بخشی از مقاله
خلاصه
در سازه های فولادی یکی از رایج ترین سیستم های مقاوم جانبی به کارگیری مهاربند می باشد که به این سیستم قاب ساده هم گفته می شود . مهاربند ها انواع مختلفی از لحاظ پیکربندی در سازه قابل دسته بندی می باشد . اتلاف انرژی در این نوع مهاربندها به رفتار غیر خطی وابسته بوده که این رفتار در منحنی هیسترزیس نشان داده میشود . مادامی که سازه وارد رفتار غیر خطی می شود ، به دلیل اختلاف رفتاری فولاد در فشار و کشش ، عضو دچار کمانش می شود .
این کمانش باعث تنزل سختی و مقاومت در هر سیکل رفت و برگشت خواهد شد که تاثیر نامطلوبی بر باربری عضو می گردد و از طرفی میراگر ویسکوز به تنهایی سبب کاهش دریفت و برش پایه می گردد . به نظر می رسد از ترکیب میراگرها با مهاربندها بتوان عملکرد ضعیف مهاربند های هم محور را بهبود بخشید. میراگرهای ویسکوز اولین بار در قرن ٌُ خنثی سازی اثرات ضربه توپها در کشتی استفاده شد ؟در نیمه اول قرن ًٍ وارد کمپانی اتومبیل سازی شد و در اواخر دهه ًٌَُ جهت استفاده این نوع میراگرها درصنعت ساختمان، آزمایشاتی در مرکز ملی مهندسی زلزله در دانشگاه Buffaloدر نیورک انجام شد
در این مقاله به طور کلی 3 سازه 4 ،8 و 10 طبقه با قاب خمشی متوسط و 3 رکورد زلزله انتخاب شده و این سه رکورد به صورت زوج شتاب نگاشت هایی ، هم پایه شده است . نرم افزار مورد استفاده در تحلیل غر خطی تاریخچه زمانی، SAP2000 بوده است . نتایج بدست آمده به خوبی نشان می دهد که وقتی میراگر به عنوان عضو مهاربندی در سازه قاب خمشی با شکل پذیری متوسط مدل شود ، می تواند مقدار جابجایی نسبی طبقات به اندازه 50 درصد کاهش دهد و همچنین مقدار Ratio در تیرها و ستون ها به کمتر از 0/3 کاهش یابد.
.1 مقدمه
با توجه به زلزله های اخیر کشور و غیر مقاوم بودن بخش وسیعی از ساختمان های موجود در کشور و با توجه به اهمیت زیاد و مسئله مقاوم سازی ساختمانها درمقابل لرزه های نیرو های لرزه ای و طراحی بهینه ساختمان ها در مقابل زلزله ، بحث جدیدی که در سالهای اخیر میان دانشمندان علوم ژئو تکنیک و مهندسین طراح سازه ها مطرح شده است ، طراحی نوع جدیدی از ساختمانها است که شامل یک سیستم مهاربند لرزه ای باشند که فقط در مقابل ارتعاشات مختلف ناشی از زلزله عمل نموده و در تحمل بارهای استاتیکی هیچ نقشی نداشته باشند که این مسئله باعث ساده سازی پیش بینی رفتار سازه تحت بارگذاری لرزه ای می شود . با تعریف اعضا جدیدی در سازه با نام میراگر - Damper - که عامل اتلاف انرژی لرزه ای وارد به ساختمان هستند و به کار بستن آنها در ساختمانها می توان یک ساختمان بهینه سازی شده داشت که در مقابل انواع بار های دینامیکی ناشی از زلزله ، رفتاری مناسب و مطلوب از خود ارائه می دهد .
اولین کاربرد آن در سال 1993 در یک مرکز پزشکی به نام San Bernardino در Colton بود که با 185 عدد میراگر ساخته شد. می توان گفت که Soong و Constantinou در سال 1994 از اولین افرادی بودند که استفاده از این سیستم را برای سازه ها پیشنهاد کردند.
در سال Hwang 2002 توانست روشی را برای بدست آوردن ضریب میراگر ارائه دهد.این درحالی بود که در سال 1985 تا 1993 کلی و تی سای قصد داشتند که روشی را برای کاهش تغییر شکلها با کمک جداگرها در سازه ها ارائه دهند. آنها ثابت کردند که خواص مواد در میراگر ها تاثیر دارد .
بسیاری از تحقیقات بر روی طرح های مختلف به منظور کاهش انرژی وارد بر سازه برای رسیدن به یک الگوریتم مشخص در سالهای 2005 توسط سنت و همکارانش صورت گرفت که به نوعی ادامه دهنده کار تی سای بود . وی بر روی رفتار غیر خطی برای طرح لرزه ای کار نمود.
در سالهای 2008 و 2009 فردی به نام ترنزی و سوریس به فکر مدل سازی یک میراگر ویسکوز در یک قاب مهاربندی افتادند. آنها در این زمینه به نتایج بسیار قابل توجهی رسیدند. قابی با یک درجه آزادی را ،در دوحالت بدون میراگر و با میراگر مقایسه نمودند.
منصوری در سال2009 تأثیر توزیع میراگرهای ویسکوز را بر پارامترهای دینامیکی و پاسخ های مختلف لرزه ای سازه های نامتقارن در حالت غیرخطی مورد بررسی قرار داده اند .نتایج حاصل نشان داده است که توزیع میراگرها تأثیر قابل توجهی بر درصد میرایی مودهای جانبی و پیچشی دارد .همچنین در این تحقیق توزیع های متفاوتی از میراگر ویسکوز جهت کنترل اثر پیچش بر پاسخ شتاب جانبی و تغییرمکان جانبی تعیین شده اند.
