جاذب انرژی

میراگر ها یک سیستم مهاربند لرزه ای در ساختمان ها و پل ها می باشند که فقط در مقابل ارتعاشات مختلف ناشی از زلزله عمل نموده و در تحمل بارهای استاتیکی هیچ نقشی ندارند،که این مسئله باعث ساده سازی پیش بینی رفتار سازه تحت بارگذاری لرزه ای می شود.
در حالی که معمولاً مصالح می تواند در حدود ۵% میرایی بحرانی را تأمین نماید،با استفاده از میراگرهای لرزه ای در کنار المان های باربر جانبی و یا اتصالات سازه ای، قادر خواهیم بود میرایی سازه را تا بیش از ۵۰% افزایش دهیم. که این به معنای استهلاک قابل توجه انرژی ارتعاشی زلزله است.

اضافه کردن میراگرها مانند جداگرهای لرزه ای راهبرد نسبتا غیر معمولی برای بهسازی لرزه ای تلقی می شود اضافه شدن میراگرها باعث کاهش جابجایی کلی سازه و شتاب پاسخ و تغییر مکان جانبی طبقات داخلی می شود که کاهش خسارات سازه ای و غیر سازه ای را در پی خواهد داشت.همچنین هزینه اجرای سازه بدلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر کاهش میابد و از مشکلات معماری در طراحی ساختمان ها کاسته میشود.

میراگر-لرزه-ای
انواع سیستم های اتلاف انرژی:

۱.سیستم غیر فعال:در این سیستم هرگونه واکنش سیستم، متناسب با مقدار کنش وارده به سیستم می باشد.
۲٫سیستم نیمه فعال:در این سیستم می توانیم میزان واکنش را توسط کنترل کننده هایی مهار کنیم.
۳٫سیستم فعال :دراین سیستم توسط اعضاء مخصوص که روی سازه نصب می شوند می توانیم نیروهایی را به سازه وارد کنیم این نیروها می تواند در خلاف جهت نیروهای مخرب به سازه وارد شده و نقش میراگر را بازی کنند.کنترل این سیستم نیازمند محاسبات ریاضی پیچیده و کامپیوتر های کنترلر دقیق می باشد.
۴٫سیستم دوگانه:اصولاً در صورتی که در مهار بندی از دو سیستم فعال و غیر فعال به صورت همزمان استفاده می کنیم، سیستم دوگانه به وجود می آید. در نگاه اول، این سیستم از همه سیستم هایی که تا کنون معرفی شد بهتر است اما با دقت بیشتر متوجه می شویم که مثلا در صورتی که سیستم کنترل فعال، نیرویی را در جهتی که به پایداری سازه کمک می کند به سیستم وارد کند و انرژی این نیرو توسط سیستم غیر فعال اتلاف شود، تضاد در این سیستم پدیدار می شود.میراگر-های-نیمه-فعال

انواع میراگر به عنوان عامل اتلاف انژی غیر فعال
1- میراگر فلزی تسلیم

1

می توانیم با فرم دادن یک قطعه فلز به حالتی که در بارگذاری دینامیکی سازه رفتار میرای از خود نشان دهد (عموماً به شکل مثلث متساوی الساقین) و قرار دادن ان در محل اتصال اعضاء سازه به یکدیگر در اتلاف و پراکنده سازی انرژی زلزله استفاده نماییم. بایستی جنس و شکل و محل استفاده این دسته از میراگرها را طوری انتخاب کنیم که در طول عمر سازه، خواص میرایی انها تحت عوامل مختلف تاثیر گذارنده دچار اختلال نگردد.
فلزی که برای ساخت اینگونه میراگرها به کار می رود، عموماً بایستی دارای رفتار مناسب تغییر هیسترزیس، دامنه خستگی بالا، استحکام نسبی بالا و عدم حساسسیت زیاد نسبت به تغییرات درجه حرارت باشد. اصولا میراگرهای فلزی، با تکیه بر تغییر شکلهای الاستیک فلز و میرایی ناشی از اتلاف انرژی به صورت اصطکاک داخلی کریستال ها می شود. استفاده از اینگونه میراگرها در سازه به عنوان تنها سیستم مهاربندی دارای ریسک زیادی می باشد اما به عنوان یک سیستم تکمیلی در تعامل با سیستم های مهاربندی معمول می تواند مفید واقع شود.

