جداسازها (Seismic Isolator) ، تجهیزات کنترل لرزه ای می باشند که به منظور جدا کردن سازه و یا طبقاتی از سازه از زمین به منظور کاهش نیروی لرزه ای در هنگام وقوع زلزله کاربرد دارند. این جداسازی به طور معمول در سطوح نزدیک به پی سازه (یا در مورد پل‌ها بین عرشه و پایه) صورت می گیرد و دلیل آن این است که با تقسیم کردن سازه در این قسمت، نیروی زلزله در تراز جداساز میرا می گردد و از وارد شدن نیروی زلزله به سازه تا اندازه ی بسیار زیادی جلوگیری شده و سازه انرژی کمتری از زلزله دریافت نموده و احتمال خرابی تا حد زیادی کم می شود.
در روش جداسازی لرزه ای، سازه بر روی تکیه گاه هایی که قابلیت تغییرشکل جانبی زیادی دارند قرار می گیرد. پس از نصب جداساز لرزه ای در صورت وقوع زلزله، تغییرشکل جانبی در تکیه گاه متمرکز گشته و تغییر شکل نسبی طبقات بالای آن به شدت کم می شود؛ درنتیجه سازه مثل جسمی صلب با تغییر شکل های کوچکی ارتعاش می نماید.
نصب جداسازهای لرزه ای سبب کنترل جابه جایی نسبی در طبقات (دریفت)، کاهش شتاب وارد به سازه، افزایش زمان تناوب و میرایی سازه میگردد و بدین ترتیب به جای تقویت ظرفیت باربری سازه، نیروی لرزه ای وارد به سازه را مستهلک می نمایند. از جداسازها نمی توان تنها در قسمتی از سازه استفاده کرد و باید در کل سازه قرار گیرند. چون که وجود آن ها در قسمتی از سازه عملا میزان جا به جایی های نسبی طبقات را تا اندازه ی زیادی تغییر داده و در قسمتی از سازه جابه جایی کم و در قسمت دیگر جا به جایی بیشتر رخ خواهد داد که وضعیت سازه را بدتر از حالت بدون جداساز خواهد کرد.
دسته بندی جداسازهای لرزه ای
- اول، جداساز اصطکاکی
- دوم، جداساز الاستومری یا لاستیکی (با میرایی کم و با میرایی زیاد)
- سوم، جداساز آونگ اصطکاکی (FPS)
- چهارم، جداساز اصطکاک خالص (P-F)
- پنجم، جداساز با پایه های اصطکاکی پس جهنده (R-FBI)
- ششم، جداساز با هسته سربی
- هفتم، جداساز برمبنای لغزش
جداساز الاستومری تقویت شده با الیاف (F-REI)
استفاده ی ترکیبی به صورت سری و موازی از این جداسازها
جداسازهای لرزه ای با توجه به این که بیشتر روی تراز فونداسیون قرار می گیرند در سازه های بلند، سازه های حساس یا سازه هایی که نیاز به بهسازی لرزه ای دارند به کار می رود. از پروژه های اجرا شده در کشور می توان به ساختمان های برج مسکونی ویولت گاردن، ساختمان مدیریت بحران تربت حیدریه، پل ارتباطی مجتمع تجاری پالادیوم، بیمارستان امام حسین شهر کرمانشاه، بیمارستان عارفیان ارومیه و شهرک مسکونی پرند اشاره داست.
جداسازهای لرزه ای الاستومتری :
این جداگرهای لرزه ای شامل ورق های فولادی و لاستیکی می باشند که به شکل یک درمیان در کنار هم نگه داشته شده اند و عملکرد یکپارچه ای از خود نشان می دهند. جداگرهای الاستومریک به دو دسته کلی زیر طبقه بندی میشوند:
اول، جداسازهای لرزه ای با میرایی کم (LDRB)
دوم، جداسازهای لرزه ای با میرایی زیاد (HDRB)
تفاوت جداسازهای با میرایی بالا و پایین در نوع لاستیک (ضریب میرایی لاستیک) است. این میراگرها باید با لاستیک طبیعی تولید شوند. لایه های لاستیک سبب انعطاف پذیری جانبی تکیه گاه جداساز می گردد. ورق های فولادی با افزایش سختی قائم در برابر بارهای محوری بزرگ، از بروز کرنش جانبی لاستیک جلوگیری می نماید. اما اثر زیادی بر سختی افقی سیستم که به وسیله مدول برشی پائین الاستومر کنترل می شود، نخواهند داشت. رفتار ماده در برش تا کرنش هایی بیش از ۱۰۰% کاملاً خطی بوده و میرایی آن در حدود ۲ تا ۳ درصد مقدار بحرانی است. جداسازهای لاستیکی در مقابل نیروهای کششی مقاومت خوبی از خود نشان نمی‌دهند؛ درنتیجه برای سازه هایی که تحت اثر نیروی کششی قرار دارند گزینه مناسبی نمی باشد.
