بخشی از مقاله

چکیده

در اکثر مطالعات انجام شده در زمینه طراحی سازههاي متکی بر سیستم جداساز لرزهاي این فرض لحاظ شده است و این انتظار نیز میرود که سازه تنها رفتار الاستیک خطی خواهد داشت و به آن اجازه ورود به محدودهي غیرخطی داده نمیشود. اما با توجه به اینکه گاهی اوقات تغییرشکلهاي ایجاد شده در این نوع سازهها در حالت غیرالاستیک از حد انتظار بیشتر است، بررسی دقیقتر رفتار غیرخطی این گونه سازهها ضروري به نظر میرسد.

در طی چند دهه گذشته محققان روابط متعددي براي بدست آوردن ضریب کاهش مقاومت بر حسب ضریب شکلپذیري و سایر پارامترهاي موثر بر عملکرد لرزهاي سازه با پایه ثابت ارائه دادهاند. از اینرو در مطالعه حاضر به بررسی رابطه بین پارامترهاي مذکور براي سازه متکی بر سیستم جداساز لرزهاي پرداخته شده است. بدین منظور یک مدل دو درجه آزادي در نرم افزار OpenSees ساخته شده و سپس به کمک الگوریتم بهینهیابی کلونی زنبور مصنوعی - ABC - مدل رگرسیون غیرخطی مناسب با رفتار این سازه پیشنهاد شده است.

مقدمه

سیستم جداگر لرزهاي با دو رویکرد کلی لغزشی و انعطافپذیري به عنوان یکی از پرکاربردترین روشهاي کنترل غیرفعال، از سازه فوقانی در برابر مولفه افقی نیرو ناشی از زلزله محافظت میکند . - Naeim and Kelly - 1999 - - در سازههاي متکی بر جداساز دوره تناوب سازه نسبت به سازه با پایه ثابت افزایش مییابد که خود سبب کاهش قابل توجه برش پایه میگردد، هم چنین پاسخ شتاب در سازههاي جداسازي شده به طور قابل ملاحظهاي کاهش مییابد.

معیارهاي کنونی موجود در آئین نامهها براي طراحی سازههاي جداسازي شده برپایه حفظ رفتار سازه فوقانی در محدوده الاستیک استوار است، بر همین مبنا در اکثر مطالعات انجام شده در زمینه سازههاي متکی بر سیستم جداساز لرزهاي این فرض لحاظ شده است که سازه تنها رفتار الاستیک خطی خواهد داشت، هرچند که این فرضیه با توجه به رویکرد جداگرها منطقی به نظر می رسد اما بر طبق مطالعات انجام شده با توجه اینکه گاهی اوقات تغییرشکلهاي ایجاد شده در سازههاي متکی بر سیستم جداساز لرزهاي در حالت غیرالاستیک از حد انتظار بیشتر است، بررسی دقیقتر رفتار غیرخطی این گونه سازهها ضروري به نظر میرسد.

مطالعه عملکرد سازههاي جداسازي شده با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی سازه از چند جنبه قابل توجیه است، اول از این دیدگاه که احتمال وقوع زلزلهاي با نیروي بیشتر از مقاومت طراحی یا اثر مولفه قائم نیرو در زلزلههاي نزدیک گسل وجود دارد، دوم اینکه در این حالت بدون استفاده از میراگر اضافی از میزان جابهجائی جداگر در سطح پایه کاسته میشود و آخر از منظر اقتصادي، شاید با استفاده از ظرفیت سازه فوقانی و کاهش هزینه ساخت این قسمت از سازه، بخشی از هزینه بهکارگیري سیستم جداساز جبران و در نهایت موجب کاربرد فراگیرتر این نوع سیستم کنترل ارتعاش براي سازههاي با سطح عملکرد پائینتر شود.

