تحلیل سامانه جداساز الاستومری – لغزشی esi

در این مقاله، سامانه جداساز لرزه‌ای -الاستومری لغزشی جدیدی معرفی گردیده است. جداساز مزبور از یک هسته لاستیکی که بین حلقه‌های فولادی لغزشی محصورشده، تشکیل گردیده است. در این سامانه، بار قائم مستقیماً بر روی هسته لاستیکی وارد می‌گردد. مکانیزم اصطکاکی موجود در سامانه یادشده، نیروهای جانبی ناشی از باد، ارتعاشات محیطی و زلزله‌های خفیف را کنترل کرده؛ هنگام وقوع زلزله‌های شدید سبب کاهش انتقال نیروهای جانبی به سازه فوقانی می‌گردد. پس از پایان ارتعاشات ناشی از زلزله، قابلیت کشسانی لاستیک باعث ایجاد نیروی بازگشتی شده، تغییرشکل‌های پس‌ماند در تکیه‌گاه را به‌شدت کاهش می‌دهد. از دیگر مزایای این سامانه، سهولت ساخت و ارزان‌تر بودن نسبت به جداسازهای متداول است. در این مقاله به کمک نرم‌افزار اجزای محدود انسیس تنش‌های اجزای مختلف سامانه پیشنهادی تحت بارگذاری فشاری و فشاری برشی مطالعه شده است. برای مدل‌سازی سطوح تماس از المان‌های contact و برای شبیه‌سازی لاستیک از المان‌های solid185 هشت گرهی با قابلیت ابرکشسانی استفاده شده است. مطالعات فوق نشان داد که سختی قائم و جانبی مناسبی توسط اندرکنش حلقه‌های فولادی و هسته الاستومری ایجاد می‌گردد؛ همچنین تحت بارگذاری قائم طراحی تمام تنش‌ها به مراتب کمتر از حد مجاز هستند. حلقه‌های فولادی با کنترل کرنش‌های جانبی لاستیک، سختی قائم سامانه را به‌صورت فوق‌العاده‌ای افزایش می‌دهند. به طوری که در نمونه مورد مطالعه تحت اثر بار قائم 100 کیلونیوتن، مقدار سختی قائم سیستم به 131 کیلونیوتن بر میلیمتر می رسد. در اثر حرکت جانبی، بخشی از بار قائم به حلقه‌های فولادی منتقل‌شده که ضمن تنش‌زدایی از هسته لاستیکی، سبب افزایش میرایی اصطکاکی سامانه می‌گردد به طوری که در نمونه مورد مطالعه تحت اثر بار قائم 100 کیلونیوتن، مقادیر تنشهای sx (در امتداد تغییرمکان جانبی) و sz و sy در هسته لاستیکی، تحت کرنش برشی 200 درصد ، به ترتیب 25 و 50 درصد و 51 درصد نسبت به حالت بدون تغییرمکان جانبی کاهش‌ می یابد.

finite element analysis of elastomeric sliding isolator system (esi)

this paper presents a new elastomeric sliding seismic isolator system. this isolator is made of a rubber core which is confined by sliding steel rings. in this system, the vertical load is applied directly on the rubber core. the friction mechanism existing in the mentioned system controls the lateral force due to winds, ambient vibrations and mild earthquakes, and also decreases transfer of lateral force to the superstructure during severe earthquakes. at the end of vibraion, the elasticity of rubber creates a restoring force and decreases residual deformation of the bearing device. features of the proposed system are assessed by means of the finite element software ansys and the stress distribution of various components is obtained under compression and compression shear loading. contact elements were used to model the contact surfaces, and solid185 elements were used to simulate the rubber. the studies show that an appropriate vertical and lateral stiffness is created by interaction of the steel rings and the elastomeric core. in addition, under vertical loading, all the stress components are far less than the allowable limit. due to lateral movement, a part of the vertical load is transferred to the steel rings which not only de escalates the stress at the rubber core, but also increases damping due to friction in the system. steel rings effectively enhance the vertical stiffness of the system by controlling the lateral strains experienced by the rubber material. in the specific sample being examined, a vertical load of 100 kn leads to a vertical stiffness value of 131 kn/mm in the system. under a vertical load of 100 kn, the stress values sx (along lateral displacement), sz, and sy in the rubber core, subjected to a 200% shear strain, were reduced by 25%, 50%, and 51%, respectively, compared to the scenario without lateral displacement.