پیشنهاد جداگر لرزه‌ای جدید با عنوان "جداگر پاندولی معلق کننده"
چکیده:
در این پژوهش جداسازهای لرزه‌ای جدیدی معرفی می‌گردند. مبنای جداسازی در این پژوهش بر اساس معلق سازی سازهها می‌باشد. نمونه اولیه از این سیستم‌ها ستون پاندولی یا آونگی نام گذاری شده است. در این تحقیق با بررسی رفتار ستون آونگی، نُه مورد ارتقاءیافته از جداسازی معلق معرفی می‌گردد و در سه دسته ستون آونگی، جداگر چندلایه آونگی، جداسازی با در نظر گرفتن سختی منفی بیان می‌شوند.
اگر تکیه‌گاه یک آونگ (با ارتفاع حدود 3 متر) به جای وزنه آن ارتعاش کند برای ارتعاش‌های با فرکانس بالا، شتاب این در جرم بسیار کمتر از ارتعاش تکیه‌گاه می‌باشد. با معادلسازی آونگ با ستون آونگی و مشاهده اثر مثبت پایه‌ها در پاسخ لرزه‌ای، طراحی پایه‌های منعطف مطرح می‌شود. با در نظر گرفتن ایمنی سازهها بحث پایه‌های سخت شونده با رفتار غیرخطی مطرح شده و ما را به سمت ستون آونگی با این نوع اتصالات هدایت می‌کند. ستون آونگی از اعضای Ú و ˄ شکل تشکیل شده است. اگر در زیر عضو Ú شکل ستون آونگی، نیروی قائم باشد موجب بهبود رفتار ستون پاندولی (که عملکردی مانند جداگر دارد) خواهد شد. این ایده در بخش "ستون پاندولی با کاهنده اثر جاذبه" ارائه شده است. حفظ عضو ایجاد کننده نیروی قائم به شکل گیردار به هنگام زلزله با چالش هایی همراه است، پس، به‌صورت دو سر مفصل تعریف می‌شود. همین تغییر باعث پدید آمدن سختی منفی در سیستم می‌شود که در اینجا به دو صورت مایل و قائم بیان شده است.
تبدیل ستون آونگی به جداگر چندلایه موجب تحول در ابعاد جداگر با حفظ کارآیی سیستم می‌شود. بدین ترتیب جداگر چندلایه به‌صورت ساده و نیز با سختی منفی مایل و قائم را می‌توان در نظر گرفت.
تمامی مدل‌ها ابداعی بوده و معادلات هر سیستم جداسازی به‌صورت مستقل در این تحقیق به دست آمده است. هر کدام از نمونه‌های ارائه شده، بخشی از چالش‌ها - که در جداسازی وجود دارد - را برطرف نموده و در نهایت به سیستمی دست می‌یابیم که علاوه بر کاهش شتاب تا حد ناچیز، جابجایی را هم کنترل و کاهش میدهد. معادلات به وسیله نوشتن کد در MATLAB به‌صورت عددی حل گردید.
همراه حل معادلات به دست آمده، مدل‌ها به‌صورت یک درجه آزاد و در سازه واقعی در ABAQUS مدل شد. نمونه‌ها برای چندین زلزله مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که - سیستمهای نهایی پیشنهادی - برخلاف جداسازهای معمولی، جابجایی و شتاب را حتی با میرایی کم هم کاهش میدهند. تحلیل FFT نشان داد که بیشتر فرکانسها در پاسخ‌های شتاب به‌طور قابل‌توجهی فیلتر شده و انرژی ورودی به سیستم به‌طور قابل‌توجهی کاهش‌یافته است.