باگسترش روش جداسازی ساختمان از زمین برای محافظت آن در مقابل حركات ناشی از زمین لرزه در سالهای اخیر سیستمهای گوناگونی طراحی و ساخته شده است . در این گزارش انواع سیستمهای موجود بطور خلاصه مورد بررسی قرار میگیرد.
1- عناصر سیستم جداساز
هر شیوه جداسازی ساختمان باید بتواند اهداف زیر را تأمین كند:
توانایی در ایجاد انعطاف پذیری مناسب برای سازه
كاهش تغییر مكان كف به منظور افت خرابیهای سازه ای و غیرسازه ای
كاهش فركانس ارتعاشی سازه
كاهش نیروهای طراحی زلزله
به این منظور سه عنصر اساسی زیر در سیستم مورد نظر قرار میگیرد:
1-یك تكیه گاه انعطاف پذیر برای افزایش زمان تناوب سازه و در نتیجه كاهش نیروها
2-یك مستهلك كننده یا جاذب انژری برای كنترل تغییر مكان نسبی سازه و زمین در حد طراحی عملی
3-یك سیستم ایجاد كننده صلبیت در برابر بارهای كم اثر نظیر باد یا زلزله های كوچك
2-سیستمهای جداسازی
یكی از سیستمهای ساده و معمول جداكننده تكیه گاههای لاستیكی است .كاربرد لاستیك برای مهار ارتعاش عمودی بسیار زودتر ازكاربرد آن به صورت جداكننده نیروهای افقی انجام یافت . امروزه با مسلح كردن لاستیك به ورقه های فولادی سختی قایم آن را افزایش میدهند در حالیكه انعطاف پذیری آن در امتداد افقی حفظ میشود. نمونه ای از این سیستم در شكل 1 نشان داده شده است . مدل ریاضی این سیستم با عملكرد موازی فنر و میراكننده قابل بیان است .
استفاده از لاستیك برای ساختمانهای سخت نظیر ساختمانهای اجری یا بتن غیر مسلح كه حداكثر 7 طبقه باشند , بخاطر نداشتن فشار برخاستی (Uplift) مناسب است . گاهی این سیستم را با یك سیلندر سربی مركزی همراه میكنند. هسته سربی افزایش قابل توجهی در استهلاك ایجاد میكند , بطوریكه استهلاك بحرانی لاستیك از حدود 3 درصد به 10 تا 12 درصد میرسد . ضمن اینكه مقاومت در برابر نیروهایكوچك , نظیر باد افزایش مییابد .
امروزه لاستیكهای این جداسازها , از لاستیك طبیعی كاملاً متراكم با خواص مكانیكی مطلوب , جهت چنین سیستمی ساخته میشود . برای كرنشهایكم سختی برشی این لاستیكها زیاد است , اما با نسبتی در حدود 4 به 5 با افزایش كرنش كاهش مییابد, تا اینكه دركرنش برشی 50 درصد به حداقل خود برسد. برایكرنشهای بزرگتر از 100 درصد سختی مجددا شروع به افزایش میكند. پس در بارهایكوچك ناشی از باد یا زلزله خفیف , سیستم دارای سختی بالا و زمان تناوب كوتاه است ولی با افزایش شدت بار , سختی افت میكند. برای بارهای خیلی زیاد نظیر زلزله نیز طراحی سازه به گونه ای است كه افزایش مجدد سختی , در جهت افزایش ایمنی در برابر شكست , عمل میكند. تغییر میرای سیستم نیز به همین شیوه اما با تغییرات كمتر میباشد , بطوریكه از یك مقدار اولیه در حدود 20 درصد تا حداقل 10 درصد كاهش مییابد و سپس مجددا زیاد میشود. در طراحی سیستم , مقدار سختی و میرای حداقل فرض میشود و طیف خطی در نظر گرفته میشود. سختی بالای اولیه فقط برای بارهای طراحی باد , و سختی دركرنش زیاد , فقط برای ایمنی در برابر شكست مورد نظرند .
عوامل گوناگون دیگری از جمله خزش كم و حفظ خواص در درجه حرارتهای پایین نیز در طرح این لاستیكها مورد نظر است . خزش زیاد منجر به تنش وكرنش موضعی بالا در لاستیك میشود و در یك وضعیت بحرانی میتواند موجب انحراف ساختمان گردد. از طرف دیگر در حرارتها و فركانسهای بالاتر از معمول , حساسیت خواص به حرارت و سرعت بار باعث تغییر سختی و استهلاك میشود. یك فرم ساده دیگر از سیستمهای جداكننده سیستم اصطكاكی است . این سیستم در حالت ساده با یك عنصر اصطكاكی مدل میشود (شكل 2). با وجود كارهای تحلیل نظری فراوانی كه بر روی این سیستم انجام شده است , ازمایشهای عملی برای ان بویژه در مقیاش بزرگ و با استفاده از میز لرزان بسیار كم انجام گرفته است . این سیستم برای خانه سازی ارزان قیمت بسیار مناسب است زیرا نیاز به تكنولوژی پیشرفته یا مهارت ویژه برای یك ساختمان معمولی ندارد. به همین دلیل برای مثال در چین انتخاب شده است . ایجاد این سیستم نیاز به تأمین یك لایه جداساز در زیر كف سازه دارد. این لایه در چین با استفاده از ماسه تجربه شده است . ساختمانهای آجری یا بلوكهای سیمانیكه نسبتاً سخت و سنگین است و مستعد خرابی در اثرزمین لرزه میباشد میتواند با حضور این لایه لغزنده عملكرد خوبی داشته باشد .

استفاده از عنصر اصطكاك كه یك عامل خوب استهلاك انرژی است باعث شده است تا در سیستهای لاستیكی نیز تحولی ایجاد شود یك شیوه تحول یافته جایگزین كردن لایه های لاستیك با لایه های با روكش تفلون است كه میتواند در تماس اصطكاكی با هم قرار گیرد . در وسط نیز یك سیلندر مركزی لاستیكی قرار داده میشود . بنابراین , مدل ریاضی این سیستم از تركیب موازی عناصر اصطكاكی , با فنر و میراكننده بدست میاید.
مشابه این سیستم توسط Electricite de France طراحی شده است . به این ترتیب كه بدنه جداكننده از ورقه های نئوپرن مسلح شده با فولاد , ساخته میشود و در یك ورقه الیاژ سرب – برنز , قرار داده میشود . این صفحه با یك ورقه فولادیكه در سازه , تعبیه میشود تماس اصطكاكی ایجاد میكند . بنابراین سیستمهای اصطكاكی و الاستیك بطور سری با هم تركیب میشوند. فلسفه طراحی چنین سیستمی اینست كه در زلزله های ضعیف انعطاف پذیری جانبی ورقه های نئوپرن وارد عمل شود. اما در یك زلزله شدید عملكرد اصطكاكی ورقه بالای جداكننده , با محدودكردن نیروی منتقل شده , سازه را حفظ نماید.
در نوع دیگر تكیه گاههای الاستیك كه در نیوزلند بكار رفته است هسته سربی برای میراكردن انرژی مطرح میشود. این سیستم از تكیه گاه لاستیكی لایه لایه با یك سیلندر مركزی تشكیل شده است و انعطاف پذیری جانبی آن توسط لاستیك تأمین میشود. در مدل ریاضی چنین سیستمی یك عنصر هیسترتیك با فنر و میراكننده بطور موازی عمل میكند.
یكی دیگر از سیستمهای پشتیبانی شده اخیر تركیب جدیدی از عملكردهای اصطكاكی و الاستیك است . در این سیستم ورقه های باروكش تفلون جایگزین ورقه های نئوپرن سیستممیگردد. به این ترتیب میتوان گفت كه یك عنصر اصطكاكی در تركیب سری با عناصر سیستم لایه های روكش تفلون قرار میگیرد. حضور دو عنصر اصطكاكی در این سیستم غالباً عملكرد بهتری نسبت به سیستمهای قبلی نشان داده است . (شكل 6) Electricite de France
سیستمهای مشابه دیگری نیز بر پایه سیستهای بالا طراحی شده است ولی اغلب انها رفتار جدیدی ارائه نمی كند و با مدلهای بیان شده قابل تعریف است . برای مثال به منظور جداكردن تجهیزات داخلی ساختمان از یك سیستم فنر مارپیچ و یك میراكننده ویسكوز استفاده میشود كه در واقع همان عملكرد تكیه گاه الاستیك را دارد. همچنین از انجا كه در سیستمهای اصطكاكی , نیروی برگرداننده به حالت اولیه پس از یك زلزله , وجود ندارد سیستمهای اصطكاكی اونگی طراحی شده است كه در انها با استفاده از یك نیمكره این نیروی جانب مركز تأمین میشود.