بخشی از مقاله
چکیده
ضربه زدن ساختمانها یا تنهزدگی، بهصورت برخورد ساختمانهای مجاور یا قسمتهای یک ساختمان به یکدیگر حین زلزله تعریف می شود. ساختمانهای مجاور دارای مشخصات دینامیکی متفاوت، ممکن است ارتعاش غیر هم فاز داشته و پدیده تنه زدگی را تجربه کنند. دلیل اصلی این پدیده عدم وجود فاصله کافی بین ساختمانها میباشد. اگرچه آییننامههای لرزهای رعایت حداقل فاصلهای را برای جلوگیری از ضربه زدن ساختمانها به یکدیگر الزامی کردهاند، برخی مواقع تأمین فاصله مورد نیاز در نواحی کلانشهرها بهعلت گرانی زمین و محدودیت فضا دشوار بوده و مخالفت مالکان ساختمانها را به دنبال دارد و حتی در بعضی موارد با وجود اینکه در طراحی ساختمانها اثرات ضربه زدن ساختمانها لحاظ نشده است
الزامات آییننامهای دراین خصوص رعایت نشده و ساختمانها نزدیک به یگدیگر ساخته میشوند در این تحقیق بهمنظور بررسی اثر تنهزدگی بر عملکرد لرزهای ساختمانها، ساختمانهای 5 و 8 و12 طبقه قاب خمشی فولادی متوسط و ویژه طراحی شدهاند. جهت شبیهسازی ضربه زدن این ساختمانها از المان فشاری گپ در ترازهای طبقات بین دو ساختمان استفاده میشود و تحت شتابنگاشتهای امپریالولی، کوکاالی، لوماپریتا، مورگان، نورثریج، وستمور و وایتر قرار میگیرند. پس از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی، اثر ضربه زدن ساختمانها به یکدیگر، بر پاسخ سازهها مانند تغییر مکان نسبی طبقات، برش طبقات و جابهجایی طبقات در پنج فاصله صفر، دو سانتی متر، چهار سانتیمتر، هشت سانتیمتر و شانزده سانتیمتر بررسی میشود.
.1 مقدمه
دو سازه با مشخصات مختلف می توانند پاسخهای متفاوتی در یک رویداد لرزهای داشته باشند، بهطوریکه حتی در زمانهایی، تاریخچه پاسخ آنها میتواند موافق یکدیگر نبوده و در اصطلاح آنها غیر هم فاز ارتعاش کنند. اگر در زمان ارتعاش غیرهم فاز دو سازه، فاصله بین آنها کافی نباشد، ضربه سازهای به وجود میآید. ممکن است ضربه سازهای در زلزله های ضعیف مخرب نباشد. معمولا ضربه بین سازهای در زلزلههای متوسط و شدید موجب خرابی سازهها شده است و بیشتر در این زلزله ها مطرح میشود.
برای سادگی از این به بعد در این رساله منظور از کلمه ضربه همان ضربه سازهای، ضربه بین سازههای مجاور یا pounding میباشد. سازه هایی که در کنار یکدیگر با فاصله ناکافی اجرا گردند و بتوانند غیر همفاز ارتعاش کنند، میتوانند دچار ضربه شوند.
ساختمانها در شهرهای پرجمعیت، که سعی بر این دارند تا از تمام حریم خود در ساخت و ساز استفاده کنند، این موجب عدم وجود فاصله کافی بین آنها میشود. ضربه میتواند بین طبقات ساختمان و یا بین طبقه ساختمان و ستون ساختمان مجاور روی دهد. پلهای چند دهانه که عرشه، دال و یا تیرهای دهانهها بهطور مجزا ساخته و اجرا میشوند.
انواع ضربههای سازهای و کنترلهای لرزهای بهصورت خلاصه معرفی میشوند. براساس قرارگیری سازهها در کنار یکدیگر ضربه میتواند در حالتهای مختلفی روی دهد که درشکل 1 نشان داده شده است. براین اساس ضربه به دستههای زیر تقسیم می شود:
.2 ساختار کلی مقاله
در خلال زلزله های شدید هنگامیکه دو سازه مجاور که فاصله کافی از یکدیگر ندارند شروع به ارتعاش میکنند ، مدت زمانی را به تنهایی و مدتی را در تماس با یکدیگر ارتعاش کرده - ضربه - ، سپس از یکدیگر جدا شده ومجدداً به تنهایی ارتعاش میکنند . با توجه به این موضوع، مسأله ضربه دارای ماهیت غیرخطی است. از آنجاییکه حل مسایل غیرخطی بهصورت چند درجه آزادی دارای پیچیدگیهای خاص است و لازمه آن صرف وقت و هزینه است که همواره با تقریب همراه بوده است درادامه دو روش مناسب برای حل اینگونه مسائل که قابلیت استفاده در نرم افزارهای کامپیوتری را نیز دارد خواهیم دید.
برای حل این مسئله غیرخطی به دو حالت خطی ایدهآل سازی میشود. حالت اول اینکه ساختمانها به تنهایی ارتعاش میکنند و حالت دوم ساختمانها در تماس با یکدیگرند - ضربه - . این روش که کاربرد بیشتری دارد، توسعه یافته روش سریع ویلسون میباشد. این روش فوقالعاده کارا میباشد و برای سیستمهای سازهای کهاساساً رفتار خطی داشته و دارای تعداد محدودی عضو با رفتار غیرخطی می باشند طراحی شده است.
.1-2 مدلسازی ضربه زدن ساختمانهای مجاور به یکدیگر
اغلب مطالعات تحلیلی گذشته برای ایدهآل سازی مسأله ضربه در ساختمانها بر روی سیستم یکدرجه آزادی پایهگذاری شده است. این مطالعات جهتگیری کاربردی برای آنالیز واقعی لرزهای و طراحی ساختمانهای از المان opensees چندطبقه تحت ضربه را دارد.[3] در اغلب این مطالعات برای اتصال دو سازه در نرم افزار که دارای رفتار صرفا فشاری است استفاده شده است. رفتار ساختاری این المان به گونهای است - GAP - اتصال که فقط در زمانی که دو ساختمان در تماس با یکدیگر هستند - در زمان ضربه - ، سختی این المان فعال است.
درصورت جداشدن ساختمانها از یکدیگر سختی این المان صفردر نظرگرفته میشود. این المان بهصورت شماتیک در زیر به نمایش درآمده است.
شکل -2 المان گپ
.2-2 مشخصات هندسی مدلهای استفاده شده
- کلیه ساختمانها بهصورت دو بعدی در نرمافزار مدلسازی میشوند.
- قاب ها 3 دهانه و 7 دهانه هستند و ارتفاع طبقات یکسان و برابر 3.20 متر در نظر گرفته شده است. تمامی این سازهها در فواصل 0 ، 4 و 16 سانتیمتر نسبت به هم بررسی میشود.
.3-2 بررسی تحلیلی اثر ضربه و میراگر اصطکاکی پال
