مقایسه سیستم‌های جداساز لرزه‌ای لغزنده اصطکاکی با الاستومری

/مقایسه سیستم‌های جداساز لرزه‌ای لغزنده اصطکاکی با الاستومری
مقایسه سیستم‌های جداساز لرزه‌ای لغزنده اصطکاکی با الاستومری۱۳۹۷/۱۰/۲۶ ۱۱:۱۷:۲۱

رفتار و عملکرد سیستم‌های جداساز لرزه‌ای (الاستومری و لغزنده اصطکاکی) شدیداً غیرخطی و در مقایسه با سایر المان‌های سازه‌ای (مانند شاهتیرها، تیرها، ستونها، سرستون پایه‌های پلها، بادبندها و ….) نسبت به حرکات قوی زمین پیچیده‌‎تر و همچنین رفتار آنها به نوبه خود متأثر از عوامل متعددی است. ویژه‌گی‌های رفتاری تکيه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای الاستومری تابعی از پاسخ‌های دینامیکی تکیه‌گاه جداساز الاستومری در طی وقوع زلزله‌ است که این موضوع چالش‌هايي را برای آنهايي که تلاش به مدل‌سازی پاسخ این تکيه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای دارند مطرح می‌سازد. از جمله اين چالش‌ها برای تکيه‌گاه‌ جداساز لرزه‌ای الاستومری که جزء جنبه‌های اصلي مدل‌سازی پاسخ دینامیکی آنها بشمار می‌آیند عبارتند از:

(۱)- کوپل حرکت دو جهته در صفحه‌ی افقی،

(۲)- ارتباط حرکت قائم و افقی تکیه‌گاه جداساز الاستومری با یکدیگر،

(۳)- رفتار حفره‌زایی[۱] و پساحفره‌زایی[۲] تکیه‌گاه جداساز الاستومری در کشش،

(۴)- تنزل مقاومت در بارگذاری چرخه‌ای کششی در طی رفتار حفره‌زایی تکیه‌گاه جداساز الاستومری و

(۵)- تغییرات در ظرفیت بار کمانشی بحرانی ناشی از جابجایی جانبی.

همچنین، از جمله اين چالش‌ها برای تکيه‌گاه جداساز لرزه‌ای لغزنده اصطکاکی که جزء جنبه‌های اصلي مدل‌سازی پاسخ دینامیکی آنها بشمار می‌آیند عبارتند از:

(۱)– تغیيرات نيروی نرمال (N) بر روی تکيه‌گاه جداساز،

(۲)– تغیيرات ضريب اصطکاک (µ) تکيه‌گاه جداساز لغزنده اصطکاکی ناشی از تغییرات نيروی نرمال (N) و سرعت لغزندگی(V)

(۳)– کوپل لغزش دو جهته در صفحه لغزندگی و

(۴)– اثر تغييرشکل‌های بزرگ (P-Δ).

انعطاف‌پذیری تکیه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای الاستومری پریود اصلی ساختمان‌ها و پل‌های جداشده لرزه‌ای را طویل‌تر کرده و نیروی‌های زلزله اعمال شده به آنها را کاهش می‌دهد. اگر چه، این کاهش ممکن است با جابجایی‌های افقی بزرگ جداسازها همراه باشد، انعطاف‌پذیری جانبی بعلاوه جابجایی‌های افقی منجر به کاهش قابل توجه ظرفیت بار کمانشی بحرانی جداسازهای الاستومری می‌شوند. یک مطالعه آزمایشگاهی بر روی مجموعه‌ای از تکیه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای الاستومری توسط باکل و همکاران (۲۰۰۲) انجام شد. نتایج آزمایش آنها نشان داد که:

(۱) ظرفیت بار کمانشی بحرانی با افزایش جابجایی افقی یا کرنش برشی کاهش می‌یابد و

(۲) سختی افقی با افزایش بار محوری و جابجایی افقی کاهش می‌یابد.

ايروز و ديسروچيز (۲۰۱۳)، عملکرد لرزه‌ای تکيه‌گاه پاندول اصطکاکي (SFP) را به عنوان نماينده تکيه‌گاه‌های جداساز لغزنده اصطکاکی و تکيه‌گاه لاستيک سربي (LRB) را به عنوان نماينده تکيه‌گاه‌های الاستومری مورد برسي قرار دادند. آنها از نتایج مطالعه خود دریافتند که جداساز پاندول اصطکاکی (SFP) قادر به انطباق با مولفه‌های عمودی حرکت قوی زمين است در حالیکه ممکن است تکیه‌گاه (LRB) دچار يک شکست کمانشي شود. بنابراین، عدم احتساب مولفه عمودی حرکت زمين در مدل‌سازی و تحليل رفتاری (LRB) ممکن است منجر به چشم پوشي از يک حالت شکست کمانشي شود. وارن و همکاران (۲۰۰۸) با انجام آزمايش شبيه ساز زلزله بر روی يک نمونه پل تک دهانه جداشده لرزه‌ای اثرات مولفه قائم زلزله را بروی پاسخ پل با استفاده از تکيه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای مورد بررسي قرار دادند. آنها در اين مطالعه، از تکيه‌گاه جداساز لاستيک سربي (LRB) و تکيه‌گاه لاستيکي با ميرايي کم (LDRB) استفاده کردند و بزرگنمايي قابل توجهي را در پاسخ عمودی برای هر سيستم جداساز به طور تقريبي در محدوده‌ای بين ۲ تا ۵.۵ برابر مشاهده کردند.

کرامتی و نوری (۲۰۱۶) در مطالعه خود عملکرد چهار تکیه‌گاه جداساز لرزه‌ای متداول را بروی پل تقاطع بزرگراه کردستان-خیابان ملاصدرا واقع در شهر تهران مورد ارزیابی و مقایسه قرار دادند و به نتایجی مشابه با آنچه که در بالا به آن اشاره شد رسیدند.

بنابراین به عنوان یک نتیجه‌گیری کلی می‌توان گفت که تکیه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای الاستومری در طی وقوع یک زلزله‌ی قوی، به علت همزمانی جابجایی‌های افقی بزرگ با افزایش ناگهانی نیروهای محوری فشاری ناشی از تحریک مؤلفه قائم زلزله، دچار کاهش ظرفیت بار کمانشی بحرانی خود شده و ممکن است شرایط بسیار بحرانی را در برخی از زمان‌های تحریک زلزله تجربه کنند و در بازه‌ای از زمان‌های تحریک زلزله بطور قابل توجهی مقاومت خود را از دست داده و دچار شکست کمانشی ‌شوند. از طرفی دیگر، این پدیده در تکیه‌گاه‌های جداساز لرزه‌ای لغزنده اصطکاکی وجود نداشته و آنها قادر به انطباق خود با مولفه‌های عمودی حرکت قوی زمين هستند.

[۱] Cavitation

[۲] Post-Cavitation

ارزیابی عملکرد لرزه‌ای تکیه‌گاه‌های جداساز الاستومری تحت زلزله‌های حوزه نزدیک گسل و ارائه یک راهکار جهت بهبود آن

دانلود مقاله آموزشی