واحد شهرکرد
دانشکده فني و مهندسي
پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد
در رشته مهندسي عمران- زلزله
عنوان :
بررسی تاثیر مشخصات جداگرهای لرزه ای بر روی پاسخ های لرزهای سازه در ساختمان های جداسازی شده از پایه
استاد راهنما :
دکتر محسن اعتمادی
استاد مشاور :
دکتر محسن ایزدی‌نیا
نگارش :
محمود رئیسی وستگانی
آبان 1392
بسمه تعالی
« يرفع الله الذين امنوا منكم و الذين اوتوالعلم درجات»
قرآن كريم
« دانشگاه آزاد اسلامی – واحد شهرکرد »
تأئیدیه صلاحیت علمی پایان نامه کارشناسی ارشد
عقايد و نظرات مطرح شده در این رساله مستقيماً به نگارنده آن مربوط است و اين دانشگاه آماده پذيرش پيشنهادهای منتقدین محترم مي‌باشد.
دكتر ابراهيم رحيمي
معاون پژوهش و فناوري دانشگاه آزاد اسلامي
واحد شهركرد
پایان نامه تحصیلی آقاي محمود رئیسی وستگانی در جلسه مورخ 19/08/1392 متشكل از استادان زير با درجه بسیارخوب و نمره 67/16 مورد تأييد قرار گرفت.
1-دكترمحسن اعتمادیاستاد راهنما امضاء
2- دكترمحسن ایزدی‌نیااستاد مشاور امضاء
3- مهندسمهران کوهی استاد داور امضاء
دکتر مرتضي رئيسي
مدير گروه كارشناسي ارشد عمران
دانشگاه آزاد اسلامي – واحد شهرکرد
تعهد نامه
عنوان پایاننامه: بررسی تاثیر مشخصات جداگرهای لرزه ای بر روی پاسخ های لرزهای سازه در ساختمان های جداسازی شده از پایه
اینجانب محمود رئیسی وستگانی دانشجوی کارشناسی ارشد رشته عمران گرايش زلزله دانشکده فني و مهندسي دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تحت راهنمایی دكتر محسن اعتمادی متعهد می‌شوم:
– نتایج ارائه شده در این پایاننامه حاصل مطالعات علمی و عملی اینجانب بوده، مسئولیت صحت و اصالت مطالب مندرج را به طور کامل بر عهده میگیرم.
– در خصوص استفاده از نتایج پژوهشهای محققان دیگر به مرجع مورد نظر استناد شده است.
– کلیه حقوق معنوی این اثر به دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تعلق دارد. مقالات مستخرج از پایان نامه، به نام دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد(Islamic Azad University-Shahrekord Branch) به چاپ خواهد رسید.
– حقوق معنوی تمام افرادی که در دست آمدن نتایج اصلی پایاننامه تأثیر گذار بودهاند در مقالات مستخرج از آن رعایت خواهد شد.
– در خصوص استفاده از موجودات زنده یا بافتهای آنها برای انجام پایاننامه، کلیه ضوابط و اصول اخلاق مربوطه رعایت شده است.
19/08/1392
محمود رئیسی وستگانی
مالکیت نتایج و حق نشر
کلیه حقوق معنوی این اثر و محصولات آن(مقالات مستخرج، برنامههای رایانهای، نرم افزارها و تجهیزات ساخته شده) به دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تعلق دارد و بدون اخذ اجازه کتبی از دانشگاه قابل واگذاری به شخص ثالث نیست.
استفاده از اطلاعات و نتایج این گزارش نهایی بدون ذکر مرجع مجاز نیست.
معاونت پژوهش و فن آوري
به نام خدا
منشور اخلاق پژوهش
با ياري از خداوند سبحان و اعتقاد به اين كه عالم محضر خداست و همواره ناظر بر اعمال انسان و به منظور پاس داشت مقام بلند دانش و پژوهش و نظر به اهميت جايگاه دانشگاه در اعتلاي فرهنگ و تمدن بشري، ما دانشجويان و اعضاء هيات علمي واحدهاي دانشگاه آزاد اسلامي متعهد مي‌گرديم اصول زير را در انجام فعاليت هاي پژوهشي مد نظر قرار داده و از آن تخطي نكنيم:
1- اصل حقيقت جويي: تلاش در راستاي پي جويي حقيقت و وفاداري به آن و دوري از هرگونه پنهان سازي حقيقت.
2- اصل رعايت حقوق: التزام به رعايت كامل حقوق پژوهشگران و پژوهيدگان (انسان، حيوان و نبات) و ساير صاحبان حق
3- اصل مالكيت مادي و معنوي: تعهد به رعايت كامل حقوق مادي و معنوي دانشگاه و كليه همكاران پژوهش
4- اصل منافع ملي: تعهد به رعايت مصالح ملي و در نظر داشتن پيشبرد و توسعه كشور در كليه مراحل پژوهش
5- اصل رعايت انصاف و امانت: تعهد به اجتناب از هرگونه جانب داري غير علمي و حفاظت از اموال، تجهيزات و منابع در اختيار
6- اصل رازداري: تعهد به صيانت از اسرار و اطلاعات محرمانه افراد، سازمان‌ها و كشور و كليه افراد و نهادهاي مرتبط با تحقيق
7- اصل احترام: تعهد به رعايت حريم‌ها و حرمت‌ها در انجام تحقيقات و رعايت جانب نقد و خودداري از هرگونه حرمت شكني
8- اصل ترويج : تعهد به رواج دانش و اشاعه نتايج تحقيقات و انتقال آن به همكاران علمي و دانشجويان به غير از مواردي كه منع قانوني دارد.
9- اصل برائت: التزام به برائت جويي از هرگونه رفتار غيرحرفه‌اي و اعلام موضع نسبت به كساني كه حوزه علم و پژوهش را به شائبه‌هاي غيرعلمي مي‌آلايند.
تقدیم به پدر و مادر مهربانم و همسر عزیزم و محمدحسین نازنینم
بر خود لازم می دانم از زحمات کلیه اساتیدم به ویژه دکتر محسن اعتمادی و دکتر محسن ایزدی نیا تشکر کنم.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده1
فصل اول « مفاهیم و مبانی نظری جداسازی لرزه ای »
1-1 مقدمه3
1-2 مفهوم جداسازی لرزهای 6
1-3 مشارکت مودهای ارتعاشی در رفتار لرزه‌ای سازه‌های جداسازی شده 13
1-4 اثر نوع خاک بر تاثیرگذاری جداسازی لرزه‌ای 14
1-5 اثر زلزله‌های حوزه نزدیک بر جداسازی لرزه‌ای 15
1-6 بررسی تاثیر خصوصیات جداگر بر پاسخ‌های لرزه‌ای آن 18
1-7 دستورالعملی برای کمک به انتخاب سیستم جداگر23
1-8 مدل سازی سیستم‌های غیر خطی26
فصل دوم « انواع سیستم‌های جداسازی لرزه ای »
2-1 مقدمه29
2-2 سیستم‌های الاستومر 29
2-3 نشیمنهای لاستیکی طبیعی و مصنوعی با میرایی کم 30
2-4 جداگرهای با هسته سربی 32
2-5 سیستمهای لاستیک طبیعی با میرایی بالا (HDNR) 33
2-6 سیستم‌های جداساز لغزنده 34
2-7 سیستم کارخانه برق فرانسه 36
2-8 سیستم ترکیبی EERC 37
2-9 سیستم تاس (TASS)37
2-10 سیستم جداسازی پایه‌ای اصطکاکی پس جهنده (Resilient – Friction Base Isolation ) 38
2-11 سیستم آونگ اصطکاکی Friction Pendulum System (FPS)39
2-12 سیستم‌های فنری40
2-13 سیستم جداسازی با استفاده از شمع‌های غلاف دار42
2-14 نمونه هایی از ساختمان های جداسازی شده در نقاط مختلف جهان 43
2-14-1 جداسازی لرزه‌ای در ژاپن 45
2-14-2 جداسازی لرزه‌ای در نیوزیلند48
2-14-3 جداسازی لرزه‌ای در آمریکا 49
2-14-4 جداسازی لرزه‌ای در اروپا54
2-14-5 وضعیت کنونی فناوری جداسازی 55
فصل سوم « بررسی ضوابط آیین نامه‌ها برای جداسازی لرزه ای »
3-1 مقدمه57
3-2 روشهای طراحی 58
3-3 توضیح مرحله به مرحله ضوابط UBC-9759
3-4 مراحل نهایی67
3-5 توضیح دستورالعمل طراحی ساختمانهای دارای جداسازی لرزه‌ای ( آیین نامه ایران )67
3-6 مرور کلی 72
فصل چهارم « مطالعات و تحقیقات انجام شده »
4-1 مقدمه75
4-2 بررسی تاثیر میرایی85
4-3 تاثیر افزایش dy با ثابت بودن Q و نسبت k_1/k_2 97
4-4 تاثیر افزایش dy با ثابت بودن Q و k_2 99
4-5 تاثیر افزایش Q با dy و k_2 ثابت102
4-6 تاثیر افزایش Q با dy ثابت و k_1/k_2 ثابت 105
4-7 تاثیر تغییر نسبت k_2/k_1 با k_1 و d_y ثابت و k_2 متغییر107
فصل پنجم « نتیجه گیری »
5-1 بحث111
5-2 نتیجه گیری111
منابع114
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (1-1) : پاسخ‌های سازه بدون جداگر و شش سازه با جداگر لرزه‌ای تحت اثر شتابنگار زلزله 1940 ،NS ال سنترو21
