برای تقویت ساختمان ها در برابر نیروهایی که زلزله به آن ها تحمیل می کند، راه های مختلفی وجود دارد. استفاده از جداسازی لرزه ای ساختمان یکی از این روش ها است. در این روش سازه روی تکیه گاهی قرار می گیرد که قابلیت تغییر شکل جانبی بالایی دارد. در زمان زلزله بیشتر تغییر شکل ها در تکیه گاه اتفاق می افتد. نصب کردن یک جداسازها موجب بالا رفتن زمان تناوب و میرایی سازه می شود و به جای تقویت ظرفیت باربری سازه نیاز لرزه ای آن پایین می آید. یعنی به جای این که شرکت مقاوم سازی به دنبال تمهیداتی برای رو به رو شدن با نیروهای زلزله باشد، از ورود آن ها به سازه جلوگیری می کند.

تعریف جداسازی لرزه ای ساختمان

جداسازی لرزه ای ساختمان از شیوه هایی است که با آن ارتعاشات لرزه ای با جدا کردن سازه از زمین کنترل می شوند. از این شیوه در ساختمان ها و پل ها استفاده می شود. در این روش برعکس دیگر روش هایی که در شرکت مقاوم سازی برای بهسازی لرزه ای ساختمان استفاده می شود که در نهایت مقاومت سازه را افزایش می دهد، روی پایین آمدن پاسخ لرزه ای و نیرو و شتاب ورودی نیروهای زلزله به سازه تمرکز می شود.

ساخت بنا روی یک سیستم جداسازی لرزه ای ساختمان از انتقال بخش بسیاری از حرکات افقی زمین به ساختمان جلوگیری خواهد کرد که به کاهش شتاب های طبقه ها و تغییر مکان های بین طبقه ای منجر می شود. این جداسازها کل ساختمان را شامل می شوند و نمی توان از آن ها تنها در بخشی از ساختمان استفاده کرد. دوره تناوب سازه هایی که در آن ها جداساز به کار رفته است، دو تا چهار ثانیه تخمین زده می شود.

ویژگی های جداسازی لرزه ای ساختمان

جداسازی لرزه ای ساختمان که توسط شرکت مقاوم سازی انجام می شود با دست یافتن به اهداف خاصی صورت می گیرد. به همین علت یک جداساز لرزه ای ساختمان باید از ویژگی های زیر برخوردار باشد:

• نیروهای عمودی ناشی از وزن و پاسخ لرزه ای در زمان زلزله را متحمل شود.
• انعطاف پذیری لازم را در جهت افقی تأمین کند.
• جاذب انرژی باشد.

این ویژگی ها ممکن است در یک وسیله یا چند وسیله وجود داشته باشد. ممکن است شرکت مقاوم سازی برای محدود کردن تغییر مکان جداسازها از ضربه گیر نیز استفاده کند. جداساز باید مقاومت کافی برای تحمل وزن سازه را دارا باشد.

شرایط استفاده از جداساز لرزه ای:

 
تکنولوژی جداسازی لرزه‌ایی در سال‌های اخیر پیشرفت قابل توجهی داشته است. نصب سیستم‌های جداساز لرزه‌ای منجر به افزایش زمان تناوب اصلی سازه و کاهش نیروهای وارد بر آن می شود. این روش برای ساختمان‌های کوتاه و متوسط به دلیل پایین بودن زمان تناوب آن‌ها، مؤثرتر از ساختمان‌های بلند است.

در استفاده از جداسازه ای لرزه‌ای به  موارد زیر باید توجه کنید:

• جداسازی پایه برای ساختمان‌های سخت‌تر، نتایج بهتری خواهد داد. در واقع در ساختمان‌های با زمان تناوب کمتر از 1 ثانیه، با نصب جداگر لرزه‌ای زمان تناوب اصلی سازه به بیش از 2 ثانیه افزایش پیدا می کند.
• امواج زلزله در حین عبور از لایه‌های خاک فیلتر می‌شوند. شتاب حرکت زمین در خاک‌های سخت از مؤلفه‌های فرکانس بالا و در خاک‌های نرم از مؤلفه‌های فرکانس پایین تشکیل می‌شود. از این رو در خاک‌های سخت، جداگر لرزه‌ای بسیار کاربردی می باشد و در خاک‌های نرم از کارایی آن کم می‌شود. در خاک‌های خیلی نرم به علت نزدیکی زمان تناوب سازه جداسازی شده به زمان تناوب حداکثر پاسخ سازه، جداسازی نتیجه مطلوبی نخواهد داشت و در مواردی باعث افزایش نیروهای وارد بر سازه می شود.

در صورت وجود شرایط زیر، سازه‌ها برای جداسازی لرزه‌ایی مناسب هستند:

• سازه دارای دو طبقه یا بیشتر باشدو یا به طور غیر عادی سنگین باشد.
• محل احداث سازه اجازه تغییر مکان‌های افقی حدود 6 اینچ (15سانتی‌متر) را در پای سازه بدهد.
• سازه نسبتاً عریض باشد.
• بارهای جانبی باد و سایر بارهای غیر زلزله‌ای، کمتر از تقریباً 10 درصد وزن سازه باشد.
• خاک زیر سازه دارای پریود ارتعاشی بلند نباشد، چرا که پریودهای ارتعاشی بلند حرکت زمین را تشدید می‌کنند.

