2-8- سيستم مدار بسته 47
2-9- سيستم مدار باز- بسته 47
2-10- ميراگر هاي هيسترسيس فولادي 47
2-10-1- خصوصيات ميراگر هاي هيسترسيس فولادي 48
2-10-2- انواع ميراگر هاي فولادي 48
2-11- مفهوم کنترل ارتعاش در سازه ها 50
2-11-1- طبقه بندي روش هاي کنترل بر اساس ديناميک سازه ها 51
2-11-2- طبقه بندي تکنيک کنترل بر اساس نحوه عملکرد سيستم 51
2-11-2-1- روش کنترل غير فعال 51
2-11-2-2- روش کنترل فعال 52
2-11-2-3- روش کنترل ترکيبي يا مختلط 53
2-11-2-4- روش کنترل نيمه فعال 54
2-12- سيستم نوين جرم ميراگر متوازن 54
2-13- نتيجه گيري کلي 56
2-14- مزاياي جرم ميراگر متوازن 57
فصل سوم: طراحي سيستم‌هاي جداسازلرزه‌اي
3-1- كليات59
3-2- تحليل سازة جداسازي شده 59
3-2-1- عوامل مهم در انتخاب روش تحليل سازه 59
3-2-2- طراحي جداسازهاي لاستيكي با هسته سربي 59
3-3- ميراگرها و توصيه‌هاي طراحي 68
فصل چهارم: ملاحظات اجرايي در طراحي سازه‌هاي جداسازي شده
4-1- كليات 72
4-2- ملاحظات عمومي در زمان طراحي72
4-3- مشخصات بستر73
4-4- اثر نوع خاك 73
4-5- آثار حوزة نزديك 74
4-6- اثر مؤلفه‌ قائم زمين لرزه74
4-7- توجه به تأثير مودهاي بالاتر 75
4-8- ارتفاع ساختمان 75
4-9- رفتار روسازه 75
4-10- انتخاب موقعيت تجهيزات جداسازي در ارتفاع 75
4-11- طراحي بر اساس شرايط محيطي 77
4-12- مقاومت در برابر آتش 77
4-13- سختي جانبي جداسازها 77
4-14- قراردهي جداسازها در پلان 78
4-15- تعويض تجهيزات جداسازي 79
4-16- فاصله آزاد جانبي و قائم 79
4-17- طراحي اعضاي سازه‌اي مجاور واحدهاي جداساز80
4-18- جزييات اجرايي معماري 81
4-19- جزييات اجرايي تجهيزات مكانيكي 86
4-20- آزمايش‌هاي مورد نياز براي جداسازهاي لرزه‌اي 89
4-21- مطالعه اقتصادي طرح‌هاي داراي جداساز لرزه‌اي 90
4-22- كنترل نتايج طراحي 92
4-23- مدارك فني طرح 92
فصل پنجم: تحليل قاب بتني 5طبقه بر روي جداساز لرزه‌اي وپايه ثابت
5-1- مبناي طراحي99
5-2- پايداري سامانه جداساز 99
5-3- ضريب اهميت 99
5-4- گروه‌بندي ساختمانها بر حسب شكل 99
5-5- انتخاب روش تحليل پاسخ جانبي 99
5-5-1- كليات 99
5-5-2- تحليل استاتيكي 99
5-6- پروژه مورد تحليل 100
5-7- طراحي جداساز مورد نظر براي پروژه 103
5-7-1- مشخصات مقدماتي مسأله 103
5-7-2- تحليل 103
5-7-2-1- تغيير مكان طرح 103
5-7-2-2- نيروي تسليم اوليه 103
5-7-2-3- سختي ثانويه 104
5-7-3- طراحي 104
5-7-3-1- طرح اوليه هسته سربي 104
5-7-3-2- ابعاد جداساز 104
5-7-3-3- خصوصيات لاستيك 104
5-7-4- نتايج طراحي جداساز 106
5-8- نتايج تحليل 107
5-8-1- مقايسه شتاب، دو ساختمان جداسازي شده و پايه ثابت 107
5-8-2- مقايسه تغيير مکان جانبي، دو ساختمان جداسازي شده و پايه ثابت 111
5-8-3- مقايسه برش طبقات، دو ساختمان جداسازي شده و پايه ثابت 113
5-8-4- مقايسه پريود، دو ساختمان جداسازي شده و پايه ثابت 114

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

5-8-5- مقايسه سختي، دو ساختمان جداسازي شده و پايه ثابت 116
5-8-6- مقايسه جرم مشاركتي، دو ساختمان جداسازي شده و پايه ثابت 119
5-8-7- بررسي سازه براي طيف پاسخ شتاب از لحاظ نسبت ميرايي121
5-8-7-1- مقايسه سازه با ميرايي 10%وميرايي4% 121
5-8-7-2- مقايسه سازه با ميرايي 10%وميرايي 9%124
5-8-7-3- مقايسه سازه با ميرايي 10%وميرايي 11% 125
5-8-7-4- مقايسه سازه با ميرايي 10%و ميرايي 20%126
5-9- بررسي برش براساس ميرايي127
5-9-1- مقايسه سازه براي برش براساس ميرايي 10%وميرايي 4%127
5-9-2- مقايسه سازه براي برش بر اساس ميرايي 10%و ميرايي 9%128
5-9-3- مقايسه سازه براي برش بر اساس ميرايي 10%و ميرايي 11%129
5-9-4- مقايسه سازه براي برش بر اساس ميرايي10% و ميرايي 20%130
5-10- بررسي تغيير مکان131
5-10-1- مقايسه سازه براي تغيير مکان بر اساس ميرايي 10%و ميرايي 9%131