اولین بار - Newmark and Hall - 1973 - - رابطهاي بین ضریب کاهش مقاومت سازه و شکلپذیري و سایر پارامترهاي موثر بر عملکرد لرزهاي سازه با پایه ثابت ارائه دادهاند، در ادامه - Nassar and Krawinkler ., 1991 - رابطه مذکور را بهصورت غیرخطی و همچنین - Vidic et al., 1994 - رابطهاي دو خطی براي سازه با پایه ثابت پیشنهاد کردند. تنها - Tsiavos et al., 2013 - رابطهاي براي سازه متکی بر سیستم جداساز لغزشی پیشنهاد کردهاند.

از این رو در تحقیق حاضر براي دست یابی به رابطهاي بین ضریب کاهش مقاومت سازه Rs ، شکل پذیري سازه  ، دوره تناوب سازه Ts ، Tb ، با استفاده از نرم افزار کد باز OpenSees، کل سیستم به صورت دو درجه آزادي مدل شدهاست و به کمک آنالیز تاریخچه زمانی غیرخطی پاسخ سازه تحت رکورد زلزله مورد بررسی قرار گرفته است. براي مدلسازي تاثیر پارامترهاي مورد بحث بر ضریب کاهش مقاومت از مدل رگرسیون غیرخطی استفاده شده است و در نهایت براي تعیین ضرایب رابطه نهایی از الگوریتم فرابتکاري کلونی زنبور مصنوعی - ABC - استفاده شده است.

مدلسازي سازه و جداگر

در مطالعه حاضر مطابق شکل - 1 - کل سازه جداسازي شده به صورت یک مدل دو درجه آزادي مدلسازي شده است، به طوريکه بر طبق شکلهاي 2 - و - 3 به ترتیب سیستم جداساز لرزهاي به صورت الاستیک خطی و سازه فوقانی با فرض رفتار الاستوپلاستیک کامل مدلسازي شدهاند . به کمک روابط 1 - و - 2 به ترتیب دوره تناوب سازه فوقانی و سیستم جداساز و از روابط 3 - و - 4 به ترتیب نسبت میرائی سازه فوقانی و سیستم جداساز حاصل میشود.

که در آنTs دوره تناوب،ms جرم، ks سختی، s نسبت میرائی، cs ضریب میرائی سازه فوقانی وTb دوره تناوب، mb جرم دال پایه، kb سختی، b نسبت میرائی و cb ضریب میرائی سیستم جداگر لرزهاي هستند.

شکل :1 مدل دو درجه آزادي سازه و جداگر لرزهاي

شکل :2 مدل رفتاري الاستیک خطی سیستم جداگر لرزهاي

شکل :3 مدل رفتاري الاستیک- پلاستیک کامل سازه فوقانی

براي سیستم مفروض نسبت جرم دال پایه به جرم سازه mb ms  0.1 و نسبت میرائی سازه فوقانی s  و سیستم جداگر b  معادل 0/02 در نظر گرفته شده است . همچنین براي انجام آنالیز تاریخچه زمانی از 20 رکورد زلزله LA21 تا LA40، مقیاس شده منطقه لس آنجلس با احتمال بازگشت %2 در 50 سال استفاده شده است.

ضریب کاهش مقاومت سازه مطابق رابطه - 5 - ، نسبت مقدار نیرو بیشینه در حالت خطی به مقاومت تسلیم سازه را نشان میدهد.

که در آن Rs  ضریب کاهش مقاومت، fs 0,el نیرو بیشینه در حالت خطی، fsy مقاومت تسلیم سازه هستند.    

شکلپذیري سازه عبارتست از ظرفیت پذیرش تغییرشکلهاي خمیري که خود معیاري براي میزان خرابی سازه نیز میباشد، شکلپذیري همان طور که در رابطه - 6 - آمده است، معادل با نسبت جابهجائی بیشینه در حالت غیرخطی به جابهجائی در نقطه تسلیم سازه است . در اینجا منظور شکل پذیري از پیش تعیین شده - هدف - براي سازه فوقانی است.
که در آن  شکل پذیري، us 0 جابهجائی بیشینه در حالت غیرخطی و usy  جابهجائی در نقطه تسلیم سازه هستند.    
مطابق رابطه - 7 - که نشان دهندهي رابطهي بین شکل پذیري و ضریب کاهش مقاومت می باشد، اگر رفتار سازه فوقانی کاملا الاستیک باشد

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید