سیستم جداسازی پایه برای زلزله: طرح کلی در مورد اصول ، انواع ، مزایا و برنامه ها

یک زمین لرزه یا زمین زمین به خودی خود یک فاجعه نیست ، بلکه یک پدیده طبیعی است که ناشی از حرکت زمین ، گاهی خشونت است. اینها امواج سطحی تولید می کنند که باعث لرزش زمین و سازه هایی می شوند که در بالای آن ایستاده اند. بسته به ویژگی این ارتعاشات ، زمین ممکن است ترک ، شکاف و شهرک ایجاد کند. خطر احتمالی از دست دادن زندگی ، ابعاد بسیار جدی را به طراحی لرزه ای می افزاید و مسئولیت اخلاقی را بر روی مهندسان سازه قرار می دهد. در زمان های اخیر ، بسیاری از سیستم های جدید برای کاهش نیروهای زلزله که بر روی ساختار عمل می کنند یا برای جذب بخشی از انرژی لرزه ای توسعه یافته اند ، توسعه یافته است.
یکی از سیستم های حفاظت از لرزه ای بسیار گسترده و پذیرفته شده ، انزوای پایه است.

جداسازی پایه یکی از پذیرفته شده ترین سیستم های حفاظت از لرزه ای در مناطق مستعد زلزله است. این اثر زلزله را با جدا کردن ساختار از حرکات زمینی بالقوه خطرناک کاهش می دهد. جداسازی لرزه ای یک استراتژی طراحی است که ساختار اثرات مضر حرکت زمین را مشخص نمی کند. اصطلاح انزوا به کاهش تعامل بین ساختار و زمین اشاره دارد.

هنگامی که سیستم انزوا لرزه ای در زیر ساختار قرار دارد ، به آن "انزوا پایه" گفته می شود.
هدف دیگر یک سیستم انزوا فراهم کردن وسیله اضافی برای اتلاف انرژی است و از این طریق شتاب منتقل شده به روبنا را کاهش می دهد. جداشدگی به ساختمان اجازه می دهد تا با انعطاف پذیری بیشتری رفتار کند که باعث بهبود پاسخ آن به یک زمین لرزه می شود. مفهوم انزوا پایه از طریق نمونه ای از ساختمان که بر روی غلطک های بدون اصطکاک استراحت می کند ، توضیح داده شده است. هنگامی که زمین تکان می خورد ، غلطک ها آزادانه می چرخند ، اما ساختمان بالا حرکت نمی کند.
بنابراین ، هیچ نیرویی به دلیل لرزش زمین به ساختمان منتقل نمی شود. به سادگی ، ساختمان زمین لرزه ای را تجربه نمی کند.

مفهوم انزوا پایه از طریق نمونه ای از ساختمان که بر روی غلطک های بدون اصطکاک استراحت می کند ، توضیح داده شده است. هنگامی که زمین تکان می خورد ، غلطک ها آزادانه می چرخند ، اما ساختمان بالا حرکت نمی کند. بنابراین ، هیچ نیرویی به دلیل لرزش زمین به ساختمان منتقل نمی شود. به سادگی ، ساختمان زمین لرزه ای را تجربه نمی کند.
حال اگر همان ساختمان بر روی لنت های انعطاف پذیر که مقاومت در برابر حرکات جانبی دارند ، استراحت می کند ، برخی از تأثیر لرزش زمین به ساختمان فوق منتقل می شود.
لنت های انعطاف پذیر به عنوان ایزولاسیون های پایه نامیده می شوند ، در حالی که ساختارهای محافظت شده با استفاده از این دستگاه ها ساختمانهای جدا شده پایه نامیده می شوند. ویژگی اصلی فناوری جداسازی پایه این است که انعطاف پذیری در ساختار را معرفی می کند.

برای شناسایی مناسب ترین نوع دستگاه برای یک ساختمان خاص ، یک مطالعه دقیق لازم است. همچنین ، جداسازی پایه برای همه ساختمانها مناسب نیست. مناسب ترین سازه ها برای جداسازی پایه ، ساختمانهای کم و متوسط ​​هستند که در زیر خاک سخت قرار دارند. ساختمانها یا ساختمانهای مرتفع که بر روی خاک نرم استراحت می کنند ، برای جداسازی پایه مناسب نیستند.