جدول (1- 2 ) خصوصیات و ویژگی‌های ( معایب و امتیازات ) انواع جداسازی‌های لرزه‌ای با تغییر در خصوصیات آنها بیان شده است.25
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل (1-1 ) آرامگاه کورش در پاسارگاد ( قدیمی ترین سازه جداسازی شده جهان )4
شکل (1-2): سازه جداسازی شده با دو درجه آزادی را نشان می‌دهد.7
شکل (1-3): کاهش برش پایه با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.8
شکل (1-4): تغییر جابهجایی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.9
شکل (1-5): افزایش جا به جایی وکاهش نیروی برشی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.9
شکل (1-6) : کاهش جا به جایی با افزایش میرایی را نشان می‌دهد.10
شکل (1-7) : کاهش شتاب و تغییر مکان نسبی طبقات را نسبت به سازه‌های گیردار نشان می‌دهد.11
شکل (1-8) : مقایسه‌ای بین خرابی اجزای غیر سازه‌ای در دو حالت سازه گیردار و سازه جداسازی شده 11
شکل (1-9) : تغییرات جا به جایی در ارتفاع را نشان می‌دهد.14
شکل (1-10) : حلقه هیسترسیس مدل شده به صورت دو خطی را نشان می‌دهد.14
شکل (1-11) : انتقال نمودار به سمت تناوب‌های بالاتر را با نرم شدن خاک نشان می‌دهد.15
شکل (1-12): عملکرد منفی جداسازی لرزه‌ای را با نرم شدن خاک نشان می‌دهد.15
شکل (1-13) : قاب آزمایشگاهی فولادی بر روی میز لرزان17
شکل (1-14) : مشخصات پاسخ سیستم‌های مختلف جداسازی را نشان می‌دهد.20
شکل (2 -1 ) : نشیمن لاستیکی طبیعی با میرایی پایین31
شکل (2-2 ) : جداساز با هسته سربی33
شکل ( 2- 3 ) : حلقه‌های هیسترسیس انواع جداگرهای الاستومری را نشان می‌دهد.35
شکل (2-4) : سیستم جداساز پایه کالانتارینتز که در آن از یک لایه تالک به عنوان محیط 36
شکل (2 – 5 ) : سیستم جداساز پایه اصطکاکی پس جهنده39
شکل (2-6) : شمایی از یک سیستم آونگ اصطکاکی را نشان می‌دهد.40
شکل (2- 7 ) : سیستم GERB : مجتمع‌های مسکونی لو41
شکل ( 2- 8 ) : سیستم فونداسیون با حرکت جانبی میرا ( از راندولف لانگن باخ )43
شکل (2-9) : مدرسه پستالوژی واقع در اسکوپیه، مقدونیه 44
شکل (2-10) : فیوزهای لرزه‌ای به کار رفته در مدرسه پستالوژی44
شکل (2-11) : مرکز کامپیوتری پست غرب ژاپن واقع در ساندا 47
شکل (2-12) : یونیون هاوس، اوکلند ، نیوزیلند49
شکل (2-13) : مرکز قضایی و حقوقی فوت هیل واقع در رنچو کیوکامونگا، کالیفرنیا50
شکل (2-14) : مرکز آتش نشانی و کنترل حریق، لس آنجلس، کالیفرنیا 52
شکل (2-15) : شهرداری اوکلند، کالیفرنیا54
شکل (2-16) : مرکز SIP ، آنکونا ، ایتالیا55
شکل (3 -1) : ضرایب نواحی لرزه خیزی60
شکل (3 – 2 ) : طبقه بندی انواع خاک در UBC-97 60
شکل (3 – 3 ) : ضریب نزدیکی به چشمه (N_a ) به صورت تابعی از نوع چشمه و فاصله61
شکل (3 – 4 ) : ضریب نزدیکی به چشمه ( N_v ) به صورت تابعی از نوع چشمه و فاصله 62
شکل ( 3 – 5 ) : ضریب پاسخ MCE 62
شکل ( 3- 6 ) : ضریب لرزه ایC_VD با استفاده از نوع نیمرخ خاک 63
شکل (3-7 ) : ضریب لرزه‌ای C_AD 63
شکل (3 – 8 ) : ضریب لرزه‌ای C_VM63
شکل (3 – 9 ) : ضریب لرزه‌ای C_AM 64
شکل ( 3- 10 ) : ضریب میرایی (B) به دست آمده از UBC 65
شکل (3-11): روند نمای طراحی سازه جداسازی شده73
شکل (4-1 ) : نمای پلان و نمای روبه روی سازه را نشان می‌دهد.75
شکل (4-2) : شتاب و سرعت و جابه جایی زلزله طبس را نسبت به زمان نشان می‌دهد.77
شکل (4-3) : طیف پاسخ الاستیک زلزله طبس برای میرایی 5 درصد را نشان می‌دهد. 78
شکل(4-4) : شتاب ،سرعت و جابجایی زلزله نورث ریج(موقعیت سیلمار )را نسبت به زمان نشان می‌دهد.79
شکل(4-5 ): شتاب و سرعت و جابهجایی زلزله ایمپریال ولی را نشان می‌دهد.81
شکل(4-6) : مقایسه طیف پاسخ زلزله طبس را با 4/1 برابر طیف پاسخ 2800 را نشان می‌دهد.
82
شکل(4-7): مقایسه طیف زلزله طبس را با 4/1 برابرطیف پاسخ 2800 نشان می‌دهد.83
شکل(4-8): مقایسه طیف زلزله Imperial valley را با 4/1 برابر طیف پاسخ 2800 نشان می‌دهد.83
شکل(4-9): تاثیر افزایش میرایی بر روی جابهجایی پایه ساختمان را نشان می‌دهد.86
شکل (4-10): تاثیر افزایش میرایی را بر جابهجایی بام را نشان می‌دهد.86
شکل(4-11) : تاثیر افزایش میرایی بر برش پایه را نشان می‌دهد.87
شکل(4-12): تاثیر افزایش میرایی بر دریفت طبقه اول را نشان می‌دهد.87
شکل (4-13) : تاثیر میرایی بر دریفت طبقه چهارم را نشان می‌دهد. 88
شکل (4-14) : تاثیر میرایی بر شتاب بام را نشان می‌دهد.88
شکل(4-15): حلقه هیسترسیس زلزله طبس برای میرایی 5 و20 درصد را نشان می‌دهد.89
شکل (4-16): حلقه هیسترسیس زلزله نورث ریج برای میرایی 5 و 20 درصد را نشان می‌دهد.
90
شکل(4-17): حلقه هیسترسیس جداساز را برای زلزله ایمپریال ولی برای میرایی 5 و20 درصد نشان می‌هد.91
شکل(4-18) : طیف پاسخ کف برای میرایی 5 و 20 درصد زلزله ایمپریال ولی را نشان می‌دهد.
92
شکل(4-19): طیف پاسخ کف برای میرایی 5 و 20 درصد را برای زلزله نورث ریج نشان می‌دهد.
93
شکل(4-20): طیف پاسخ کف را برای میرایی 5 و 20 درصد زلزله طبس را نشان می‌دهد.94
شکل(4-21 ): مقایسه شتاب ،دریفت وجابهجایی بام را بین دو حالت گیردار و جداسازی شده نشان می‌دهد. 95
شکل(4-22) : با افزایش میرایی، dy افزایش می‌یابد.96
شکل(4-23) : با افزایش میرایی Q افزایش می‌یابد.96
شکل(4-24) : تاثیر برش پایه را با افزایش dy نشان می‌دهد. 97
شکل(4-25): تاثیر افزایش dy را بر جابهجایی پایه نشان می‌دهد.97
شکل(4-26) : تاثیر افزایش dy را بر روی شتاب بام نشان می‌دهد.98
شکل(4-27) : تغییرات میرایی را با افزایش dy نشان می‌دهد.98
شکل(4-28) : تغییرات سختی موثر را با افزایش dy نشان می‌دهد.99
شکل(4-29): تاثیر برش پایه با افزایش dy را نشان می‌دهد.99
شکل(4-30): تغییرات جابهجایی پایه با افزایش dy را نشان می‌دهد. 100
شکل(4-31): تغییرات ماکزیمم شتاب بام با افزایش dy را نشان می‌دهد.100
شکل(4-32): تغییرات میرایی با افزایش dy را نشان می‌دهد. 101
شکل(4-33): تغییرات k_2/k_1 را با افزایش dy نشان می‌دهد.101
شکل(4-34): تغییرات میرایی را با افزایش Q نشان می‌دهد.102
شکل(4-35): تغییرات K_1/K_2 را با افزایش Q نشان می‌دهد.102
شکل (4-36): تغییرات برش پایه با افزایش Q را نشان می‌دهد. 103
شکل (4-37): تغییرات جابهجایی پایه را با افزایش Q نشان می‌دهد. 103
شکل (4-38): تغییرات جابهجایی بام با افزایش Q را نشان می‌دهد.104
شکل (4-39 ) : تغییرات شتاب بام با افزایش Q را نشان می‌دهد. 104
شکل(4-40) : تاثیر برش پایه با افزایش Q را نشان می‌دهد.105
شکل(4-41): تاثیر جابهجایی پایه با افزایش Q را نشان می‌دهد. 105
شکل (4-42) : تاثیر جابهجایی بام با افزایش Q را نشان می‌دهد.106
شکل(4-43): تاثیر افزایش Q بر شتاب بام را نشان می‌دهد.106
شکل(4-44): تاثیر افزایش k_2/k_1 را بر روی k_eff نشان می‌دهد.107
شکل(4-45) : تاثیر افزایش k_2/k_1 را بر روی میرایی موثر نشان می‌دهد.107
شکل(4-46): تاثیر افزایش k_2/k_1 را بر روی جابهجایی پایه را نشان می‌دهد.108
شکل (4-47) : تاثیر افزایش k_2/k_1 بر روی جابهجایی بام را نشان می‌دهد. 108
شکل (4-48): تاثیر افزایش k_2/k_1 را بر روی برش پایه نشان می‌دهد.109
شکل (4-49) : تاثیر افزایش k_2/k_1 را بر روی شتاب بام نشان می‌دهد109

