زلزله یکی از بلایای طبیعی است که می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به ساختمانها و ساکنان آنها وارد کند. با پیشرفت فناوری‌های مهندسی، راهکارهایی برای کاهش اثرات مخرب زلزله بر ساختمانها توسعه یافته‌اند. یکی از این راهکارهای مؤثر، استفاده از سیستمهای جداسازی لرزهای است که می‌تواند امنیت ساکنین را تا حد زیادی افزایش دهد.
مفهوم جداسازی لرزهای چیست؟
جداسازی لرزهای عبارت است از جدا کردن کل یا بخشی از سازه از زمین یا قسمتهای دیگر سازه به منظور کاهش پاسخ لرزهای آن بخش در زمان رویداد زلزله. سیستمهای جداسازی لرزهای با قرار دادن لایه‌هایی انعطاف‌پذیر بین سازه و فونداسیون، باعث میشوند ساختمان در هنگام زلزله از حرکت زمین پیروی نکند. این سیستم‌ها انرژی ناشی از زلزله را جذب یا منحرف می‌کنند تا فشار کمتری به سازه وارد شود.
هر سیستم جداساز لرزه ای دارای چهار بخش اصلی میباشد:
۱- بخش انعطاف‌پذیر در برابر نیروهای جانبی
قابلیت انعطاف‌پذیری سیستم جداساز باعث افزایش زمان تناوب اصلی سازه به مقدار مناسب میشود و این پارامتر را از ناحیه پریود غالب زلزله که در آن ناحیه، بیشترین انرژی زلزله به سازه منتقل میشود، دور کرده و باعث کاهش پاسخ سازه میشود. این قابلیت از سیستم جداساز باعث افزایش استفاده از آنها در سازه‌هایی همچون ساختمانها و پلها شده است.
۲- بخش میراگر یا اتلاف کننده انرژی وارده به سازه
از مؤثرترین روشهای تأمین میرآیی، اتلاف انرژی هیسترسیس میباشد. این اتلاف انرژی در اثر منحنی های بارگذاری و باربرداری تحت اثر بارگذاری چرخه‌ای صورت میگیرد. در رفتار چرخه ای، کار انجام شده در طول مدت بارگذاری، حین باربرداری به طور کامل مسترد نمیشود و مقداری از آن به صورت گرما تلف میشود.
۳- بخش تأمین کننده صلبیت کافی در برابر بارهای جانبی کوچک
نکته قابل توجه در مورد استفاده از هرسیستم جداساز لرزهای این است که ارتعاش سازه جداسازی شده تحت بارهای دائمی همچون باد و زلزله‌های کوچک مطلوب نخواهد بود. به همین منظور هر سیستم جداساز باید تحت این چنین از بارها که تقریبا به عنوان بارهای دائمی برای سازه مطرح می‌باشند، سختی و صلبیت کافی داشته باشد.
۴- بخش تأمین کننده صلبیت قائم
در مقابل قابلیت مطلوب انعطاف‌پذیری جانبی هر سیستم جداساز، انعطاف‌پذیری قائم این سیستم‌ها نامطلوب است. بنابراین هر سیستم جداساز لرزهای می‌بایست در راستای قائم خود دارای سختی بسیار بالایی باشد تا قابلیت تحمل نیروهای قائم وارده از سازه را داشته باشد.
سیستمهای جداساز لرزهای که اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرند به سه دسته کلی تقسیم بندی میشوند. دسته اول جداسازهای حاوی لاستیک هستند که جنس لاستیک مورد استفاده در اکثر موارد رابر طبیعی یا نئوپرن است. دسته دوم جداسازهای اصطکاکی هستند که نوع سطوح اصطکاکی اغلب تفلون و فولاد ضد زنگ می باشد و دسته سوم جداسازهای مرکب شامل هر دو نوع قبلی می باشد
در اشکال زیر به ترتیب نمونه‌ای از جداساز الاستومری با هسته سربی و جداساز پاندولی اصطکاکی را می‌توان مشاهده کرد.
جداساز الاستومری با هسته سربی
جداساز پاندولی اصطکاکی
مزایای استفاده از سیستمهای جداسازی لرزهای:
کاهش انتقال نیروهای زلزله به ساختمان
حفظ عملکرد تجهیزات داخلی مانند آسانسور، لوله‌کشی و برق
افزایش ایمنی ساکنین در زمان زلزله
کاهش هزینه‌های بازسازی پس از زلزله
افزایش عمر مفید سازه
نتیجه‌گیری:
استفاده از سیستمهای جداسازی لرزهای یک انتخاب هوشمندانه و ضروری برای ایمنی در برابر زلزله است. این فناوری نه تنها جان انسان‌ها را نجات می‌دهد، بلکه خسارات مالی را نیز به شدت کاهش می‌دهد. با افزایش آگاهی و توسعه کاربرد آن در ساخت‌وساز شهری، می‌توان آینده‌ای ایمن‌تر برای شهروندان رقم زد.
تهیه و تدوین: دکتر سید شمس الدین هاشمی دانشیار مهندسی عمران - سازه