بخشی از مقاله
چکیده
تکنولوژی استفاده از جداگرها و میراگرهای لرزهای، یکی از رویکردهای نوین طراحی لرزهای ساختمانها میباشد، که به صورت گسترده در مناطق لـرزه خیز برای طراحی و اجرای ساختمانهای مهم بکار میرود. جداسازها به دلیل داشتن سختی نسبی زیاد در جهت قائم و سختی بسیار اندک در جهت افقی، در برابر نیروهای زلزله منعطف میباشند. این قابلیت منجر به جذب انرژی حاصل از زلزله شده و نهاتاًیباعث کاهش نیروهای انتقال یافته به روبنا میگردد. در سـالهـای اخیر استفاده از این نوع سیستمها در سازهها افزایش یافته است، اما ترکیب انواع جداسازها با میراگرهای لرزهای، تحت اثر زلزلههای نزدیک گسل، از مباحث جدید در مهندسی زلزله میباشد. در این مقاله ازسیستم جداساز لرزهای از نوع LRB و میراگرهای ویسکوز جهت بررسی عملکرد لرزهای سازههای بتنـی مـورد اسـتفاده قرار گرفته است، این مدل تحت تحلیلهای غیر خطی برای رکوردهای نزدیک گسل و ارزیابی شده و نتایج حاصل نشان میدهد، استفاده از این سیستمهـا باعـث کاهش برش پایهی سازه می-گردد، اما به دلیل اثر ویژهی مؤلفه قائم در مناطق نزدیک گسل جابجایی جداگرها قابل ملاحظه میباشد. بنابراین در چنین مناطقی جهت حصول نتایج بهتر و بهبود قابلیت جذب انرژی این سیستمها، باید از جداسازهایی با ابعاد بزرگتر و یا از ترکیب این جداگرها با انواع میراگرها بهره گرفت.
واژگان کلیدی: جداگر لرزه ای، میراگر ویسکوز، نزدیک گسل، تکیه گاه هسته سربی.
.1 مقدمه
در روش های نوین طراحی لرزه ای، دو دیدگاه برای مقابله با انرژی زمین لرزه وجود دارد. دیدگاه اول، روش هایی که باعث کاهش نیروی وارد به سازه به وسیله ی جدا ساختن سازه از ارتعاش زمین می¬شوند؛ و سیستم های جداسازی پایه در این دسته قرار می¬گیرند . در دیدگاه دوم، جایگزین ساختن تجهیزات میرایی برای اتلاف انرژی لرزه¬ای مورد نظر است؛ این تجهیزات با اتلاف بخشی از انرژی زمین لرزه ، باعث کاهش خسارات ناشی از رفتار غیرالاستیک آن ها می شوند 1]و.[1
فلسفه ی جداسازی پایه، تفکیک سازه از لرزش زمین است که به وسیله¬ی انعطاف¬پذیر کردن سازه با استفاده از مکانیسمی در زیر سازه توأم با ایجاد میرایی مناسب حاصل می¬شود. یکی از مزایای اصلی سازه¬های جداسازی شده، رفتار الاستیک آن¬ها در زمین لرزه¬های متوسط و خفیف است .[1]
پس از زمین لرزه نورثریج 1331، نگرانیهایی در رابطه با عملکرد سازههای جداسازی شده، در برابر زمین لرزههای حوزهی نزدیک ایجاد شد. شدت بیشتر در بازههای زمان تناوبی بالا، به دلیل وجود پالس در برخی زمین لرزهها از جمله این دلایل است 1 ]،.[ 1 این امر، باعث ایجاد تغییراتی در آییننامههایی نظیر UBC شده است. در ویرایش سال 1331 این آیین نامه، نسبت به سال 1331 ، ضوابط سخت گیرانهتری نسبت به مسألهی حوزهی نزدیک اعمال و باعث کاهش مزیت اصلی سازهی جداسازی پایه گردید به گونهای که در عمل، سازهی جداسازی طراحی شده بر مبنای این ضوابط در برابر زمین لرزههای متوسط و خفیف، مشابه سازهای با پایهی گیردار عمل مینماید 5]،.[6
این امر لزوم بررسیهای بیشتری در خصوص سازههای جداسازی شده را ایجاد نمود. با توجه به این که اکثر شهرهای کشور، در نزدیکی ناحیه گسلهای فعال قرار دارند و سازههای جداسازی شده در داخل کشور به مرور مورد توجه قرارداده میشود، مطالعهای برروی این سازهها انجام گرفته شده و پاسخهای سازه در اثر نگاشتهای حوزهی نزدیک و دور بررسی شده اند. هم چنین با توجه به آن که در برخی سازههای جداسازی شده از میراگرهای ویسکوز برای تأمین اتلاف انرژی بهره گرفته میشود، تأثیر رفتار میرایی خطی و غیرخطی نیز روی این سازهها، بررسی شده است.