5-10-2- مقايسه سازه براي تغيير مکان بر اساس ميرايي 10% و ميرايي 11%134
5-10-3- مقايسه سازه براي تغيير مکان بر اساس ميرايي 10%و ميرايي 20%135
5-11- بررسي شتاب طبقات136
5-11-1- مقايسه سازه براي شتاب طبقات براساس ميرايي 10%و ميرايي 20%136
5-11-2- مقايسه سازه براي شتاب طبقات براساس ميرايي 10% و ميرايي 11%137
5-11-3- مقايسه سازه براي شتاب طبقات براساس ميرايي 10% وميرايي 4%138
5-11-4- مقايسه سازه براي شتاب طبقات براساس ميرايي 10%و وميرايي 9%139
5-12- حالت کلي بررسي براساس ميرايي140
5-13- شکل شماتيک بررسي رفتار سازه با نصب جداگر141
5-14- حلقه هاي هيسترسيس براي تکيه گاه سربي – لاستيکي142
5-15- حلقه هاي هيسترسيس نيرو -تغيير مکان براي تاکيه گاه سربي- لاستيکي 143
6-1- نتيجه گيري144
6-2- پيشنهادها 145
منابع 146
فهرست جداول :
جدول صفحه
فصل چهارم
جدول (4-1) : قابليت هاي مورد نياز براي سامانه جداسازي لرزه اي 72
جدول (4-2) : استاندارد هاي مورد استفاده براي آزمايش هاي لازم بر روي لاستيک 94
جدول (4-3) : مشخصات يک نمونه لاستيک معرفي شده توسط کارخانه توليد کننده 96
فصل پنجم
جدول(1) : پريود – شتاب براي جداساز 110
جدول (2) : پريود – شتاب بدون جداساز 111
جدول (3) : تغيير مکان جانبي براي جداساز 112
جدول (4) : تغيير مکان جانبي بدون جداساز 113
جدول (5) : برش طبقات براي سازه جداسازي شده و بدون جداساز 114
جدول (6) :پريود جداساز و بدون جداساز 116
جدول (7) :سختي سازه جداسازي و بدون جداسازي 119
جدول (8) :جرم مشارکتي براي سازه جداسازي و بدون جداسازي 121
جدول (9) :طيف پاسخ شتاب براي ميرايي 10%وميرايي 4% 122
جدول (10) :طيف پاسخ شتاب براي ميرايي 9% 124
جدول (11) :طيف پاسخ شتاب براي ميرايي 11% 125
جدول (12) :طيف پاسخ شتاب براي ميرايي 20% 126
جدول (13) :برش براي ميرايي 10% 127
جدول (14) :برش برا اساس ميرايي 9% ……………………………………………………………. 129
جدول (15) :برش بر اساس ميرايي 11%……………………………………………………………… 130
جدول (16) :برش بر اساس ميرايي 20%…………………………………………………………….. 131
جدول (17) :تغيير مکان جانبي نسبي در ميرايي 9%………………………………………………. 132
جدول (18) :تغيير مکان جانبي نسبي در ميرايي 10%……………………………………………… 133
جدول (19) :تغيير مکان جانبي نسبي در ميرايي 11%………………………………………………134
جدول (20) :تغيير مکان جانبي نسبي در ميرايي 20%………………………………………………135
جدول (21) :شتاب طبقات براي ميرايي 20%و ميرايي 10%……………………………………….136
جدول (22) :شتاب طبقات براي ميرايي 11% و ميرايي 10%………………………………………137
جدول (23) :شتاب طبقات براي ميرايي 4%و ميرايي 10%…………………………………………138
جدول (24) :شتاب طبقات براي ميرايي 9%و ميرايي 10%…………………………………………139
فهرست شکلها:
شکل صفحه
فصل اول
شکل(1-1) : سيستم جداسازي از پي و سيستم جداسازي بين طبقات 5
شکل (1-2) : سيستم سازه اي بر روي جداساز لاستيکي با هسته سربي 6
شکل (1-3) : نحوه مقابله ساختمان با نيروي زلزله 7
شکل (1-4) : نحوه مقابله ساختمان با نيروي زلزله 7
شکل (1-5) : نمونه اي از کاربرد سيستم جداسازي در سازه 8
شکل (1-6) : آسيب پذيري ساختمان بدليل عدم استفاده از سيستم جداسازي 9
شکل (1-7) : شکل ساختمان برروي جداساز لرزه اي 10
شکل (1-8) : رفتار لرزه اي دو سازه جداسازي شده و سازه با پايه ثابت 11
شکل (1-9) : شکل پاسخ شتاب براي سازه جداسازي شده و سازه با پايه ثابت 12
شکل (1-10) : نمونه اي از سيستم جک هيدروليکي مورد استفاده در سازه 13
شکل (1-11) : اجزاي سيستم جک هيدروليکي 14
شکل (1-12) : اجراي سيستم جداساز در پي ساختمان 15
شکل (1-13) : نحوه بکارگيري سيستم فنري در سازه 16
شکل (1-14) : نمونه اي از سيستم جداساز فنري 17
شکل (1-15) : نمونه اي از سيستم جداساز فنري 18
شکل (1-16) : اجزاي يک سيستم هسته مرکزي 19
شکل (1-17) : نحوه بکارگيري سيستم هسته مرکزي در ساختمان 20