چکیده
در طراحی مقاوم سازهها در برابر زلزله دو دیدگاه وجود دارد: 1- افزایش مقاومت و ظرفیت سازهها در برابر زلزله و 2- کاهش نیاز لرزهای، که هر کدام از موارد بالا راهکارها و روش‌های متفاوتی را شامل می‌شوند. جداسازی لرزهای بر مبنای کاهش نیاز لرزهای می‌باشد که شتاب و دریفت طبقات را با هم کاهش می‌دهد و باعث می‌شود که سازه تقریبا به صورت صلب حرکت کند و آسیب پذیری اجزای غیرسازهای را بسیار زیاد کاهش می‌دهد، بنابراین از این روش میتوان به عنوان یکی از روش‌های طراحی مقاوم سازه‌ها در برابر زلزله نام برد. اما آنچه در این پایان نامه بدان پرداخته شده است، بررسی تاثیر خصوصیات جداگرهای لرزهای است تا بتوانیم در انتخاب جداگر بسته به نیاز موجود با دقت بهتری عمل کنیم. در فصل اول مبانی و مفاهیم جداسازی لرزهای و مزایا و معایب آن و نقش مودهای بالاتر در پاسخ لرزه‌ای جداساز و همچنین نحوه مدل سازی جداساز شرح داده شده است. مقایسه‌ای نیز بین جداسازهای لرزهای متفاوت انجام شده و پاسخ‌های آنها نسبت به هم بررسی شده اند. در فصل دوم انواع جداسازها ازقبیل الاستومری ، لغزنده و اصطکاکی شرح داده شده اند. و نمونه هایی از سازه‌های جداسازی شده در نقاط مختلف جهان شرح داده شده اند. . در فصل سوم ضوابط آیین نامه‌ها برای طراحی جداسازها بیان شده اند. در فصل چهارم تاثیر میرایی، d_y ، Q ، K_1 ، K_2 ، K_2/K_1 را بر روی پاسخهای لرزهای سازه مورد بررسی قرار گرفتهاند و در فصل پنجم نتایج بررسی این تاثیرات بیان شدهاند.
کلید واژه‌ها : جداسازی لرزهای، میرایی، سختی الاستیک، سختی پلاستیک، مقاومت مشخصه، پاسخهای لرزهای

فصل اول
« مفاهیم و مبانی نظری جداسازی لرزه ای »

1-1 مقدمه
اگر به طیف شتاب اغلب زلزله‌ها دقت کنیم خواهیم دید که شتاب پاسخ سازههایی که دوره تناوب بالاتری دارند کمتر خواهد بود ، بنابراین اگر ما می‌توانستیم سازه‌های موجود را به نحوی نرم کنیم، می‌توانستیم نیروی برشی ناشی از زلزله را کاهش دهیم.
از طرف دیگر آسیب ساختمانها و به خصوص اجزای غیر سازهای از دو عامل زیر ناشی می‌شود.
1 – تغییر مکان نسبی بین طبقه‌ای
2 – شتاب کف طبقات
اگر بخواهیم تغییر مکان نسبی طبقات را کاهش دهیم بایستی سختی سیستم را افزایش دهیم که این امر موجب افزایش شتاب کف طبقات شده و منجر به خسارت دیدن تجهیزات حساس داخلی می‌شود.
همچنین شتاب طبقات را می‌توان با نرم کردن سازه کاهش داد که این امر منجر به افزایش تغییر مکانهای نسبی در تراز طبقات می‌شود. بنابراین بایستی راهکاری اندیشید که هم شتاب و هم تغییر مکان جانبی ، هر دو با هم کاهش پیدا کنند.
موارد گفته شده در بالا با روشی که از اوایل قرن حاضر مطرح بوده و در دهه‌های اخیر به علت در دسترس قرار گرفتن امکانات مختلف چه از نظر تکنولوژی ساخت و چه از نظر دانش مهندسی در خصوص تحلیل، طراحی و اجرا برای مقاوم ساختن سازه‌ها در برابر زلزله به عرصه عمل وارد شده است، قابل اجرا خواهند بود. این روش جداسازی لرزه‌ای یا جداسازی نامیده می‌شود.
البته استفاده از این روش در ایران در قرن ششم قبل از میلاد مسیح در ساخت آرامگاه کورش در پاسارگارد مشاهده شده است. این سازه به عنوان قدیمی ترین سازه جداسازی شده جهان شناخته شده است.
این سازه از یک پی از جنس سنگ عمیق و پهن و ملات صاف شده‌ای تشکیل شده است که بر روی پی دیگر از جنس سنگ صاف شده و پهن قرار گرفته است این دو پی به گونه به هم متصل شده اند که صفحه بین شان به جلو و عقب می‌لغزد،آنچنان که در یکی از زلزله‌های رخ داده این سازه سالم مانده است. همچنین در ساخت منارجنبان اصفهان از این روش به نحوی استفاده شده است.
شکل (1-1 ) آرامگاه کورش در پاسارگاد ( قدیمی ترین سازه جداسازی شده جهان )

می توان پیشرفت جداسازی لرزه‌ای در دهه‌های اخیر را به پنج عامل زیر نسبت داد:
1 – گسترش طراحی و ساخت انواع نشیمنها
2 – گسترش طراحی و ساخت میراگرهای لرزهای برای کاهش حرکت نشیمنها و مقاومت در مقابل باد و بارهای بهره برداری
3 – افزایش اعتماد به نرم افزارهای کامپیوتری در پیش بینی رفتار جداگرهای لرزهای
4 – گسترش استفاده از میز لرزان به جهت شبیه سازی لرزهای
5 – افزایش توانایی مهندسان زلزله شناسی در محاسبه مقدار حرکت زمین در مکانهای مورد نظر
هدف اصلی در این روش جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از پی به سازه است.
به عبارت دیگر جداسازی لرزه‌ای یک روش نوین برای طراحی ساختمانها در برابر زلزله است که مبنای آن کاهش نیاز لرزهای به جای افزایش ظرفیت لرزهای سازه است. در واقع اساس این روش کاهش پاسخ‌ها به وسیله افزایش زمان تناوب و میرایی در سازه است.
استفاده صحیح از این فن آوری سبب بهبود رفتار سازه‌ها شده و رفتار سازه در حین زمین لرزه‌های بزرگ عمدتا در محدوده ارتجاعی باقی می‌ماند. در این روش تنها برای ایجاد صلبیت جانبی سازه در برابر بارهای جانبی مانند بار باد و بارهای بهره برداری یکسری عناصر باربرجانبی در حداقل نیاز توصیه می‌شود.
از مزایای جداسازی لرزهای می‌توان موارد زیر را نام برد :
تغییر مکان‌های نسبی طبقات کاهش پیدا می‌یابد.
کاهش قابل ملاحظه‌ای در شتاب طبقات به وجود می‌آید.
خسارات سازه‌ای و نیز خسارات غیر سازه‌ای به طور محسوسی کاهش می‌یابد.
از مشکلات معماری در طراحی ساختمان‌ها کاسته می‌شود.
هزینه اجرایی سازه‌ها به دلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر کاهش می‌یابد.
نتایج فوق به علت تغییر بعضی از خواص دینامیکی سازه، یعنی افزایش پریود و میرایی آن به دست می‌آید چرا که با افزایش پریود سازه شتاب سازه در اثر حرکات زمین کاهش می‌یابد. البته این پدیده در برخی از حالات نظیر زلزله‌های با پریود بلند و یا سازه‌های واقع بر روی خاک‌های نرم، عملکرد سیستم‌های جداگر لرزه‌ای را نامطلوب می‌سازد.
به هر حال این روش در طراحی برخی از سازه‌های متداول در مقایسه با دیگر روشهای دیگر طراحی و تقویت سازه در برابر زلزله دارای ویژگیهای خاصی بوده و به عنوان یک روش موثر قابل طرح است.