در کل هر پروژه را باید به طور مستقل در اولین مرحله طراحی مورد بررسی قرار دهیم تا مشخص شود که آیا برای جداسازی ضد زلزله مناسب است یا خیر. برای این منظور باید بین ساختمان‌های جدید و تقویت سازه‌های موجود تفاوت قائل شد.

انواع جداسازی لرزه ای ساختمان

جداسازی لرزه ای ساختمان در شرکت مقاوم سازی با استفاده از دو گروه اصلی از جداسازهای لرزه ای انجام می شود:

جداساز لاستیکی که با هدف بالا بردن دوره تناوب طبیعی سازه به کار می رود. جداساز لاستیکی با ورقه فولادی و میرایی پایین، جداساز لاستیکی با میرایی بالا و جداساز لاستیکی با هسته سربی در این دسته قرار می گیرند.

• جداساز اصطکاکی برای کنترل بیشترین نیروی انتقال یافته به روسازه و استهلاک انرژی در محل جداساز به کار می رود. جداساز الاستیک اصطکاکی و جداساز اصطکاکی پاندولی جزء این دسته محسوب می شوند.

ترکیب سری جداسازهای اصطکاکی و لاستیکی و ترکیب موازی آن ها از تمهیداتی است که برای استفاده هم زمان از توانایی های هر دو جداساز اندیشیده شده است.

مزایای جداسازی لرزه ای ساختمان

• حفظ کاربری سازه در زمان زلزله و بعد از آن و تأمین سطح عملکرد بی وقفه
• کاهش 60 درصدی نیروهای زلزله به سازه ها
• کاهش آسیب های سازه ای و غیر سازه ای
• کاهش 20 درصدی حجم مصالح لازم برای ساخت و ساز
• کاهش ضرورت مقاوم سازی ساختمان با مهاربند و دیوار برشی
• قابل استفاده در سازه های موجود

چگونگی عملکرد جداسازهای لرزه ای

در زمان استفاده از جداساز لاستیکی با ورقه های فولادی به فرض این که ارتفاع لایه ها یکسان باشد، در صورت کاهش ضخامت لایه های لاستیک و بالا بردن تعداد آن ها، به سختی عمودی جداساز افزوده خواهد شد و به این ترتیب نیروها و تغییر شکل رابطه ای خطی با هم خواهند داشت. با ضخیم تر شدن ضخامت یک لایه لاستیک و پایین آوردن ضریب شکل یک بعدی سختی عمودی کم می شود و جداساز خواهد توانست نیروها را در جهت عمودی کاهش دهد. این جداسازها در برابر نیروهای کششی رفتاری دو خطی دارند. سختی کششی آن ها از سختی در جهت فشاری پایین تر است. با تداوم اعمال بار کششی در این جداسازها، لاستیک از فولاد جدا می شود و حفره هایی در میان لایه ها به وجود می آید. ایجاد این حفره ها میزان سختی قائم در جهت فشاری تا حد زیادی کاهش می دهد. به همین علت این جداسازها نباید تحت کشش قرار گیرند. بیشترین میزان قابل قبول تنش کششی ده تا بیست کیلوگرم است. جداسازهای لاستیکی به دلیل این که لاستیک سختی کمی دارد، مقاومت کمتری در برابر نیروهای کششی دارند. جداسازهای دارای هسته سربی در کشش محدودیت زیادی دارند.

با توجه به نوع مفصل جداسازها و بالا بردن جا به جایی ساختمان در زمان زلزله، به وجود آوردن درز انقطاع در اطراف سازه برای هم سازی با جا به جایی سازه لازم است. درز انقطاع باید از صفحه جداساز پایین تر باشد. بخش های بالایی این درز را می توان با مصالح انعطاف پذیر پوشاند.

استفاده از جداسازی لرزه ای ساختمان ها

در جداسازی لرزه ای ساختمان ، یک شرکت مقاوم سازی باید به این مسئله توجه داشته باشد که ساختمان های دارای جداساز، جا به جایی بیشتری نسبت به سازه های با پایه های ثابت دارند. محل نصب جداسازها در طراحی بسیار تعیین کننده است. به طور معمول از آن ها در نزدیک پی ساختمان استفاده می شود، اما جداسازهایی هم هستند که در بالای ستون و زیر سقف ها نصب می شوند تا نیروهای وارد بر ستون را کاهش دهند. پی ساختمان و جداساز هر دو در یک تراز اجرا می شوند، ولی بیشترین کاربرد آن ها در پی ساختمان یا زیر پی ساختمان است.

به طور کل، جداسازی لرزه ای ساختمان برای مجزا کردن سازه بالایی از حرکات لرزشی زمین است، به طوری که نیروهای آسیب رسان زلزله به ساختمان وارد نشوند یا میزان قابل توجهی پایین بیایند. با توجه به این که حرکت های عمودی زلزله خطر خیلی مهمی برای ساختمان ها نیستند، جداسازی لرزه ای روی حرکت های افقی زمین کار می کند. اما در مواقعی که هدف کاهش ارتعاشات سازه در مقابل بارهای ترافیکی باشد، جداساز لرزه ای ساختمان پایه به منظور جلوگیری از منتقل کردن ارتعاشات عمودی به سازه انجام  می شود.