طراحی، ساخت و شبیه سازی جداکننده های لرزه ای الاستومری نانوکامپوزیتی تقویت شده با الیاف در مقیاس صنعتی

در سال های اخیر درشهرک مسکونی پرند واقع درجاده ساوه برای مقاوم سازی ساختمان ها در برابر نیروی زلزله، جداکننده های لرزه ای الاستومری تقویت شده با صفحات فولادی ازکشورهای مالزی و ایتالیا وارد شده است. بار طراحی نوعی از این جداکننده ها، 94 تن است. قطر و ارتفاع آنها به ترتیب 600 و 359 میلی متر است. هدف ما در این پایان نامه، ساخت جداکننده های لرزه ای الاستومری نانوکامپوزیتی تقویت شده با الیاف کربن براساس بار طراحی ساختمان های این شهرک مسکونی، برای اثبات وجود قابلیت ساخت این جداکننده ها در داخل کشور است. استفاده از صفحات الیاف به جای صفحات فولادی در این جداکننده ها سبب کاهش وزن و هزینه ساخت می گردد. قطر و ارتفاع این نمونه ها براساس آن بار طراحی به ترتیب 600 و 217 میلی متر است. تنها سامانه استاندارد برای ارزیابی رفتار جداکننده های لرزه ای بوسیله آزمایش های مکانیکی- دینامیکی در پژوهشگاه بین المللی مهندسی زلزله و زلزله شناسی موجود است. حداکثر جابجایی افقی این سامانه در حدود 150 میلی متر است که قابلیت اعمال کرنش های مورد نیاز برای بررسی رفتار این جداکننده ها را ندارد. برای حل این مشکل، ابتدا معادلات بدون بعد روش طراحی کالیفرنیا با استفاده از روش تحلیل ابعادی بدست آمد. براساس این معادلات و ابعاد جداکننده لرزه ای تقویت شده با الیاف در مقیاس صنعتی، ابعاد جداکننده ای در مقیاس نیمه صنعتی طراحی شد. آزمایش های دینامیکی-میکانیکی بر روی این جداکننده قابل انجام و نتایج حاصل برای نمونه صنعتی نیز معتبر است. قطر و ارتفاع نمونه نیمه صنعتی به ترتیب 260 و 100 میلی متر است. خواص مکانیکی این جداکننده در کرنش های برشی 50، 75، 100، 125 و 150 درصد بدست آمد. با افزایش 200 درصدی در کرنش برشی میزان سفتی برشی جداکننده 150 درصد کاهش و میزان اتلاف آن 120 درصد افزایش می یابد. نسبت سفتی قائم به سفتی افقی و بسامد قائم جداکننده های ساخته شده در بار طراحی و کرنش برشی 100 درصد به ترتیب 799 و 114/13هرتز است. استفاده از الیاف کربن و آمیزه الاستومری حاوی تقویت کننده نانو با افزایش نسبت سفتی قائم به افقی جداکننده، سبب افزایش کارایی آن می گردد. همچنین در این تحقیق با هدف اصلاح فرمول بندی سامانه الاستومری نانوکامپوزیتی جداکننده لرزه ای از الاستومر رابرطبیعی اپوکسی دار شده به عنوان سازگار کننده استفاده شده است. در پایان رفتار جداکننده ها در کرنش های برشی 50 و 75 درصد در حالت استاتیک توسط نرم افزارabaqus شبیه سازی شد.