1-2 مفهوم جداسازی لرزهای
شکل (1-2) یک سازه دارای دو درجه آزادی را نشان می‌دهد که در آن m_b جرم جداگر و m_s جرم روسازه و K_S و C_s سختی و میرایی سازه و K_b و K_s سختی و میرایی جداگر می‌باشد. با توجه به اینکه سختی افقی جداگر به مراتب کمتر از سختی افقی سازه است بنابراین مقدار ε ( ε= 〖ω_b〗^2/〖ω_s〗^2 ) بسیار کوچک است. ( ε<〖10〗^(-3) < 〖10〗^(-2) )
دکتر نعیم در کتاب طراحی ساختمانها با جداسازی لرزهای از تئوری تا عمل اثبات می‌کند که مقدار ضریب برش پایه در این حالت برابر خواهد بود با :
C_s=ω_b S_V [1+ ε^2 (ω_2^2)/(ω_1^2 )]^(1/2)= S_A (ω_b,β_b ) (1+ ε/(1- γ))^(1/2)
که به ازای مقادیر کوچک ε و برای یک طیف طراحی متداول می‌توان ساختمان را برای ضریب برش پایه S_A (ω_b,β_b) طراحی کرد که با توجه به اینکه ω_b به مراتب کمتر از ω_s است در نتیجه T_b بزرگتر از T_s است. و از طرف دیگر با توجه به اینکه β_b بزرگتر از β_s می‌باشد در نتیجه در طیف پاسخ شتاب مقدار ضریب برش پایه کمتر خواهد شد.

شکل (1-2): سازه جداسازی شده با دو درجه آزادی را نشان می‌دهد.

شتاب اکثر زلزله‌ها معمولا دارای زمان تناوب غالبی حدود 1/0 تا 1 ثانیه می‌باشند و حداکثر شدت آن در حدود 2/0 تا 6/0 ثانیه می‌باشد. بنابراین چون امکان تشدید پاسخ سازه هایی که زمان تناوب طبیعی آنها در محدوده 1/0 تا 1 ثانیه است، در مقابل زلزله وجود دارد این سازه‌ها در محدوده‌های تناوبی فوق آسیب پذیرند. مهمترین امتیاز جداگرهای ارتعاشی در این است که با انعطاف پذیری زمان تناوب طبیعی سازه را افزایش می‌دهند. این پدیده یعنی افزایش زمان تناوب سازه موجب می‌گردد که از عمل تشدید یا از نزدیک شدن به حالت تشدید اجتناب شود و در نهایت پاسخ سازه کاهش یابد. اثر تغییر زمان تناوب سازه به طور نمایشی در شکل ( 1 – 3 ) نشان داده شده است.
شکل (1-3): کاهش برش پایه با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.

در واقع نیروهای افقی به دست آمده از روش‌های متداول طراحی لرزه‌ای سازه‌ها در مقابل زلزله، در سازه هایی که دارای انعطاف پذیری و میرایی کمی هستند بیشتر است. نیروهای لرزه‌ای وارد بر این سازه‌ها را می‌توان با قرار دادن این سازه‌ها بر روی وسایل و ابزاری که انعطاف پذیری افقی و میرایی لرزه‌ای زیاد فراهم می‌کنند، به مقدار زیادی کاهش داد. این موضوع اساس مفهوم اصلی جداگرهای لرزه‌ای است.
با افزایش دوره تناوب سازه جا به جایی سازه نیز افزایش می‌یابد ( شکل 1 – 4 و 1 – 5 ). البته می‌توان با افزایش میرایی این جابه جایی را کنترل کرد ( شکل 1- 6 ). که این امر سبب افزایش تغییر مکان نسبی طبقات و شتاب طبقات می‌گردد و به گفته دکتر نعیم : تلاش برای بهبود عملکرد سیستم با افزودن میرایی اضافی، فعالیت باطلی است که ناچار محکوم به شکست می‌باشد.
شکل (1-4): تغییر جابهجایی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.
شکل (1-5): افزایش جا به جایی وکاهش نیروی برشی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.

شکل (1-6) : کاهش جا به جایی با افزایش میرایی را نشان می‌دهد.

ایمنی بهتر سازه‌های جدا سازی شده مخصوصا در مورد اجزای غیر سازه‌ای به دلیل کاهش شتاب طبقات و تغییر مکان نسبی طبقات به نسبت سازه‌های گیردار می‌باشد. منحنی تغییر مکان‌های قائم و شتاب‌های افقی تقریبا به صورت مستطیل بوده و تمام جرم‌ها حرکت یکسانی دارند( مود اول ارتعاشی، مهم ترین مود ). بنابراین سازه جداسازی شده را می‌توات تقریبا به صورت یک جرم صلب در نظر گرفت. شکل (1-7) و (1-8)
شکل (1-7) : کاهش شتاب و تغییر مکان نسبی طبقات را نسبت به سازه‌های گیردار نشان می‌دهد.
شکل (1-8) : مقایسه‌ای بین خرابی اجزای غیر سازه‌ای در دو حالت سازه گیردار و سازه جداسازی شده

تغییر مکانهای سازه‌های بدون جداگر ارتعاشی در ارتفاع ساختمان افزایش می‌یابد، اما در سازه‌های جداسازی شده بیشتر تغییر مکان مربوط به تغییر مکان خود سیستم جداگر بوده و تغییر مکان سازه در بالای سطح جداگر بسیار کم است و منحنی تغییر مکان در مود اول تقریبا به صورت مستطیل شکل می‌باشد.
یکی از امتیازات خوبی که تغییر مکانهای بزرگ جداگر دارد اینست که محل جداگرها، مکان خوب و مفیدی برای طراحی میراگرهایی با میرایی زیاد جهت کنترل مود اول ارتعاشی می‌باشد، زیرا بسیاری از میراگرها به تغییر مکانهای بزرگی نیاز دارند تا مفید و کارا واقع شوند.
البته این بدین معنی نیست که همواره حداکثر جا به جایی سازه‌های جدا سازی شده بیشتر از سازه‌های گیردار است، بلکه در مورد سازه‌های جدا سازی شده به وسیله جداگرهای اصطکاکی ( FPS) در اکثر موارد جا به جایی حداکثر آنها از جا به جایی حداکثر سازه گیردار در بام بیشتر نمی باشد که نشانگر آن است که این جداسازها حتی در کاهش جا به جایی بیشینه سازه نیز موثر می‌باشند گر چه همانند جداگرهای لاستیکی – سربی برش پایه سازه را کاهش نمی دهند. حتی در جداگرهای لاستیکی – سربی در سازه‌های با ارتفاع زیاد این جابه جایی یا کمتر از جا به جایی حداکثر بام سازه گیردار است و یا اختلاف چندانی با جا به جایی بیشینه بام در سازه گیردار ندارد. شکل ( 1 – 9 ) این مطلب را به خوبی نشان می‌دهد.
شکل (1-9) : تغییرات جا به جایی در ارتفاع را نشان می‌دهد.

