در طراحی سازه‌های مقاوم در برابر زلزله، استفاده از سیستم‌های کنترل انرژی لرزه‌ای مانند میراگرها (Dampers) نقش بسیار مهمی دارد. اگر بخواهیم ساختمان‌ها را از آسیب‌های شدید زلزله در امان نگه داریم، تنها طراحی مقاوم کافی نیست، بلکه باید انرژی لرزه‌ای به نحوی مستهلک شود. در این مقاله به طور کامل بررسی می‌کنیم که میراگر لرزه‌ای چیست، چگونه کار می‌کند و انواع مختلف آن کدام‌اند.
میراگر یا “دمپر لرزه‌ای” تجهیزی است که به سازه اضافه می‌شود تا انرژی ناشی از ارتعاشات زلزله را جذب و مستهلک کند. این تجهیز به نوعی مانند ضربه‌گیر خودرو عمل می‌کند که انرژی وارد شده را کاهش می‌دهد و از انتقال کامل آن به اجزای اصلی سازه جلوگیری می‌کند.
در واقع میراگرها با کاهش دامنه نوسانات و افزایش میرایی سیستم سازه‌ای، مانع از افزایش تغییرشکل‌های غیرقابل‌قبول می‌شوند. این موضوع باعث کاهش خسارت‌های سازه‌ای و حتی غیرسازه‌ای مانند آسیب به تجهیزات داخلی می‌شود.
استفاده از میراگرها به دلایل متعددی در طراحی لرزه‌ای اهمیت دارد:
کاهش پاسخ سازه به زلزله
بهبود عملکرد لرزه‌ای ساختمان
حفظ پایداری سازه در زمین‌لرزه‌های شدید
کاهش هزینه‌های ناشی از خرابی و تعمیرات
افزایش عمر مفید سازه
در بسیاری از پروژه‌های مهم مانند بیمارستان‌ها، پل‌ها، نیروگاه‌ها و برج‌های بلند، استفاده از میراگرها به یک الزام تبدیل شده است.
میراگرها بر اساس مکانیزم کاری‌شان به چند دسته مختلف تقسیم می‌شوند. در ادامه مهم‌ترین انواع میراگرها را به همراه ویژگی‌های هرکدام معرفی می‌کنیم.
میراگر اصطکاکی بر پایه اصطکاک بین سطوح لغزنده عمل می‌کند. زمانی که نیروهای لرزه‌ای به سازه وارد می‌شوند، سطوح فلزی یا اصطکاکی که تحت پیش‌تنیدگی قرار گرفته‌اند، بر روی هم می‌لغزند و انرژی جنبشی زلزله از طریق اصطکاک به گرما تبدیل می‌شود.
صفحات فولادی یا کامپوزیتی
پیچ‌های پیش‌تنیده
روکش‌های اصطکاکی (مانند آزبست یا پدهای تفلونی)
سادگی ساخت و طراحی
قیمت مناسب‌تر نسبت به برخی انواع دیگر
عدم نیاز به تعمیرات پیچیده
مناسب برای ارتعاشات شدید
ممکن است عملکرد آن با مرور زمان به دلیل خوردگی یا کاهش اصطکاک تغییر کند.
نیاز به دقت در نصب برای حفظ پیش‌تنیدگی
در ساختمان‌های اداری، مسکونی، پل‌های متوسط، یا پروژه‌های مقاوم‌سازی بسیار کاربرد دارد، به ویژه در مناطقی که انتظار زلزله‌هایی با انرژی بالا می‌رود.
میراگر اصطکاکی
این میراگر شامل یک پیستون متحرک درون محفظه‌ای پر از سیال ویسکوز (معمولاً روغن سیلیکونی یا مواد مشابه) است. حرکت نسبی بین سازه و دمپر باعث حرکت پیستون و فشرده شدن سیال می‌شود. این فرایند باعث اتلاف انرژی از طریق ویسکوزیته سیال می‌گردد.
نیروی دمپینگ تولیدشده متناسب با سرعت نسبی است.
به صورت خطی یا غیرخطی طراحی می‌شود.
عملکرد عالی در برابر ارتعاشات با دامنه بالا یا پایین
مناسب برای زلزله، باد و دیگر تحریکات دینامیکی
دوام و پایداری بالا در شرایط مختلف آب‌وهوایی
عدم نیاز به کالیبراسیون پیچیده
قیمت نسبتاً بالا
حساسیت به دمای محیط (در نسخه‌های قدیمی‌تر)
نیاز به درزگیرهای با کیفیت برای جلوگیری از نشت
در برج‌های بلند، پل‌های کابلی، استادیوم‌ها، سازه‌های صنعتی، و بیمارستان‌ها به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود.
میراگر ویسکوز
در این نوع میراگر، از عناصر فلزی با فرم خاص (مانند صفحات، میل‌گردها یا تیرهای ضعیف‌شده) استفاده می‌شود که در طول زلزله وارد ناحیه تسلیم می‌شوند. این فرایند باعث جذب و اتلاف انرژی در قالب تغییرشکل پلاستیک ماده فلزی می‌گردد.
میراگرهای X شکل یا مثلثی
فیوزهای فلزی
صفحات موج‌دار یا پیکانی
جذب انرژی بسیار بالا در هر چرخه
قابلیت پیش‌بینی رفتار تحت زلزله
مقاوم در برابر خستگی و آسیب‌های تدریجی
عملکرد وابسته به خواص متالورژیکی دقیق
نیاز به تعویض پس از زلزله شدید (رفتار یک‌بارمصرف)
حجم زیاد نسبت به برخی مدل‌ها
در پروژه‌های مقاوم‌سازی سازه‌های مهم، سازه‌های حیاتی مانند نیروگاه‌ها، یا ساختمان‌های تاریخی که حفظ فرم اصلی اهمیت دارد.
