भूकंप के लिए आधार अलगाव प्रणाली: सिद्धांतों, प्रकारों, लाभों और अनुप्रयोगों पर एक रूपरेखा

एक भूकंप या अर्थशॉक अपने आप में एक आपदा नहीं है, यह एक प्राकृतिक घटना है जो जमीनी आंदोलन के परिणामस्वरूप, कभी -कभी हिंसक होती है। ये सतह की तरंगों का उत्पादन करते हैं, जो जमीन और संरचनाओं का कंपन का कारण बनते हैं। इन कंपन की विशेषताओं के आधार पर, जमीन दरारें, विदर और बस्तियों को विकसित कर सकती है। जीवन के नुकसान का संभावित जोखिम भूकंपीय डिजाइन में एक बहुत ही गंभीर आयाम जोड़ता है, संरचनात्मक इंजीनियरों पर एक नैतिक जिम्मेदारी डालता है। हाल के दिनों में, कई नए सिस्टम विकसित किए गए हैं, या तो संरचना पर अभिनय करने वाले भूकंप बलों को कम करने या भूकंपीय ऊर्जा के एक हिस्से को अवशोषित करने के लिए।
सबसे व्यापक रूप से कार्यान्वित और स्वीकृत भूकंपीय सुरक्षा प्रणालियों में से एक आधार अलगाव है।

बेस आइसोलेशन भूकंप-ग्रस्त क्षेत्रों में सबसे व्यापक रूप से स्वीकृत भूकंपीय सुरक्षा प्रणालियों में से एक है। यह संभावित रूप से खतरनाक जमीन की गति से संरचना को अलग करके भूकंप के प्रभाव को कम करता है। भूकंपीय अलगाव एक डिजाइन रणनीति है, जो जमीनी गति के हानिकारक प्रभावों के लिए संरचना को खोल देती है। शब्द अलगाव संरचना और जमीन के बीच कम बातचीत को संदर्भित करता है।

जब भूकंपीय अलगाव प्रणाली संरचना के तहत स्थित होती है, तो इसे "बेस आइसोलेशन" के रूप में संदर्भित किया जाता है।
एक अलगाव प्रणाली का अन्य उद्देश्य ऊर्जा अपव्यय का एक अतिरिक्त साधन प्रदान करना है, जिससे सुपरस्ट्रक्चर में प्रेषित त्वरण को कम किया जा सकता है। डिकूपिंग इमारत को अधिक लचीले ढंग से व्यवहार करने की अनुमति देता है जो भूकंप के प्रति अपनी प्रतिक्रिया में सुधार करता है। बेस आइसोलेशन की अवधारणा को घर्षण रहित रोलर्स पर आराम करने वाली इमारत के उदाहरण के माध्यम से समझाया गया है। जब जमीन हिलती है, तो रोलर्स स्वतंत्र रूप से रोल करते हैं, लेकिन ऊपर की इमारत नहीं चलती है।
इस प्रकार, जमीन के झटकों के कारण कोई बल इमारत में स्थानांतरित नहीं किया जाता है; बस, इमारत को भूकंप का अनुभव नहीं होता है।

बेस आइसोलेशन की अवधारणा को घर्षण रहित रोलर्स पर आराम करने वाली इमारत के उदाहरण के माध्यम से समझाया गया है। जब जमीन हिलती है, तो रोलर्स स्वतंत्र रूप से रोल करते हैं, लेकिन ऊपर की इमारत नहीं चलती है। इस प्रकार, जमीन के झटकों के कारण कोई बल इमारत में स्थानांतरित नहीं किया जाता है; बस, इमारत को भूकंप का अनुभव नहीं होता है।
अब, यदि एक ही इमारत को लचीले पैड पर आराम दिया जाता है जो पार्श्व आंदोलनों के खिलाफ प्रतिरोध की पेशकश करते हैं, तो जमीन के झटकों के कुछ प्रभाव को ऊपर की इमारत में स्थानांतरित कर दिया जाएगा।
लचीले पैड को बेस-आइसोलेटर्स कहा जाता है, जबकि इन उपकरणों का उपयोग करके संरक्षित संरचनाओं को बेस-पृथक भवन कहा जाता है। बेस आइसोलेशन तकनीक की मुख्य विशेषता यह है कि यह संरचना में लचीलेपन का परिचय देता है।

किसी विशेष इमारत के लिए सबसे उपयुक्त प्रकार के उपकरण की पहचान करने के लिए एक सावधानीपूर्वक अध्ययन की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, आधार अलगाव सभी इमारतों के लिए उपयुक्त नहीं है। आधार अलगाव के लिए सबसे उपयुक्त संरचनाएं मध्यम-वृद्धि वाली इमारतों के लिए कम होती हैं, जो नीचे की मिट्टी पर आराम करती हैं। नरम मिट्टी पर आराम करने वाली उच्च-वृद्धि वाली इमारतें या इमारतें आधार अलगाव के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

आधार अलगाव का मौलिक सिद्धांत इमारत की प्रतिक्रिया को संशोधित करना है ताकि जमीन इमारत में इन गतियों को संचारित किए बिना इमारत के नीचे जा सके। एक पूरी तरह से कठोर इमारत में एक शून्य अवधि होगी। जब जमीन संरचना में प्रेरित त्वरण को स्थानांतरित करती है तो जमीन त्वरण के बराबर होगा और संरचना और जमीन के बीच शून्य सापेक्ष विस्थापन होंगे। संरचना और जमीन एक ही राशि को स्थानांतरित करती है। एक पूरी तरह से लचीली इमारत में एक अनंत अवधि होगी।
इस प्रकार की संरचना के लिए, जब संरचना के नीचे की जमीन चलता है तो संरचना में शून्य त्वरण प्रेरित होगा और संरचना और जमीन के बीच सापेक्ष विस्थापन जमीन विस्थापन के बराबर होगा। तो अनम्य संरचनाएं संरचना नहीं चलेंगी, जमीन होगी।

एक अलगाव प्रणाली की बुनियादी आवश्यकताएं हैं
1)। FLEXIBILITY
2)। भिगोना
3)। ऊर्ध्वाधर या अन्य सेवा भार का प्रतिरोध।

बेस आइसोलेशन तकनीक का उपयोग करके संरचनाओं की भूकंप संरक्षण आम तौर पर उपयुक्त है यदि निम्नलिखित स्थितियां पूरी होती हैं
1। सबसॉइल लंबी अवधि के ग्राउंड गति की एक प्रबलता का उत्पादन नहीं करता है।
2। संरचना पर्याप्त रूप से उच्च स्तंभ लोड के साथ काफी संयुक्त है।
3। साइट 200 मिमी या उससे अधिक के क्रम के आधार पर क्षैतिज विस्थापन की अनुमति देती है।
4। हवा के कारण पार्श्व भार संरचना के वजन का लगभग 10% से कम है।
 

· जब भूकंप उस समय निश्चित आधार संरचना पर प्रभावित होता है तो संरचना भूकंप के खिलाफ बचाव नहीं होती है।
· लेकिन एक आधार-पृथक संरचना में, जब संरचना निर्माण पर भूकंप प्रभावित होता है तो भूकंप के खिलाफ बहुत अच्छी तरह से बचाव होता है।
· एक निश्चित संरचना में, संरचना जमीन गति के साथ चलती है।
· एक पृथक संरचना में, संरचना जमीन गति के साथ नहीं चलती है। लेकिन अलगाव असर जमीन गति के साथ चलता है। इसलिए हम कह सकते हैं कि संरचना सुरक्षित है।

भूकंपीय अलगाव

इलास्टोमेरिक आइसोरेटर्स
▶ रैखिक प्राकृतिक रबर बीयरिंग (LNR)
▶ कम-डैंपिंग रबर बीयरिंग
▶ लीड-रबर बियरिंग (LRB)
▶ उच्च-डंपिंग रबर बियरिंग (एचडीआर)

स्लाइडिंग आइसोलेटर्स
▶ लचीला घर्षण प्रणाली
▶ घर्षण पेंडुलम प्रणाली (एफपीएस)

ये स्टील प्लेटों के बीच बंधी पतली परतों में प्राकृतिक या सिंथेटिक रबर की क्षैतिज परतों से बनते हैं।
स्टील की प्लेटें रबर की परतों को उभार से रोकती हैं और इसलिए असर केवल छोटे विकृतियों के साथ उच्च ऊर्ध्वाधर भार का समर्थन करने में सक्षम है।
सादे इलास्टोमेरिक बीयरिंग लचीलापन प्रदान करते हैं लेकिन कोई महत्वपूर्ण भिगोना नहीं है और सेवा भार के तहत आगे बढ़ेगा।

1, कम भिगोना प्राकृतिक रबर असर (एलडीआर)
भिगोना अनुपात=2% से 3%
विनिर्माण आसान है।
प्रतिक्रिया दृढ़ता से संवेदनशील तापमान, लोडिंग की दर और उम्र बढ़ने की दर नहीं है।
कतरनी तनाव 100%तक से अधिक है।

2, उच्च भिगोना प्राकृतिक रबर असर (एचडीआर)
अतिरिक्त-फाइन कार्बन ब्लैक, ऑयल या रेजिन और अन्य फिलर्स को जोड़कर भिगोना बढ़ जाता है।
अधिकतम कतरनी तनाव=200 से 350%
भिगोना अनुपात=10 से 20% से 100% कतरनी तनाव में
प्रभावी भिगोना इस पर निर्भर करता है:
· भार का वेग
· इतिहास लोड करें
· तापमान

3, लीड रबर बीयरिंग (टुकड़े टुकड़े में रबर असर) (LRB)
एक लीड-रबर असर या लीड कोर रबर असर एक लीड प्लग फोर्स से बनता है जो एक इलास्टोमेरिक असर में एक पूर्व-गठित छेद में फिट होता है। लीड कोर उच्च पार्श्व भार के तहत सेवा भार और ऊर्जा अपव्यय के तहत कठोरता प्रदान करता है। ऊपर और नीचे स्टील की प्लेटें, आंतरिक शिम की तुलना में मोटी, बढ़ते हार्डवेयर को समायोजित करने के लिए उपयोग की जाती हैं। पर्यावरण संरक्षण प्रदान करने के लिए संपूर्ण असर कवर रबर में संलग्न है।
जब कम पार्श्व भार (जैसे कि मामूली भूकंप, हवा या यातायात भार) के अधीन होता है, तो लीड रबर असर बाद में और लंबवत दोनों तरह से कठोर होता है।
पार्श्व कठोरता लीड प्लग की उच्च लोचदार कठोरता और ऊर्ध्वाधर कठोरता (जो सभी लोड स्तरों पर बनी हुई है) के परिणामस्वरूप असर के स्टील-रबर निर्माण से उत्पन्न होती है।

4, स्लाइडिंग आइसोलेटर्स
दूसरा सबसे आम प्रकार का अलगाव प्रणाली संरचना के आधार और आधार के बीच फिसलने वाले तत्वों का उपयोग करती है।
स्लाइडिंग घुमावदार सतह बनाकर उच्च तनाव स्प्रिंग्स या टुकड़े टुकड़े में रबर असर।
ये तंत्र संरचना को अपनी संतुलन स्थिति में वापस करने के लिए एक बहाल बल प्रदान करते हैं।
4 ए। फ्लैट स्लाइडिंग आइसोलेटर्स (लचीला घर्षण प्रणाली)
दो प्रकार के फ्लैट स्लाइडिंग आइसोलेटर:
· हालिया क्षमता के साथ
· हाल ही में क्षमता के बिना
1)। हाल ही में क्षमता के बिना स्लाइडिंग आइसोलेटर
इसमें एक क्षैतिज स्लाइडिंग सतह होती है, जो एक विस्थापन की अनुमति देती है और इस प्रकार स्लाइडिंग घटकों और स्टेनलेस स्टील दोनों के बीच परिभाषित घर्षण के माध्यम से ऊर्जा को विघटित करती है।
एक स्लाइडिंग संरचना के साथ एक विशेष समस्या अवशिष्ट विस्थापन है जो प्रमुख भूकंप के बाद होती है।
2)। हाल ही में क्षमता के साथ स्लाइडिंग आइसोलेटर
स्लाइडिंग आइसोलेटर्स की तुलना में, हाल ही में क्षमता के साथ अलगाव पेंडुला (एसआईपी) को फिसलने में एक अवतल स्लाइडिंग प्लेट होती है।
ज्यामिति के कारण, प्रत्येक क्षैतिज विस्थापन के परिणामस्वरूप आइसोलेटर का एक ऊर्ध्वाधर आंदोलन होता है।
सुपरस्ट्रक्चर द्वारा संग्रहीत संभावित ऊर्जा, जिसे शीर्ष पर धकेल दिया गया है, स्वचालित रूप से एक तटस्थ स्थिति में असर को हाल ही में उत्पन्न करता है।
वे क्षैतिज रूप से लचीले रहते हैं, ऊर्जा को नष्ट करते हैं और हाल ही में एक तटस्थ स्थिति में सुपरस्ट्रक्चर होते हैं।

