بخشی از مقاله
خلاصه
سیستم های رایج مقاوم در برابر نیروی زلزله، اغلب رفتار غیر الاستیکی را طی یک زلزله بزرگ، در سراسر سازه تجربه میکنند که نهایتا تغییر شکل باقیمانده و خرابی توزیع شده در سازه را نتیجه میدهد، به طریقی که تعمیر این خرابی ها مقرون به صرفه نمی باشد و گاها به تخریب سازه منجر میشود. سیستم مورد استفاده در این مقاله، عبارت است از قاب فولادی مهاربندی با خسارت کنترل شده که قابلیت حرکت گهواره ای دارد.
این سیستم شامل اعضایی مانند کابل های پس تنیده جهت ایجاد ویژگی برگشت پذیری در سیستم و فیوزهایی با قابلیت تعویض جهت متمرکز کردن خسارت، میباشد. بنابراین پس از زلزله، با هزینه قابل قبول، خسارت برطرف شده و سازه تغییر شکل ماندگاری ندارد.
هدف این مقاله بررسی تاثیر زلزله های حوزه دور بر تغییر مکان نسبی این نوع سیستم در سطح خطرهای متفاوت میباشد که پارامتر مذکور در دو سیستم قاب فولادی مهاربندی با خسارت کنترل شده و با قابلیت حرکت گهواره ای و بدون آن مورد قیاس قرار گرفته است که در سیستم با خسارت کنترل شده و با قابلیت حرکت گهواره ای، با افزایش سطح شتاب، پارامتر تغییر مکان نسبی رفتار یکسان افزایشی از خود نشان داده است و با حذف حرکت گهواره ای در سیستم مورد مطالعه، با افزایش سطح شتاب، سیستم آسیب دیده و تغییر رفتار در پارامتر تغییر مکان نسبی مشاهده شده است.
مقدمه
نیاز به سیستم با خسارت کنترل شدهبه طور رایج، الزامات طراحی لرزه ای برای ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله در درجه اول بر روی سطح ایمنی جانی - Life-Safty - متمرکز شده است و به صراحت میتوان گفت که به خسارت کم و کنترل شده ناشی از زلزله، توجه قابل ملاحظه ای نشده است، بنابراین لازم است خطر ضرر اقتصادی و همچنین خرابی ساختمان طی یک زلزله بزرگ، محدود شود. در مقررات زلزله، هدف در درجه اول، حفاظت در مقابل خرابی و از دست دادن جان - زندگی - است و کاهش خسارت و به کنترل در آوردن آن، مد نظر نیست.
بنابراین سازه ای که خسارت را در المان های قابل تعویض متمرکز میکند و منجر به حذف تغییر شکل باقیمانده میشود، ترجیح دارد و همچنین تحقیق و تجربه در زلزله های گذشته، نیاز به ساختمان هایی که در زلزله آسیب پذیری کمتر و امکان تعمیر بالایی داشته باشند را بیان میکند.[2] این تجارب باعث شد که انواع جدیدی از سیستم های ساختمانی مورد توجه قرار گیرند. یکی از این سیستم ها که موضوع این مقاله است، عبارت است از قاب های فولادی مهاربندی با قابلیت حرکت گهواره ای که خسارت در آنها، در اعضایی قابل تعویض صورت میپذیرد.
معرفی سیستم با خسارت کنترل شده
با هدف توسعه یک سیستم جدید مقاوم در برابر نیروی جانبی لرزه ای برای ساختار جدیدی که دارای قابلیت پس تنیدگی و برگشت پذیری و همچنین تمرکز خسارت در المان های قابل تعویض است، قاب فولادی مهاربندی با خسارت کنترل شده و امکان حرکت گهواره ای، ایجاد شد.[2]
در شکل 1، نمونه ای از پیکربندی سیستم های با خسارت کنترل شده نشان داده شده است.
شکل .1 مشخصات اجزای نمونه ای از قاب فولادی مهاربندی با خسارت کنترل شده و با قابلیت حرکت گهواره ای
شکل 2 ، سیستم مورد مطالعه در این تحقیق را نشان میدهد که قاب فولادی مهاربندی با امکان حرکت گهواره ای میباشد که به صورت دو بعدی و 3 طبقه در نرم افزار [4]OPENSEES مدل شده است. این سیستم دارای ویژگی برگشت پذیری، توسط 4 کابل تعبیه شده به مختصات ستون های قاب، میباشد که ارتفاع کابل ها برابر با ارتفاع کل سازه میباشد و همچنین در این سیستم از دو قاب در دهانه های A و از 2 فیوز قابل تعویض در طبقات دوم و سوم قاب در دهانه B استفاده شده است تا امکان متمرکز کردن خسارت ناشی از زلزله بزرگ فراهم شده و سایر المان های سیستم از حداکثر ایمنی برخوردار باشند.
شکل .2 نمای سیستم قاب فولادی مهاربندی با خسارت کنترل شده و با قابلیت حرکت گهواره ای مورد مطالعه
هدف این تحقیق بررسی رفتار تغییر مکان نسبی سیستم با خسارت کنترل شده تحت زلزله حوزه دور در سطح خطر های متفاوت میباشد لذا برای اعمال اثر زلزله حوزه دور بر سیستم مذکور، 22 رکورد زلزله حوزه دور از دستور عمل [5] femap 695 مورد استفاده قرار گرفته است و سیستم تحت تاثیر این رکورد ها مورد مطالعه قرار گرفته است.
شکل 3 ، مشخصات رکورد های مورد استفاده در مقاله را نشان میدهد.
شکل .3 مشخصات رکورد های زلزله حوزه دور مورد استفاده برای ایجاد خروجی تغییرمکان نسبی قاب در 3 سطح خطر متفاوت، رکورد های زلزله اعمال شده به سازه به 3 مقدار متفاوت مقیاس شده است به اینگونه که شتابی برابر با 0.35g برای خطر نسبی خیلی زیاد [6] به عنوان مبنا در نظر گرفته شده است و برای فراهم کردن امکان قیاس در سطح بالا، شتاب هایی برابر با 0.5g و 0.7g نیز مد نظر قرار گرفته شده است.
هررکورد زلزله با توجه به PGA آن رکورد به 3 مقدار شتاب ذکر شده، مقیاس گردیده و 3 سطح خطر متفاوت برای هر رکورد حاصل شده است که تغییرمکان نسبی طبقات قاب تحت هر سطح خطر برای هر رکورد مورد محاسبه قرار گرفته شده است.
روابط 1 و2 و3، شیوه محاسبه 3 سطح خطر مد نظر را برای هر رکورد زلزله نشان میدهد. که در این روابط قدرمطلق بیشترین شتاب هر رکورد زلزله میباشد.
