بخشی از مقاله
چکیده
روند فزاینده رشد و توسعه کلان شهرها در نزدیکی گسلهاي لرزهزا به طور قابل توجهی مسئله احتمال وقوع ﯾﮏ زلزله بزرگ و موضوعات طراحی مهندسی وابسته به آن را مطرح مینماید. جنبش هاي زمین در نزدیکی گسل نسبت به رکوردهاي حوزه دور، به مراتب پارامترهاي نیاز بیشتري به سازه تحمیل مینمایند. بدین لحاظ، انجام مطالعات جامع در خصوص تاثیرات جنبشهاي نیرومند حوزه نزدیک بر روي انواع اسکلتهاي مقاوم، بویژه سازههاي بلند از اهمیت ویژهاي برخوردار است.
سیستم قاب محیطی خمشی، یک اسکلت سازهاي با قابلیت بالا به لحاظ پارامترهاي سختی و مقاومت است. این ساختار سازهاي داراي شکل پذیري و پایداري دینامیکی قابل توجه بوده و کاربرد آن در ساخت ساختمانهاي میان مرتبه تا بلند میباشد. این پژوهش به بررسی روند تغییرات پاسخ لرزه اي اسکلت هاي ترکیبی قاب محیطی خمشی داراي پیکربندي المانهاي زیپر بزرگ مقیاس میپردازد. چهار ساختار ترکیبی شامل پیکربندي چند طبقهاي المانهاي زیپر بزرگ مقیاس با آرایشهاي متفاوت، در اسکلت صلب و لولهاي شکل سازه قاب محیطی خمشی بلند مرتبه در نظر گرفته شده است.
پروسه مطالعاتی شامل بررسی چگونگی تغییرات پارامترهاي پاسخ چهار اسکلت مقاوم 30 طبقه همراه با پیکربنديهاي متفاوت المان هاي زیپر است. مشخصههاي پاسخ لرزهاي سازههاي مطالعاتی شامل بیشینه برش پایه سازه و پارامترهاي دریفت، سرعت نسبی و شتاب مطلق طبقات است. پارامترهاي پاسخ مذکور بر پایه انجام تحلیل هاي غیرخطی تحت مجموعه اي از رکوردهاي سه مؤلفه اي حوزه نزدیک، محاسبه و ارزیابی شده اند.
مقدمه
روند فزاینده رشد و توسعه کلان شهرها در نزدیکی گسلهاي لرزهزا به طور قابل توجهی مسئله احتمال وقوع یک زلزله بزرگ و موضوعات طراحی مهندسی وابسته به آن را مطرح مینماید. خرابیهاي گسترده به سبب زلزلههاي رخداده در مناطق شهري نزدیک گسل بویژه در سالهاي اخیر؛ انجام مطالعات کمی بر روي تاثیر جنبش هاي نیرومند حوزه نزدیک بر روي انواع سازهها، به خصوص سازههاي بلند را ضروري میسازد . - Tenchini et al, 2014 - جنبشهاي زمین در نزدیکی گسلهاي فعال از آنچه که در مناطق دور ازگسل مشاهده میگردد، بسیار متفاوت است. مناطق با فاصله تا 20 کیلومتر از یک ساختار گسل فعال به عنوان نواحی نزدیک گسل فرض میگردند.
همچنین در نواحی نزدیک گسل، عوامل تاثیرگذار بر زمین لرزه شامل: مکانیزم گسیختگی، جهت لغزش نسبت به
محل وجابهجایی دائمی زمین در محل می باشد . - Somerville, 2003 - لازم بذکر است که این عوامل ناشی از حرکات تکتونیکی میباشند. در یک منطقه حوزه نزدیک، ماهیت فیزیکی یک زمین لرزه بسته به دو عامل اول میتواند منتج به جهت داري پیش رو، خنثی و یا پس رو گردد. فرایند جهت داري پیش رو زمانی اتفاق می افتد که جبهه گسیختگی با سرعتی نزدیک به سرعت موج برشی به سمت ساختگاه انتشار یابد. لذابیشتر انرژِي زمین لرزه در یک بازه زمانی بسیار کوتاه تحت یک پالس آزاد میگردد. به طور معمول، این پالس در ابتداي رکورد اتفاق میافتد . - Somerville, 2005 - همچنین بسته به عامل آخر نیز نمود ظاهري جنبش زمین در نزدیکی سطح گسیختگی، ممکن است شامل جابهجایی استاتیکی دائمی قابل توجهی باشد - . - Burks and Baker, 2016 این پدیده به عنوان گام پرتابی شناخته می شود -
در طراحی سازهها در نواحی نزدیک گسل، جنبشهاي پالسگونه عاملی بحرانی میباشند. با تحلیل الاستیک و غیر الاستیک سیستم- هاي چند درجه آزادي میتوان دریافت که دامنه و دوره تناوب پالس در تاریخچه زمانی سرعت یک رکورد نیرومند زلزله، عاملی است که عملکرد سازه را کنترل مینماید . - Zhang and Iwan, 2002 - جنبشهاي زمین در نزدیکی گسل نسبت به رکوردهاي حوزه دور، به مراتب پارامترهاي نیاز بیشتري به سازه تحمیل مینمایند.
بدین لحاظ، انجام مطالعات جامع در خصوص تاثیرات جنبشهاي نیرومند حوزه نزدیک بر روي انواع اسکلتهاي مقاوم، بویژه سازههاي بلند از اهمیت ویژهاي برخوردار است. مطالعات متعددي جهت نمایان سازي اهمیت زمین لرزههاي حوزه نزدیک بر روي عملکرد سازهها در دهههاي اخیر صورت گرفته است.
همچنین از میان آنها میتوان به پژوهشهاي Dimakopoulou et al - 2013 - , Yang et al - 2010 - , Moustafa et al - 2010 - و Gerami et al - 2015 - اشاره نمود. پالس هاي شدید سرعت و تغییر مکان با پریود هاي به نسبت بالا از مشخصههاي اصلی یک رکورد حوزه نزدیک میباشند . - Movahed et al, 2014 - در اثر وجود چنین پالسهایی؛ انرژي زیادي در قالب حرکات ضربهاي زمین در یک بازه زمانی به نسبت کوتاه، به اسکلت مقاوم سازه القاء میشود. بدین ترتیب ساختار سازهاي بایستی بتواند در چندین سیکل ارتعاشات شدید رفت و برگشتی، این حجم بزرگ انرژي جنبشی را مستهلک نماید
نتیجه بارز چنین رفتار لرزهاي، پدیدار شدن و گسترش سریع مفاصل غیرخطی در سیستم باربر جانبی سازه و وارد شدن رفتار اعضاي اصلی به حوزه غیرخطی میباشد .
ساختارهاي ترکیبی قاب هاي صلب خمشی بطور گسترده اي در اسکلت مقاوم ساختمانهاي میان مرتبه تا بلندمرتبه مورد استفاده قرار میگیرند. آییننامههاي کنونی - AISC 341-02 - 2022 - , FEMA 350 - 2000 - - ساختمانها را بر اساس پیکربندي، سیستم سازهاي، مصالح و جزئیات ساخت تقسیمبندي مینمایند. سازه قاب خمشی محیطی، شکل تکامل یافته