شکل (1-18) : اجزاي تشکيل دهنده سيستم هسته مرکزي 21
شکل (1-19) : اجزاي تشکيل دهنده سيستم هسته مرکزي 22
شکل (1-20 ) : نحوه استفاده از سيستم هسته مرکزي در ساختمان23
شکل (1-21) : نحوه استفاده از سيستم هسته مرکزي در ساختمان 24
شکل (1-22) : نحوه استفاده از سيستم هسته مرکزي در ساختمان25
شکل ( 1-23) : نحوه استفاده از سيستم هسته مرکزي در ساختمان 26
شکل ( 1-24) : نحوه استفاده از سيستم هسته مرکزي در ساختمان 27
شکل (1-25) : نحوه استفاده از سيستم هسته مرکزي در ساختمان 28
شکل (1-26) : آزمايش مقاومت جداساز 29
شکل ( 1-27) : نحوه بکارگيري سيستم جداساز و برش ستون30
شکل (1-28) : نحوه بکارگيري سيستم جداساز و برش ستون 31
شکل (1-29) : نحوه استفاده از سيستم جداساز در ساختمان 32
شکل (1-30) : آزمايش بر روي سيستم جداسازي و بررسي عملکرد آن 33
شکل (1-31) : نحوه بکارگيري سيستم هاي جداسازي در ساختمان 34
شکل (1-32) : نحوه بکارگيري سيستم هاي جداسازي در ساختمان 35
شکل (1-33) : نحوه بکارگيري سيستم هاي جداسازي در ساختمان 36
شکل(1-34) : نحوه بکارگيري سيستم هاي جداسازي در ساختمان 37
فصل سوم
شکل (3-1) : رفتار غير خطي جداساز لاستيکي با هسته سربي 60
شکل (3-2) : ساختمان جداساز لاستيکي با هسته سربي 60
شکل (3-3) : روند طراحي جداساز لاستيکي با هسته سربي67
فصل چهارم
شکل ( 4-1) : نرم شدن خاک منجر به افزايش پاسخ سازه در دوره تناوب بلند تر 74
شکل (4-2) : جداسازي در ارتفاع 76
شکل (4-3) : جداسازي لرزه اي سازه زير زميني76
شکل (4-4) : چيدمان در نتايج طراحي تاثير گذار است77
شکل(4-5) : روا داري در بخش هاي مختلف 80
شکل(4-6) : توزيع تنش برروي جداساز 81
شکل (4-7) : نمايش جزئيات اجرايي توصيه شده در برش يک ساختمان 83
شکل (4-8) : توجه به رعايت روا داري هاي جانبي در جزئيات ساختمان جداسازي شده 84
شکل (4-9) : جزئيات نحوه استفاده از لوله هاي تاسيساتي انعطاف87
شکل (4-10) : هزينه اجرا و خطر پذيري زلزله براي ساختمان91
فصل پنجم
شکل (5-1) : پلان ساختمان پنج طبقه بتني 101
شکل (5-2) : شکل برش يافته ساختمان پنج طبقه بتني102
شکل (5-3) : طيف شتاب براي سازه جداسازي شده و بدون جداساز109
شکل (5-4) : تغيير مکان جانبي براي سازه جداسازي شده و بدون جداساز 112
شکل (5-5) : برش طبقات براي سازه جداسازي شده و بدون جداساز 114
شکل (5-6) : پريود براي سازه جداسازي شده و بدون جداساز 115
شکل (5-7) : سختي براي سازه جداسازي شده و بدون جداساز 118
شکل (5-8) : جرم مشارکتي براي سازه جداسازي شده و بدون جداساز 120
شکل (5-9) : تاثير افزايش زمان تناوب و افزايش ميرايي بر شتاب 140
شکل (5-10) : تاثير افزايش زمان تناوب و افزايش ميرايي برکاهش زلزله 141
شکل (5-11) : حلقه هيسترسيس براي تکيه گاه سربي – لاستيکي 142
شکل (5-12) : حلقه هيسترسيس نيرو – تغيير مکان براي تکيه گاه سربي- لاستيکي 143

فصل اول: مفاهيم
1- مقدمه:
خسارات وارد بر ساختمان‌هاي مختلف بر اثر زمين‌لرزه، به صورت كلي ناشي از دو عامل اساسي است كه عبارت‌اند از:
– رانش نسبي طبقات ساختمان نسبت به يكديگر
– شتاب ايجادشده در کف‌هاي ساختمان
تغيير شكل طبقات ساختمان، در ارتفاعات مختلف، ايجاد رانش نسبي مي‌كند. از آنجائيكه طبقات در يك زمان و با يك سرعت حركت نمي‌كنند، لذا در هنگام وقوع زلزله يك جابجايي نسبي افقي بين آن‌ها به وجود مي‌آيد. حتي گاهي بر اثر تغيير جهات نيروي وارده بر ساختمان، به علت همسان نبودن انتقال نيرو به تمامي طبقات، طبقات ساختمان در جهات مختلف حركت مي‌كنند كه باعث تخريب ديوارهاي جداساز داخلي، شكستن پنجره‌ها و انهدام تأسيسات خدماتي ساختمان شده، امكان بهره‌برداري از آن را سلب نموده، خسارات قابل‌توجهي وارد مي‌سازد. همچنين شتاب ناشي از زلزله به کف‌هاي ساختمان كه محل تمركز جرم سازه مي‌باشند منتقل مي‌شود و در هر كف، شتابي متناسب با جرم آن به وجود مي‌آيد.
