بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از ویژگی های جداساز آونگ اصطکاکی سه جهته این است که با افزایش دامنه جابه جایی مقدار سختی و میرایی آن نیز افزایش یافته. این نوع سیستم در پل ها می توانند در دو یا سه جهت اصلی عملکرد مناسبی از خود نشان دهد. این سیستم به تنهایی نمی توان پاسخ مطلوبی برای پل ها داشته باشد که در طراحی دو طرفه رفتار مطلوبی از خود نشان نداده اما در عوض استفاده از از آن به صورت سیستم سه جهته رفتار مناسب تری را نتیجه می دهد.
سیستم پاندولی لغزنده سه جهته بستگی بسیار زیادی به صفحات مقعر لغزنده ها دارد و هر راستا، نمودار چرخه ای خاص خود را دارا می باشد که در ترکیب هر یک از صفحات با هم، نمودار چند خطی را حاصل می کنند. در این مقاله سعی شده تا با استفاده از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی این سیستم در نرم افزار OpeenSees با ورودی هفت رکورد زلزله به یک نمونه پل مورد مطالعه دارای پنج دهانه، که اثرات ناشی از لغزش، برش، پیچش و تنش فشاری در سیستم آونگ اصطکاکی سه جهته لحاظ کرده را مورد بررسی قرار داده شده.
در انتها پس از تحلیل، عملکرد سیستم به همراه نمونه مورد انتخاب شده را مورد بررسی قرار می دهیم. در نتیجه، با توجه به نتایج سیستم لغزنده در ارتعاشات ضعیف، عکس العمل مناسبی از خود نشان داده در حالی که در ارتعاشات بزرگ، سیستم لغزنده جابه جایی حدود 6,5 سانتی متر در جهت X و 9,8 سانتی متر در جهت Y نسبت به دیگر رکورد ها از خود نشان داده .
.1 مقدمه
از جمله مهمترین جداسازه ها از نوع پاندولی اصطکاکی سه جهته می باشد که این سیستم ایده مناسبی برای عملکرد طراحی است چون آنها می توانند تحت اثر نیروی زلزله از خود عملکرد متفاوتی را نشان دهند این سیستم موجب کاهش اثرات لرزه ای بر روی سازه ها و اجزای غیر سازه ای است. جداسازه های پاندولی اصطکاکی سه جهته - TFPB - نوع کاملی از سیستم های اصطکاکی پاندولی هستند که پس از تغییرات در سیستم های منفرد اصطکاک [1] و سیستم دوجهته اصطکاکی [2] که هر یک دارای ضعف های خواص خود بوده، حاصل شده اند که میتوانند تحت اثر نیروی رفت و برگشت زلزله از خود سختی و میرایی متفاوت ایجاد کنند
این سیستم به وسیله هندسه خاص خود ترکیبی از حرکت رفت و برگشت و نیروی بازگرداننده آن را تامین میکند، که در آن وزن سازه روی سطوح تماس لغزشی کروی تکیه دارد
این سیستم دارای چهار سطح لغزنده است که برروی دو سطح کروی از جنس فولاد ضدزنگ میلغزد و شامل، اصطکاک بین سطح لغزنده مفصلی و سطح کروی که سبب ایجاد میرایی در جداساز میشود، سختی موثر جداساز و دوره تناوب سازه جداسازی شده به وسیله شعاع انحنا سطح محدب و مقعر کنترل میشود و در صورتی که نیروی برشی ناشی از زمین لرزه از نیروی اصطکاک استاتیکی بیشتر گردد، سطوح آن نسبت به یکدیگر میلغزند و مکانیزم برگشت به وضعیت اولیه به این گونه است که به واسطه لغزش در روی سطح منحنی، سازه مقداری به طرف بالا حرکت کرده وسپس تحت وزن خود به وضعیت اولیه بر میگردد.
