بخشی از مقاله
چکیده
نیاز به افزایش مساحت زیر بنا و یا تعداد طبقات یک ساختمان، یکی از نیازهای متداول بسیاری از مالکین است. اما از آنجا که افزایش مقاومت بسیاری از اجزاء سازه اولیه، ممکن است مشکل، پرهزینه و حتی گاهی غیر ممکن باشد، استفاده از ظرفیت موجود سازه بههمراه تکنولوژیهای نوین ساخت - سبک سازی - بیشتر مورد علاقه مالکین قرار دارد.
در این تحقیق هدف بررسی قابلیت افزایش تعداد طبقات ساختمان با توجه به ظرفیت لرزهای موجود سازه است. با استفاده از بادبندهای کمانش ناپذیر این موضوع مورد بررسی قرار گرفته است. قابهای خمشی فولادی با آییننامه 2800 ویرایش 4 طراحی شده و پس از اضافه کردن طبقات و تحلیل استاتیکی غیرخطی، لزوم بهسازی مورد بررسی قرار گرفته است.
افزایش برش پایه در قاب با مقطع A نسبت به همان قاب با مقطع B، به طور میانگین %49 است و همین افزایش در قاب Y به طور میانگین %39/6 می باشد. همچنین به نظر میرسد استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر در قابهای میانی عملکرد بهتری از خود نشان داده است. از طرفی با افزایش تعداد طبقات بر میزان انرژی جذب شده سازه افزوده میشود. این افزایش برای زمانیکه مهاربندها در دهانه میانی قرار دارند نسبت به حالتی که مهاربندها در دهانه کناری جاگذاری شدهاند به میزان %29/33 بیشتر است.
-1 مقدمه
در سال های اخیر با توجه به ارزش اقتصادی ساختمان های موجود، سعی بر این بوده است که پایداری ساختمان ها از دید حداقل های لازم مورد بررسی قرار گرفته و در همین رابطه دستورالعمل های مقاوم سازی تدوین شده اند. کاهش خسارت جبران ناپذیر زلزله همواره هدف نهایی محققین و دانشمندان علم مهندسی بوده است همزمان با پیشرفت علوم کاربردی مخصوصا علوم رایانه ای ایده ها و دیدگاههای مهندسی زلزله نیز ارتقاء قابل توجهی یافته است. امروز ترس و نگرانی از خطرات زلزله جای خود را به امید و اعتماد داده است. تفکر بهسازی لرزه ای ساختمان ها به دلیل موفقیت چشمگیر در نجات انسان ها همچنان بی وفقه و با شکیبایی روز افزون در حال پیشروی است. لذا با امعان به توسعه روز افزون تکنولوژی و علم تحلیل سازهها، ارزش افزوده زمین و نیاز مالکین به افزایش طبقه بر روی بنای موجود نیز ضروری است تا اثرات افزایش طبقات بر روی سازه های موجود در هنگام وقوع زلزله بررسی گردد.
مین هو چی و همکاران در سال 2013 اثرات افزایش طبقه را با مدل کردن یک ساختمان 12 طبقه و اضافه نمودن 2 و 4 طبقه به ساختمان موجود بصورت جداسازی شده با استفاده از تحلیل دینامیکی بررسی نمودند و بیان داشتند که طبقات اضافه شده با سیستم جداسازی شده می تواند بطور موثر پاسخ لرزه ای را برای سیستم های چند درجه آزادی در تمام محدوده تغییر سیستم ناشی از حرکات زمین بدون نیاز به جرم سنگین اضافی تحمل نماید.
ژان شنگ چنگ و همکاران در سال 2014 پاسخ لرزه ای یک ساختمان 5 طبقه بتنی با طبقات فولادی سبک اضافه شده بطور مستقیم با میراگرهای ویسکوز را با استفاده از نرم افزار المان محدود Sap 2000 مورد بررسی قراردادند و بیان کردند که پس از اضافه کردن طبقات ، ساختمان انعطاف پذیر می شود و برش در طبقات پایین کاهش می یابد.
رهگذر و قنبری در سال 1388 نسبت به ارزیابی آسیب پذیری و بهسازی لرزه ای ساختمان های فولادی موجود با قاب خمشی دارای مهار بند واگرا در تعداد طبقات 5، 10و 15 طبقه به روش تحلیل استاتیکی غیر خطی و طیف ظرفیت اقدام و بیان داشتند که سازه هاتحت بهسازی مبنا بین 29 تا 38 درصد اعضایشان مورد پذیرش نبوده و احتیاج به مقاوم سازی دارند و درصد اضافه وزن ساختمان ها حداکثر به 13 درصد می رسد.
