بخشی از مقاله
چکیده
زلزله تنها یک رکورد نیست بلکه شامل پیشلرزه، لرزه اصلی و پسلرزه می باشد. گاهی این لرزه های اصلی نیست که باعث خرابی سازه ها می شود بلکه پسلرزه ها و تکرارهای لرزه ای باعث خرابی می شود. پاسخ سازه در تکرار زلزله به شدت به عواملی همچون رفتار غیرخطی سازه و ویژگی های پارامتر لرزه ای دارد.
مطالعاتی که در گذشته انجام شده معمولا از نوع سیستم یک درجه آزاد بوده و سازه های دو بعدی یا سه بعدی از نوع فولادی بوده اند. به طور خاص در این مقاله بر روی قاب دوبعدی دوگانه دیواربرشی 10 و 15 طبقه مطالعاتی انجام شده است،سازه دوگانه دیوار برشی از سازه های متداول در جهان می باشد. مقایسه ای بین تکرار زلزله و تک لرزه، جابجایی ماندگار و حداکثر جابجایی نسبی طبقات انجام شده است. در اکثر موارد جابجایی ماندگار در سازه افزایش یافته است. در نتیجه برای طراحی لرزه ای قابل اعتماد در سازه های بتن آرمه باید پدیده تکرار زلزله مد نظر قرار گرفته شود.
مقدمه
کاهش خسارت وارد به المان های سازهای و کاهش جابجایی نسبی المانهای غیرسازهای، یکی از اصولی است که باعث محدود شدن جابجایی جانبی سازه ناشی از زلزله می شود. این اصول باعث پدید آمدن آیین نامه های مدرن طراحی بر اساس عملکرد، مبنی بر برآورد ماکزیمم جابه جایی جانبی مورد نیاز تحت تحریک های لرزهای، نظیر FEMA 356 شد.
سازه های ساخته شده در مناطق لرزه خیز همواره در معرض یک زلزله واحد قرار نمی گیرند بلکه همواره تحت یکسری لرزه های متوالی و پشت سرهم - پیشلرزه-لرزش اصلی-پسلرزه - قرار می گیرند. بطور مثال بعد از زلزله 27 فوریه - Mw 8 8 - 2010 جنوب مرکزی شیلی، بین 27 فوریه تا 26 آوریل ،306 پسلرزه بزرگتر از Mw 5 0 ثبت گردید. در این میان بزرگی 27 پسلرزه بیش از Mw 6 0 بود. در این خصوص زلزله های تاریخی نشان داده است که وقوع پسلرزه ها پس از لرزش اصلی ممکن است باعث افزایش خسارت شود. از آنجا که ترمیم و تعمیر ساختمان های خسارت دیده با تغییر شکل های ماندگار مشکل است، واضح است که وقوع پسلرزه پایداری ساختمان های خسارت دیده را تهدید می کند.
به عنوان مثال سه روز بعد از وقوع زلزله اکتبر - M=5 9 - 1987 ، که خسارات ناچیزی را بوجود آورد، پسلرزهای با بزرگی M=5,3 اتفاق افتاد که باعث افزایش خسارات در ساختمان های آسیب دیده و عدم بهره برداری آن ها شد - پریستلی . - 1988 به عنوان مثالی دیگر تغییر شکل های ماندگار موجود در ساختمان فولادی 2 طبقه در طی زلزله 1994 نورثریچ - Mw 7 6 - منجر به خسارات شدیدی شد.
از طرفی هزینه بالای ترمیم سازه آسیب دیده،عملاً بهره برداری مجدد را غیر ممکن ساخت. گزارش تحقیقات صورت گرفته بعد از زلزله نورثریچ 1994، نشان می دهد که ساختمان های فولادی موجود تغییر شکل های ماندگاری را متأثر از زلزله های قوی آتی - همانند زلزله لوس آنجلس - تجربه می کنند اما در هیچ گزارشی، اشاره به توانایی پسلرزه به افزایش سطح خسارت و یا تخریب سازه ها نشده است. با این حال بررسی اثرات زلزله های متوالی واقعی ثبت شده1، در خسارت حادث شده در ساختمان ها به تحقیقات بیشتری نیاز دارد .