میراگر تسلیم‌شونده فلزی
میراگر جرمی تنظیم‌شده شامل یک جرم بزرگ است که با فنر و دمپر به سازه متصل می‌شود. این جرم با فرکانسی تنظیم‌شده متناسب با فرکانس طبیعی سازه، به صورت هماهنگ ولی در خلاف جهت ارتعاشات اصلی نوسان می‌کند و موجب کاهش دامنه نوسانات سازه می‌شود.
جرم معلق
فنر با سختی مشخص
دمپر ویسکوز یا اصطکاکی
کاهش محسوس ارتعاشات در سازه‌های بلند
عملکرد مؤثر در فرکانس‌های خاص
قابل استفاده برای کنترل ارتعاشات ناشی از باد، زلزله یا ترافیک
عملکرد محدود در برابر طیف وسیع فرکانس‌ها
نیاز به تنظیم دقیق
اشغال فضای زیاد
در برج‌های بلند مانند “برج تایپه ۱۰۱”، آسمان‌خراش‌ها، پل‌های معلق و حتی در برخی صنایع هوافضا و ریلی برای کنترل لرزش.
میراگر جرمی تنظیم‌شده
با حرکت یک رسانا (معمولاً فلزی) در میدان مغناطیسی، طبق قانون لنز جریان‌های گردابی (Eddy Currents) تولید می‌شود که باعث ایجاد نیروی مقاوم مخالف حرکت می‌شود. این نیروی مقاوم، بدون تماس فیزیکی، انرژی را مستهلک می‌کند.
بدون تماس مکانیکی، کاهش سایش
بدون نیاز به روغن یا سیال
عملکرد بی‌صدا و بدون اصطکاک
دوام بسیار بالا
پیچیدگی در طراحی و ساخت
وزن و هزینه بیشتر نسبت به میراگرهای سنتی
در سازه‌های خاص، آسانسورها، تجهیزات دقیق صنعتی، فضاپیماها و همچنین برای سازه‌هایی که نگهداری کم و طول عمر بالا نیاز دارند.
میراگر مغناطیسی
این نوع میراگر از موادی با خواص ویسکوالاستیک (ترکیبی از خاصیت ارتجاعی و ویسکوزی) ساخته می‌شود. در زمان ارتعاش، ماده ویسکوالاستیک دچار کرنش شده و انرژی را به گرما تبدیل می‌کند. این مواد در قالب پانل‌ها یا لایه‌های بین صفحات فولادی استفاده می‌شوند.
میرایی نسبتاً ثابت در بازه گسترده‌ای از تغییرمکان‌ها
قابلیت سفارشی‌سازی سختی و میرایی با تغییر ضخامت یا دما
طراحی ساده و قابل استفاده در سیستم‌های مقاوم در برابر بارهای جانبی
قابلیت استفاده در بادبندها و دیوارهای برشی
عدم نیاز به تعمیرات دوره‌ای
حساس به تغییرات دمایی شدید
افت عملکرد در دماهای خیلی پایین یا بالا
رفتار پیچیده در تحلیل عددی
در پروژه‌های ساختمانی بلندمرتبه، مقاوم‌سازی، سالن‌های کنسرت یا سینما برای کاهش صدا و ارتعاش، و ساختمان‌هایی که کنترل نوسانات باید هم در زلزله و هم در باد مؤثر باشد.
میراگر ویسکوالاستیک
گاهی میراگرها با جداگرهای لرزه‌ای اشتباه گرفته می‌شوند. در حالی‌که جداگرهای لرزه‌ای (Base Isolators) عمدتاً در پایه سازه نصب شده و با جداسازی حرکت زمین از سازه، انتقال ارتعاش را کاهش می‌دهند، میراگرها داخل یا بالای سازه نصب شده و انرژی را جذب و مستهلک می‌کنند. در بسیاری از طراحی‌ها، ترکیب این دو سیستم برای دستیابی به عملکرد بهینه استفاده می‌شود.
همچنین بخوانید: سیستم جداساز لرزه‌ای (Base Isolation) چیست؟
افزایش ضریب ایمنی سازه
کاهش هزینه‌های بازسازی پس از زلزله
ارتقای عملکرد لرزه‌ای با هزینه کمتر از تقویت سازه‌ای
مناسب برای پروژه‌های مقاوم‌سازی
تطبیق‌پذیری بالا با انواع سیستم‌های سازه‌ای
با توجه به افزایش خطر زلزله در مناطق مختلف ایران و لزوم طراحی ایمن، استفاده از میراگرهای لرزه‌ای به عنوان راه‌حلی مؤثر برای کنترل انرژی لرزه‌ای ضروری است. انتخاب نوع میراگر باید بر اساس نیاز پروژه، نوع سازه، شرایط اقلیمی و بودجه صورت گیرد. مهندسان عمران می‌توانند با انتخاب صحیح میراگر، گامی مهم در ایمن‌سازی و پایدارسازی سازه‌ها بردارند.
شما عزیزان می توانید برای مشاهده از آخرین مقالات یووال به قسمت مقالات مراجعه فرمایید. همچنین ما در یووال انواع اتصالات میلگرد بستر و وال پست را تولید و با قیمت مناسبی در اختیار مصرف کنندگان قرار می دهیم. شما می توانید برای مشاوره و خرید با ما تماس بگیرید
نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *
دیدگاه *
نام *
ایمیل *
وب سایت
ذخیره نام، ایمیل و وبسایت من در مرورگر برای زمانی که دوباره دیدگاهی مینویسم.
