردار) است. علت این است که طبق آیین نامه­ های طراحی لرزه­ ای، در طراحی اجزای سازه ­ای ساختمان های سنتی به واسطه­ ی طراحی اعضای شکل­ پذیر، می­ توان نیروهای لرزه­ ای را چهار تا شش برابر کاهش داد (با استفاده از ضریب رفتار سازه – R). حال از آنجایی که سیستم جداساز باعث کاهش نیروهای لرزه­ ای انتقال یافته به روسازه می­ شود، بنابراین ساختمان­ های جداسازی شده نیز طبق همان نیروهای کاهش یافته طراحی می­ شوند. ولی تفاوت عمده در این است که در هنگام رخ داد زلزله­ ی طرح، ساختمان­ های سنتی آسیب جدی خواهند دید و دیگر امکان استفاده از آن­ها نیست و باید تخریب شوند (سطح عملکرد “ایمنی جانی” – Life Safety)، در صورتی که ساختمان­ های جداسازی شده آسیب سازه­ ای نخواهند دید و آسیب غیره سازه­ ای آن­ها نیز در حد بسیار ناچیز و مجددا قابل استفاده خواهند بود و به سرویس دهی خود ادامه خواهند داد (سطح عملکرد “استفاده بی وقفه” – Immediate Occupancy). شکل شماره یک (1) عملکرد لرزه­ای ساختمان­ های سنتی و جداساز شده را نشان می­ دهد. همان طور که در شکل نشان داده شده است، تغییر مکان نسبی طبقات (جابجایی بین طبقه­ ای) در ساختمان­ های سنتی با پایه ثابت بسیار شدید می­ باشد که همین امر سبب آسیب شدید سازه­ای و خرابی تجهیزات داخل ساختمان خواهد شد. بر خلاف ساختمان­ های سنتی، جابجایی بین طبقه­ ای یا به اصطلاح مهندسی دریفت طبقات در ساختمان­ های جداسازی شده بسیار ناچیز و قابل صرف نظر کردن است. به همین خاطر، نیروهای داخلی ایجاد شده در اعضای سازه­ ی جداسازی شده کمتر بوده و از گسیختگی اعضا و آسیب دیدگی سازه­ای جلوگیری خواهد شد.

جداساز لرزه ای

                                    عملکرد لرزه­ ای ساختمان­ های سنتی با تکیه­ گاه گیردار تحت نیروی زمین­ لرزه                            عملکرد لرزه­ ای سازه­ ی جداسازی شده تحت نیروی زمین­ لرزه

                 شکل1: عملکرد لرزه­ای ساختمان­ های سنتی با پای ثابت و ساختمان­ های جداسازی شده

ارتقاع قابل توجه عملکرد لرزه ­ای ساختمان­ های جداسازی شده، هزینه­ هایی نیز به همراه دارد. ولی همان طور که می­ دانید، اضافه بهاء بابت کیفیت، لازمه­ ی هر خریدی می­باشد بررسی­ های انجام شده بر روی سه بیمارستان با سیستم جداساز لرزه ­ای که در سال 2008 در شهر کرایس­چرچ نیوزیلند (Christchurch, New Zealand) ساخته شده ­اند، نشان می­ دهد که بابت سیستم جداساز فقط سه درصد به هزینه­ های کل ساخت اضافه شده است.

سیستم جداساز لرزه­ ای (که می­ تواند به صورت تکیه­ گاه لاستیکی یا لغزنده باشد) می­ بایست پنج ویژگی و الزام را داشته باشد: 1- قابلیت جابجایی افقی، 2- قابلیت تحمل نیروهای قائم، 3- قابلیت مرکز گرایی یا بازگشت پذیری، 4- سختی اولیه­ ی افقی و 5- میرایی (Damping). با توجه به این پنج شرط اساسی، دو عامل اصلی که باعث اثر بخشی سیستم جداساز می­ شوند، انتقال دوره تناوب و افزایش میرایی (Period Shifting and Damping Increment) سازه است. در ساختمان­ های جداسازی شده، انتقال دوره تناوب اغلب بین دو تا سه ثانیه و افزایش میرایی سه الی پنج برابر سازه­ های سنتی می­ باشد.  شکل شماره دو (2) این دو عامل اصلی را در سازه­ های جداسازی شده (Isolated Structures) نشان می­ دهد. همان طور که در شکل مشاهده می ­کنید، بواسطه­ ی این دو عامل اصلی، شتاب بازتاب سازه ­ی جداسازی شده به طور قابل ملاحظه­ ای کاهش یافته است.

جداساز لرزه ای

                         شکل 2: انتقال دوره تناوب و میرایی سازه در ساختمان­های جداسازی شده

گروه صنعتی کهرنگ با استفاده از نیروهای متخصص داخلی و خارجی، تولید کننده­ ی انواع جداسازهای لرزه­ا ی لاستیکی (جداگرهای لرزه­ ای) اعم از نوئوپرن­ ها یا جداگرهای الاستومری (Natural Rubber Bearing – NRB)، جداگرهای هسته سربی (Lead Rubber Bearing – LRB) و جداگرهای لاستیکی با میرایی بالا  (High Damping Rubber Bearing – HDRB) برای اولین بار در ایران است. تمامی این محصولات پس از تولید، بر اساس آیین نامه­ های بین­ المللی اروپا EN و آمریکا AASHTO هر کدام که مدنظر مشاور و کارفرما

می­ باشد تست می­ شوند. تمامی امکانات و تجهیزات تست جداگرهای لرزه ­ای در همه ابعاد و اندازه­ ها در کارخانه محیا می­ باشد. امیدواریم با ایجاد فرهنگ سازی در جامعه مهندسین مشاور و کارفرمایان محترم در جهت استفاده از سیستم­ های جداساز لرزه­ ای برای انواع سازه­ های کشور، دیگر شاهد فاجعه­ های لرزه­ ای ملی نباشیم.

جداساز لرزه ای لاستیکی

جداساز لرزه ای در ایران

فروش جداگر لرزه ای

میراگر لرزه ای

میراگرهای لرزه ای