مقاوم‌سازی با استفاده از دمپر

روش های مقاوم‌سازی با استفاده از دمپر
۱- مقاوم‌سازی با اضافه نمودن دیوار برشی و یا بادبند
۲- مقاوم‌سازی با استفاده از الیاف FRP
۳- مقاوم‌سازی با استفاده از جداساز های لرزه ای
۴- مقاوم‌سازی با استفاده از دمپر ( میراگر )
۵- مقاوم‌سازی با استفاده از ژاکت های فلزی و بتنی
۶- مقاوم‌سازی با استفاده از بادبند های کمانش تاب
۷- مقاوم‌سازی با استفاده از جرم های پاندولی

مقاوم سازی با استفاده از دمپر (میراگر)

میراگر ها یک سیستم مهاربند لرزه ای در ساختمان‌ها و پل‌ها می‌باشند که فقط در مقابل ارتعاشات مختلف ناشی از زلزله عمل نموده و در تحمل بارهای استاتیکی هیچ نقشی ندارند، که این مسئله باعث ساده سازی پیش بینی رفتار سازه تحت بارگذاری لرزه‌ای می‌شود.
در حالی که معمولاً مصالح می‌تواند در حدود ۵% میرایی بحرانی را تأمین نماید، با استفاده از میراگرهای لرزه‌ای در کنار المان‌های باربر جانبی و یا اتصالات سازه‌ای، قادر خواهیم بود میرایی سازه را تا بیش از ۵۰% افزایش دهیم. که این به معنای استهلاک قابل توجه انرژی ارتعاشی زلزله است.

اضافه کردن میراگرها همانند جداسازهای لرزه‌ای راهبرد نسبتا غیر معمولی برای بهسازی لرزه‌ای تلقی می‌شود. اضافه شدن میراگرها باعث کاهش جابجایی کلی سازه و شتاب پاسخ و تغییر مکان جانبی طبقات داخلی می‌شود که کاهش خسارات سازه‌ای و غیر سازه‌ای را در پی خواهد داشت. همچنین هزینه اجرای سازه بدلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر کاهش می‌یابد و از مشکلات معماری در طراحی ساختمان‌ها کاسته می‌شود.

انواع سیستم‌های اتلاف انرژی

سیستم غیر فعال : در این سیستم هرگونه واکنش سیستم، متناسب با مقدار کنش وارده به سیستم می‌باشد.
سیستم نیمه فعال : در این سیستم می‌توانیم میزان واکنش را توسط کنترل کننده هایی مهار کنیم.
سیستم فعال : دراین سیستم توسط اعضاء مخصوص که روی سازه نصب می‌شوند می‌توانیم نیروهایی را به سازه وارد کنیم این نیروها می‌تواند در خلاف جهت نیروهای مخرب به سازه وارد شده و نقش میراگر را بازی کنند. کنترل این سیستم نیازمند محاسبات ریاضی پیچیده و کامپیوتر های کنترلر دقیق می‌باشد.
سیستم دوگانه : اصولاً در صورتی که در مهار بندی از دو سیستم فعال و غیر فعال به صورت همزمان استفاده می‌کنیم، سیستم دوگانه به وجود می‌آید. در نگاه اول، این سیستم از همه سیستم‌هایی که تا کنون معرفی شد بهتر است اما با دقت بیشتر متوجه می‌شویم که مثلا در صورتی که سیستم کنترل فعال، نیرویی را در جهتی که به پایداری سازه کمک می‌کند به سیستم وارد کند و انرژی این نیرو توسط سیستم غیر فعال اتلاف شود، تضاد در این سیستم پدیدار می‌شود.

انواع میراگر به عنوان عامل اتلاف انژی غیر فعال

1- میراگر فلزی تسلیم
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 در اتلاف و پراکنده‌سازی انرژی زلزله استفاده نماییم.

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 تاثیر 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.

اصولا میراگرهای فلزی، با تکیه بر تغییر شکل های الاستیک فلز و میرایی ناشی از اتلاف انرژی به صورت اصطکاک داخلی کریستال‌ها می‌شود. استفاده از اینگونه میراگرها در سازه به عنوان تنها سیستم مهاربندی دارای ریسک زیادی می باشد اما به عنوان یک سیستم تکمیلی در تعامل با سیستم های مهاربندی معمول می تواند مفید واقع شود.

2- میراگرهای ویسکوالاستیک
این گونه میراگرها از نظر عاملیت میرایی دقیقا 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 عموما طوری در سیستم نصب می‌کنند که تنش‌های وارد به آن‌ها از نوع برشی باشد تا خاصیت میرایی خود را نشان بدهند.

کاربرد عمومی این گونه میراگرها در سازه پل های 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. این گونه میراگرها مانند اکثر میراگرهای دیگر به دلیل تاثیر گذاری 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. در شکل زیر نمونه شماتیکی از این میراگرها نشان داده شده.

3- میراگرهای اصطکاکی
میراگرهای اصطکاکی (Friction Damper) بر پایه استهلاک انرژی به وسیله لغزش و بالاتر بردن زمان تناوب ارتعاشی سیستم است. چنانچه از این میراگرها جهت بهسازی ساختمان استفاده شود و این نوع مستهلک کننده به عنوان نمونه در مهار بندی‌های قطری یا Chevron تعبیه گردد باید طراحی به نحوی باشد که پیش از جاری شدن مهاربند کششی، در آن لغزش اتفاق بیفتد تا بتواند به صورت مکانیکی انرژی ورودی به ساختمان را مستهلک نماید، ایجاد چنین سیستمی می‌تواند با استفاده از طراحی اتصالات پیچی لغزشیMaurer برای ساختمان‌ها و سایر سازه‌ها صورت گیرد. در این سیستم با لغزش صفحه خاص، انرژی موجود در اثر بارهای لرزه ای مستهلک می‌شود.

الف. میراگر وصل شده به پایه پل راه آهن شهری در نیوزیلند.
ب. میراگر طراحی شده برای استفاده در محل اتصال بادبندی.
ج. نوعی میراگر مناسب جهت استفاده در محل اتصال تیر به ستون.
د. میراگر اصطکاکی مخصوص نیروهای برشی.
ه. نوع جالبی از میراگر اصطکاکی.
و. میراگر مناسب برای استفاده در سازه های حساس.

4- میراگر های مایع لزج
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 نشان داده شده است. استفاده از این نوع میراگر مدتی است که در کشورهای آمریکا و نیوزلند و ژاپن در ساختمان‌های مختلف رایج شده است.

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

5- میراگر جرم هماهنگ شده
در این میراگر، 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 می شود.

6- میراگر سیال هماهنگ شده
با توجه با حالت سختی و رفتار مایع سیالات، اگر یک ظرف بزرگ محتوی یک سیال سخت را روی سازه قرار دهیم با ارتعاش سازه، مقدار زیادی انرژی توسط رفتار لخت سیال و نیروهای هیدرودینامیکی ناشی از ان اتلاف می‌شود.

مزایای به کارگیری میراگرها:

• افزایش قابل توجه سطح عملکرد سازه
• کاهش پاسخ لرزه ای سازه تا بیش از ۲۰%
• کاهش قابل توجه خسارات سازه ای و غیر سازه ای
• کاستن از حجم مصالح مورد نیاز برای ساخت و ساز
• قابلیت استفاده در سازه های موجود
• بازیابی شکل اولیه به دلیل خصوصیت سوپر پلاستیک سرب
• عدم نیاز به تعویض پس از وقوع زلزله

منبع: سبز سازه