اين شتاب طبقاتي به ساكنين ساختمان و دستگاه‌هاي حساس نصب‌شده آسيب رسانده و موجب ايجاد خسارت مي‌گردد. در ساختمان‌هاي ويژه كه بهره‌برداري از تجهيزات نصب‌شده داخلي هدف اصلي از احداث آن‌ها را شامل مي‌شود، خسارات وارده به تجهيزات فوق به مراتب بيشتر از خسارات وارده بر سازه اصلي است.
لذا مسئله اصلي به منظور تأمين مقاومت لرزه‌اي بالاي يك ساختمان، چگونگي به حداقل رساندن تغيير مكان بين طبقه‌اي و شتاب‌هاي طبقات است.
تغيير مکان‌هاي طبقه‌اي زياد سبب خسارت ديدن اجزاي غير سازه‌اي و تجهيزات متصل‌کننده طبقات مي‌شود كه مي‌توان آن را با افزايش سختي كاهش داد؛ اما اين عمل سبب تقويت و تشديد حركت زمين مي‌شود كه به نوبه خود سبب افزايش شتاب طبقات شده و منجر به خسارت ديدن تجهيزات حساس داخلي مي‌شود. شتاب‌هاي طبقات را مي‌توان با نرم‌تر كردن سيستم كاهش داد؛ اما انعطاف‌پذيري بيش از حد موجب تغيير مکان‌هاي قابل‌توجه در تراز طبقات و خرابي‌هاي وسيع ناشي از آن و عملكرد نامناسب سازه تحت اثر نيروي باد و زلزله‌هاي كم قدرت شده و از سوي ديگر مستلزم طراحي و هزينه اضافي جهت تعبيه نرمي مورد نظر در اعضاء و اتصالات سازه مي‌گردد. محدوديت‌هاي فوق به خوبي نشان مي‌دهد كه شيوه موجود طراحي ساختمان‌ها در برابر زلزله، طراحي مطلوب و ايده‌آل سازه‌ها را به دست نخواهد داد. مسئله فوق به خصوص در مورد سازه‌هاي ويژه كه انتظار بهره‌وري بالايي در شرايط پس از زلزله در مورد آن‌ها وجود دارد، صادق است. لذا روش ديگري كه از اوايل قرن حاضر مطرح بوده و در دهه‌هاي اخير به علت در دسترس قرار گرفتن امكانات مختلف چه از نظر تكنولوژي ساخت و چه از نظر دانش مهندسي در خصوص تحليل، طراحي و اجرا براي مقاوم ساختن سازه‌ها در برابر زلزله به عرصه عمل وارد شده است، جداسازي در برابر زلزله يا جداسازي لرزه‌اي است هدف اصلي در اين روش جلوگيري از انتقال مستقيم نيروي زلزله از پي به سازه است. استفاده از جداساز، تنها راه عملي كاهش همزمان تغيير مكان بين طبقه‌اي و شتاب‌هاي طبقات است و با كمتر كردن تغيير مکان‌هاي حاصله در تراز جداساز، نرمي مورد نياز سازه را فراهم مي‌كند.
به عبارت ديگر جداسازي لرزه‌اي يك روش نوين براي طراحي ساختمان‌ها در برابر زلزله است كه مبناي آن كاهش نيروهاي وارد به سازه در اثر زمين‌لرزه، به جاي افزايش ظرفيت سازه براي تحمل بارهاي جانبي است. اساس اين روش كاهش پاسخ‌ها، به وسيله افزايش زمان تناوب و ميرايي در سازهاست. همچنين كاربرد اين روش موجب مي‌شود كه تغيير شکل‌هاي سازه در محدوده الاستيك باقي بماند كه اين مساله به سطح ايمني سازه خواهد افزود.
در اين روش تنها براي ايجاد صلبيت جانبي سازه در برابر بارهاي جانبي مانند بار باد و بارهاي بهره‌برداري، يكسري عناصر باربر جانبي در حداقل نياز توصيه مي‌شود.
در اين روش چون سهم اندكي از نيروي زلزله به سازه وارد مي‌شود، نتايج زير را مي‌توان انتظار داشت:
– تغيير مكان طبقات و تغيير مکان‌هاي نسبي طبقات كاهش مي‌يابد.
– كاهش قابل‌ملاحظه‌اي در شتاب طبقات به وجود مي‌ايد.
– خسارات سازه‌اي و نيز خسارات غير سازه‌اي به طور محسوسي كاهش مي‌يابد.
– از مقاطع با ظرفيت کمتر استفاده مي‌شود.
مفهوم جداسازي لرزه‌اي منبعي غني از تحقيقات نظري را هم در زمينه ديناميك سيستم‌هاي سازه‌اي جداشده و هم در زمينه مكانيك خود سازه‌ها فراهم ساخته است. اين تحقيقات نظري كه به طور وسيعي در مجله‌هاي مهندسي سازه و زلزله منتشرشده‌اند، سبب پيدايش توصيه‌هاي طراحي براي سازه‌هاي جداسازي شده و نيز ضوابط طراحي جداسازها شده است. امروزه كشورهاي متعددي آئين نامه‌هاي طراحي براي سازه‌هاي جداساز شده ارائه مي‌دهند. كشورهايي نظير آمريكا، ژاپن، ايتاليا و نيوزيلند در اين زمينه پيشرو بوده و هر كدام آئين نامه خاص خود را دارا است.
