بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مهمترین چالشهاي طراحی لرزهاي سازهها، اینستکه طراح به درستی نمیداند که این بارهاي لرزهاي در چه جهتی، به سازه اعمال میشود .بخاطر عدم قطعیت در برآورد شرایط محلی زمین احداث سازه و نیز عدم قطعیت در تعیین محل دقیق مرکز زلزله و خصوصیات انتشار موج، منطقی است که فرض کنیم بارهاي لرزهاي میتوانند در هر جهتی به سازه اعمال شوند.
با در نظرگرفتن این عدم قطعیتها، زاویه بحرانی برخورد، یعنی زاویهاي که در آن پاسخ سازه براي یک پارامتر تقاضاي لرزهاي، ماکزیمم است همواره مورد توجه مهندس محاسب میباشد. این مقاله به بررسی تاثیر زوایاي برخورد مختلف زلزله در سازه 5 طبقه فولادي بهسازي شده با جداساز لرزهاي و میراگر اصطکاکی تحت اثر مولفه قائم حرکت زمین میپردازد. میراگر اصطکاکی در سازه جداسازي شده بمنظور بهبود عملکرد جداساز در برابر بالاآمدگی جداسازها در نظر گرفته شده است.
هدف اصلی از این کار پیدا کردن بحرانیترین زاویه زلزله با سازه جداسازي شده با هسته– سربی همراه با میراگر اصطکاکی میباشد. مدل فوق تحت زلزلههاي شبیهسازي شده، آنالیز دینامیکی غیرخطی گردیده است و پس از تحلیل نتایج بحرانی ترین زلزله با سازه از روي نمودارهاي پاسخ سازه بدست آمد.
-1 مقدمه
روش طراحی و فناوريهاي اجراي مقاوم در برابر زلزله در سالهاي اخیر پیشرفت چشمگیري داشته است.
جداسازي لرزهاي سازهها یکی از این روشهاست که با توجه به قدمت آن و تجربیات موجود در دنیا، بسیاري ازموارد عملکرد مناسبی را در برابر خطرات لرزهاي وقوع یافته، نشان داده و از اینرو مورد استقبال مهندسان و سازندگان ساختمانها واقع شده است. درکشور ما نیز با توجه به توسعه روز افزون و روند رو به رشد ساختوساز از یکسو و لرزهخیزي زیاد آن و خسارات قابل توجهی که این موضوع مرتبط میگردد از سوي دیگر، بکار گیري این فناوري مورد توجه قرار گرفته است.
روشهاي جداسازي براي محافظت لرزهاي سازههاي جدید و همچنین براي مقاومسازي سازههاي موجود بسیار موثر و اثبات شده میباشند. دستورالعملهاي طراحی پیشرفتهاي زیادي در کشورهاي با خطر لرزهاي زیاد داشته است و
آیین نامههاي پیشنهادي در اروپا پیشنویس گردیده است.
در طول سالهاي گذشته زلزلههاي بسیاري رخ دادهاند که اکثر آنها داراي مولفهي قائم بزرگی بوده و بواسطهي همین، سبب ایجاد تخریب بیشتري شدهاند. از اینرو بررسی اثر مولفهي قائم زلزله بر روي سازههاي جداسازيشده از اهمیت بالا برخوردار میباشد.
تاریخچه : براساس نتایج تحقیق پنزین و واتب - Penzien and Watabe 1975 - مؤلفههاي متعامد زلزله میتوانند به صورت مستقل در جهت محورهاي اصلی سازه اعمال شوند. در سایر کارهاي تحقیقاتی براي یافتن زاویهي بحرانی زلزله نیز از این اصل استفاده شده و نتایجی نیز به دست آمده است.
کار آقاي ویلسون 1995 - ، - Wilson و همکارانش در سال 1995 که جزء اولین کارها در این زمینه است یک روش آییننامهاي براي سازههایی که مقاومت یکسان در جهات مختلف دارند ارائه شده است.[8]
روش ترکیب آثار مؤلفههاي زلزله توسط روش CQC که نتیجه کار منون و درکیورگن - Menun and Der
Kiureghian 1998 - بود نیز پیشنهاد شد دراین روش طیف پاسخ از طریق CQC تعیین میشود و در هر
یک از جهات، بر سازه اعمال میشود. روشی که در آییننامه ٢٨٠٠ نیز مورد توجه است.[1] روشی که هماکنون جهت طراحی سازهها در آییننامه ٢٨٠٠ نیز از آن استفاده میشود، ترکیب اثر زلزله در یک جهت با ٣٠ درصد اثر زلزله در جهت متعامد به عنوان اثر بحرانی زلزله
روي سازه میباشد. اما تمام موارد ذکر شده براي حالات خاص و غالبا در محدودهي رفتار خطی سازه مطرح شده اند و در محدودهي رفتار غیرخطی سازه کار زیادي انجام نشده است.