تحقیقات گوناگونی با هدف مطالعه بر اثر زلزله های متوالی بر روی پاسخ سازه ها از سال 1980 تا 2011 صورت گرفته است. توجه اغلب آنها بر روی پاسخ غیرخطی سیستم ی.د.آ. و بعضی دیگر پاسخ غیرخطی سیستم چ.د.آ. بوده است. پیشگام مطالعه بر پاسخ غیرخطی سیستم ی.د.آ. تحت اثر شتاب های تاریخچه زمانی لرزه های متوالی - حاوی پیش لرزه، لرزه و پسلرزه یا - BS-MS-AS در زلزله ماناگا - 1972 - شخص مهین بود. او مشاهده کرد که شکل پذیری مورد نیاز - بیشینه تغییر مکان غیرارتجاعی نرمالیز شده نسبت به تغییر مکان تسلیم - سیستم های ی.د.آ. الاستوپلاستیک بعد از پایان پسلرزه به نسبت لرزه اصلی اندکی افزایش می یابد.
به عنوان یک نتیجه کلی می توان گفت ،ساختمان های آسیب دیده و یا حتی سالم پس از وقوع MS استعداد خرابی و آسیب بیشتری هنگام وقوع پسلرزه ها داشته باشند. بدین جهت تحقیقات گوناگونی جهت بررسی اثرات پسلرزه ها بر روی ساختمان ها انجام شد.
در سال 2004 مطالعاتی توسط نیکولاس و کرنل ، برای محاسبه ظرفیت باقیمانده سازه های آسیب دیده ناشی از MS با استفاده از تحلیل های غیرخطی استاتیکی و دینامیکی تاریخچه زمانی انجام شد. بررسی ها نشان داد که در حالت ارتجاعی ظرفیت محاسبه شده توسط دو روش یکسان اما در محدوده غیرارتجاعی منحنی ظرفیت باقیمانده - برای تحمل پسلرزه - محاسبه شده توسط روش استاتیکی نسبت به روش دینامیکی، تخمین کمی از ظرفیت باقیمانده دارد، به همین جهت آنها سعی در اصلاح پاسخ روش استاتیکی داشتند؛ ظرفیت محاسبه شده به روش دینامیکی، استفاده از پسلرزه های یکسان با لرزه اصلی بوده است .
از طرفی از آنجا که انتخاب - MSخصوصاً با دروه بازگشتی بالا - بعنوان AS بدترین سناریو احتمالی می باشد، اصلاح منحنی ظرفیت بدست آمده از روش استاتیکی چندان صحیح نمی باشد.
در سال 2009 مطالع های برای ارائه روشی ساده و مؤثر برای برآورد نسبت تغییر مکان غیرارتجاعی 3 - IDR - سازه ها تحت زلزله های متوالی و یا چندین رکورد توسط جورج و دیمیتری بسکو ، انجام شد. مقاله فوق اشاره به این دارد که در گذشته مطالعاتی بر پارامترهای تأثیرگذار نظیر شیب سختی پس تسلیم، شرایط خاک ساختگاه، در مناطقی با زلزله های نادر صورت گرفته و تأثیر این پارامترها در ماکزیمم جابه جایی غیرارتجاعی تحت زلزله های متوالی نادیده گرفته شده است .
در حقیقت بحث اصلی نویسنده فوق ارائه روشی جدید برای ارزیابی نسبت تغییر مکان غیرارتجاعی سیستم ی.د.آ. تحت زمین لرزه های متوالی می باشد؛ که این بررسی در تحقیقات گذشته و حتی آیین نامه های نوین طراحی مورد غفلت واقع شده است.