نادران و صادقی نژاد در سال 1389 ، ضمن بررسی آسیب پذیری ساختمان موجود 5 طبقه فلزی در مقابل نیروی زلزله ، راهکارهای مقاوم سازی با توجه به معماری ساختمان و سهولت اجرا ارائه دادند. در روند مقاوم سازی از گزینه های سبک سازی، تقویت اعضاء یا اضافه نمودن اعضای بادبندی استفاده نموده و پارامترهای لرزه ای گزینه های پیشنهادی را با گزینه سبک سازی مورد مقایسه قرار دادند. و بیان داشتند که :
الف - اگر چه در اجرای گزینه های مختلف مشاهده گردید که سبک سازی - دیوارها و سقف ها - معیار مناسبی برای کاهش نیروی برش پایه در سازه گردیده است اما سبک سازی بدون تقویت و یا اضافه نمودن اعضای سازه ای نتوانسته پارامترهای معیار پذیرش دستورالعمل بهسازی - سطح عملکرد و سطح خطر مورد نظر - را برآورده نماید.
ب - استفاده تلفیقی از سبک سازی و تقویت اعضای سازه ای - یا اضافه نمودن المان های بادبندی - راهکار مناسبی در انتخاب روش مقاوم سازی سازه های فولادی توسط مهندس طراح می باشد
مهدی پور در سال 1390 ، کارآیی روش های تحلیل غیر خطی در ارزیابی لرزه ای ساختمان فولادی با قاب خمشی متوسط را براساس معیار تغییر مکان جانبی مورد بررسی قرار داد که برای تحلیل از روش های دینامیکی و استاتیکی غیر خطی استفاده نمودند. بیان کردند که روش های استاتیکی غیر خطی گر چه در تخمین تغییر مکان نسبی طبقات دست بالاترند اما در ارزیابی سطح عملکرد سازه در قیاس با تحلیل دینامیکی غیر خطی از دقت کافی برخوردار بوده و قابل استناد می باشد
رئیسی دهکردی و علیزاده اسفیوجی در سال 1392 با طراحی سه تیپ ساختمان فولادی قاب خمشی 4 ، 8 و 12 طبقه به صورت منظم و نامنظم در پلان و ارتفاع ، براساس ضوابط ویرایش اول آیین نامه 2800 ، سپس عملکرد لرزه ای این ساختمان ها را براساس دستورالعمل بهسازی لرزه ای با انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی مورد ارزیابی قرار دادند و میزان آسیب پذیری و سطوح عملکرد و نیاز به بهسازی این سازه ها را مشخص و با یکدیگر مقایسه نمودند و نتایج تحقیق را به شرح ذیل بیان داشتند:
الف - قاب های خمشی فولادی منظم دارای آسب پذیری موضعی هستند و قاب های خمشی فولادی نامنظم آسیب پذیرترند.
ب - ستون های طبقه اول و طبقات میانی در قاب های خمشی منظم و نامنظم در سطوح مختلف زلزله آسیب پذیرند.
ج - در سازه های بلند مرتبه با توجه به افزایش تغییر مکان هدف میزان آسیب پذیری و مفاصل خارج از سطوح عملکرد به مراتب افزایش می یابد
نفیسی ، رهگذر و فروغی در سال 1392 ، آسیب پذیری موضعی و کلی یک ساختمان 5 طبقه فولادی را با استفاده از نرم افزار Performance و روش تحلیل غیر خطی در زلزله سطح خطر یک و برای هدف بهسازی مبنا مورد بهسازی لرزه ای قرار دادند و بیان داشتند که :
الف - طرح بهسازی کلی همراه با موضعی ، سختی و مقاومت جانبی بیشتری را نسبت به طرح بهسازی موضعی در سازه سبب می شود اما تفاوت چندانی با هم ندارند. طرح بهسازی کلی نیز اگر با تقویت موضعی اعضاء به همراه نباشد سبب کاهش مقاومت در سازه می گردد.
ب - در بهسازی موضعی و بهسازی کلی همراه با موضعی ، سازه سختی و مقاومت بالایی از خود نشان می دهد که بیانگر این است هر چه سازه سخت تر باشد نیاز به شکل پذیری آن بیشتر می باشد.
ج - درصد تغییر وزن کل اعضاء پس از بهسازی موضعی به 6,75 درصد و پس از بهسازی کلی همراه با موضعی 39,18 درصد می رسد. و در هر یک از این دو طرح بهسازی بیشترین درصد تغییر وزن به مهار بند ، تیر و ستون اختصاص دارد.
د - از لحاظ افزایش سختی و مقاومت جانبی سازه ، بهترین طرح بهسازی ، بهسازی کلی همراه با موضعی می باشد در صورتیکه از لحاظ اقتصادی ، کمترین درصد وزن اعضاء به بهسازی موضعی اختصاص دارد.
