در این مقاله علاوه بر بیان مفهوم میراگر به بررسی انواع میراگرها و عملکرد آنها جهت مقاوم سازی سازه‌ها با استفاده از دمپر (میراگر)پرداخته خواهد شد.
۱- کلیات
همانطور که مستحضر هستید در هنگام زلزله علاوه بر اعمال نیروهای برشی عظیم، لنگرهای خمشی به سازه اعمال می گردد که منجر به خسارات فراوانی به سازه می شود که بخش اعظم این نیروها توسط المان ها و مهارهای جانبی گرفته می شود و یا به عبارتی مستهلک می گردد. حال مهندسین و محققین سازه به بررسی این معضل بزرگ پرداختند تا بتوانند راه کاری جهت کاهش ارتعاشات سازه در هنگام باد یا زلزله به خصوص در سازه های بلند مرتبه ارائه نمایند که در نهایت تصمیم به جداسازی سازه از نیروهای زلزله با استفاده از میراگرهای لرزه‌ای (Damper) گرفته شد. منظور از جداسازی سازه این است که سیستمی ایجاد کنیم تا مانع از انتقال مستقیم نیروهای زلزله از پی به سازه شود که منجر به طراحی بهینه و پایداری برای سازه مورد نظر ما می گردد.
یکی از ویژگی های بارز میراگرهای لرزه ای افزایش شکل پذیری سازه است که باعث افزایش زمان تناوب سازه طبیعی سازه می شود و از طرفی اکثر زلزله هایی که رخ می دهند زمان تناوب هایی در حدود 0.1 تا 1 ثانیه را دارند که سازه ای با زمان تناوب 1> T >0 در برابر این زمین لرزه ها آسیب پذیرترند. جهت کنترل جابه جایی افقی سازه باید به زمان تناوب طبیعی توجه داشت زیرا افزایش آن احتمال رخداد پدیده تشدید را کاهش می دهد و باعث کاهش شتاب در سازه می گردد.
1-1 نتایج استفاده از میراگرها
- کاهش چشمگیر ابعاد مقاطع طراحی شده که منجر به کاهش هزینه ها و ارائه یک طرح بهینه می شود.
- خسارات مربوط به اجزای سازه ای و غیر سازه ای به طور چشمگیری کاهش می یابد که به سبب آن باعث حفظ ذخایر ملی می شود.
- کاهش قابل توجهی در شتاب ایجاد شده در طبقات
- تغییر مکان طبقات و تغییرمکان نسبی (دریفت) کاهش می یابد.
2- انواع میراگر
- میراگر اصطکاکی (FD)
- میراگر هیسترزیس (MSD)
- میراگر هیسترزیس مرکزگرا (MRSD)
- میراگر الاستومری (ED)
- میراگر مایع ویسکوز (VFD)
- میراگر آلیاژی (SMA)
- میراگر نیمه فعال هیسترزیس (MSD)
- میراگر کابلی سازگار (ACD)
- میراگر جرمی تنظیم شونده (TMD)
- میراگر صفحه فولادی (ADAS)
3- نگاه مختصری بر اهم میراگرها
3-1 میراگر اصطکاکی
این نوع از میراگرها از ترکیب صفحات فولادی و اتصالات پیچی می باشد که از سوراخ های لوبیایی شکل و بلند تشکیل شده اند. عملکرد آن بدین صورت است که نیروی حاصل از زلزله صرف حرکت ورق های فولادی می گردد که باعث مستهلک شدن انرژی و تولید گرما و حرارت می شود که میتوان به میراگر دورانی، سومیتومو و پال به عنوان نمونه اشاره کرد.
3-2 میراگر هیسترزیس
یکی از مزایای این نوع از میراگرها تعویض آنها پس از خرابی می باشد که در پل ها بسیار متداول می باشد. میراگرهای هیسترزیس باعث کاهش نیروهای داخلی اعضا، کاهش تغییر شکل و تمرکز خرابی ها در خود سیستم می گردد.
3-3 میراگر الاستومری
این قبیل از میراگرها تمایل شدید به بازگشت به حالت اولیه خود پس از وارد شدن نیروی جانبی دارند و شباهت زیادی به میراگرهای صفحات فولادی دارند که با تغییرشکل های برشی باعث اتلاف انرژی حاصله شده که منجر به پایداری سازه شده و عموماً سعی بر این است که طوری نصب گردند که فقط نیروهای برشی به آنها اعمال گردد.
این نوع از میراگرها دارای تاریخ انقضا هستند و ممکن است در طول عمر مفید سازه چندین بار تعویض گردند. اشکالی که بر این نوع از میراگرها وارد است این است که مدل تحلیلی قابل اعتمادی ندارند و میزان میرایی معادل را نمی توان به درستی پیش‌بینی نمود.
3-4 میراگر مایع ویسکوز
این نوع از میراگر از استوانه ای، پیستون، میله پیستون، محفظه داخلی تشکیل شده است که با یک مایع ویسکوزیته بالا پر شده است. که پیستون داخل سیلندر در اثر نیروهای وارد شده به سمت داخل مایع را فشرده می کند که باعث استهلاک انرژی می شود. این نوع از میراگرها جهت انواع ارتعاشات بلند و کوتاه در سازه های بلند مرتبه و پل ها بسیار کارآمد هستند.
3-5 میراگر آلیاژی
این نوع از میراگرها از آلیاژهای حافظه دار (هوشمند) فلزی برگشت پذیر تشکیل شده اند. خاصیت الاستیکی برخی فلزات در دمای کم، کمتر از 1% می باشد ولی برخی آلیاژهای فلزی مانند مس- روی و تیتانیوم- نیکل هستند که تغییرشکل الاستیک بالایی دارند که از آنها در ساخت میراگرهای آلیاژی استفاده می شود.
3-6 میراگر جرمی تنظیم شونده
این نوع از میراگر به طور معمول از جرم، فنر، میراگر ویسکوز تشکیل شده است که هدف از ساخت این دمپر کاهش دامنه ارتعاشات مکانیکی وارد بر سازه می باشد و فرکانس آن نسبت به فرکانس سازه تنظیم می شود و در هنگام زلزله خلاف جهت نیروی ایجاد شده حرکت کرده که باعث استهلاک نیروی ناشی از زلزله شده که می توان میراگر جرمی را جزو ابتدایی ترین و ساده ترین نوع میراگرها در نظر گرفت. معمولاً جرم مورد نظر از جنس بتن، سرب یا فولاد است که در طبقات بالایی سازه نصب می شوند.
3-7 میراگرهای صفحات فولادی
این نوع از میراگرها به صورت ضربدری و مثلثی در مهاربند ساختمان ساخته می شوند. این نوع از میراگرها 30تا 40 درصد استهلاک را افزایش می دهند و باعث کاهش تغییر مکان ها و تغییرشکل ها در سازه می شوند. از مزایای دیگر میراگرهای صفحات فولادی به تحمل بارگذاری چرخه ای (شلاقی) می باشد و به دلیل سادگی عملکرد آن از محبوبیت زیادی در بین سازندگان برخوردار است و از طرفی به دلیل اتصالات پیچی موچود در این نوع از دمپرها به سادگی می توان قطعات را تعویض نمود.
در این مقاله علاوه بر بیان مفهوم میراگر به بررسی انواع میراگرها و عملکرد آنها جهت مقاوم سازی سازه‌ها با استفاده از دمپر (میراگر) پرداختیم امیدواریم مفید باشد.