در سال 2011 جورج روئیز گارسیا و همکارانش مقالهای را تحت عنوان " ارزیابی تقاضای جابهجایی نسبی درسازههای فولادی موجود تحت رکوردهای متوالی دور و نزدیک گسل " به چاپ رساندند. جهت این بررسی 3 قاب خمشی فولادی با ارتفاع 4، 8 و 12 طبقه که نماینده نمونه ای از ساختمان های ساخته شده با ارتفاع های کوتاه، متوسط و بلند بود بررسی کردند.
پس از اعمال 3 رکورد متوالی - 1رکورد طبیعی و 2رکورد مصنوعی ، با مشاهده نمودار شکل -1پاسخ جابجایی تاریخچه زمانی تحت 3 رکورد - رکورد طبیعیپاسخ جابجایی تاریچه زمانی قاب های 4 و 12 طبقه نتیجه جالبی می توان گرفت.، رکورد مصنوعی back to back ، رکورد تصادفی - همان طورکه م شاهده می شود جابجایی ماندگار در قاب 4 طبقه بی شتر ا ست که علت ا صلی آن نزدیک بودن پریود غالب لرزش ا صلی با پریود مود اول می با شد - ا شاره به پدیده ت شدید - . حال اگر پریود ا صلی پ سلرزه نزدیک به پریود اصلی سازه خسارت دیده باشد.
احتمال پدیده تشدید و منهدم شدن ساختمان بالا می رود. این در حالی که پدیده تشدید در مورد سازه سالم نیز امکان وقوع دارد. اما در شکل فوق پسلرزه موجب افزایش بیشینه جابجایی و جابجایی ماندگار نمی شود که علت آن اختلاف میان پریود اصلی پسلرزه با پریود غالب - مود اول - نمونه مورد بررسی می باشد. به همین جهت بررسی محتوای فرکانسی پسلرزه و تأثیر آن بر پاسخ سازه اهمیت می یابد.
در سال 2015مطالعات و بررسی های انجام شده توسط واثقی و همکاران بر روی سیستم های مهاربند برون محور تحت اثر پسلرزه ها نشان داد که وقوع پسلرزه ها بعد از زلزله تا حدودی روی مقاومت این سیستم مهاربندی تأثیر گذاشته که میزان این تأثیر به عواملی نظیرمشخصات شتابنگاشت، طول تیرپیوند و ارتفاع سازه بستگی دارد. به طورکلی پارامترهای حداکثر جابجایی نسبی طبقات، تغییرمکان بام و حداکثر میزان برش پایه بعد از اعمال پسلرزه ها افزایش شکل -2روند شماتیک تحلیل روی سازه ها یافته است.
فرضیات و جزئیات مدلسازی
امروزه با افزایش دانش ب شری در مورد چگونگی رفتار اجزای سازه و نیز پی شرفت تکنولوژی در ورود کامپیوترها با سرعت و امکانات قابل توجه، امکان مدلسازی نسبتاً دقیق سازه ها در بررسی رفتار آنها تحت نیروهای جانبی به خصوص زلزله فراهم شده است.
البته کاربر می بای ست اطلاعات کافی از مزایا و محدودیت های روش مدل سازی و راهبردهای تحلیل خطی یا غیرخطی مورد ا ستفاده خود را دا شته باشد، در غیر این صورت نتایج می تواند گمراه کننده باشد.
در این فصل ابتدا خلاصه ای از فرضیات مدلسازی، آیین نامه ها، شاخص ها، نحوه انتخاب رکوردهای زلزله و نرم افزارهای مورد استفاده در آنالیز و طراحی ارائه می گردد.
برای ارائه نتایج مطالعات ، در این پژوهش از دو قاب بتنی 10و15 طبقه با سیستم دوگانه قاب خمشی بتنی با دیوار برشی متوسط استفاده شده است. در طراحی سازه خاک نوع سه و شتاب مبنا طرح 0,3 می باشد. برای رسیدن به نتایج مبتنی بر واقعیت، طراحی سازه براساس مدل 3 بعدی با پلان شکل 4، انجام گرفته و سپس یکی از قاب های کناری به عنوان نماینده سازه دوگانه ، مورد تحلیل های بعدی قرار گرفته است
