بهسازی لرزه‌ای اسکله‌های شمع و عرشه
یکی از مشکلات مشاهده شده در اسکله‌های شمع و عرشه هنگام وقوع زلزله، عملکرد نامناسب سازه‌هایی است که در آنها از شمع مایل استفاده شده است. شمعهای مایل به دلیل سختی بالا به کنترل تغییر شکل سازه کمک می‌کنند، ولی تمرکز نیروهای جانبی (به صورت نیروهای بزرگ فشاری و کششی) در آنها باعث ایجاد آسیب‌های زیادی به خود شمع و عرشه‌ی متصل به آن میشود.
استفاده از جداگرهای لرزه‌ای در محل اتصال شمعهای مایل باعث توزیع یکنواخت‌تر نیروهای محوری در همه‌ی شمعهای مایل و قائم شد، همچنین به دلیل کاهش سختی و کاهش برش پایه و افزایش قابلیت جذب انرژی، مقادیر برش و لنگر در عرشه‌ی اسکله کاهش مناسبی داشت.
اسکله‌ها به عنوان مهم‌ترین اجزای پایانه‌های یک بندر در بهره‌دهی و عملکرد بنادر نقش بسیار مهمی دارند و کارایی آنها در شرایط بحرانی مانند زلزله از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. زلزله‌های رخ داده در مناطق ساحلی جهان و آسیب‌های رخ داده در این سازه‌ها نشان دهنده ضعف روش‌های طراحی لرزه‌ای و لزوم بهسازی سازه‌های موجود بوده است. از میان گزینه‌های موجود برای طرح و اجرای اسکله، اسکله‌های شمع و عرشه به عنوان یکی از سازه‌های متداول در سراسر دنیا مورد استفاده قرار گرفته است.
شمعهای مایل اغلب برای مقاومت در برابر بارهای جانبی مانند زلزله و ضربه‌ی کشتی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. مزیت شمعهای مایل عملکرد محوری آنها در برابر عملکرد خمشی و برشی شمعهای قائم در بارهای جانبی است. بنابراین شمعهای مایل در مقایسه با شمعهای هم اندازه و هم قطر قائم سختی جانبی بسیار بیشتری را ایجاد می‌کنند. علی رغم این مزیت، این شمع‌ها عملکرد مناسبی در زلزله از خود نشان نداده‌اند.
شمعهای قائم، به جز تعداد محدودی، دچار خسارت نشدند. همچنین در پایانه‌ها وارد که به جای استفاده از شمعهای مایل، از شمعهای قائم و یا نزدیک به قائم استفاده شده بود، خساراتی در شمع‌ها مشاهده نشد. به همین دلیل استفاده از شمعهای مایل در پروژه‌های جدید محدود گشته و آیین نامه‌های طراحی رویکرد محافظه کارانه‌ای در قبال استفاده از آنها گرفتند.
البته مشاهداتی (هر چند محدود) وجود دارد که نشاندهنده‌ی رفتار بسیار مناسب شمعهای مایل در زلزله در مواردی است که درست طراحی شده اند، است. بیشتر خرابی‌های رخ داده در شمعهای مایل مربوط به سازه‌های قدیمی است که بدون دانش و امکانات محاسباتی امروزی طراحی شده‌اند، بنابراین تعداد زیادی از سازه‌های شمع و عرشه با شمع مایل وجود دارد که احتمالاً نیاز به بهسازی لرزه‌ای دارند. بهسازی این سازه‌ها با افزایش مقاومت اجزای آن (عرشه،اتصالات و شمع) از گزینه‌های مرسوم است. همچنین اصلاح و تغییر پاسخ‌های سازه با استفاده از روش‌های کنترل فعال، نیمه فعال و غیر فعال می‌تواند از گزینه‌های مطرح برای بهسازی این سازه‌ها باشد که در سال‌های اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته است.
به صورت کلی سازه‌ی اسکله را می‌توان به ۲ بخش روسازه بتنی (شامل تیر و دال بتنی) و شمعهای لوله‌ای فولادی تقسیم بندی کرد.
جداگر لرزه‌ای
با توجه به نوع سازه و خورندگی محیط دریا جداگرهای لاستیکی برای انجام این پژوهش انتخاب شدند. ابزارهای پایه الاستومری به صورت کلی به دو دسته سامانه الاستومری با میرایی کم و میرایی زیاد دسته بندی می‌شوند. سامانه‌های الاستومری با میرایی کم دارای دو صفحه فولادی ضخیم در دو انتها هستند و چندین صفحه فولادی نازك‌تر نیز در بین ماده الاستومری استفاده شده است. جداسازهای هسته سربی نوع دیگر این سامانه‌ها هستند که ساختار بسیار شبیه سامانه‌های الاستومری با میرایی کم دارند و یک یا چند هسته سربی برای تامین میرایی مورد نیاز در آنها به کار رفته است. میزانکارآریی هسته سربی به میزان تغییر شکل سامانه بستگی دارد و هر چه تغییر شکل بیشتر باشد آن گاه میرایی سامانه بیشتر خواهد بود. سامانه‌های الاستومری با میرایی بالا هم نوع دیگری از این جداسازها هستند و در این سامانه‌ها میرایی با کمک ویژگی الاستومر تامین میشود و دیگر نیازی به میراگرهای جدید نیست.
مطالعات صورت گرفته روی رفتار جداگرهای لرزه‌ای نشان دهنده‌ی تأثیر میزان نیروی محوری در پاسخ آنها است. در آزمایشات انجام شده روی انواع جداگرهای لرزه‌ای توسط داشنمندان ، نشان داده شد که سختی سکانت جداگرها با افزایش نیروی محوری وارد بر آنها کاهش می‌یابد. همچنین جداگرهای لاستیکی در تغییر شکل‌های زیاد دچار کاهش سختی قائم شده و نقطه تسلیم هسته سربی در جداگرهای لاستیکی با هسته‌ی سربی نیز با نیروی محوری متناسب خواهد بود. مشاهدات نشان گر تسلیم زودتر هسته در مواردی است که بارگذاری محوری کمتر باشد.
بررسی تاثیر به کارگیری جداگرهای لرزه‌ای در عملکرد لرزه‌ای سازه
برای بررسی رفتار سازه در برابر زلزله‌های اعمال شده به آن و بررسی تاثیر به کارگیری جداگرهای لرزه‌ای در پاسخ سازه، مقدار میانگین نیروی محوری شمع‌ها، جابجایی عرشه، بیشترین برش و لنگر ایجاد شده در عرشه و برش پایه عرشه به عنوان پاسخ‌های لرزه‌ای سازه، در سازه موجود با سازه‌ی همراه با جداگر محاسبه و مقایسه شده است.
همانگونه که انتظار می‌رفت نیروهای جانبی در شمعهای مایل متمرکز شده و شمعهای قائم سهم چندانی از نیروهای جانبی ایجاد شده در اثر زلزله
نداشته‌اند. با بررسی اعداد مربوط به نیروهای محوری در حالت‌های با جداگر می‌توان دریافت که کاربرد جداگرهای لرزه‌ای باعث توزیع بسیار مناسب‌تر نیروها در تمام شمع‌ها شده است. همانگونه که مشاهده میشود در سازه با جداگر بیشترین نیروهای فشاری ایجاد شده و نیروی محوری شمعهای مایل کاهش قابل ملاحظه‌‌ای داشته است.
افزایش سختی جانبی و قائم جداگر، باعث افزایش نیروی محوری در شمعهای مایل و کاهش نیروی محوری در شمعهای قائم شده است.
کاربرد جداگرهای لرزه‌ای در محل اتصال شمعهای مایل به عرشه باعث کاهش سختی جانبی، افزایش زمان تناوب سازه و بنابراین کاهش نیروی وارده از طرف زلزله به آن شده است. همچنین نتایج به خوبی نشان دهنده توزیع مناسب نیروهای محوری در تمامی شمع‌ها (مایل یا قائم) و جلوگیری از تمرکز نیروهای جانبی در شمعهای مایل در سازه بهسازی شده هستند.
با نصب جداگرهای لرزه‌ای، به دلیل کاهش سختی سازه و افزایش قابلیت جذب انرژی در آن میزان برش پایه‌ی عرشه به مقدار قابل توجهی کاهش یافته و همچنین برش و لنگر ایجاد شده در عرشه نیز به میزان مناسبی کاهش یافته است، همچنین با افزایش سختی جداگرها، میزان جابجایی عرشه کاهش و میزان برش پایه‌ی سازه افزایش یافته و نیروهای محوری شمعهای مایل افزایش پیدا کرده‌اند. با توجه به نتایج می‌توان عنوان کرد که کاربرد جداگرهای لرزه‌ای در اسکله‌های شمع و عرشه می‌تواند به عنوان یک روش مناسب برای بهبود عملکرد لرزه‌ای سازه‌های موجود و برای به کارگیری در طراحی سازه‌های جدیدی که روسازه‌ی آنها کوتاه محسوب میشود، شناخته شود.
