بخشی از مقاله
چکیده
اقدامات تروریستی در سال هاي اخیر طراحان و مجریان را بر آن داشته تا راهکارهایی مناسب براي مقاوم کردن سازهها در برابر بارهاي ضربه اي و انفجاري بکار بندند، مهندسین همواره به دنبال راه حلهایی براي کاهش خسارت و همین طور افزایش مقاومت لرزهاي سازه و کاهش نیروهاي وارد به سازه از طریق میرا نمودن سریع نیروهاي وارده به سازه هستند، به نظر می رسد مواد ویسکوالاستیک با توجه به قابلیت استهلاك انرژي بسیار زیاد و قابل دسترس بودن آن میتواند چنین نقشی را ایفا کند.
-1 مقدمه
یکی از ضعفهاي عمده سازههاي بتنی، شکلپذیري بسیار کم در برابر بارهاي شدید است. بنابراین با افزایش شکلس پذیري سازههاي بتنی می توانیم اثر بارهاي ضربهاي و انفجاري را کاهش دهیم. یکی از راهکارهاي موثر بکارگیري یک سیستم ترکیبی متشکل از مواد ویسکوالاستیک و دیوار برشی میباشد. با استفاده از این سامانه مواد ویسکوالاستیک با میرا کردن انرژي حاصل از بار ضربهاي باعث خواهند شد تا نیروي وارده به سرعت میرا شده و درنتیجه جابجایی و تغییر مکان سازه و در نتیجه تنشهاي ایجاد شده در سازه کاهش پیدا کند.
-1-1 بار ضربهاي انفجار
انفجار، آزاد شدن بسیار سریع انرژي به صورت نور، گرما، صدا و موج ضربهاي میباشد. موج ضربهاي شامل هواي بسیار متراکمی میباشد که به صورت شعاعی از منبع انفجار به سمت خارج با سرعت مافوق صوت در حرکت است. با گسترش موج ضربهاي، مقدار فشار به سرعت کاهش مییابد - متناسب با توان سوم فاصله - و پس از برخورد به یک سطح، منعکس شده و مقدار آن ممکن است تا 13 برابر افزایش یابد - آژانس مدیریت بحران فدرال . - 2003
-2-1 دیوار برشی
دیوار برشی، به دیواري اطلاق میگردد که از بتن مسلح ساخته شده و براي مقاومت در برابر نیروهاي جانبی که در صفحه دیوار عمل میکنند، طراحی میگردد، این سازهها را لدیافراگم قائمل نیز میگویند - طاحونی . - 1392 استفاده کردن از دیوار برشی به عنوان عنصر مقاوم در برابر بارهاي جانبی در ترکیب با قاب خمشی گزینهاي مناسب براي سیستم باربري جانبی سازه است، در صورتی که دیوار برشی کوتاه باشد عموماً برش و اگر دیوار بلند باشد عموماً خمش تعیین کننده است، ولی به هر حال دیوار برشی باید براي خمش و برش طراحی و کنترل گردد.
-3-1 معرفی مواد ویسکوالاستیک
مواد ویسکوالاستیک، هم داراي رفتاري مشابه مواد الاستیک و هم رفتاري مشابه مایعات ویسکوز میباشند که بسته به ساختار مولکولی آنها میتواند مقدار هر یک از این رفتارها متفاوت باشد، مواد ویسکوالاستیک به سه گروه اصلی الاستومرها، ترموپلاستیکها و ترموست ها تقسیم میشوند - هري - 2003 برخی مواد مانند پلیمرها در اثر بارگذاري خارجی وارد بر آنها، به تدریج آرایش مولکولهایشان نسبت به هم تغییر میکند. این امر باعث ایجاد یک تغییرشکل اضافی، علاوه بر تغییرشکل ایجاد شده بلافاصله پس از بارگذاري میگردد.در ادامه به ذکر چند کاربرد مواد ویسکوالاستیک در سازهها اشاره میگردد:
-1-3-1 تیر ساندویچی با هسته ویسکوالاستیک
سازههاي ساندویچی معمولا شامل لایههایی سفت و سخت میباشد که به یک هسته ضخیم با چگالی کم چسبیده میشود. به این ترتیب سختی خمشی و مقاومت تیرهاي ساندویچی از سختی خمشی هر یک از اجزاي آن به تنهایی بیشتر میشود که در کمترین وزن ممکن این خصوصیات بدست میآید. اخیًرا توجه خیلی زیادي به پیشرفت سازههاي ساندویچی و کاربرد آنها شده است. از جمله خواص عمومی این سازهها مقاومت حرارت بالا، نسبت استحکام به وزن بالا، قابلیت بالاي جذب صدا و انرژي و اینکه اغلب از هزینههاي کمی براي تولید برخوردار است می باشد. در این سازهها رابطه سبکی و سختی بسیار خوب است. در حال حاضر استفاده از تیرهاي ساندویچی، صفحهها و سازههاي لایهاي گسترش چشمگیري در صنعت براي میرا کردن حرکات افزایشی و متناوب پیدا کرده است,
-2-3-1 صفحات تکیهگاهی نئوپرن در اتصالات پلها
نیروهاي مکانیکی شامل بارهاي افقی، عمودي وگشتاورهاي وارده بر یک پل در ترکیب با تنشهاي ناشی از انقباض و انبساط مصالح پل و خزش، موجب تغییرشکل و حرکات پیچیدهاي در این سازهها میشود، بنابراین به منظور کنترل این حرکتها به گونهاي که منجر به تغییرشکل و تنشهاي ناخواسته نشود، از ضربهگیرهاي زیرسري پل استفاده می شود. بالشتکهاي الاستومریک یا همان نئوپرن وظیفه کنترل حرکتهاي قائم، افقی، چرخشی و به طور کلی ایزوله کردن سازه از ارتعاشات فونداسیون را در انواع سازهها بر عهده دارند، بالشتکهاي نئوپرن اجازه میدهد که بار از تیر به نرمی و به صورت یکنواخت به زیربنا انتقال پیدا کند. پژوهشگران مختلف، پارامترها و خصوصیات مختلف انواع جداگرهاي لرزه اي در پلهاي مختلف را مورد تحلیل و آزمایش قرار داده اند که به طور خلاصه میتوان گفت که همگی نقش موثر جداگرهاي لرزهاي در بهبود رفتار پل را تأیید کردهاند.
-3-3-1 میراگرهاي ویسکوالاستیک
میراگرهاي ویسکوالاستیک با چند ورق فولادي و ویسکوالاستیک اغلب از جنس پلیمر با خاصیت الاستیک و ویسکوز، تحت اثر جابجایی قسمتی از انرژي را مستهلک میکند. در دو دهه اخیر استفاده از میراگرهاي ویسکوالاستیک بعنوان یکی از روشهاي مقاومسازي لرزهاي سازههاي موجود و یا طراحی لرزهاي ساختمانهاي جدید مطرح شده است. تحقیقات انجام شده همگی حاکی از مؤثر بودن این میراگرها در کاهش پاسخ سازهها و همچنین کاهش صدمات وارده به آنها تحت اثر زلزله است - مین . - 2004