از مزایای نشیمن های لایه ای الاستومری با میرایی پایین میتوان به ساخت آسان و سادگی مدل سازی آن ها اشاره داشت. لازم به ذکر است پاسخ مکانیکی این نوع نشیمن ها به اثر دما، تاریخچه و پیرشدگی وابسته نیست. تنها عیب این نشیمن ها آن است که معمولاً به یک سیستم میراگر مکمل (اضافی) نیاز خواهند داشت.
جداسازهای لرزه ای با هسته سربی :
این نشیمن ها، نشیمن های لاستیکی لایه لایه ای مشابه نشیمن های لاستیکی با میرایی پائین بوده ولی یک یا چند هسته سربی دارند که در سوراخ هایی قرار گرفته اند. هنگامی که جداساز و هسته سربی در برش دچار تغییر شکل می گردند، سختی الاستیک سرب سختی اولیه را ارائه می دهد؛ ولی با افزایش بارجانبی هسته سربی تحت نیروهای نسبتا کم تسلیم می گردد و تقریبا به طور کامل رفتار پلاستیک خواهد داشت و با جاری شدن خود باعث اتلاف انرژی هیسترزیس می شود و از آن لحظه به بعد سختی الاستیک جانبی به تنهایی به وسیله ی لاستیک ارائه می شود. از ویژگی های این جداساز می توان به وجود یک سختی اولیه تحت بارهای جانبی پایین و انعطاف پذیری جانبی آن اشاره کرد. جداگرهای لاستیکی هسته سربی دارای مزایای فراوانی نسبت به سایر جداگرها هستند و مجهز به مکانیزم نیروی بازگرداننده بعد از زلزله بوده و می توانند شتاب سازه را در کل سازه به شکل یکنواخت پخش کنند. این جداگرها مقاومت و سختی کافی در مقابل بارهای جانبی سرویس (باد و نیروی ترمز …) را داشته و علاوه بر ساختمان ها در پل ها نیز می توانند مفید واقع گردند.
جداسازهای لرزه ای الاستومری تقویت شده با الیاف (F-REI) :
ایده اساسی کاربرد الیاف به جای صفحات فولادی برای تقویت جداسازهای لرزه ای الاستومری از آنجا شروع شد که کاربرد جداکننده های تقویت شده با صفحات فولادی برای ساختمان های مسکونی بسیار سنگین و گران به اتمام می رسد، به صورتی که یک جداسازهای لرزه ای به تنهایی می تواند وزنی معادل ۱ تن یا بیشتر داشته باشد.
در یک جداسازهای لرزه ای لاستیکی عمده وزن آن ناشی از صفحات تقویت کننده فولادی بوده که به خاطر افزایش سختی قائم جداساز در آن استفاده می شود. راه حلی که هم وزن و هم قیمت جداکننده ها را کم می کند، جایگزین کردن الیاف پلیمری به جای صفحات فولادی است. در این روش پیشرفته و جدید از الیاف با سختی زیاد و مقاومت بالا استفاده می شود. از مزایای مهم این سیستم چسبندگی و پیوستگی الیاف با الاستومر می باشد. کاهش وزن جداکننده با کاربرد الیاف به جای صفحات فولادی، هیچ تأثیری در میزان سختی الاستیک جداسازهای لرزه ای نخواهد داشت.
سیستم های جداسازهای لرزه ای بر مبنای لغزش :
این سیستم نوعی جداگر اصطکاکی می باشد که بعد از جداگر سربی یکی از پرکاربردترین جداگرهاست. نخستین و ساده ترین جداساز پیشنهاد شده، یک سیستم لغزنده خالص می باشد. سیستم های جداگرهای لغزشی در حال حاضر در دو نوع تک قوسی و دو قوسی به کار می روند.