کنترل سازه ها در مقابل زلزله با استفاده از جداگرهای پایه لغزشی و مصالح هوشمند حافظه شکل

یک سیستم سازه ای جدید، بر اساس فن جداسازی پایه و کاربرد مصالح هوشمند، برای کنترل سازه ها در مقابل زلزله مطرح و مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به قابلیت های بالای جداسازی لغزشی (بخصوص حالت اصطکاک محض؛ pure friction) و خاصیت حافظه ی شکل (shape memory) در دستیابی به کنترلی موثر، این دو رفتار ویژه جهت طرح به صورت تعاملی مدنظر قرار گرفته اند. سیستم پیشنهاد شده از تکیه گاه های لغزشی تخت (flat sliding bearings: fsbs) متشکل از سطوح تفلون ـ فولاد ضدزنگ (teflon - stainless steel) و اعضای خرپایی آلیاژ حافظه ی شکل (shape memory alloy: sma) فوق ارتجاعی (superelastic) تشکیل یافته و سیستم جداساز پایه ی لغزشی قابل بازگشت هوشمند (smart restorable sliding base isolation system: srsbis) نامیده خواهد شد. در srsbis، تکیه گاه های fsb ستونها در تراز پایه ضمن تحمل بارهای قائم و انتقال آنها به زیرسازه امکان ایجاد جابجایی های آزاد لغزشی و تأمین شرایط مطلوب جداسازی زلزله را فراهم می آورند. اعضای کمکی sma نیز خاصیت بازگردانندگی لازم را به صورت هوشمند و در قالب سختی های متناسب رفتار فوق ارتجاعی تأمین می نمایند. این اعضای sma در srsbis می توانند به شکل قائم، مایل و یا افقی آرایش یابند. بر این اساس، رفتار srsbis ممکن است علاوه بر غیرخطی مصالح شامل غیرخطی هندسی نیز بوده باشد. انتظار می رود چنین سیستمی بتواند دستیابی به کنترل موثرتر سازه ها در مقابل زلزله را میسر سازد. ابتدا ساختار srsbis و جزئیات فنی آن مورد بررسی قرار گرفته اند. سپس رفتار مکانیکی سیستم به صورت عددی مدلسازی شده و ضمن مقایسه با سایر سیسمتهای جداساز (isolation systems: iss)، مشخصات دینامیکی آن مطالعه شده اند. به منظور طرح سیستم در مقابل زلزله، آیین نامه ی اروپایی ec8 مورد استفاده قرار گرفته و مراحل و روابط طراحی با پیروی از الگوی طرح مستقیم بر اساس تغییرمکان (direct displacement based design: ddbd) تنظیم شده اند. مدلسازی کامپیوتری رفتار لرزه ای، با ایجاد یک مدل کاربردی جدید بر اساس ترکیب المان های اتصال غیرخطی (nonlinear link elements) نرم افزار تخصصی sap2000 انجام شده است. بدین ترتیب، عملکرد لرزه ای srsbis مورد مطالعه قرار گرفته و با عملکرد سیستم پاندول اصطکاکی (friction pendulum system: fps) مقایسه شده است. در ادامه، تحلیل های گسترده ی پارامتریک اثر تغییرات متغیرهای سیستم در عملکرد آن با مقایسه توسط fps را مورد بررسی قرار داده اند. جهت مطالعه ی کاربردی تر، عملکرد لرزه ای srsbis در یک مطالعه ی موردی (case study) بر روی ساختمانی چهار طبقه واقع در کشور ایتالیا مورد ارزیابی قرار گرفته و با عملکرد متناظر is لاستیکی نصب شده در ساختمان و همچنین fps معادل مقایسه شده است. در نهایت، آزمایش های میز لرزه (در آزمایشگاه disgg دپارتمان سازه ی دانشکده ی فنی دانشگاه بازیلیکاتای شهر پُتِنتسای ایتالیا؛ university of basilicata at potenza) بر روی مدل آزمایشگاهی srsbis در مقیاس یک چهارم جداگر زیر ستون انجام، عملکرد آن به صورت تجربی مشاهده و نتایج حاصل از مطالعات تئوریک مورد ارزیابی قرار گرفته اند. بر اساس نتایج بدست آمده، srsbis می تواند به عنوان جایگزینی مناسب برای سایر is های کاربردی در طرح سازه ها مقابل زلزله بکار رفته و عملکرد لرزه ای آنها را بهبود بخشد.