اصل اساسی انزوا پایه اصلاح پاسخ ساختمان است تا زمین بتواند بدون انتقال این حرکات به ساختمان ، از زیر ساختمان حرکت کند. یک ساختمان کاملاً سفت و سخت یک دوره صفر خواهد داشت. هنگامی که زمین حرکت می کند ، شتاب ناشی از سازه برابر با شتاب زمین خواهد بود و جابجایی نسبی صفر بین ساختار و زمین وجود خواهد داشت. ساختار و زمین به همان مقدار حرکت می کنند. یک ساختمان کاملاً انعطاف پذیر یک دوره بی نهایت خواهد داشت.
برای این نوع ساختار ، هنگامی که زمین در زیر ساختار حرکت می کند ، شتاب صفر ناشی از ساختار و جابجایی نسبی بین سازه و زمین برابر با جابجایی زمین خواهد بود. بنابراین ساختارهای انعطاف پذیر ساختار حرکت نمی کند ، زمین خواهد شد.

الزامات اساسی یک سیستم انزوا وجود دارد
1) انعطاف پذیری
2) رقیق کننده
3) مقاومت در برابر بارهای عمودی یا سایر خدمات.

حفاظت از زلزله سازه ها با استفاده از تکنیک جداسازی پایه در صورت تحقق شرایط زیر به طور کلی مناسب است
1. زیرزمین غلظت حرکت زمین طولانی مدت را ایجاد نمی کند.
2. ساختار نسبتاً با یک بار ستون به اندازه کافی زیاد پیوسته است.
3. سایت جابجایی های افقی را در پایه سفارش 200 میلی متر یا بیشتر مجاز می کند.
بارهای جانبی به دلیل باد کمتر از حدود 10 ٪ از وزن سازه است.
 

· هنگامی که زمین لرزه در ساختار پایه ثابت در آن زمان تحت تأثیر قرار می گیرد ، در برابر زلزله دفاع نمی کند.
· اما در یک ساختار جدا شده پایه ، هنگامی که یک زمین لرزه در ساختمان سازه تحت تأثیر قرار می گیرد در برابر زلزله به خوبی دفاع می کند.
· در یک ساختار ثابت ، ساختار با حرکت زمین حرکت می کند.
· در یک ساختار جدا شده ، ساختار با حرکت زمین حرکت نمی کند. اما تحمل انزوا با حرکت زمین حرکت می کند. بنابراین می توانیم بگوییم ساختار بی خطر است.

منزول های لرزه ای

انزوانان الاستومری
▶ یاطاقان لاستیکی طبیعی خطی (LNR)
▶ یاتاقان های لاستیکی کم نور
▶ یاتاقان های سرب سرب (LRB)
▶ یاتاقان های لاستیکی با مرطوب کننده بالا (HDR)

انزوانان کشویی
▶ سیستم اصطکاک انعطاف پذیر
system سیستم آونگ اصطکاک (FPS)

اینها از لایه های افقی لاستیک طبیعی یا مصنوعی در لایه های نازک که بین صفحات فولادی وصل شده اند تشکیل شده اند.
صفحات فولادی از بروز لایه های لاستیکی جلوگیری می کنند و بنابراین یاتاقان قادر به پشتیبانی از بارهای عمودی بالاتر با تغییر شکل های کوچک است.
یاتاقان های الاستومریک ساده انعطاف پذیری را ارائه می دهند اما نمیرایی قابل توجهی ندارند و تحت بارهای سرویس حرکت می کنند.

1 ، بلبرینگ لاستیکی طبیعی میرایی (LDR)
نسبت میرایی=2 ٪ به 3 ٪
تولید آسان است.
پاسخ به درجه حرارت به شدت حساس ، میزان بارگذاری و پیری.
فشار برشی تا 100 ٪ فراتر رفته است.

2 ، بلبرینگ لاستیکی طبیعی میرایی (HDR)
میرایی با اضافه کردن کربن کربن فوق العاده ، روغن یا رزین و سایر پرکننده ها افزایش می یابد.
حداکثر فشار برشی=200 تا 350 ٪
نسبت میرایی=10} تا 20 ٪ در 100 ٪ فشار برشی
میرایی مؤثر به این بستگی دارد:
· سرعت بارها
· تاریخ بار
· دما

3 ، یاطاقان لاستیکی سرب (بلبرینگ لاستیکی لمینت) (LRB)
بلبرینگ چرخدار یا یاتاقان لاستیکی هسته سرب از یک نیروی پلاگین سرب در یک سوراخ از پیش تشکیل شده در یاتاقان الاستومری تشکیل شده است. هسته سرب در زیر بارهای سرویس و اتلاف انرژی تحت بارهای جانبی بالا ، استحکام را فراهم می کند. صفحات فولادی بالا و پایین ، ضخیم تر از تابلوهای داخلی ، برای اسکان سخت افزار نصب استفاده می شود. کل یاتاقان ها برای تأمین حفاظت از محیط زیست در لاستیک پوشش محصور شده اند.
در صورت قرار گرفتن در معرض بارهای جانبی کم (مانند زلزله جزئی ، باد یا بارهای ترافیکی) ، بلبرینگ لاستیکی سرب هم به صورت جانبی و هم به صورت عمودی سفت است.
سفتی جانبی ناشی از سفتی الاستیک بالای پلاگین سرب و استحکام عمودی (که در تمام سطوح بار باقی مانده است) ناشی از ساخت و سازه فولادی بلبرینگ است.