4 बी। गोलाकार स्लाइडिंग आइसोलेटर्स (रोलर्स) (घर्षण पेंडुलम सिस्टम) (एफपीएस/एफपीबी)
घर्षण पेंडुलम प्रणाली एक स्लाइडिंग अलगाव प्रणाली है जिसमें संरचना का वजन गोलाकार स्लाइडिंग सतहों पर समर्थित होता है जो एक दूसरे के सापेक्ष स्लाइड करते हैं जब जमीन की गति एक दहलीज स्तर से अधिक होती है।

एक आधार अलगाव प्रणाली की स्थापना के लिए आवश्यकता यह है कि इमारत जमीन के सापेक्ष क्षैतिज रूप से स्थानांतरित करने में सक्षम है, आमतौर पर कम से कम 100 मिमी।
सबसे आम कॉन्फ़िगरेशन आइसोलेटर्स के तुरंत ऊपर एक डायाफ्राम स्थापित करना है।
यदि इमारत में एक तहखाना है, तो विकल्प बेसमेंट कॉलम और दीवारों के ऊपर, नीचे या मध्य-ऊंचाई पर आइसोलेटर्स को स्थापित करने के लिए हैं।

1। संरचना की भूकंपीय मांग को कम कर दिया, जिससे संरचना की लागत कम हो गई।
2। भूकंप के दौरान कम विस्थापन।
3। संरचनाओं की सुरक्षा में सुधार करता है
4। भूकंप के दौरान होने वाले नुकसान को कम कर दिया। यह घटना के बाद संरचना के प्रदर्शन को बनाए रखने में मदद करता है।
5। भूकंपीय भार के तहत संरचना के प्रदर्शन को बढ़ाता है।
6। संपत्ति का संरक्षण

· कुशल तरीके से लागू करने के लिए चुनौतीपूर्ण।
· भवन निर्माण के लिए भत्ता।
उच्च वृद्धि वाली इमारतों के लिए अक्षम
· नरम मिट्टी पर आराम करने वाली इमारतों के लिए उपयुक्त नहीं।
 

1। पुलों का आधार अलगाव
2। महत्वपूर्ण इमारतों का आधार अलगाव
3। ऐतिहासिक संरचनाओं की प्रतिक्रिया बढ़ाना
4। मशीनरी क्षेत्र में अलगाव

भूकंपीय आधार अलगाव विधि भूकंप-प्रतिरोधी डिजाइन की एक विश्वसनीय विधि साबित हुई है।
इस पद्धति की सफलता को काफी हद तक अलगाव उपकरणों और उचित योजना के विकास के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।
भूकंपीय घटनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला के दौरान अनुकूलनीय अलगाव प्रणालियों को प्रभावी होना आवश्यक है।
निकट-गलती क्षेत्रों जैसी स्थितियों के लिए समाधान खोजने के लिए प्रयासों की आवश्यकता होती है जहां विभिन्न प्रकार के भूकंप की गति हो सकती है।