بخشی از مقاله
خلاصه
تحقیقات و تجارب زلزلههای گذشته بیانگر نیاز به سازه هایی است که بعد از زلزلههای گوناگون خرابی کمتر داشته و به راحتی قابل تعمیر باشند. لذا در این پژوهش به بررسی یک سیستم سازهای که تلفات جانی و مالی را به حداقل برساند پرداخته شده است. یکی از روشهای بهبود عملکرد لرزهای ساختمانهای فولادی استفاده از سیستمهایی است که موجب محدود شدن خسارت در نقاط خاصی از سازه میشوند؛ بدین وسیله میتوان با تعویض اعضای آسیب دیده، با سرعت بیشتر و هزینهی کمتری از ساختمانها بهرهبرداری کرد. از جملهی این روشها میتوان به سیستمهای دارای حرکت گهوارهای اشاره کرد. این سیستمها به گونهای طراحی میشوند که با استفاده از مقاطع جاذب انرژی، خاصیت مرکزگرایی و اتصالات خاص که اجازه بلند شدن از روی پی را دارند، حتی بعد از زلزلههای شدید، آسیب ندیده و تغییر شکل ماندگار نداشته باشند. همچنین به دلیل آنکه تنها با تعویض فیوزها قابل بهره برداری هستند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه میباشند. در این مقاله با استفاده ازتحلیل تاریخچه زمانی غیرخطیِ قاب سه بعدی مهاربندی شده به بررسی تأثیر تغییر مشخصات اتصال ستون به فونداسیون بر رفتار سازهی دارای میراگر ویسکوز و جاری شونده میپردازیم. پاسخهای بررسی شده عبارتند از: تغییرمکان جانبی بین طبقات، سطح عملکرد، شتاب قائم، میزان بلندشدگی و فرورفتگی ستونها از پایه. پاسخها با استفاده از 7 زلزله در دو سطح خطر مختلف مورد بررسی و میانگینگیری قرار گرفتهاند.
کلمات کلیدی: قاب فولادی مهاربندی، حرکت گهوارهای، بلندشدگی از پایه، جاذبهای انرژی، شتاب قائم، میراگر ویسکوز، میراگر جاری شونده
-1 مقدمه
سیستمهای لرزهای مرسوم مقاوم در برابر نیروی زلزله بر اساس غیرالاستیک شدن اعضای سازهای در سراسر ساختمان به منظور مستهلک شدن نیروی زلزله و محافظت از ساختمان در برابر فروریزش طراحی میشوند. از آنجاییکه الزامات آیین نامههای موجود بر تأمین ایمنی جانی متمرکز شدهاند، کنترل خسارتهای سازهای و غیرسازهای به صراحت مورد توجّه قرار نگرفته است. با به حداقل رساندن تغییرشکلهای غیرالاستیک، تخریب اعضای سازهای و تغییرمکانهای ماندگار میتوان به سطح عملکرد بالاتری دست یافت. به طور کلّی تقویت سیستمهای لرزهای متداول برای دستیابی به این سطح عملکرد، اجرایی و اقتصادی نمیباشد. در عوض، به رویکردهای تازهای مانند قابهای دارای حرکت گهوارهای نیاز است که در آنها تغییرشکلهای غیرالاستیک در فیوزهای شکلپذیر و قابل تعویض متمرکز میشود و عملاً تغییرمکانهای ماندگار حذف میشوند. با توجه به لرزهخیز بودن اکثر مناطق ایران، مقابله با این پدیده طبیعی به دلیل خسارت عمدهی مالی و جانی ناشی از آن، امری غیر قابل اجتناب است.
در سالهای اخیر، در زمینهی سازههای خسارت محدود، تحقیقات وسیعی انجام شده است و میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
هولدن و همکاران[1] در سال 2001 ، دربارهی نسل جدیدی از سیستمها که خسارت را در قسمت خاصّی از سازه متمرکز میکنند، ایدههایی مطرح کردند. در این محدوده زمانی محققین بر روی یک نوع دیوار برشی از نوع پیشکشیده آزمایشهایی را انجام دادند. پالرمو و همکاران[2] در سال 2004 ، بر روی استفاده از حرکت گهوارهای در پلها به نتایجی رسیدند. در این پژوهش تحلیل های عددی تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی و دینامیکی بر روی پایههای پل که اجازه حرکت گهوارهای داشت، انجام شد . آزوهاتا و همکاران[3] در سال 2008، سیستمهای دارای خاصّیت برگشتپذیری همراه با حرکت گهوارهای را اختراع کردند. این سیستمها میتوانند از خرابی سازه بر اثر تغییرشکلهای ماندگار و تغییر مکانهای نسبی حین زلزلهای متوالی به جهت استفاده از وزن خود سازه به عنوان خاصّیت برگشت پذیری، جلوگیری کنند. ترمبلی و همکاران[4] در سال 2008، قابهای مهاربندی فلزی با مستهلک کنندههای ویسکوز که دارای حرکت گهوارهای هستند را از طریق مطالعات پارامتری و مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی مورد بررسی قرار دادند و در نتیجه مشاهده شد که استفاده از این گونه سیستمها، سبب بهبود عملکرد لرزهای سازه میشود. اترتون،حجّار و همکاران[6 ,5] در سالهای 2009 و 2010، یک سیستم مهاربندی فولادی با حرکت کنترل شونده گهوارهای و فیوزهای جاذب انرژی را مورد بررسی قرار دادند. پلینو[7] در سال 2015، به بررسی و سادهسازی انتقال نیرو در قابهای مهاربندی فولادی دارای حرکت گهوارهای و قطعات مستهلک کنندهی انرژی - فولاد تسلیم شونده و ویسکوز - به منظور تعیین پاسخ نیرو و تغییر مکان حداکثر و ارزیابی پاسخ حاصل از این سیستمها و پاسخ ناشی از آنالیز اجزا محدود پرداخته است.
در این مقاله تمرکز اصلی بر روی تأثیر تغییر مشخصات درز1 در محل اتصال ستون به فونداسیون بر رفتار قاب دارای حرکت گهوارهای میباشد که در آن عملکرد لرزهای 14 مدل قاب سه بعدی متفاوت از لحاظ سختی فشاری، بازشو2 و نیز نوع میراگر - ویسکوز و جاری شونده - با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی به وسیلهی نرمافزار SAP2000 v18.1.1 در سطوح مختلف زلزله مورد بررسی قرار گرفته و به مقایسه سطوح عملکرد، شتاب قائم، تغییر مکان جانبی نسبی، بلند شدگی و فرو رفتگی ستونها تحت 7 زلزله پرداخته میشود.
-2 معرفی مدلها و نحوهی مدلسازی
مدل سه بعدی مورد مطالعه، مدل اشاره شده در گزارش NSEL Report series-026 میباشد که برگرفته از ساختمان اداری پروژه تحقیقاتی SAC است که در سال 2010 توسط هال، اترتون وحجّار مورد بررسی قرار گرفته است.[8]
شکل-1مدل سه بعدی مورد مطالعه در نرم افزار SAP2000
شکل-2پلان مدل مورد مطالعه در نرم افزار SAP2000
جدول -1 مشخصات مقاطع قاب سه بعدی