4 ، انزوانان کشویی
دومین نوع متداول سیستم جداسازی از عناصر کشویی بین پایه و پایه ساختار استفاده می کند.
با استفاده از چشمه های تنش زیاد یا یاتاقان لاستیکی لمینت با ساخت سطح خمیده کشویی.
این مکانیسم ها نیروی بازگرداندن را برای بازگشت ساختار به موقعیت تعادل خود فراهم می کند.
4a ایزوله های کشویی مسطح (سیستم اصطکاک انعطاف پذیر)
دو نوع انسول کننده کشویی مسطح:
· با ظرفیت اخیر
· بدون ظرفیت اخیر
1) انزوا کشویی بدون ظرفیت اخیر
این شامل یک سطح کشویی افقی است که امکان جابجایی و در نتیجه از بین بردن انرژی را با استفاده از اصطکاک تعریف شده بین اجزای کشویی و فولاد ضد زنگ فراهم می کند.
یک مشکل خاص در مورد ساختار کشویی ، جابجایی های باقیمانده است که پس از زمین لرزه های اساسی رخ می دهد.
2) انزوا کشویی با ظرفیت اخیر
در مقایسه با انسداد کشویی ، آویز جداسازی کشویی (SIPS) با ظرفیت اخیر دارای یک صفحه کشویی مقعر است.
با توجه به هندسه ، هر جابجایی افقی منجر به حرکت عمودی جداکننده می شود.
انرژی بالقوه ، ذخیره شده توسط روبنا ، که به بالای آن منتقل شده است ، به طور خودکار منجر به اخیر در موقعیت خنثی می شود.
آنها از نظر افقی انعطاف پذیر هستند ، انرژی را از بین می برند و روباه را به یک موقعیت خنثی تبدیل می کنند.

4b انسولرهای کشویی کروی (غلطک) (سیستم آونگ اصطکاک) (FPS/FPB)
سیستم آونگ اصطکاک یک سیستم انزوا کشویی است که در آن وزن ساختار بر روی سطوح کشویی کروی پشتیبانی می شود که نسبت به یکدیگر نسبت به یکدیگر می لغزد وقتی حرکت زمین از سطح آستانه فراتر می رود.

نیاز به نصب سیستم جداسازی پایه این است که ساختمان قادر به حرکت افقی نسبت به زمین است ، معمولاً حداقل 100 میلی متر.
متداول ترین پیکربندی نصب دیافراگم بلافاصله بالای ایزوله ها است.
اگر ساختمان دارای زیرزمین باشد ، گزینه های نصب جداکننده ها در قسمت بالا ، پایین یا میانی ستون ها و دیوارهای زیرزمین است.

1. تقاضای لرزه ای ساختار را کاهش داده و از این طریق هزینه ساختار را کاهش می دهد.
2. جابجایی های کمتر در هنگام زمین لرزه.
3. ایمنی ساختارها را بهبود می بخشد
4. خسارات ناشی از زلزله را کاهش داد. این به حفظ عملکرد ساختار پس از رویداد کمک می کند.
5. عملکرد ساختار را در بارهای لرزه ای تقویت می کند.
6. حفظ اموال

· چالش برانگیز برای اجرای به روشی کارآمد.
· کمک هزینه برای جابجایی ساختمان.
· برای ساختمانهای مرتفع ناکارآمد است
· مناسب برای ساختمانهای استراحت شده در خاک نرم نیست.
 

1. جداسازی پایه پل ها
2. جداسازی پایه ساختمانهای مهم
3. تقویت پاسخ ساختارهای تاریخی
4. انزوا در زمینه ماشین آلات

ثابت شده است که روش جداسازی پایه لرزه ای یک روش قابل اعتماد از طراحی مقاوم در برابر زلزله است.
موفقیت این روش تا حد زیادی به توسعه دستگاه های انزوا و برنامه ریزی مناسب نسبت داده می شود.
سیستم های جداسازی قابل انطباق لازم است در طی طیف گسترده ای از وقایع لرزه ای مؤثر باشند.
برای یافتن راه حل هایی برای موقعیت هایی مانند مناطق نزدیک به تقصیر که ممکن است طیف گسترده ای از حرکات زلزله در آن رخ دهد ، تلاش می شود.