میراگر اصطکاکی

روش های زیادی برای کنترل ارتعاشات سازه های بلند مرتبه ای که تحت حرکت لرزه ای زمین و یا اثرتند بادها قرار دارند وجود دارد از جمله سیستم های جدا سازی پی، میراگرهای ویسکو الاستیک، قطعات افزایش  دهنده سختی و میرایی، سیستم های مهاربندی، میراگر جرمی تنظیم شده و دیگر روش ها که هر یک های محدودیت ها و مزایای خاص خود را دارند. میراگر اصطکاکی (Friction Damper) بر پایه استهلاک انرژی به وسیله لغزش و بالاتر بردن زمان تناوب ارتعاشی سیستم است. این میراگرها به علت هزینه پایین و کارایی مناسب در دسته سیستم های کنترلی غیر فعال جایگاه خوبی دارند.

چنانچه از این میراگرها جهت مقاوم سازی ساختمان استفاده شود و این نوع مستهلک کننده به عنوان نمونه در مهار بندی‌های قطری یا Chevron تعبیه گردد باید طراحی به نحوی باشد که پیش از جاری شدن مهاربند کششی، در آن لغزش اتفاق بیفتد تا بتواند به صورت مکانیکی انرژی ورودی به ساختمان را مستهلک نماید، ایجاد چنین سیستمی می‌تواند با استفاده از طراحی اتصالات پیچی لغزشی برای ساختمان ها و سایر سازه ها صورت گیرد. در این سیستم با لغزش صفحه خاص، انرژی موجود در اثر بارهای لرزه ای مستهلک می‌شود.

ساختار میراگرهای اصطکاکی

این میراگر در حقیقت یك اتصال ساده با پیچ اصطكاكی است كه سوراخ‌های آن لوبیایی شكل با طول بلند است. بدیهی است اصطكاك موجود مابین سطوح تماس، مانع از حركت اتصال می‌شود. اما هنگامی كه اتصال لغزش كند، درصدی از انرژی ورودی صرف مقابله با نیروی اصطكاك شده و تولید انرژی گرمایی و حرارت می‌كند. به عبارت دیگر درصدی از انرژی ورودی در اتصال مستهلك می‌شود.

نمودار هیسترسیز یکی از مهمترین ویژگی ها و مشخصه هاي مصالح و اجزا ي ساختمان میباشد. نمودار هیسترسیز میراگر هاي اصطکاکی سطح انرژي بالاتري در مقایسه با سایر میراگر ها از قبیل میراگر هاي ویسکوز، میراگر هاي مرکز گرا، میراگر هاي ویسکوالاستیک و میزاگر هاي تسلیمی، از خود نشان میدهد.

انواع میراگر اصطکاکی

تمام میراگرهای اصطكاكی موجود به این صورت عمل می‌كنند كه یك قسمت به صورت ثابت قرار گرفته و قسمت دیگر به صورت دینامیكی بر روی آن می‌لغزد. لغزش روی داده در سطح مشخصی از نیرو اتفاق افتاده و براساس قانون اصطكاك كلمب حركت می‌كند. به گونه‌ای كه تا سطح مشخصی از نیرو هیچ حركتی روی نمی‌دهد، اما بعد از این سطح لغزش و حركت آغاز می‌شود. تركیب بندی و نحوه قرار گرفتن این سطوح لغزش موجب ایجاد میراگرهای اصطكاكی مختلف می‌شود‌.

میراگر اتصالات اصطکاکی

این نوع میراگر از سیستم‌های رایج استهلاك در سازه است كه برای اتلاف انرژی از طریق اصطكاك ازاتصالات پیچ‌های لغزشی استفاده می‌كند. از این نوع اتصالات می‌توان به اتصالات پیچی لغزنده نام برد، كه خودبه اتصال لغزنده خطی و اتصال لغزنده دورانی تقسیم می‌شود.

میراگر اصطکاکی پال

این سیستم اولین بار به وسیله‌ی پال و مارچ  معرفی شد. ساز و كار این سیستم ایجاد سطوح اصطكاك لغزشی در محل تقاطع بادبندهاست‌. برای قاب‌های ساختمانی، این میراگر‌ها را می‌توان در بادبند‌های كششی ضربدری، قطری تك و شورن به كار برد‌. این میراگر از چند سری ورقه‌های فولادی به گونه‌ای ساخته شده است كه دارای بیشترین سطح اصطكاك بوده و به وسیله‌ی بولت‌های فولادی پر مقاومت به یكدیگر بسته شده‌اند. این میراگر‌ها در برابر بار باد، لغزش نمی‌كنند اما در تحریكات جدی لرزه‌ای، برای بار بهینه‌ای كه پیش از آن برای آن طراحی شده‌اند، پیش از آنكه اعضای سازه‌ای تسلیم شوند وارد عمل شده و سهم زیادی از انرژی زلزله را از بین می‌برند. این كار به سازه این امكان را می‌دهد كه به صورت الاستیك باقی مانده و تسلیم آن تا وقوع زلزله‌ی شدید تری به عقب بیافتد. خصوصیت دیگر سازه‌ی مجهز به میراگر اصطكاكی آن است كه پریود طبیعی آن با دامنه ارتعاش تغییر می‌كند. لذا از پدیده‌ی رزونانس جلوگیری به عمل می‌آید.

اولین مدل میراگر اصطكاكی پال در مهاربند شورون در جهت مقاوم سازی لرزه‌ای ساختمان ایتون كانادا آزمایش شد. مدل سازی به صورت تركیب مهاربند و میراگر انجام شد و نیروی متناظر تسلیم غیرخطی همان نیروی لغزش لحاظ شده است.

میراگر اصطکاکی سومیتومو

این میراگر توسط صنایع فلزی سومیتومو به بازر عرضه شد كه به بادبندها متصل می‌شد. این وسیله دارای یك جدار استوانه‌ای است كه در داخل آن بالشتك‌هایی تعبیه شده است‌. این بالشتك‌ها بر روی جدارداخلی وسیله می‌لغزد و انرژی زیادی را از طریق اصطكاك مستهلك می‌كند.

میراگر اصطکاکی دورانی

از این میراگر در مراجع فنی با عنوان میراگر اصطكاكی جدید نیز نام برده می‌شود كه می‌تواند به صورت یك و چند واحده برای نیروی اصطكاكی مورد نظر استفاده شود‌. این میراگر بر اساس اصطكاك بین واحدها عمل می‌كند و با جمع شدن یا بازشدن موجب ایجاد اصطكاك و در نتیجه استهلاك انرژی می‌شود‌.