1-3 مشارکت مودهای ارتعاشی در رفتار لرزه‌ای سازه‌های جداسازی شده
اثر اولین مود ارتعاشی در سازه‌های جداسازی شده با سایر مودها که از جهاتی با یکدیگر شباهت دارند، کاملا متفاوت است. به همین منظور اثر مود اول را باید از بقیه مودها که آنها را مودهای بالاتر می‌نامند، جدا کرد. زمان تناوب و میرایی مود اول سازه جداسازی شده و در نتیجه رفتار لرزه‌ای آن عمدتا بستگی به خصوصیات سیستم جداگر داشته و تقریبا مستقل از زمان تناوب و میرایی خود سازه می‌باشد.
رفتار لرزه‌ای سازه هایی را که دارای سیستم‌های جداگر خطی هستند، به جز در موارد خاص می‌توان بر اساس طیف پاسخ زلزله و اولین مود ارتعاشی تشریح کرد. در صورتیکه سیستم جداگر کاملا غیر خطی باشد نیز تعداد زیادی از پاسخ‌های لرزه‌ای را می‌توان با مود اول توصیف کرد، اما در این حالت باید اثرات مودهای بالاتر را نیز لحاظ کرد. به طور کلی سیتم جداگر خطی که دارای درجه بالایی از خطی بودن و حد متوسطی از میرایی (<%20ξ( بوده و یا دارای میرایی زیاد است اما کاهنده مودهای بالاتر باشد، پاسخ شتاب سایر مودهای آن کوچک است. بنابراین کل رفتار سازه‌ای با چنین جداگر خطی را می‌توان به طور منطقی با رفتار مود اول آن و در نظر گرفتن مدل سازه صلب تقریب زد. اما در صورتیکه کاهنده مودهای بالاتر نباشد، میرایی زیاد جداگر بر شکل مود‌های ارتعاشی تاثیر گذاشته و تحلیل آنها را پیچیده تر می‌سازد. با افزایش میرایی پاسخ مود‌های بالاتر نیز بیشتر می‌شود زیرا مقاومت‌های صوری شدید پایه که در اثر میرایی پایه ایجاد می‌شوند باعث بالا رفتن ضریب مشارکت موثر می‌شوند.
در جداگرهای غیر خطی که دارای درجه بالایی از غیر خطی بودن هستند، پاسخ شتاب مودهای بالاتر اغلب نسبتا بزرگ است. این موضوع باعث افزایش قابل توجهی در نیروهای اینرسی در مقایسه با حالتی که فقط اثر مود اولیه منظور می‌شود، خواهد شد.اما نیروی برشی در طبقات سازه معمولا به میزان کمتری افزایش می‌یابد.
در صورتیکه جداگر دو خطی باشد، با کاهش نسبت زمان تناوب T_b2/T_b1 ( T_b1 زمان تناوب الاستیک جداگر، T_b2 زمان تناوب پلاستیک جداگر می‌باشد. ) و نسبت تسلیم Q_y/w درجه غیرخطی بودن جداگر کاهش می‌یابد زیرا در این صورت حلقه هیسترسیس کمتر به شکل مستطیل شبیه است. ( در شکل ( 1 – 10 ) حلقه هیسترسیس نشان داده شده است.)
در جداگری با درجه غیر خطی بودن معین، در صورتیکه زمان تناوب الاستیک T_b1 به میزان قابل توجهی بزرگتر از اولین زمان تناوب سازه جداسازی نشده T_1 (U) باشد، پاسخ شتاب مودهای بالاتر معمولا کاهش می‌یابد.
شکل (1-10) : حلقه هیسترسیس مدل شده به صورت دو خطی را نشان می‌دهد.

1-4 اثر نوع خاک بر تاثیرگذاری جداسازی لرزه‌ای
جداسازی لرزه‌ای در خاک‌های سخت عملکرد مطلوبی دارد با کاهش سختی خاک یا کاهش سرعت موج برشی در آن، تاثیر جداسازی کاهش می‌یابد. همانطور که در شکل(1-11) نشان داده شده است، با نرم شدن خاک دوره تناوب‌های بلند در موج انتقالی در آن تقویت می‌شوند. این امر با توجه به ماهیت جداسازی لرزه‌ای در عملکرد مطلوب آن تاثیر منفی به جا می‌گذارد شکل (1–12).
شکل (1-11) : انتقال نمودار به سمت تناوب‌های بالاتر را با نرم شدن خاک نشان می‌دهد.
شکل (1-12): عملکرد منفی جداسازی لرزه‌ای را با نرم شدن خاک نشان می‌دهد.

1-5 اثر زلزله‌های حوزه نزدیک بر جداسازی لرزه‌ای
بررسی نگاشت‌های به دست آمده از زلزله‌های حوزه نزدیک، وجود دامنه‌های بلندی از سرعت و تغییر مکان را در زمان تناوب طولانی (2-5 ثانیه) را در حرکت نیرومند زمین، به اثبات رسانده است که این یافته به معنای انتقال مقدار چشم گیری انرژی در مدت زمان کم به پیکره سازه می‌باشد. بنابراین میزان آسیب پذیری سازه‌های با زمان تناوب بالا و در حدود زمان تناوب امواج پالس گونه و شدید زلزله‌های حوزه نزدیک، همانند سازه‌های بلند مرتبه و یا جداسازی شده از دیگر سازه‌های موجود در این حوزه بالاتر می‌باشد.
سازه‌های جداسازی شده با داشتن زمان تناوب بالا و در حدود زمان تناوب امواج زمین لرزه‌های حوزه نزدیک می‌تواند با پاسخ هایی بسیار شدید در برابر این نوع از زلزله ها، نه تنها کارایی خود را از دست داده و نسبت به سطوح عملکرد بالای مورد انتظار خود افت کند بلکه با رویداد احتمالی پدیده تشدید تا مرز فروریزش نیز پیش می‌رود. بنابراین برخی بر این باورند که امواج حاصل از زلزله‌های حوزه نزدیک به قدری سریع و ناگهانی انرژی چشم گیری به سازه منتقل می‌کند که فرصت واکنش نشان دادن سیستم‌های غیر فعال همانند جداسازی با میرایی کم یا میراگرهای جرمی غیر فعال فراهم نمی شود و عملا چنین سیستم هایی با وجود کارکرد موفق و چشم گیر در ارتقاء سطح عملکرد سازه در برابر جنبش هایی با انرژی کمتر کارایی خود را در رویارویی با زلزله‌های حوزه نزدیک از دست می‌دهدکه انجام بررسی‌های بیشتر برای دستیابی به راهکاری مناسب در برابر این مشکل امری گریز ناپذیر است.
بیژن سامعلی و یی مین وو از دانشگاه صنعتی سیدنی، در یک بررسی نشان دادند که پاسخ‌های سازه‌های جداسازی شده به ماهیت و نوع زلزله ورودی بستگی دارد. در این بررسی یک مدل فولادی 5 طبقه { نشان داده شده در شکل (1-13) }توسط چهار شتابنگاشت زمین لرزه‌های Northridge1994 , Kobe 1995 و Hachinohe و EL Centro 1940 مورد بررسی قرار گرفت.
بررسی نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که پاسخ سازه جداسازی شده بستگی بسیار زیادی به زلزله ورودی دارد. به گونه‌ای که در رویارویی با زمین لرزه 94 Northridge 19 و Hachinohe1968 پاسخ‌ها را به میزان شایان توجهی نسبت به مدل جداسازی نشده کاهش داده است. حال آنکه پاسخ‌های به دست آمده در اثر زلزله‌های Kobe1995 و El Centro 1940 نه تنها کاهش چشمگیری نداشته است، بلکه در پاره‌ای از موارد پاسخ‌ها نسبت به حالت جداسازی نشده، شدیدتر نیز بوده است. این تحقیق تاکیدی است بر وابستگی پاسخ سازه‌های جداسازی شده به زلزله ورودی و لزوم انجام پژوهش‌های بیشتر در زمینه درک رفتار واقعی این سازه‌ها در برابر زمین لرزه‌های شدید حوزه نزدیک.
شکل (1-13) : قاب آزمایشگاهی فولادی بر روی میز لرزان