1-1- پيشينة تحقيق
1-1-1- كانكو و همكاران (1990) يك بررسي مقايسه‌اي در رابطه با خصوصيات ديناميكي و مفيد بودن چهار نوع سيستم جداسازي ارتعاشي يعني سيستم تكيه‌گاه لاستيكي لايه‌اي با مير اگر روغني، سيستم تکيه‌گاه لاستيكي با ميرايي بالا، تکيه‌گاه‌هاي سربي، لاستيكي و تکيه‌گاه‌هاي لاستيكي لايه‌اي با سيستم مير اگر فولادي را ارائه كرده‌اند.
1-1-2- همچنين تساي و کلي (1989) رفتار يک سازه را بر روي جداساز خطي که به صورت جرم پايه و فنر خطي در پايه وميراگر مدل شده است، به صورت آشفتگي نسبت به فرکانس‌ها وشکلهاي مودي در سيستم با پايه ثابت بررسي کرده‌اند.
1-1-3- تساي و کلي (1988) رفتار غير کلاسيک مودهاي جداسازي شده را مورد بررسي قرار داده‌اند و براي سازه جداسازي نشده دو مود در نظر گرفته‌اند.
1-1-4- آندريانو و کار (1991) اخيراً مطالعه اصولي در ارتباط با توزيع نيروهاي جانبي در سازه‌هايي با جداسازي غيرخطي انجام داده‌اند.
1-2- كليات
هميشه يك سؤال مطرح است و آن اين است كه: چرا ما با زلزله مقابله مي‌كنيم؟
و جوابي كه داده مي‌شود، آن است كه از ضررهاي جاني و مالي كه بر اثر زلزله به وجود مي‌آيد جلوگيري شود. هر روزه مهندسان و طراحان و دانشمندان درصدد به دست آوردن مصالح مقاوم‌تر نسبت به قبل و به وجود آوردن راه‌ها و طراحي‌هاي جديد براي جلوگيري از اين ضررهاي مالي و جاني هستند. هر روزه مهندسان براي مقاوم‌سازي سازه‌ها و راه‌ها آئين نامه‌هاي جديدي را ارائه مي‌دهند تا سازه‌هايي كه قرار است ساخته شوند مقاومت لازم براي مقابله با زلزله و در نهايت آن داشتن كمترين خسارت را داشته باشند؛ اما آيا سازه‌هايي كه انسان بدين صورت مي‌سازد (مقابله با زلزله) هميشه و در هر نوع زلزله‌اي مي‌تواند در مقابل زلزله‌هاي گوناگون مقاومت كند يا خير؟
ما مي‌دانيم كه يكي از راه‌هاي مقاوم‌سازي سازه‌ها، كم كردن بار ساختمان است؛ اما از طرفي هم مي‌دانيم كه از بارهاي زنده در ساختمان نمي‌توان كم نمود. بنابراين بايد از بارهاي مرده‌ي ساختمان تا حد امكان كم كرد كه منظور همان بارهاي سازه‌اي است. امروزه راه‌هاي گوناگوني براي كم نمودن و سبک سازي بارهاي سازه‌اي ساختمان ارائه شده است اين روش يكي از راه‌هاي مقاوم‌سازي سازه‌ها در برابر زلزله است، اما آيا هميشه مي‌توان اين راه‌ها را ادامه داد؟ در شکل (1-1)، سيستم سازه‌اي نشان داده شده است که يک‌بار جداسازي در پي صورت گرفته و در ساختمان مشابه سيستم جداسازي بين طبقات قرار داده شده است.
شكل (1-1)
به همين دليل، دانشمندان و مهندسان در صدد برآمدند كه روش‌هاي جديدتري را براي جلوگيري از خسارات زلزله ارائه دهند. يكي از روش‌هاي ارائه‌شده، جذب انرژي زلزله است. از مفيدترين راه‌هاي كنترل و كاهش ارتعاشات سازه به‌کارگيري سيستم‌هاي جداسازي توده‌اي است. در شکل (1-2) سيستم سازه‌اي بر روي جداساز لاستيکي با هسته سربي نشان داده شده است.
شكل (1-2)
در مواقعي كه زلزله به وقوع مي‌پيوندد سازه‌ جاي اين كه مثل يك جسم صلب با نيروهاي زلزله مقابله كند. در ارتعاشات با زلزله همراه مي‌شود و نيروهاي زلزله را جذب مي‌كند و سازه ميرايي‌هايي كه زلزله به سازه مي‌دهد را در درون خود خنثي مي‌كند و اين همان ميرا كردن سازه است.
ميرايي در پي‌ها به دو بخش كلي تقسيم مي‌شود:
1- ميرايي در طبقات
2- ميرايي در پي‌ها
1-3- مقابله يا همراهي (جذب) نيروهاي زلزله:
مقابله با نيروهاي زلزله در سازه‌ها كه پي‌ها و سازه‌ها به صورت يك جسم صلب ساخته‌شده و در برابر نيروهاي زلزله و باد مقاومت مي‌كنند. اين سازه‌ها براي يك زلزله طرح محاسبه مي‌شوند و اگر يك زلزله بيشتر و يا همان زلزله طرح به وقوع بپيوندد ممكن است كه خرابي‌هاي زيادي در سازه نداشته باشيم؛ اما خرابي‌هايي كه در سازه خواهيم داشت، ديگر سازه را قابل‌استفاده نمي‌كند. يعني با وقوع يك زلزله، ديگر ساختمان جايي براي زندگي كردن نيست و بايد به دنبال يك مسكن يا سرپناه جديد باشيم، كه اين خود مقرون به صرفه نيست.
در شکل (1-3) و شکل (1-4)، نحوه مقابله ساختمان با نيروي زلزله نشان داده شده است.
