روش های کنترل لرزه ای به دو روش کنترل فعال و غیر فعال تقسیم می شوند :
یک سیستم کنترل فعال , سیستمی است که در آن یک منبع خارجی به یک یا چند محرک سیستم کنترل , انرژی می دهد و این محرک ها (Actuators) نیرو هایی را مطابق با حالات از پیش تعریف شده و به سازه وارد می سازند . این نیرو ها ممکن است جهت اضافه یا مستهلک نمودن انرژی سازه بکار روند .
یک سیستم کنترل غیر فعال سیستمی است که سختی یا میرایی سازه را به طور مقتضی و بدون یاز به منبع انرژی خارجی جهت عملکرد و بارگذاری در سیستم تغییر می دهد .
لرزه گیر های مکانیکی از نوع سیستم های کنترل غیر فعال می باشد که با توجه به مصالح و فنر به کار رفته در آن ها , لرزش ناشی از زلزله را به حداقل می رساند .
در ساختمان سازی برای کاهش اثرات مخرب ناشی از زلزله و کاهش خطرات لرزه ای از جدا ساز های ساختمانی (Base Isolator) استفاده می شود . این کار در واقع باعث جدا شدن ساختمان از منبع لرزش (زمین) می شود .
در زمینه تجهیزات مکانیکی و تاسیساتی نیز از لرزه گیر ها (Vibration Isolations) در ابعاد کوچکتر نسبت به جدا ساز های ساختمانی استفاده می شود .
از آن جا که تحت زلزله ای متوسط , عملکرد تجهیزات فوق العاده حساس در مراکز بیمارستانی , مخابراتی و کامپیوتری می توانند مختل شوند و حتی در زلزله های قوی دچار خسارت گردند , از این رو تلاش ها به سوی استفاده از لرزه گیر برای حفاظت لوازم داخل ساختمان پیش می رود . با توجه به اینکه عملکرد ساختمان های ویژه پس از زلزله های شدید در حد بدون تخریب و خسارت مورد نیاز است , در نتیجه سیستم های ایزوله ساز لرزه ای به عنوان یک گزینه مهم و اجرایی مطرح می شوند .
لرزه گیر چیست ؟
فرآیند جدا سازی یک شئ یا یک قطعه از منبع ارتعاش را لرزه گیری می گویند که باعث کاهش لرزش در تجهیزات مورد استفاده در صنایع مختلف می شود . برای رسیدن به این هدف از لرزه گیر ها استفاده می کنند . این کار در ابعاد مختلف و برای اهداف گوناگون انجام می شود .
لرزش برای بسیاری از از تجهیزات در صنایع مختلف ساختمانی , تاسیساتی , شیمیایی , دریایی و … اتفاقی نامطلوب و مضر است , در درجه اول سیستم های مهندسی و تجهیزات بیمارستانی و فضا های قابل سکونت مد نظر هستند .
روش هایی برای جلوگیری از انتقال ارتعاش به چنین سیستم هایی توسعه یافته است . تاثیر پذیری بالا از لرزش باعث استفاده از مصالح و مواد دارای میرایی بالا و همچنین روش ها و ارتباطات مکانیکی برای جذب امواج مکانیکی حاصل از لرزه و کاهش اثرات لرزش شده است .
برای ایجاد استهلاک انرژی و کاهش لرزش می توان از فرآیند تسلیم فلزات , اصطکاک و … استفاده نمود . تجهیزاتی که در ایزوله کردن پایه تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرند دارای سه مشخصه اصلی انعطاف پذیری افقی , قابلیت جذب انرژی و سختی قائم می باشند .
انواع لرزه گیر :
1 – لرزه گیر فنری
2 – لرزه گیر لاستیکی
3 – پد های لاستیکی
نحوه عملکرد لرزه گیر ها :
لرزه گیر ها جزء سیستم های غیر فعال هستند که با توجه به نوع مصالح به کار رفته و سیستم های عملکرد مکانیکی آن باعث جلو گیری از لرزش تجهیزات می شوند . این نوع لرزه گیر ها برای ایزولاسیون تجهیزات سنگین و برای سیستم های ساختمانی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند .
لرزه گیر فنری :
لرزه گیر های فنری دارای سختی افقی پایین و سختی قائم بالا می باشد . سختی افقی پایین فنر باعث جلوگیری از لرزش بیش از حد تجهیزات می شود . لرزه گیر ها باید دارای سختی قائم بالایی باشند تا بتوانند بار قائم ناشی از تجهیزات سنگین روی خود را به خوبی تحمل کنند .
البته میزان سختی افقی نباید به اندازه ای باشد که حرکت جانبی بیش از اندازه به تجهیزات روی لرزه گیر وارد شود .
مولفه دیگر تاثیر گذار روی کاهش لرزش , میزان فنر مورد استفاده در لرزه گیر فنری می باشد که باعث استهلاک انرژی لرزه ای می شود .
ضمنا” لرزه گیر ها باعث بالا رفتن دوره تناوب لرزش تجهیزات می شوند و تغییر در دوره تناوب باعث کاهش پاسخ لرزه ای آنها می شود . نمودار زیر نشان می دهد که هر چه دوره تناوب (محور افقی) افزایش پیدا کند از میزان شتاب لرزه ای (محور قائم) وارده به تجهیزات کاسته می شود .
لرزه گیر پلاستیکی
لرزه گیر های پلاستیکی با توجه به مواد به کار رفته در آن ها و نوع لاستیک , دارای میرایی های مختلف و کاربرد های مختلفی هستند .
لرزه گیر های لاستیکی و پد های لاستیکی ضمن این که از هدایت الکتریسیته و برق جلوگیری می کنند , باعث جذب لرزش های وارد شده به تجهیزات مختلف می شود . استفاده از این ارزه گیر ها در شبکه های لوله کشی ضروری است , چرا که وجود تجهیزات دینامیکی در خطوط لوله از جمله پمپ , کمپرسور , فن , توربین و … باعث لرزش , سر و صداو استهلاک زودرس می شود .
اصل رفتار لرزه گیر های لاستیکی و پد های لاستیکی بر اساس میرایی حاصل از لاستیک و کاهش اثرات ارتعاش ناشی از تجهیزات دینامیکی با استفاده از مولفه میرایی می باشد .
پد ها :
پد های الاستومر عمدتا” از مواد قابل انعطاف مانند لاستیک , چوب پنبه , فوم متراکمر و … ساخته می شود . پد های الاستومر , اغلب در ماشین آلات سنگین , وسایل خانگی معمولی , وسایل نقلیه و حتی تحت سیستم های صوتی پیشرفته استفاده می شود .
لاستیک مورد استفاده در آن ها اغلب از نوع Natural Rubber می باشد . از لاستیک EPDM و NBR و مواد نئوپرن نیز در ساخت آن ها استفاده می شود .
طراحی لرزه گیر دستگاه های مکانیکی بر اساس استاندارد Ashrae و با توجه به نوع دستگاه (چیلر , پمپ , برج خنک کننده , بویلرو …) که هر گدام از این دستگاه ها شرایط خاص طراحی را می طلبند , طراحی می شوند .
به عنوان مثال پمپ های End Suction and Split Case , Large Inline , Close-coupled هر کدام طراحی خاص خود را دارا هستند .
پس از انتخاب دقیق نوع دستگاه , نوع اتصال به سازه (مستقیم , اتصال به سازه فلزی (Steel Structure) , اتصال به سازه بتنی (Concrete inertia base) و … مشخص می گردد .
در انتها , نوع لرزه گیر (لاستیکی , فنری , تک فنر , دو فنر , پد پلاستیکی و …) مشخص می گردد .
کلیه مشخصات لرزه گیر پس از اعمال بار و گذشت زمان می بایست بدون تغییر باقی بماند .
با توجه به اهمیت موضوع طراحی لرزه گیر و حساسیت آن , توصیه می گردد قبل از انتخاب نوع و تعداد لرزه گیر و نحوه اتصال به سازه هماهنگی لازم صورت پذیرد .