برای رفع این مشکل و بهره گیری از ویژگی جداسازی لرزه‌ای در جهت دستیابی به سازه هایی با سطح عملکرد بی وقفه پس از زلزله، تلاش هایی انجام شده است.
در ژاپن برای دستیابی به عملکردی قابل پذیرش از ساختمانهای جداسازی شده در برابر زلزله‌های حوزه نزدیک از قطعات بسیار بزرگ جداساز ( لاستیکی ) با قطر 1.5 مترجهت کاهش سختی جانبی جداساز و تامین نرمی کافی برای دستیابی به تغییر مکان‌های بزرگ مورد نیاز در برابر چنین ارتعاشاتی استفاده می‌شود که البته با وجود کارآمدی این روش در کشور نام برده، این راه کار می‌تواند برای دیگر کشورها بیش از حد هزینه بر و در عمل غیر قابل اجرا باشد.
در مواردی نیز به کارگیری سیستم‌های جداساز به همراه سیستم‌های کنترل نیمه فعال مانند بازگرداننده نیمه فعال و میراگرهای اصطکاکی الکترومغناطیسی نیمه فعال پیشنهاد شده است، که تحلیل‌های صورت گرفته نشانگر کارآمدی مجموعه به دست آمده در محدود سازی ارتعاشات ناشی از زمین لرزه‌های حوزه نزدیک است.
1-6 بررسی تاثیر خصوصیات جداگر بر پاسخ‌های لرزه‌ای آن
در این قسمت هفت مثال مختلف از سازه‌ها را خواهیم زد و تاثیر مقادیر متفاوت پارامترهای سیستم‌های جداگر را بر روی پاسخ‌های آن بررسی می‌کنیم. شکل ( 1-14 ) حداکثر مقادیر تغییر مکانها، شتابها، برشها و طیف مربوط به بالاترین کف سازه با میرایی 2٪ را که برای سازه جداسازی نشده و شش سازه جداسازی شده تحت شتاب زمین مربوط به زلزله 1940 ال سنترو و در امتداد NS قرار گرفته اند را نشان می‌دهد. خطوط پر، حداکثر رفتار کلی را نشان می‌دهند و مقادیر حداکثر بر اساس تحلیل تاریخچه پاسخ‌ها به دست آمده است. خطوط مقطع ( خط چین ) و خطوط زنجیره ( خط نقطه ) به ترتیب حداکثر اولین و دومین پاسخ‌های مودی را در ترازهای مختلف مشخص می‌سازند. در بعضی حالات، پاسخ‌های مود اول تا حد زیادی تعیین کننده بوده، به طوریکه خطوط پر و خط چین بر هم منطبق شده اند( به عنوان مثال در قسمتهایی از طیف کف به خصوص در مورد زمان تناوبهای بالا ). در بقیه حالات اختلاف بین خطوط پر و خط چین‌ها نشاندهنده مشارکت مودهای بالاتر در پاسخ سازه می‌باشند.
حالت اول : سازه اول سازه جداسازی نشده‌ای است که زمان تناوب طبیعی بدون میرایی مود اول آن 5 /0 ثانیه و میرایی آن در تمام مودها 5 ٪ می‌باشد.
حالت دوم : نشان دهنده سازه‌ای با زمان تناوب متوسط با ضرایب جداسازی خطی بزرگ {I=4 , T_b=2s , T_1 (U)=0.5s } و میرایی کوچک ξ_b=%5 که به صورت ویسکوز می‌باشد.
حالت سوم : : نشان دهنده سازه‌ای با زمان تناوب متوسط با ضرایب جداسازی خطی بزرگ {I=4 , T_b=2s , T_1 (U)=0.5s } و میرایی بزرگ 20٪= ξ که به صورت میرایی ویسکوز جداگر می‌باشد.
حالت چهارم : یک سیستم دو خطی هیسترسیس است که زمان تناوب سازه جداسازی نشده آن o.25s و زمان تناوب قبل از تسلیم جداگر T_b1 برابر 0,8s و زمان تناوب بعد از تسلیم جداگر 2s T_b2= می‌باشد و نسبت نیروی تسلیم Q_y/W برابر 0.05 است و میرایی ویسکوز معادل آن o.24 است.
حالت پنجم : یک سیتم دو خطی که زمان تناوب سازه جداسازی نشده آن 0.5s و زمان تناوب‌های جداگر T_b1=0.3s و T_b2=1.5s بوده که این مقادیر، ضرایب جداسازی 0.6 و 0.3 را در دو فاز مربوط ارائه میکند. نسببت نیروی تسلیم Q_y/W برابر 0.05 است. سیستم دارای ضرایب غیرخطی متوسط بوده تقریبا مشابه حالت چهارم ( 0.33 در مقایسه با 0.32 )
حالت ششم : در این حالت زمان تناوب بعد از تسلیم جداگر دو برابر حالت پنجم است یعنی T_b2=3s ، اما سایر پارامترها همان مقادیر قبلی را دارا می‌باشند. این تغییر باعث می‌شود که ضریب غیرخطی به طور قابل توجهی افزایش یافته و به 0.6 برسد. اما ضریب جداسازی فاز الاستیک هنوز همان مقدار کوچک 0.6 را دارد.
حالت هفتم : سیستمی شدیدا غیرخطی با ضریب غیرخطی برابر 0.71 می‌باشد اما بر خلاف حالت ششم دارای ضریب جداسازی بالا در هر دو فاز پاسخ می‌باشد. زمان تناوب جداسازی نشده سازه T_1 (U)=0.25 و ضریب نیروی تسلیم=0.05 Q_y/W و زمان تناوب قبل از تسلیم جداگر T_b1=0.8s و زمان تناوب بعد از تسلیم T_b2=6s است. این حالت نشان دهنده سیستمی با میرایی هیسترسیس زیاد و جداسازی بالا در هر دو فاز پاسخ است که حداکثر برش پایه تا حد زیادی توسط نیروی تسلیم جداگر کنترل می‌شود، زیرا در فاز تسلیم خصوصیات تقریبا پلاستیک کامل را دارد.
مشخصات پاسخ این دسته از مثال‌ها در شکل (1-14) نشان داده شده است. البته در این شکل مقیاس سازه جداسازی نشده ( حالت اول ) پنج برابر بزرگتر از بقیه حالت‌های جداسازی شده می‌باشد.
با استفاده از این شکل و جدول (1-1) می‌توان مقایسه‌ای بین سازه‌های جداسازی شده و جداسازی نشده و همچنین بین انواع مختلف سازه‌های جداسازی شده داشت، تغییرات اصولی در مقادیر پاسخ را می‌توان با تغییر میرایی ویسکوز معادل، ضریب غیرخطی بودن و ضریب جداسازی فاز الاستیک مشاهده نمود.
با افزایش میرایی ویسکوز پایه از مقدار 5 ٪ ξ_b= به 20 ٪ مانند حالت سوم حداکثر تغییر مکان پایه از مقدار 180mm به 124mm کاهش می‌یابد و برش پایه نیز مقداری کاهش می‌یابد. شتاب دومین مود بیشتر از دو برابر شده است که نشاندهنده اثرات افزایش مقاومت صوری پایه ناشی از افزایش میرایی پایه است . البته هنوز پاسخ مود اول تعیین کننده است.طیف پاسخ کف کاهش در پاسخ مود اول را نشان می‌دهد، اما پاسخ مود دوم و سوم نسبت به حالت دوم افزایش می‌یابد.