شكل (1-3)
شكل (1-4 )
اما همراهي يا جذب نيروهاي زلزله اين امكان را به ما مي‌دهد كه اگر زلزله به وجود آيد، ما مي‌توانيم كمترين خسارت را داشته باشيم و اگر خسارتي ديده باشد مي‌توان با تعويض آن قطعه، سازه دوباره مورد استفاده قرار گيرد كه اين خود يك مزيت بسيار بزرگ است.
اما بايد اين نكته را مدنظر داشت كه سازه‌هاي استاتيكي از نظر قيمت هزينه‌ي كمتري نسبت به سازه‌هاي ديناميكي دارند؛ اما با وقوع يك زلزله باز هم مي‌توان اين نتيجه را گرفت؟ آيا با از بين رفتن يك انسان باز هم مي‌توان اين موضوع را مدنظر داشت؟
همان طور كه چندي پيش بر اثر وقوع يك زلزله در شهر بم ما چندين هزار از هم‌وطن‌هايمان را از دست داديم و در ژاپن با داشتن يك چنين سازه‌اي حتي ساكنان ساختمان وقوع زلزله را احساس نكردند.
شكل (1- 5)
براي افزايش کار آيي جداسازهاي لرزه‌اي مي‌توان با استفاده از روش‌هاي كنترلي مختلف، پارامترهاي جداساز لرزه‌اي را تحت كنترل درآورد و با بهينه‌سازي آن‌ها بهترين پاسخ را براي سيستم به دست آورد. در شکل (1-5) نمونه‌اي از کاربرد سيستم جداسازي در سازه نشان داده شده است.
1-3-1- ميرايي در طبقات:
در بعضي از سازه‌ها مير اگرهايي در همه‌ي طبقات قرار مي‌دهند كه در موقع وقوع زلزله تمام مير اگرها باهم كار مي‌كنند و طبقات به طور كاملاً مجزا از يكديگر حركت مي‌كنند مانند نمودار مودي كه هر عضو يا طبقه به طور جداگانه حركت مي‌كند و اين مزيت را دارد كه به پي ساختمان هيچ‌گونه آسيبي نمي‌رسد و طبقات هيچ‌گونه آسيبي نمي‌بينند اما اين نوع سازه مشكلات زيادي دارد. براي مثال: هزينه‌ي بسيار بالاي اجراي اين نوع سازه و يا اين كه در نوع سازه‌ها ممكن است ما دچار پديده ستون لاغر شويم كه خود در موقع وقوع زلزله بسيار خطرناك است. بنابراين معمولاً در جهان چنين سازه‌هايي ساخته نمي‌شوند.
1-3-2- ميرايي در پي‌ها:
در سال‌هاي اخير استفاده از سيستم (Base lsolation ايزولاسيون پي‌ها) به منظور كاهش اثر نيروي زلزله بر ساختمان‌ها و پُل‌ها گسترش زيادي يافته است.
شكل (1- 6)
اساس اين سيستم ايجاد يك لايه با سختي جانبي كم (مير اگرها)، بين سازه فوقاني و زمين است كه باعث كاهش فركانس سازه فوقاني و دور كردن از فركانس نوسانات زمين مي‌شود و نيز ميزان حركت انتقال‌يافته از زمين به سازه را كاهش مي‌دهد. در شکل (1- 6) به دليل عدم استفاده از سيستم جداسازي سازه دچار آسيب‌هاي لرزه‌اي گرديده است.
شكل (1-7)
جداسازهاي لرزه‌اي از مدت‌ها قبل به منظور كاهش اثرات ناشي از زلزله و بهبود عملكرد لرزه‌اي سازه‌ها به روش‌هاي مختلفي مورد استفاده قرارگرفته‌اند. اخيراً به دليل توسعه علم و تكنولوژي مربوط به طراحي و ساخت جداسازهاي لرزه‌اي و فراهم شدن امكان مدل‌سازي آن‌ها در نرم‌افزارهاي مختلف، مورد توجه بيشتر محققين قرارگرفته‌اند. از طرفي، نقش رفتار غيرخطي جداسازهاي لرزه‌اي، ايزولاتورها، در پاسخ سازه‌هاي پايه جدايش شده بسيار مهم است. كه در جهان اين نوع سازه‌ها يا ايزولاسيون پي‌ها متداول است و اكثر سازه‌ها يا مي‌توان گفت تمام ساختمان‌هايي كه مير اگر در آن‌ها استفاده مي‌شود از اين نوع هستند.
در شکل (1- 8) رفتار لرزه‌اي دو سازه جداسازي شده و سازه به پايه ثابت بر اساس آزمايش ميز لرزان مورد مقايسه قرار گرفته است.
شكل (1- 8 )
شكل (1- 9)
خود اين سيستم شامل چند نوع است، كه سيستم‌هاي متداول آن شامل:
1- سيستم ثقلي
2- سيستم جك‌هاي هيدروليكي
3- سيستم فنري
4- سيستم هسته مركزي
كه متداول‌ترين آن‌ها سيستم هسته‌ي مركزي است.
1-4- سيستم ثقلي:
اين سيستم بر پايه‌ي نيروي ثقل و وزن سازه بر روي ستون‌هاي اصلي يا ستون‌هاي وسط طراحي مي‌شود. اين سيستم جزء اولين سيستم‌هاي Base Isolation بوده كه توسط هندي‌ها ارائه شده است و به علت معايب زياد كمتر استفاده مي‌شود. نحوه عملكرد اين سيستم به اين گونه است كه در اين سيستم در زير ستون‌هاي اصلي يا ستون‌ كه در مركز يا وسط ساختمان قرار دارند مير اگرها را گذشته و ستون‌هاي كناري و گوشه كه كمترين بار ثقلي به آن وارد مي‌شود را مستقيماً به پي وصل مي‌كنند. اين سيستم نسبت به حرارت بسيار حساس است. يعني اگر در ساختمان آتش‌سوزي رخ دهد و گرما به مير اگرها (جداسازهاي لرزه‌اي) برسد باعث از بين رفتن جداسازها شده و ستون‌هاي وسطي كه مير اگرها در زير آن‌ها قرار داده شده است به يک‌باره زير آن‌ها خالي مي‌شود و سازه تخريب مي‌شود.
نمونه اجراشده اين سيستم در ايران ساختمان مجلس شوراي اسلامي است و نمونه‌ي ديگر آن در كشورهاي ديگر برج‌هاي دوقلوي آمريكا بود كه همان طور كه مشاهده‌شده با وجود آن كه هواپيما به طبقات بالا برخورد كرد ولي بعد از چند ساعت كل ساختمان تخريب شد. علت اين پديده اين بود كه حرارت ناشي از آتش‌سوزي به سيستم جداسازهاي لرزه‌اي رسيد و بعد از چند ساعت كل سازه يكجا تخريب شد.
1-5- سيستم جك‌هاي هيدروليكي:
همان طور كه از نام آن پيداست، نحوه‌ي عملكرد اين نوع سيستم مشخص است در اين سيستم از جك‌هاي هيدروليكي (روغني) مانند جك‌هاي روغني ماشين استفاده مي‌شود. اين جك‌ها در زير تمام ستون‌هاي سازه قرار مي‌گيرند. شکل (1-10) نمونه‌اي از سيستم جک هيدروليکي مورد استفاده در سازه را نشان مي‌دهد.
شكل (1- 10)

شكل (1-11)
چون در اين سيستم از سيال‌ها در ساختن جك‌هاي هيدروليكي استفاده مي‌شود بنابراين با توجه به خواص تراكم ناپذير بودن سيالات و نيز رفتار مناسب در مقابل ارتعاشات مي‌توان گفت كه اين سيستم بهترين روش جداساز لرزه‌اي است؛ اما به علت هزينه‌ي بالا، استفاده اين سيستم مقرون به صرفه نيست، هزينه بالاي اين سيستم به علت توليد پرهزينه و زمان بر جك‌هاي هيدروليكي با خطايي برابر با صفر است. در شکل (1-11) اجزاي سيستم جک هيدروليکي نشان داده شده است.

شكل (1-12)
1-6- سيستم فنري:
اين سيستم هم همان طور كه از نامش پيداست نحوه‌ي استفاده و مصالح اصلي آن مشخص است. اين سيستم بايد در يك نيم طبقه يا يك طبقه در زير ساختمان استفاده شود. در اين سيستم يك جسم با سختي كمتر از ستون در زير ستون مي‌گذارند و در بالاي مير اگر ستون را قرار داده و بعد از آن با گذاشتن و بستن فنرهاي قوي در 4 طرف ستون، ستون را مهار مي‌كنند. وظيفه‌ي اين مير اگر و فنرها در موقع زلزله آن است كه اگر زلزله يا ارتعاشي رخ دهد مير اگر حركت كرده و نمي‌گذارند كه اين حركت به بيش از حد مجاز برسد. نحوه عملكرد به اين گونه است كه از هر طرف كه ارتعاش يا حركت در ستون داشته باشيم يا 2 فنر و يا هر 4 فنر كه هميشه 2 تا در حال فشار و 2 تا در حال كشش هستند كار مي‌كنند. اين كشش و فشار باعث مي‌شود كه از حركت‌هاي بيش از اندازه‌ي ستون جلوگيري شود.
در اين سيستم بايد از پي راد يال جنرال يا يكپارچه استفاده كرد. چون در اين سيستم همان‌گونه كه گفته شد يك ستون و 4 فنر متصل به آن باهم كار مي‌كنند و خود اين فنرها نيز داراي پي جداگانه مي‌باشند تا در موقع فشار يا كشش بتوانند نيروهاي وارده را تحمل كنند و اين خود جاي زيادي را اشغال مي‌كند به همين علت است كه بايد يك طبقه جداگانه براي اين سيستم در نظر گرفته شود. البته بايد اين نكته را مدنظر داشت كه اين فنرها بايد بسيار قوي باشند تا بتوانند وزن يك ستون را تحمل كنند بنابراين ظرفيت اين فنرها بايد مورد محاسبه قرار گيرد. شکل (1-13) نحوه به‌کارگيري سيستم فنري در سازه را نشان مي‌دهد.
شكل (1-13)
شكل (1-14)
در شکل (1- 14) و (1- 15) نمونه‌اي از سيستم هاي جداسازي فنري نشان داده شده است.
شكل (1- 15)
1-7- سيستم هسته مركزي:

اين سيستم متداول‌ترين سيستم ارائه‌شده و اجراشده در دنيا است. كه علت متداول بودن آن اين است كه ايرادهاي سيستم ثقلي را ندارد و همچنين هزينه‌ي بالاي جك‌هاي هيدروليكي و فضا گير بودن سيستم فنري را هم ندارد. در اين سيستم در زير تمام ستون‌ها مير اگرها يا جداسازهاي لرزه‌اي را قرار مي‌دهند. مواد اوليه‌ي اين سيستم كائوچو و لاستيك است. در وسط اين جداسازها يك هسته‌ي فولادي يا سربي قرار دارد به همين علت به آن سيستم هسته‌ي مركزي گفته مي‌شود. در شکل (1- 16) اجزاي يک سيستم هسته مرکزي را نشان مي‌دهد.
شكل (1- 16)
شكل (1-17)
هسته‌‌ي مركزي داراي ارتفاعي كمتر از ارتفاع مير اگر است. اين هسته براي مواقعي است كه اگر مير اگر از بين رفت و تخريب شد زير ستون خالي نشود و ستون روي اين هسته‌ي مركزي بماند و هسته‌ِ مير اگر وزن ستون را تحمل كند. اگر اين هسته‌ي مركزي نباشد جداساز تخريب مي‌شود و زير ستون به يک‌باره خالي‌شده و باعث تخريب كلي سازه مي‌گردد.
قرار گرفتن مواد اوليه‌ي اين سيستم و هسته‌ي مركزي آن به اين صورت است بعد از هسته‌ي مركزي كه در وسط قرار دارد، لايه كائوچو و لاستيك و صفحات فولادي قرار مي‌گيرند. بدين ترتيب كه يك لايه كائوچو و لاستيك و فولاد را قراردادند يك صفحه روي آن‌ها مي‌گذارند كه صفحه‌ِ پايين روي پي قرار مي‌گيرد و در روي صفحه‌ي بالا ستون قرار مي‌گيرد. وظيفه‌ِ كائوچو و لاستيك جذب ارتعاشات است و وظيفه‌ي صفحات فولادي تحمل بار سازه. تمامي صفحات فولادي و كائوچويي و بيس‌هاي اين سيستم بايد محاسبه شوند.
شکل (1-17) نحوه به‌کارگيري سيستم هسته مرکزي در پي ساختمان را نشان مي‌دهد.
شكل (1- 18)
شكل (1- 19)
اين نوع سيستم شامل هم سازه‌هاي فولادي و هم سازه‌هاي بتني است.
نحوه‌ي اجرا آن بدين شكل است كه پي به صورت يكپارچه اجرا مي‌شود و براي هر ستون ميل‌گردهايي همانند بولت قرار مي‌دهند كه جاي جداسازهاي لرزه‌اي است و بعد صفحه‌ي جداسازها را روي ميل‌گردها گذاشته و جداسازها را به ميل‌گردها مي‌بندند (مانند صفحه ستون).
شکل (1- 18) و شکل (1- 19) اجزاي تشکيل‌دهنده سيستم هسته مرکزي را نشان مي‌دهد.
شكل (1-20)
شكل (1-21)
اگر سازه‌ي ما فولادي باشد بعد از اجراي جداسازها و ستون‌ها روي آن‌ها اجرا مي‌شوند و اگر سازه ما بتني باشد در روي صفحه بالاي مير اگرها ميل‌گردهايي قرار داده مي‌شود كه قبلاً جاي اين ميل‌گردها مشخص شده است و اين ميله گردها به صفحه‌ي بالا بسته مي‌شوند (همانند يك ستون برعكس) و بعد با اين ميل‌گردها ستون بتن‌ريزي شده و اجرا مي‌گردد. شکل‌هاي (1- 20) تا (1- 25) نحوه استفاده از سيستم هاي هسته مرکزي در ساختمان‌هاي مختلف نشان مي‌دهد.
شكل (1-22)
شكل (1-23)
شكل (1- 24)
شكل (1- 25)
1-7-1- معايب هسته مركزي:
هر چند سال يک‌بار در زلزله‌هاي بالاي 4 ريشتر جداسازها بايد تعويض شوند. همچنين خشك شدن هسته نيز باعث تعويض شدن جداسازها مي‌شود.
نحوه‌ي تعويض جداسازها بدين صورت است كه آن قسمت از ستون كه بالاي جداسازها قرار دارد را با جك‌هاي هيدروليكي بسيار قوي به بالا مي‌كشند و ستون را به اندازه 2/0 تا 2 ميلي‌متر بالا مي‌برند تا بتوانند جداسازها را بيرون كشيده و دوباره يك مير اگر جديد جايگزين آن كنند. كه اين خود هزينه و دقت زيادي را مي‌طلبد. جهت امتحان از مقاومت جداساز و تعويض آن، جداساز جديد را از بغل طي فشار 5200 pha قرار مي‌دهند تا بفهمند كه آيا مير اگر ترك مي‌خورد يا خير. در صورت ايجاد ترك، جهت ترك‌هاي ايجادشده از سمت هسته‌ي مركزي و از چهار طرف به سمت بيرون است. (همانند آزمايش مقاومت نمونه بتن در كارگاه) شکل (1- 26)
شكل (1- 26)
در شکل (1-27) و (1- 28) نحوه به‌کارگيري سيستم جداساز و برش ستون و جايگذاري سيستم جداساز در زير ستون را نشان مي‌دهد.
شكل (1-27)
شكل (1- 28)
1-7-2- طراحي جداسازها:
طراحي اين جداسازها (مير اگرها) در ايران به صورت دستي انجام مي‌شود. ولي نرم‌افزارهاي طراحي اين نوع سازه‌ها در جهان موجود است، اما در ايران موجود نيست. از نمونه‌هاي اجراشده اين نوع سازه در ايران مي‌توان به فرودگاه امام خميني (ره) و يا نيروگاه هسته‌اي بوشهر اشاره كرد.


پاسخ دهید