2-میراگرهای ویسکوالاستیک

2

این گونه میراگرها از نظر عاملیت میرایی دقیقا مانند میراگرهای فلزی عمل می کنند با این تفاوت که به دلیل ساختمان کوپولیمری یا کریستالی خود و خواص ایزوتروپیکی که دارند در بارگذاری های مختلف، از طریق تغییر شکلهای برشی باعث اتلاف انرژی می شوند. اینگونه میراگرها را عموما طوری در سیستم نصب می کنند که تنشهای وارد به آن ها از نوع برشی باشد تا خاصیت میرایی خود را نشان بدهند. کاربرد عمومی این گونه میراگرها در سازه پل های بلند می باشد. این میراگرها باعث جلوگیری از ایجاد پدیده مخرب تشدید در ساختمان پل شده و مانع از تخریب پل در اثر بارهای باد می شود. این گونه میراگرها مانند اکثر میراگرهای دیگر به دلیل تاثیر گذاری عوامل مختلف روی میزان میرایی از تاریخ مصرف برخوردارند و در پایان تاریخ مصرفشان بایستی تعویض شوند. ممکن است در طول عمر یک سازه، چندین بار تعویض میراگرها صورت گیرد که بزرگترین نقطه ضعف اینگونه میراگرها همین امر می باشد. در شکل زیر نمونه شماتیکی از این میراگرها نشان داده شده.

3- میراگرهای اصطکاکی

3

میراگرهای اصطکاکی (Friction Damper) بر پایه استهلاک انرژی به وسیله لغزش و بالاتر بردن زمان تناوب ارتعاشی سیستم است. چنانچه از این میراگرها جهت بهسازی ساختمان استفاده شود و این نوع مستهلک کننده به عنوان نمونه در مهار بندی‌های قطری یا Chevron تعبیه گردد باید طراحی به نحوی باشد که پیش از جاری شدن مهاربند کششی، در آن لغزش اتفاق بیفتد تا بتواند به صورت مکانیکی انرژی ورودی به ساختمان را مستهلک نماید، ایجاد چنین سیستمی می‌تواند با استفاده از طراحی اتصالات پیچی لغزشیMaurer برای ساختمانها و سایر سازه ها صورت گیرد. در این سیستم با لغزش صفحه خاص، انرژی موجود در اثر بارهای لرزه ای مستهلک می‌شود.

الف. میراگر وصل شده به پایه پل راه آهن شهری در نیوزیلند.
ب. میراگر طراحی شده برای استفاده در محل اتصال بادبندی.
ج. نوعی میراگر مناسب جهت استفاده در محل اتصال تیر به ستون.
د. میراگر اصطکاکی مخصوص نیروهای برشی.
ه. نوع جالبی از میراگر اصطکاکی.
و. میراگر مناسب برای استفاده در سازه های حساس.

4-میراگر های مایع لزج

ساختمان میراگرهای مایع لزج عموماً از یک پیستون و یک سیلندر تشکیل شده است مایع لزج داخل سیلندر توسط پیستون فشرده می شود، با توجه به اینکه درون پیستون، سیلندر دیگری وجود دارد که به وسیله سوراخهای ریزی می تواند مایع را به درون پمپ کند، با اعمال فشار به سیستم مایع لزج با سرعت کمی بین دوسیلندر مبادله می شود و مقدار زیادی انرژی را اتلاف می کند. ساختمان کلی این میراگرها نشان داده شده است . استفاده از این نوع میراگر مدتی است که در کشورهای آمریکا و نیوزلند و ژاپن در ساختمانهای مختلف رایج شده است.
لازم به ذکر است که این میراگر حساسیتی نسبت به تغییرات حرارتی نداشته و به دلیل عدم دارا بودن ساختمان جامد مورد اثر پدیده های خستگی و اثر باوشینگر قرار نخواهد گرفت اما طول عمر آن نسبت به طول عمر سازه کم است.

5- میراگر جرم هماهنگ شده

در این میراگر، سازه و میراگر نقش یک سیستم دو قسمتی را باز می کنند. جرم میراگر، روی سازه قرار می گیرد ولی میراگر توسط غلتک هایی می تواند در جهت افقی حرکت آزادانه داشته باشد. در هنگام زلزله نیروی جدیدی توسط میراگر در جهت میراسازی انرژی زلزله به سیستم اعمال می شود.

6-میراگر سیال هماهنگ شده

با توجه با حالت سختی و رفتار مایع سیالات، اگر یک ظرف بزرگ محتوی یک سیال سخت را روی سازه قرار دهیم با ارتعاش سازه، مقدار زیادی انرژی توسط رفتار لخت سیال و نیروهای هیدرودینامیکی ناشی از ان اتلاف می شود.

مزایای به کارگیری میراگرها:

-افزایش قابل توجه سطح عملکرد سازه
-کاهش پاسخ لرزه ای سازه تا بیش از ۲۰%
-کاهش قابل توجه خسارات سازه ای و غیر سازه ای
-کاستن از حجم مصالح مورد نیاز برای ساخت و ساز
-قابلیت استفاده در سازه های موجود
-بازیابی شکل اولیه به دلیل خصوصیت سوپر پلاستیک سرب
-عدم نیاز به تعویض پس از وقوع زلزله

منبع:سایت سبز سازه