میراگر ویسکوز چیست و چه کاربردی در مهندسی سازه و زلزله دارد؟

میراگر ویسکوز یکی از سیستم‌های کنترل غیرفعال است که در محل مهاربندی جانمایی می‌شود. این میراگر با جذب بخشی از انرژی لرزه‌ای ورودی به سازه، سبب می‌شود تقاضا استهالک انرژی روی المان‌های سازه کاهش یافته و خرابی سازهای به حداقل برسد. سازه‌های متعارف انرژی را از طریق تسلیم شدن یا گسیختگی مصالح ساختمان جذب می‌کنند. به عنوان مثال در تیرها و ستون‌های فولادی انرژی لرزه‌ای با تشکیل مفصل پالستیک و در سازه‌های بتنی با ایجاد ترک جذب می‌شود. میراگرهای ‌‌ویسکوز یک راهکار در تسلیم شدن یا گسیختگی ارائه می‌دهند. این میراگرها یک نیرو تامین میکنند که همیشه در مقابل حرکت سازه مقاومت می‌کند.

تاریخچه میراگر ویسکوز و ورود به صنعت ساختمان

 اولین بار میراگر ویسکوز در قرن نوزدهم به منظور خنثی‌سازی اثرات ضربه در کشتی‌ها مورد استفاده قرار گرفت. بعدها استفاده از این وسایل در صنعت هوافضا برای پرتاب موشک و صنایع نظامی گسترش زیادی یافت. تا اینکه در نیمه اول قرن بیستم از این تکنولوژی در کارخانه‌های خودروسازی نیز استفاده شد. ورود میراگر ویسکوز به صنعت مقاوم‌سازی ساختمان با انجام آزمایشاتی در دانشگاه بوفالو آغاز شد.

نحوه عملکرد میراگر ویسکوز

میراگر لزج یک قطعه صنعتی، وابسته به سرعت است که وقتی سازه در معرض زلزله قرار میگیرد، در اثر تغییر شکل ایجادشده در سازه، شروع به حرکت میکند، در این حالت حرکت پیستون داخل سیلندر و مایع لزج سبب اختلاف فشار و درنهایت موجب میرایی و استهلاک انرژی می‌شود. در شکل زیر میراگر ویسکوز نشان داده شده است.

رابطه‌ی کلی نیرو-سرعت میراگر لزج را می‌توان به‌صورت رابطه زیر تعریف کرد:

نیرو= ضریب استهلاک × سرعت نسبی دو انتهای میراگر

طراحی میراگر ویسکوز

طراحی بهینه میراگرهای ویسکوز مستلزم تحلیل دقیق ویژگی‌های سازه‌ها و عوامل موثر نظیر ضریب استهلاک (میرایی)، مکان نصب و تعداد میراگرها است.

مطالعات نشان می‌دهد که الگوریتم‌های بهینه‌سازی می‌تواند به بهبود عملکرد میراگرها در کاهش پاسخ‌های دینامیکی سازه کمک کند.

نتیجه گیری

میراگرهای ویسکوز یکی از سیستم کنترل غیرفعال می‌باشد که با جذب بخشی از انرژی ورودی به سازه از آنها محافظت می‌کنند. برای بهبود عملکرد این میراگرها باید ضرایب میرایی و محل آنها با دقت انتخاب شود.