در سال 2012 یک مدل آزمایشگاهی توسط Hugo Rodrigues ، رفتار عضو بتن آرمه تحت بار های محوری در یک سازه مجهز به میراگر ویسکوز مورد بررسی قرار گرفت .بررسی وی نشان داد که در زمان استفاده از میراگر سازه شکل پذیری مطلوب تر و اتلاف انرژی مناسبی در مدل ایجاد گردیده است .
در سال 2015 فردی به نام Hasgul با انجام تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی بر روی یک مدل یک درجه آزادی توانست ثابت کند ، زمانی که سازه وارد رفتار غیر خطی می شود ، نیروی موجود در میراگر به طور قابل ملاحظه ای افزایش و پریود سازه زیاد می گردد.
.2 میرایی و انواع آن
با توجه به اینکه هر سازه یا سیستم سازه ای ، به تناسب شکل و اجرای تشکیل دهنده ی آن دارای میرایی خاص خود می باشد . ابتدا بایستی انواع میرایی را شناخته و سپس درباره اعضایی که این انواع میرایی را تامین می کنند ، بحث نمود . میرایی سازه ها تحت تحریکات زلزله به صورت ترکیبی از میرایی خارجی ویسکوز ، میرایی داخلی ویسکوز ، میرایی اصطکاکی ، میرایی هیسترزیس و میرایی تشعشعی می باشد که در ذیل انواع میرایی را شرح می دهیم .
.2.1 میرایی خارجی ویسکوز
نوعی از میرایی است که توسط هوا ، آب و شرایط محیطی اطراف یک سازه بوجود می آید . و در طرف مقایسه با انواع دیگر میرایی ها بسیار کوچک و در اکثر اوقات با تقریب خوبی قابل صرف نظر است .
.2.2 میرایی داخلی ویسکوز
این میرایی حاصل خاصیت ویسکوزیته - لختی - ماده بوده و متناسب با سرعت است به نحوی که نسبت میرای متناسب با فرکانس طبیعی ساختمان افزایش می یابد . این نوع میرایی غالباً برای ارائه هر نوع میرایی دیگر به کار می رود و معروفترین نوع میرایی است.
.2.3 میرایی اصطکاکی
این میرایی که میرایی کلمب هم نامیده می شود به علت وجود اصطکاک در اتصالات و یا نقاط تکیه گاهی پدید می آید . بدون توجه به سرعت ، جا به جایی ثابت است و بسته به مقدار جا به جایی به دو نحو با آن برخورد می شود . اگرمقدار جا به جایی ها کوچک باشد به عنوان یک میرایی داخلی لخت و اگر مقدار جا به جایی بزرگ باشد به عنوان یک میرای هسترزیس در نظر گرفته می شود . یک مثال در مورد این میرایی راجع به دیوارهای مصالح بناتی میانقاب است که در هنگام ترک خوردن دیوار ، اصطکاک زیاد شده و مقاومت موثری در مقابل ارتعاشات به وجود می آید .
.2.4 میرایی هیسترزیس
این میرایی هنگامی اتفاق می افتد که رفتار ماده تحت بار رفت و برگشتی در محدوده الاستیک قرار می گیرد. مساحت چرخه ی هیسترزیس در واقع بیان گر مقدار انرژی اتلاف شده در هر سیکل از بارگذاری می باشد .
.2.5 میرایی تشعشعی
هنگامی که یک سازه ساختمانی ارتعاش می کند ، امواج الاستیک در محیط نامتناهی زمین ، زیر ساختمان منتشر می شود . انرژی تزریق شده به سازه از همین طریق میرا می شود . این میرایی تابعی از ضریب الاستیک یانگ - خطی - ، نسبت پواسون - U - و چگالی - P - زمین بوده . همچنین به جرم بر واحد سطح سازه - M/A - و ضریب سختی به جرم آن - k/m - بستگی دارد .
.3دلایل استفاده از میراگر مایع لزج
میراگر مایع لزج در گروه سیستم های اتلاف انرژی غیر فعال تقسیم بندی می شود و این امر سبب کاهش هزینه می گردد . علاوه بر آن این میراگر در مقابل عوامل و شرایط بد جوی مقاوم بوده و دچار زنگ زدگی و زوال مقاومت نمی گردد. بررسی ها نشان داده که این میراگر سبب کاهش جابه جایی نسبی و برش پایه در سازه می گردد . این امر سبب کاهش نیرو در اعضا می شود که خود دلیلی بر پایین آمدن نمره اعضا می باشد.
همچنین بررسی های انجام شده نشان می دهد که میراگر ویسکوز در کنترل پیچش می تواند موثر باشد .[10] کنترل پیچش در سازه ها استفاده از تجهیزات استهلاک انرژی نظیر میراگرها با توجه به مزایای بسیار از جمله سطح عملکرد بالای سازه های شامل آنها میباشد .برای این منظور لازم است توزیع مناسبی از این تجهیزات در پلان و ارتفاع سازه ایجاد گردد تا ضمن کاهش کلی پاسخ در زلزله نامتقارنی پاسخ ها نیز به حداقل برسد .در این میان میراگرهای ویسکوز با توجه به اینکه نیروهای ناشی از آنها نسبت به نیروهای سایر المانهای سازه غیر همفاز هستند که در کنترل پاسخ سازه ها بسیار موثر میباشند.
