بخشی از مقاله
چکیده
مطالعات تحلیلی-تجربی نشان میدهد میراگرهای هیسترزیس سربی بهعنوان یک روش کارآمد در کنترل افزایش جابجایی جانبی ناشی از ارتعاشات لرزهای 40 سال گذشته شناختهشدهاند. در این پژوهش به ایجاد دانش فنی مربوط به طراحی و ساخت میراگرهای سربی پرداخته خواهد شد.
در این بخش مدلهای عددی رفتاری برای میراگرهای سربی بر اساس مشخصات ابعادی و بر اساس مطالعات موجود شناساییشده و نتایج آزمایشگاهی برای نمونههای پیشنهادی کالیبره میگردند. در این پژوهش چهار مدل آزمایشگاهی تست و تابعی برای میراگر سربی تسلیم شونده برای سرب زنجان ارائه شد. به این ترتیب امکان تولید صنعتی این دستگاه و معیارهای طراحی آن در اختیار قرار خواهد گرفت.
-1 مقدمه:
میراگرهای جاذب انرژی به منظور کاستن پاسخ دینامیکی سازه در برابر بارگذاری زلزله استفاده میشوند. مکانیزم عملکردی اینگونه وسایل بهگونهای است که به انجام تغییر شکلهای ویژه و اعمال مکانیکی خاص، مقدار زیادی انرژی ورودی به سازه بر اثر بارگذاری دینامیکی را جذب و مستهلک میسازند. عملکرد اینگونه وسایل موجب میشود که انرژی دریافتی سایر اعضای سازهای کاهشیافته و درنتیجه تغییر شکل زیادی در آنها ایجاد نمیشود.
از مزایای این وسایل میتوان به کاربرد آنها در مقاومسازی سازههای موجود اشاره نمود. علت این امر نیز شکل ویژه این وسایل و همچنین محل قرارگیری آنها میباشد کهعموماً در بادبندها جای سازی میگردند. اتلاف انرژی در این میراگرها بهصورت تغییر انرژی جنبشی به حرارت توسط اصطکاک، حرکت مایع لزج یا تسلیم شدن فلزات و ... اتفاق میافتد که با تشکیل حلقههای پسماند، انرژی را در سیکل بارگذاری جذب میکنند.
مطالعات تحلیلی-تجربی نشان میدهد میراگرهای تسلیم شونده سربی بهعنوان یک روش کارآمد در کنترل افزایش جابجایی جانبی ناشی از ارتعاشات لرزهای 40 سال گذشته شناختهشدهاند. در این میراگر، مادهای را مجبور به گذر از مجرا یا سوراخی میکنند، طوری که شکل آن عوض میشود. بیرون دادن سرب - LEAD - یکی از راههای مؤثر اتلاف انرژی است .سرب بهعنوان مادهای با دمای تبلور مجدد پایین - - low re-crystallisation و توانایی بالا برای جذب مقدار زیادی انرژی به کار میرود.
نیروی مقاومتی که بهوسیله حالت پلاستیکی ماده در یک حلقه هیسترزیس تأمین میشود، انرژی منتقلشده از طرف زلزله به سازه را جذب میکند. در این مقاله تاریخچه میراگر تسلیم شونده سربی، انواع این میراگر و همچنین مزایا، کاربرد و محدودیتهای آن اشاره میشود و نیز مروری بر مدلهای آزمایشگاهی و عددی موجود و همچنین روابط میراگر تسلیم شونده سربی خواهیم داشت تا بر اساس این مطالعات، به مدل و رابطهای بهینه و کارا برای ساخت میراگر تسلیم شونده سربی با توجه به مواد و تجهیزات داخلی رسیده و مقدمات ساخت این میراگر فراهم گردد.
انواع ،کاربرد، مزایا،محدودیت های میراگر سربی تسلیم شونده
این دستگاهها در ابتدا حجمهای بسیار بزرگی داشتند و نامناسب بودند، به تدریج حجم آنها با افزایش توانایی جذب انرژی کاهش پیدا کرد و امروزه به طور چشمگیری کاربرد آنها در اتصالات افزایش یافته است؛ بنابراین هدف استفاده از میراگر سربی تسلیم شونده توانایی جذب انرژی زیاد آن در اتصالات با توجه به حجم کم آن است.
شکل : - 1-1 - نمونههای اولیه میراگر سربی تسلیم شونده
از دیگر مزیتهای این میراگرها این است که خسارت ناشی از زلزله را در یک منطقه کوچک متمرکز میکنند و در نتیجه خسارت عمده به سازه را بسیار کاهش میدهند.
از مزایای دیگر آنها عبارت است از:
1. رفتارشان پایدار و مستقل از تعداد سیکلهای بارگذاری است.
2. به عوامل محیطی و گذر زمان طولانی حساسیت ندارند.
3. عمر بلندی دارند و بعد از زلزله نیاز به تعویض ندارند، چرا که به شکل اولیه خود برمیگردند.
انواع میراگر :LED
میراگرهای سربی تسلیم شونده به دو دسته تقسیمبندی میشوند:
bulged-shaft lead extrusion 1.
Constricted tube type lead extrusion 2.
در نوع اول، شکل لوله خارجی برای سرب، محدودیت به وجود آورده و سربی که با یک غشای روغنکاری شده از جداره، جدا گردیده مجبور است تحت تحریک خارجی از مجرای میانی عبور کند. در نوع دوم میله میانی برآمده است و این محدودیت را به وجود میآورد.
در این مطالعه به bulged shaft type پرداخته میشود.
شکل : - 2-1 - جزئیات طراحی میراگر سربی توسط شرکت Robinson
در این میراگرها، سرب محبوس بین یک سیلندر و شفت فولادی با یک برآمدگی در مرکز آن است. نیروی منتقلشده به میراگر از سیلندر به شفت و از شفت به سرب است. با افزایش نیرو سرب در طی برش و تغییر شکلهای که در شفت بخصوص در bulged اتفاق میافتد، شروع به پلاستیک شدن میکند. این روند جریان پلاستیک شدن انرژی زیادی را جذب میکند. این میراگرها هم سختتر هستند و هم توانایی جذب انرژی بیشتری نسبت به میراگرهای ویسکوز دارند.
کاربرد میراگر سربی تسلیم شونده:
میراگرهای سربی bulged shaft type در موارد زیر کاربرد دارند:
.1 عرشه پل:
استفاده این میراگرها در عرشه پل، میرایی را تا 10 درصد و تغییر مکان و شتاب را بیش از 50 درصد کاهش میدهد
2. اتصالات تیر به ستون
3. چشمه اتصال
4. بادبندها
