بخشی از مقاله
خلاصه
در سالهای گذشته محققین، سیستمهای لرزهای جدیدی را ابداع کردهاندکه به سیستم های مرکزگرا یا برگشتپذیر معروفند و علاوه بر قابلیت استهلاک انرژی و کاهش خسارات ساختمان، تغییر شکلهای ماندگار کمتری را به ساختمان تحمیل میکنند. هدف از این مقاله رفتارسنجی سازه و کاهش خسارات مالی و جانی تحت تاثیر تغییرات سختی در ساختمانهای مهاربند فولادی با حرکت گهوارهای است. بدین منظور، ابتدا با انجام تحلیلهای دینامیکی غیرخطی به مطالعه عملکردی قاب فولادی مهاربندی برگشتپذیر سه طبقه پرداخته میشود. سپس با اعمال تغییرات سختی سازه تحت رفتار لرزه ای یک سری از پاسخهای سازه مانند شتاب قائم، میزان بلندشدگی، سطح عملکرد مورد تحلیل و بررسی قرار میگیرد و سازه مورد نظر تحت 7 زلزله دور از گسل مورد بررسی قرار گرفته و در انتها نتایج برای متوسط هفت زلزله دور از گسل مورد پژوهش واقع میشود و میتوان بیان نمود تغییر مولفه سختی یا به عبارت دیگر افزایش سختی باعث نامطلوبی سازه و فرو ریزش میشودوکاهش سختی سازه باعث بهبود رفتار لرزه ای سازه میشود.
کلمات کلیدی: حرکت گهوارهای، سیستم فولادی مهاربندی، سختی، تحلیل دینامیکی غیرخطی
.1 مقدمه
رخداد زلزلههای گذشته در کشورهای لرزهخیز و بررسیهای انجام شده توسط محققین و پیشرفتهای قابل توجه در حوزههای مختلف زلزلهشناسی و مهندسی زلزله، جوامع علمی را به سوی راهکارهای مختلف کاهش خطر و آسیب پذیری سازهها سوق داده است. امروزه روشهای نوینی برای طراحی لرزهای سازه ها ابداع شده است که سطح عملکرد را از ایمنی جانی تا حفظ سرمایه های استفاده شده در فرآیند ساخت سازه، تغییر داده است. سیستمهای نوین مختلفی که با تلفیق خاصیتهای برگشتپذیری و قابلیت تعمیر سریع هستند، معرفی شدهاند. یکی از این سیستم ها در سازههای فولادی سیستم کنترل شده با حرکت گهوارهای است.
آسیبهای ساختمانی در زلزله ها گاهی به حدی زیاد است که تعمیرات ساختمان اقتصادی نمیباشد و اهمیت سیستم های گهوارهای در این است که باعث میشود بعد از زلزله راحت ساختمان قابل تعمیر باشد و خسارت و صدمه به جاهایی خاص محدود میشود که در نتیجه سیستم حداقل خسارت را تجربه میکند. حرکت گهوارهای علاوه بر این که خسارت را محدود میکند، باعث تقلیل هزینه خسارت ها هم میشود و از نظر اقتصادی هم مفید میباشد. مطالعاتی روی سیستم های خسارت محدود - تعمیرپذیر - شده است که به طور کلی مطلوب و مناسب است.با این که تحقیقات روی سیستم های برگشتپذیر با مطالعه سازههای بتنی پیشساخته شروع گردید اما پس از زمان کوتاهی استفاده از آن در سازههای فولادی نیز گسترش یافت.
سیستم قاب خمشی فولادی برگشتپذیر دارای اتصالاتی به صورت پیشتنیده است که بین تیر و ستون ایجاد می گردد.مشابه سیستم قابهای خمشی مرکزگرای بتنی پیشساخته در نوع فولادی نیز اتصالات تحت بار گذاری زلزله دچار بازشدگی میشوند. قاب های خمشی فولادی برگشتپذیر متنوعی توسعه یافتهاند که اختلاف آنها در اعضایی است که وظیفه اتلاف انرژی ناشی از بازشدگی اتصالات را بر عهده دارند.[1]دیرلین1 و همکاران در سال 2005 در یک پروژه بزرگ، رفتار سیستم های فولادی با حرکت گهوارهای را بررسی کردهاند. موضوع پژوهش، یک قاب یک دهانه با سیستم فولادی گهوارهای است که می تواند حول هرکدام از پایههای ستون هایش بچرخد در حالی که پایه دیگر برکنش دارد. با افزایش تعداد دهانه ها و تغییر موقعیت قرارگیری المانهای مستهلک کننده انرژی - فیوزها - و کابلهای پیش تنیده حالت های مختلفی از این سیستم میتوان ایجاد کرد.[2]
ایکنیجا 2 در سال 2006 یک اتصال پای ستون به صورت برگشتپذیر را مورد بررسی قرار داد. در این اتصال از المان های پیشتنیده به صورت میلههای فلزی در ستون استفاده شده بود. ستون با مقطع بال پهن روی یک تیر میانی قرار گرفته و المان های پیش تنیده در قسمت تحتانی به بال پایین ستون متصل شده بودند. المان های فلزی بین ستون و تیر نقش میراگر را داشتند. هم چنین محل اتصال برای جلوگیری از کمانشهای موضعی با ورقهایی تقویت شده بود. آنالیز بار افزون و دینامیکی نشاندهنده میزان استهلاک انرژی در این سیستم، تغییرات سختی و مقاومت بوده و همچنین رفتار سیستم در هردو سمت بارگذاری به صورت پایدار و سختی ایجاد شده در بارگذاری استاتیکی و دینامیکی مشابه یکدیگر به دست آمد.[3]در این مقاله پس از معرفی مدل مورد بررسی و با انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی و تغییرات سختی با نرم افزار SAP2000 به بررسی نتایج تحلیلها پرداخته میشود.
.2 معرفی مدل و مدلسازی
به عنوان بخشی از پروژه SAC، ساختمان اداری استاندارد برای مقایسه طراحیهای لرزهای، مورد بررسی قرار گرفت. این ساختمان سه طبقه به عنوان مدل اصلی در پژوهش حاضر انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت. پلان، نما و مدل مورد بررسی در اشکال 1 و 2 آمده است. بارگذاری و جرمهای لرزه ای در نظر گرفته شده در سازه و همین طور مشخصات مقاطع مورد استفاده در سازه از مقاله [4]و پایاننامه[5] استفاده شده است.
.3 معرفی زلزله
در این مقاله رفتار سیستم تحت تحلیل تاریخچه زمانی با 7 زلزله حوزه دور از گسل معرفی میشود و پاسخهای سازه مورد تحلیل و بررسی قرار میگیرد که مشخصات آن در جدول 1 مشاهده می شود.
.4 بررسی میانگین پاسخهای مورد نظر اثر تغییرات سختی تحت اثر هفت رکورد زلزله
1-4 سطح عملکرد سیستم:
همانطور که در شکل - - 3مشاهده می شود در زلزله 595 time history1 المان سازه در محدوده - Ato IO - میباشد و 5 المان در محدوده - - IO t LS و 3 المان در محدوده - LS toCP - و 9 المان در محدوده CP میباشد و در زلزله 593 time history 3 المان سازه در محدوده - Ato - IO میباشد و 2 المان در محدوده - - IO to LS و 5 المان در محدوده CP میباشد. درزلزله 503 time history6 المان سازه در محدوده - Ato - IO میباشد و 4 المان در محدوده - - IO to LS و 1 المان در محدوده - LS toCP - و 3 المان در محدوده CP میباشد.درزلزله time history7 599 المان سازه در محدوده - Ato IO - میباشد و 5 المان در محدوده - - IO to LS و 1 المان در محدوده - LS toCP - و 8 المان در محدوده CP