1
پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور 11، 11 و 11 شهریورماه 1131، دانشگاه ارومیه
مسئلهی اصلی تحقیق حاضر به مدلهای بزرگ و پیچیده سازهای نیازی نداشته و هدف آن، آگاهی از تأثیر میرایی خطی و غیرخطی در لایهی ایزولاتور در زمین لرزههای حوزه ی دور و نزدیک بوده است . این تحقیق را میتوان با مدلسازی سادهی سازهی جداسازی شده نیز انجام داد و نیازی به مدلسازی روسازه با درجات آزادی زیاد نیست. با توجه به آن که هدف بررسی مشخصههای لایهی جداسازی است، روسازی را می-توان تنها به عنوان مدل یک درجه آزاد که روی ایزولاتور قرار داده شده، مدل کرد.
زمین لرزههای معمول اغلب دارای زمان تناوبهایی در محدودهی 0/1 تا 1 ثانیه میباشند. سازههای با زمان تناوب طبیعی بین 0/1 تا 1 ثانیه در مقابل این زمین لرزهها آسیبپذیرتر هستند، چرا که ممکن است در آنها پدیده تشدید رخ دهد. مهمترین ویژگی جداسازی لرزهای، ایجاد انعطافپذیری است که باعث افزایش زمان تناوب طبیعی سازه میشود. افزایش زمان تناوب طبیعی احتمال رخ داد پدیدهی تشدید را کاهش میدهد، و هم چنین باعث کاهش شتاب در سازه میشود و این امر روی جابهجاییهای افقی نیز تأثیرگذار است .[1 ] افزایش زمان تناوب و آثار آن در شکل 1 به صورت طرح کلی نمایش داده شده است.
شکل:1 اثر انعطافپذیری بر سازه
مقادیر حداکثر جابهجایی در سازهی جداسازی شده با میرایی کم ممکن است در زمین لرزه-های قوی به حدود یک متر نیز برسد، و میرایی می-تواند این مقدار را به حدود 60 تا 100 میلیمتر برساند . این مقدار جابهجایی باید به وسیلهی درز لرزهای تأمین شود. پاسخهای حقیقی سازه به عوامل مختلفی نظیر توزیع جرم، پارامترهای جداسازی لرز ه ای و ... وابسته است.
برخی تجهیزات جداسازی نظیر نشیمنهای با هستهی سربی توانایی تأمین میرایی مطلوبی را دارند، اما برخی از آنها نظیر نشیمنهای لاستیک طبیعی و مصنوعی میرایی کمی دارند و در کنار آنها برای تأمین میرایی از تجهیزات اتلاف انرژی نظیر میراگرهای اصطکاکی و یا ویسکوز بهره گرفته می-شود . به میراگرهای ویسکوز در این میان با درنظرگرفتن اندازه و توان اتلاف انرژی بالا توجه بیشتری شده است 6 ]،.[1
پس از وقوع زمین لرزه لندرز 1331 ، نورثریج 1331 و کوبهی 1336 ، با توجه به خسارات و تلفات ایجاد شده در مناطق شهری که سازههای آنها بر اساس آیین نامههای لرزهای مدرن طراحی شده بودند، بار دیگر به مسأله زمین لرزههای نزدیک گسل توجه شد و مطالعات در این زمینه وسعت بیشتری یافت. تأثیر این روند در مدارکی نظیر ATC100 ؛ UBC –1994، UBC-1997 و FEMA-273 قابل مشاهده است .[ 1 ]
در ناحیهی نزدیک گسل، یا همان حوزهی نزدیک زمین لرزهها به گونهای آشکار، در اثر مکانیزم شکست گسل در به وجود آوردن پالس لرزهای تأثیرگذارند و در آنها پالس ناشی از جهتگیری انتشار شکست و جابهجایی ماندگار زمین نیز مطرح است. هم چنین به دلیل فاصلهی کوتاه محل تا منبع لرزهای، اثر میرایی خاک در مقایسه با زمین لرزههای حوزهی دور بسیار کمتر است به گونهای که عموم نگاشتهای حوزهی نزدیک محتوای فرکانسی بالایی خواهند داشت.[1]
