چه نوع سیستم کنترل ارتعاشاتی برای سازه های بلند در مناطق با لرزه خیزی بالا مانند ایران مناسب می باشد؟
سیستم های کنترل ارتعاشات در دسته بندی کلی خود دارای چهار نوع غیرفعال، نیمه فعال، فعال و ترکیبی هستند. که در این بین سیستم های غیر فعال بیش از سایر انواع در صنعت ساختمان اجرایی شده اند. سیستم های غیرفعال با توجه به مکانیزم عملکردی خود به دو نوع سیستم های جداسازی و سیستم های افزاینده میرایی (به وسیله میراگرها) تقسیم بندی می شوند که از هر دو این سیستم ها به وفور در سطح دنیا استفاده شده و می شود. هر کدام از این سیستم ها دارای مزایا و معایب خود هستند و در حیطه مشخصی حوزه کارایی موثر و اقتصادی آنها تعریف شده است. یکی از نکات مهم استفاده درست و بجای این سیستم ها با انجام مطالعات صحیح می باشد. به عنوان مثال بکارگیری جداسازها در ساختمان های بلند یکی از مواردی است که نیاز به بررسی فنی و اقتصادی دقیق دارد. بدیهی است در صورت امکان انجام طراحی صحیح برای این سازه ها، جداسازی کماکان یک گزینه محتمل می باشد کما اینکه در برخی از پروژه های بلند مرتبه در ژاپن نیز از این نوع سیستم استفاده شده است. لیکن در بسیاری از موارد استفاده از جداسازها برای ساختمان های بلند مرتبه در مناطق با لرزه خیزی زیاد از لحاظ تناسب دو رکن اقتصادی- فنی چندان مناسب نمی باشد و در اکثر مواقع به نتایج فنی و اقتصادی مورد انتظار اغلب کارفرمایان منتج نخواهد شد مگر آن که بحث قیمت ساخت در برابر "قیمت فروش" و "ریسک ناشی از تعدد زیاد زلزله" قابل صرفنظر باشد. زیرا اولا به علت نیروی محوری بسیار زیاد ناشی از بار ثقلی روی جداساز، ابعاد بسیار بزرگی برای تحمل این نیرو برای جداساز به دست می آید که این موضوع افزایش سختی جانبی سیستم جداساز و کاهش کارایی آن را در پی دارد. علاوه بر این، ساختمان های بلند خود دارای پریود ارتعاشی بزرگ هستند و استفاده از جداگرها به جهت افزایش پریود آنها عملا کمکی به سازه نخواهد کرد. حتی، با توجه به ضوابط آیین نامه های معتبر موجود، به منظور ایجاد صلیبت در سازه فوقانی عملا ناچار به افزایش سختی سازه و در نتیجه بدست آمدن ابعاد و وزن گاها غیر منطقی برای اسکلت روسازه خواهیم شد که باعث می شود طرح غیر علمی و غیر اقتصادی گردد ضمن آنکه در نهایت به دلیل سختی زیاد جداگرها لزوما به کاهش شتاب نیز منجر نخواهد شد. مشکل دیگر در مناطق نزدیک به گسل رخ خواهد داد که مشخصه آنها وقوع شتاب قائم زیاد، حتی بیش از شتاب افقی می باشد. شتاب قائم ثبت شده نزدیک به 1g در زلزله بم و ده ها زلزله دیگر نشان دهنده جدی بودن این خطر است. در این نوع از زلزله ها علاوه بر نیروی محوری ثقلی، نیروی محوری ناشی از زلزله قائم نیز باید لحاظ گردد که این خود منجر به افزایش مجدد ابعاد و سختی جداساز و کاهش کارایی آن در سازه های بلند می گردد. که اگر این مورد در نظر گرفته نشود می تواند خطرات بسیار قابل توجهی را متوجه این گونه سازه ها نماید.
همچنین با توجه به استقرار کل سازه بر روی جداساز و تحمل بار ثقلی توسط جداسازها، در صورت وقوع مشکل در جداسازها و از مدار خارج شدن آنها، عملا سازه می تواند دچار خطرات جدی گردد. تعمیر و تعویض جداساز آسیب دیده نیز در سازه های بلند با مشکلات فراوان روبروست. در صورت استفاده از جداساز در سازه های بلند عملا نامعینی زیاد موجود در سازه حذف شده و به تجهیزات جداساز اتکای فراوانی می گردد که برای سازه هایی بلند که معمولا دارای اهمیت زیادی هستند کاهش نامعینی که منجر به کاهش قابلیت اطمینان می گردد تصمیم صحیحی نمی باشد. در گذشته و حال حاظر موارد محدودی از بکارگیری جداسازها به صورت ترکیبی با سایر سیستم ها در سازه های بلند وجود دارد. در مناطقی که زلزله به دفعات زیاد رخ می دهد(مانند ژاپن) که عملا تعداد زیادی از این زلزله ها از زلزله طرح بسیار کوچکترند. مشکلات فوق الذکر در مورد این زلزله های کوچک و متوسط صدق نمی کند و توجیه اقتصادی استفاده از جداساز برای سازه های بلند بیشتر خواهد بود چرا که از خسارات ناشی از زلزله های متعدد رخ داده در طول عمر مفید سازه به واسطه وجود جداساز جلوگیری می شود. لیکن در مناطقی مانند ایران یا آمریکا یا ... که زلزله های متعدد را شاهد نیستیم و زلزله ها با تعداد کمتر ولی با قدرت بسیار نزدیک به زلزله طرح رخ می دهند، به دلایل فوق جداسازی مرسوم و اقتصادی نمی باشد.
مشکلات مذکور در هیچ کدام از انواع سیستم های افزاینده میرایی در سازه های بلند رخ نمی دهد. بنابراین برای سازه های بلند استفاده از سیستم های میرایی بیشتر از جداساز توصیه می گردد که مرسوم نیز می باشد.
آیا تجربه ثبت رفتار سازه هایی که به میراگرهای اصطکاکی دورانی Damptech مجهز شده اند در زلزله های واقعی در دنیا وجود دارد؟
بله، علاوه بر آزمایش های متعددی که بر روی این میراگرها در آزمایشگاه های معتبر دنیا انجام شده است و آزمایش میز لرزان در ابعاد واقعی، در چند مورد در زلزله های رخ داده در کشورهای ژاپن و یونان میراگرها تحت تاثیر ارتعاشات زمین لرزه قرار گرفته اند و رفتاری بسیار مطلوب و کاملا پیش بینی شده در سازه و میراگر به ثبت رسیده است. در موردی بسیار قابل توجه در کشور ژاپن، شهر توکیو ساختمان 12 طبقه مسکونی مجهز به میراگر که به سیستم های پایش سلامت نیز مجهز بوده است، تحت تاثیر زلزله قرار گرفته و رکوردهای ثبت شده بر روی طبقات با رفتاری که تحت تاثیر همان زلزله ناشی از شبیه-سازی های عددی روی مدل سازه ای حاوی میراگر در تحلیل ها حاصل گردید همخوانی بالایی داشته است که نشانگر بروز رفتار مورد انتظار میراگرها در زلزله می باشد. همچنین در زلزله های متعدد به وقوع پیوسته در کشور یونان به ویژه زلزله 5/6 ریشتری ماه ژوئن 2008، رفتار سازه کارخانه سیمان شهر پاترا یونان مجهز به این نوع میراگر بسیار مناسب بوده است.