در این بحث تلاش خواهد شد تا تأثیر جهت اعمال زلزله بر سازه در محدودهي رفتار غیرخطی مورد بررسی قرار گیرد.
-2 مدل و فرضیات استفاده شده
در این تحقیق براي بررسی بحرانیترین زاویه زلزله، رفتار سازههاي فولادي جداسازي شده با جداساز لرزهاي با
هسته سربی از سازهاي 5 طبقه شامل قاب مهاربندي شده هم محور با اتصالات ساده و با سقف تیرچهبلوك استفاده شده است، مدل استفاده شده سازه موجود و با ابعاد پلان متر شامل 8 دهانه در جهت X و 3 دهانه در جهت Y، و با ارتفاع طبقات 3/5 متر و طبقه اول 3/1 متر مدلسازي شده است.
نوع کاربري ساختمان اداري با اهمیت زیاد میباشد، لذا بارها و سایر پارامترها متناسب
با این کاربري فرض گردید. محل اجراي زمین از نوع - II - مطابق مبحث ششم مقررات ملی ایران میباشد و سطح
عملکرد سازه با توجه به کاربري آن قابلیت استفاده بیوقفه میباشد.
مدل مورد بررسی در حالت ساختمان با پایه گیردار طوري انتخاب شد که در شرایط اتصال مستقیم ستونهاي سازه به رپی، سازه نتوانسته بود ضوابط مربوط به مبحث 10 مقررات ملی ساختمان یا ضوابط طراحی سازههاي فولادي و همچنین سطح عملکرد مطابق دستورالعمل بهسازي لرزهاي را ارضا کند در نتیجه سازه به راحتی دچار غیرخطی و رسیدن به حد خرابی در یک نقطه خاص براي مکانیسم ناپایدار و فروریزش میشود و حتی طبق یک یا چند درجه آزادي خاص است.
مفاصل پیشبینی
استاندارد 2800 در برابر زلزله طرح، سطح ایمنی جانی شده در طی عملیات تحلیل غیرخطی با لحاظ خصوصیات تأمین نمیشود مصالح المان ها تأثیرگذار میباشند.
شکل 4 تعریف یک مفصل غیرارتجاعی مهاربند را در نرمافزار Perform 3D نشان میدهد. با توجه به شکل 4 المان استفاده شده در تعریف مفصل غیرارتجاعی مهاربندها Inelastic Bar میباشد
در تعریف مفصل غیرارتجاعی مهاربندها، نیروهاي فشاري و کششی مجاز که مطابق نشریه 360 تعیین میشود را لحاظ کرده و همچنین تغییر شکلهاي فشاري و کششی را
شکل : - 1 - نماي 3 بعدي ساختمان بصورت تغییر شکلهاي کرنشی اعمال شده است.[10]
نمودار : - 1 - نمونهاي از تعریف رفتار غیرخطی مهاربندها دشکل : - 2 - پلان ساختمان 10 ] Perform 3Dو.[12
شکل : - 3 - نمونهاي از قاب سازه مورد مطالعه
-3 تعریف مفاصل غیرخطی و مقاطع درPerform 3D
هر مفصل غیرارتجاعی بیانگر احتمال وجود رفتار
در دستگاه مورد استفاده در این تحقیق براي فراهم کردن جلوگیري از نیروي برکنشی و هم کنترل جابجایی، در داخل هر جداساز بصورت قائم نوعی سیستم میراگر استفاده گردید. این سیستم کنترل تغییر مکان باعث میشود
سختی افقی جداساز بشدت افزایش یابد.
اگرچه این دستگاه تغییرمکانهاي محدود دارد، جداساز میتواند با تغییرشکل قائم بطور همزمان به تغییرشکل افقی
ادامه دهد. بنابراین سختی افقی که در حالت عادي پایین است در مقایسه با سختیهاي قائم بسیار بالاتر میگردد.
شکل زیر نمونهاي از رفتار غیرارتجاعی این سیستم را در نرم افزار نشان میدهد.