شکل -1 مدل ریاضی جداساز[2] TripleFrictionPendulum
شکل -2 پارامترهای جداساز
-2 تحلیل خطی و غیر خطی بر روی مدل
آیین نامههای مختلف اجازه میدهند که در تحلیلهای دینامیکی از مدل خطی برای بیان رفتار واقعی سیستم جداساز استفاده شود و بدین منظور روابطی را جهت جایگزینی مدل خطی برای رفتار واقعی جداساز پایه ارائه داده اند، اما معلوم نبودن مدل ویسکوز خطی یک سیستم هیسترزیس دو خطی، تغییر مکان تکیه گاه را دست بالا و شتاب روسازه را دست پایین برآورد مینماید،همچنین در آیین نامهها هیچ پیشنهاد صریحی در مورد جایگزینی روش خطی معادل به جای روش دو خطی نرم شونده ارایه نشده است.
اگر چه تحلیل و ارزیابی خطی در حد الاستیک، دید خوبی از ظرفیت الاستیک یک سازه فراهم میکند و موقعیت اولین نقطه تسلیم را در اختیار طراح میگذارد اما با این حال قادر به پیش بینی مکانیزم شکست سازه و چگونگی باز توزیع نیروها در حین تسلیمهای پی در پی نبوده و نتایج قابل اطمینانی در مورد میزان تغییر شکلهای پلاستیک و در نتیجه میزان آسیبهای سازهای در اختیار نمیگذارد و از آنجا که رفتار واقعی بیشتر سازها تحت زلزله طرح، به صورت غیرخطی میباشد، لذا تحلیلهای خطی از دقت بالایی برخوردار نیستند. استفاده از جداساز لرزهای به ویژه در سطح عملکرد با قابلیت بیوقفه در زلزله سطح خطر شدید توصیه شده. بنابراین باید از تحلیل غیرخطی در کنار تحلیل خطی استفاده میشود.
-3 معرفی مدل
این پل شامل سه دهانه بوده که در دانشگاه نوادا توسط گروه مهندسی زلزله شبیه سازی شده . این پل شامل سه پایه ستون H شکل بتنی می باشد که در شکل 12 قابل مشاهده بوده. طول دهانه های پل 37 متر بوده و از عرشه هایی به طول 1,2 متر به یکدیگر متصل شده اند. دو ستون میانی به روش شمع کوبی به زمین متصل شده، این ستون ها متشکل از 1,56 درصد آرماتور طولی و 0,9 درصد آرماتور مارپیچ دارند. ارتفاع کل نمونه مورد بررسی از پایین ترین نقطه به بالای روبنا برابر 3,28 متر و کل ارتفاع آن 20,5 متر می باشد. طول دهانه ها 9,14 می باشد.ستون ها از سه قسمت مجزا باارتفاع های 1,86و2,44 و 1,52 تشکیل شده. عرشه پل به صورت پس تنیده در هر دو جهت طولی و عرضی است.و سختی در هر دو جهت به صورت متعامد به پل وارد شده و بر اساس آیین نامه آمریکا طراحی شده
شکل- 3 پلان و نمای پل مورد استفاده در تحقیق
-4 مدل سازی و تحلیل
فرضیات مورد استفاده در این مقاله بر دوبخش تحلیل و مدل تقسیم میشود
-1-4 فرضیات تحلیل
-1-1-4 نیروی زلزله
نیروی زلزله به صورت شتاب، هفت زلزله مهم که لیست آنها در جدول - 1 - نشان داده شده است در دو جهت X,Y به سازه اعمال می شود، که هر یک دارای گام زمانی متفاوت بوده که در جدول زیر شرح آن بیان شده است علاوه بر آن تمام دیتاهای مورد نیاز از پایگاه PEER استخراج شده که تماما قابل استناد میباشند .
جدول -1 ضرایب مقیاس رکوردها
-2-1-4 بار اعمالی بر روی جداساز
بر اساس استاندارد 139 سربارهای بهرهبرداردی در پلهای ایران شامل بار متمرکز به میزان 80 کیلونیوتن با امکان اثر در هر نقطه از سطح عرشه میباشد در نظر گرفته شده است بنابراین این بار به صورت قائم در گره انتها به تمام جداسازها وارد شود.
