بخشی از مقاله
خلاصه
علم مهندسی زلزله همگام با گسترش علم به مفاهیم و اصول تازهای در خصوص رفتار لرزهای سازهها دست یافته است. سیستمهای باربر لرزهای سنتی هنگام وقوع زلزلههای بزرگ گاهی دچار خرابیهای زیادی میشوند، برخی از خرابیها مانند تغییر شکلهای ماندگار ایجاد شده باعث اختلال در کاربری سازه میشوند. برای حل این بحران سیستمهای نوین مختلفی که با تلفیق خاصیتهای برگشتپذیری و قابلیت تعمیر سریع هستند، معرفی شدهاند. یکی از این سیستم ها در سازههای فولادی سیستم کنترل شده با حرکت گهوارهای است که شامل سه قسمت میباشد: - 1 قاب فولادی مهاربندی که معمولا انتظار میرود به صورت الاستیک رفتار کند. - 2 تاندونهای پسکشیده شده که از بالای سازه به فونداسیون متصل میشوند و برای برگشتپذیری سازه فعال میشوند. - 3 فیوزهای تعویض پذیر جاذب انرژی که باعث میشوند خرابی در محلهای مشخصی از سازه متمرکز شود. در این مقاله با تغییر در مولفه قائم زلزله حوزه نزدیک گسل و با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی قاب سه بعدی مهاربندی شده به بررسی معایب و مزایای این سیستم ها پرداخته شد. پارامترهای مهم پاسخ سازه از جمله شتاب قائم، میزان بلندشدگی و .. مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج به طور کلی نشان دهنده عملکرد بهتر سیستم خسارت محدود در مقایسه با سیستم گیردار میباشد.
.1مقدمه
در سالهای اخیر موضوع زلزله و اثرات آن از جمله خرابی ساختمان ها در ایران که کشوری زلزلهخیز است، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. آسیب های ساختمانی در زلزلهها گاهی به حدی زیاد است که تعمیرات ساختمان اقتصادی نمیباشد و اهمیت سیستمهای گهوارهای در این است که باعث میشود بعد از زلزله راحت ساختمان قابل تعمیر باشد و خسارت و صدمه به جاهایی خاص محدود میشود. حرکت گهوارهای علاوه بر این که خسارت را محدود میکند، باعث تقلیل هزینه خسارت ها هم میشود و از نظر اقتصادی هم مفید میباشد. مطالعاتی روی سیستم های خسارت محدود - تعمیرپذیر - شده است که به طور کلی مطلوب و مناسب است اما با توجه به نزدیک گسل بودن خیلی مناطق در کشور، اثرات واژگونی ناشی از مولفه قائم در ساختمانها هم باید مورد بررسی قرار گیرد. عملکرد سیستم های گهوارهای در زلزله های بزرگ به گونهای میباشد که این اجازه را به ستونها میدهد که از جای خود بلند شوند، بنابراین بررسی پایداری و یا عدم پایداری ساختمان هم از ملزومات است. در محدوده نزدیک گسل اثرات مولفه قائم زلزله برروی ساختمان زیاد است و یکی از جاهای مهم مورد تحقیق محسوب میشود. اهمیت بررسی اثرات واژگونی ناشی از مولفه قائم زلزله در ساختمانهای مهاربند فولادی هنگامی که این مولفه قائم هم فاز است و یا به طور غیر هم فاز عمل میکند, ضرورت پیدا میکند. رکوردهای حوزه نزدیک سبب خرابی زیادی درنزدیکی منابع زلزله درطول زلزله های اخیر که دارای ماهیت متفاوتی نسبت به زلزلههای حوزه دور دارند شده است. زلزله های حوزه نزدیک دارای شتاب بالاتر و محتوای فرکانسی محدودتری در فرکانسهای بالا نسبت به حوزه دور میباشند.[1] در سالهای اخیر محققین و مهندسین مطالعات وسیعی در زمینه سیستمهای گهوارهای انجام دادهاند. به طور مثال دیرلین1 و همکاران در سال 2005 در یک پروژه بزرگ، رفتار سیستمهای فولادی با حرکت گهوارهای را بررسی کردهاند. موضوع پژوهش، یک قاب یک دهانه با سیستم فولادی گهوارهای است که می تواند حول هرکدام از پایههای ستونهایش بچرخد در حالی که پایه دیگر برکنش دارد. با افزایش تعداد دهانه ها و تغییر موقعیت قرارگیری المان های مستهلک کننده انرژی - فیوزها - و کابلهای پیشتنیده حالت های مختلفی از این سیستم میتوان ایجاد کرد. [2 ] حسینی و همکاران در سال 2014 چندین تحقیق بر سازه های سه بعدی دارای حرکت گهوارهای و فیوز جاذب انرژی مرکزی در زیر سازه انجام دادهاند. رفتار هیسترسیس پیشنهاد شده برای فیوزهای مورد استفاده از نرم افزار اجزا محدودی و بررسی رفتار غیر خطی کل سازه و پاسخ ها در نرم افزار SAP2000 انجام شد. تحقیقات نشان دهنده بهبود پاسخ ها در سیستم نوین پیشنهاد شده می باشد.[3] در این مقاله پس از معرفی مدل مورد بررسی و با انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی با نرم افزار SAP2000 به بررسی نتایج تحلیل ها و مقایسه پارامترها با تغییر در مولفه قائم زلزله به فواصل 0.1 پرداخته میشود.
.2 معرفی مدل و مدلسازی
مدل ذکر شده در گزارش NSEL ReportSeries-026، استخراج شده از پروژه SAC - ساختمان اداری استاندارد - است که در سال 2010 توسط Eatherton ,Hajjar ,Hall استفاده شده است و در اینجا مورد بررسی قرار میگیرد. پلان، نما و مدل مورد بررسی در زیر آمده است. بارگذاری و جرمهای لرزه ای در نظر گرفته شده در سازه و همین طور مشخصات مقاطع مورد استفاده در سازه از مقاله [4]و پایاننامه[5] استفاده شده است.
.3 معرفی زلزله
در این مقاله رفتار سیستم تحت تحلیل تاریخچه زمانی با 7 زلزله حوزه نزدیک گسل معرفی میشود و پاسخهای سازه مورد تحلیل و بررسی قرار میگیرد که مشخصات آن در جدول 1 مشاهده میشود.
.4 بررسی نتایج تحلیل تاریخچه زمانی دینامیکی غیرخطی مدلها
1-4 تغییر نیروی پیشتنیدگی تاندون ها :
سطح عملکرد :
با تغییر طول نسبی اولیه تاندون و به دنبال آن تغییر در نیروی اولیه تاندون در مدل مشاهده نتایج سطح عملکرد سیستم در دو حالت زیر شرح داده شده است :
✓ طول نسبی: 1
✓ طول نسبی: 0.88