شکل (1-14) : مشخصات پاسخ سیستم‌های مختلف جداسازی را نشان می‌دهد.

در حالت چهارم میرایی موثر پایه مشابه حالت سوم است اما نقش اصلی را میرایی هیسترسی دارد. تمام مقادیر پاسخ مود اول و مقادیری که مود اول در آنها نقش اصلی را دارد یعنی برش و تغییرمکان پایه، نسبت به سیستم جداسازی شده خطی کاهش نشان می‌دهند. غیرخطی بودن این سیستم متوسط( 0.32 ) است و ضریب جداسازی فاز الاستیک 3.2 می‌باشد ولی پاسخ مود دوم بخصوص در مورد طیف پاسخ کف بیشتر از سیستمی با جداسازی خطی می‌باشد.
حالت پنجم با همان حالت قبل غیرخطی است اما ضریب جداسازی فاز الاستیک آن از 6/0 کمتر است. این ضریب جداسازی فاز الاستیک کوچک افزایش بیشتری را در پاسخ شتاب مود دوم به همراه می‌آورد به طوری که 50% بیشتر از پاسخ شتاب بام مود اول است.
جدول (1-1) : پاسخ‌های سازه بدون جداگر و شش سازه با جداگر لرزه‌ای تحت اثر شتابنگار زلزله 1940 ،NS ال سنترو
پارامترهای سیستمواحدحالت اولحالت دومحالت سومحالت چهارمحالت پنجمحالت ششمحالت هفتمپریود مود اول بدون میراگر T_1 (U)S0.50.50.50.250.50.50.25پریودهای الاستومر T_b1,T_b2,T_bS-222,0.81.5,0.33,0.36,0.9میرایی‌های سازه ، ξ_n (I),ξ_n (U)٪5555555میرایی الاستومرξ_b2,ξ_b1,ξ_b٪-5205,2,45,1,45.0.5,35,0.8,2نسبت نیروی تسلیم الاستومر به وزن Q_y/W٪—5555پاسخ‌های ماکزیممبرش پایه / جرم، S_b/Ms^(-2) m8.181.781.361.081.380.790.627تغییر مکان پایه X_bm0.070.180.1240.0580.050.0670.127شتاب فوقانی ، X_5^(..)s^(-2) m12.41.9141.6031.333.3463.4051.278شتاب مود اول طبقه فوقانی(X_(5,1) ) ̈s^(-2) m10.81.7851.3581.0821.3770.7930.627شتاب مود دوم طبقه فوقانی (X_(5,2) ) ̈s^(-2) m4.280.3080.6580.9192.112.010.793پاسخ مود اول از طیف خطیپریود موثر T_bs_221.451.21.832.83میرایی موثر ξ_B=ξ_b+ξ_h٪_5204+204+213+382+45شتاب طیفی S_A (T_B,ξ_B)s^(-2) m_1.751.331.341.821.210.9تغییر مکان طیفی S_D (T_B,ξ_B)m_0.1770.120.0640.0610.0760.08ضریب تصحیح C_F=X_b/(S_D (T_B,ξ_B))___0.910.820.881.59ضریب غیر خطی NL٪___32336071ضریب فاز الاستیک جداگر I(K_b1)=T_b1/(T_1 (U))_443.20.60.63.6
در حالت پنجم توزیع حداکثر شتاب با توزیع یکنواختی که در سازه‌ای با ضریب جداسازی خطی بزرگ به دست می‌آید بسیار تفاوت دارد. مقادیر شتاب در نزدیکی بالا و نزدیکی پایه خیلی بیشتر از مقادیر مود اول است، اما توزیع برش یک برآمدگی قابل ملاحظه‌ای را نسبت به توزیع مثلثی شکل مود اول در میان ارتفاع، نشان می‌دهد. در طیف پاسخ شتاب بام مولفه‌های قوی مربوط به فرکانس‌های بالا مشاهده می‌شود که نقاط اوج مهم مربوط به زمان تناوب‌های دوم و سوم جداسازی شده بعد از تسلیم می‌باشند.
حالت ششم حالت بزرگنمایی شده‌ای از حالت پنجم می‌باشد. زمان تناوب بعد از تسلیم جداگر به 3 ثانیه افزایش یافته است که ضریب غیر خطی بالایی را همراه با ضریب جداسازی فاز الاستیک کوچک موجب می‌شود و هر دو این شرایط در قوی شدن پاسخ مودهای بالاتر نقش دارند. رفتار تقریبا پلاستیک جداگر در فاز تسلیم باعث بیشتر از 40 ٪ کاهش در برش پایه نسبت به حالت پنجم می‌شود، در حالیکه تغییر مکان پایه 33 ٪ افزایش می‌یابد. حداکثر شتاب پاسخ مود دوم در بام 5/2 برابر پاسخ مود اول است و بیشترین مقدار این نسبت بین هفت حالت مورد بررسی می‌باشد. شتاب اوج در طیف پاسخ بام در زمان تناوب بعد از تسلیم مود دوم بیشترین مقدار خود را در بین حالت‌های جداسازی شده دارد و تقریبا برابر مقدار مربوط به مود دوم در سازه جداسازی نشده می‌باشد، هر چند که در زمان تناوب کوچکتری رخ می‌دهد.
حالت هفتم نشان می‌دهد که در سیستم هایی که دارای درصد غیرخطی زیادی می‌باشند، بزرگ بودن جداسازی فاز الاستیک می‌تواند مشارکت نسبی مودهای بالاتر را کاهش دهد.ضریب غیرخطی بودن 0.71 بالاترین مقدار در بین حالت‌های در نظرگرفته شده می‌باشد ولی پاسخ مود دوم در این حالت 40 ٪ کمتر از حالات پنجم و ششم که جداسازی فاز الاستیک ضعیفی دارند می‌باشد. افزایش درجه غیرخطی، برش پایه را 70 ٪ نسبت به حالت چهارم کاهش داده است. پاسخ شتاب مود دوم نسبت به حالت چهارم 13 ٪ کاهش یافته است اما نسبت آن به مود اول از 0.85 به 1.25 افزایش یافته است.
1-7 دستورالعملی برای کمک به انتخاب سیستم جداگر
انتخاب سیستم جداگر مناسب برای یک کاربرد خاص بستگی به آن دارد که کدامیک از



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید