بخشی از مقاله

چکیده

پیشبینی نیاز تغییرمکانی سازهها براي ارزیابی عملکرد لرزهاي آنها حین زلزله، زمانی که از روش استاتیک غیرخطی استفاده میکنیم، یک گام اساسی است. از آنجایی که روابط پیشنهادي در ادبیات فنی براي سازههاي با شرایط گیردار برقرار است، انجام تحقیقاتی به منظور ارائه روابط براي تخمین نیاز تغییرمکانی سازههایی که پی آنها به علت ضعیف بودن قابلیت انجام حرکات گهوارهاي و همچنین بلند شدن از خاك را دارد - این ضعف در بسیاري از سازههاي موجود قابل مشاهده است - ، الزامی است .

در این تحقیق به کمک ایده پی وینکلر مدلهایی در نرم افزار OpenSees ساخته شد و با درنظر گرفتن بازههایی معقول و کاربردي براي پریود، ضریب R و نسبت ظرفیت خمشی سازه به پی ، روابطی به کمک رگرسیون غیرخطی براي C1 معرفی شد. در نهایت به منظور تخمین احتمال بلند شدن پی از خاك، به کمک نتایج حاصل از تحلیل دو تابع حالت حدي تعیین شد و تحلیل قابلیت اعتماد بر روي آنها انجام گرفت.

مقدمه

در ارزیابی لرزهاي سازهها، پیشبینی حداکثر نیاز تغییرمکانی کلی سیستم که تغییرمکان هدف نامیده میشود، براي ارزیابی عملکرد سازه مورد نیاز است. روشهاي ارزیابی در دستورالعملهاي فعلی حداکثر تغییرمکان نیاز براي یک سازه چند درجه آزادي - MDOF - را به کمک یک سازه یک درجه آزادي - SDOF - با پریودي برابر با پریود مود اول سازه چند درجه آزادي تخمین میزنند، سپس به کمک ضرایب اصلاحی آن را تصحیح میکنند FEMA440 - ض. به عنوان مثال در روش ارائه شده در دستورالعمل FEMA440 حداکثر تغییرمکان غیرخطی بام - - t به کمک رابطه - 1 - تعیین میشود:

در این رابطه C 0 ضریب تصحیحی است که تغییرمکان طیفی سازه یک درجه آزادي معادل را به بام سازه چند درجه آزادي مرتبط میکند، C1 ضریب تصحیحی است که تغییرمکان غیرخطی واقعی را به تغییرمکان خطی مرتبط میکند، C 2 اثرات پینچینگ، زوال سختی و مقاومت را در نظر میگیرد. Te پریود موثر مود اصلی سازه است، S a شتاب طیفی در پریود موثر میباشد، g نیز شتاب جاذبه میباشد.

با توجه به تحقیقات انجام شده در این زمینه، میتوان گفت در تعیین ضریب C1 اثرات اندرکنش خاك و سازه در نظر گرفته نشده است. این در حالی است که تحقیقات انجام شده در این زمینه نشان دادهاند که صرف نظر کردن از این اثرات براي سیستمهاي سازهاي نسبتا سخت مانند دیوار برشی و قاب مهاربندي شده موجب دستیابی به خواص دینامیکی - نظیر فرکانس مود اصلی سازه و نسیت میرایی - نادرست میشود که در نتیجه آن نیاز تغییرمکانی نیز اشتباه بدست میآید

در واقع رفتار غیرخطی پیهاي سطحی که المانهاي سخت سازهاي بر روي آنها قرار گرفتهاند، میتوانند نقش مهمی در نیاز تغییرمکانی سازه ایفا کنند.

تعریف ضریب تشدید تغییرمکان - C1 - براي پیهاي با حرکت گهواره اي

این ضریب به صورت نسبت حداکثر تغییرمکان سیستم غیرخطی که در آن فنرهاي زیر خاك قابلیت جداشدن از خاك را دارند - inelastic - به سیستم   خطی مشابه که در آن فنرهاي خاك به صورت خطی رفتار میکنند و قابلیت بلند شدن از خاك را ندارند

شکل inelastic  -1 و elastic  در حالتی که پی بتواند از خاك جدا شود.

مشخصات مدلها

یک مدل دو بعدي یک درجه آزادي در نرمافزار OpenSees مورد استفاده قرار گرفت. اندرکنش خاك و سازه به کمک فنرهاي غیرخطی پی وینکلر و لغزش پی نیز به کمک فنرهاي افقی مدلسازي شد. به فنرهاي قائم رفتار غیرخطی خاك به گونهاي اختصاص داده شد که قابلیت در نظر گرفتن حرکت گهوارهاي پی، بلند شدگی پی و همچنین نشست پی را داشته باشند 

همچنین از آنجا که رفتار زلزلههاي گذشته نشان داده است که حرکت افقی پی سازهها ناچیز است، سختی فنرهاي افقی به گونهاي افزایش داده شد که پی حرکت افقی نداشته باشد. براي در نظر گرفتن رفتار غیرخطی سازه هم از یک مفصل خمشی در پاي سازه استفاده شد - شکل. - 2

براي مشخصهبندي این سازه یک درجه آزادي از مشخصات سازههاي طراحی شده بهره گرفته شد. سپس با تغییر ارتفاع و جرم سازه سازههایی با پریود 0.1 تا 3 ثانیه در حالتی که شرایط گیردار داشته باشند، در نظر گرفته شد. همچنین براي طراحی سازههاي با شرایط گیردار از بازهاي از ضریب 3 - R،2،1.5، - R 1 استفاده شد. تعریف این ضریب در رابطه 3 ارائه شده است.

m جرم سازه، S a  شتاب طیفی سازه در پریود مود اصلی سازه و Fy  مقاومت جاري شدن جانبی سازه میباشدح

شکل -2 مدل تحلیلی مورد استفاده

براي در نظر گرفتن پیهایی که قابلیت حرکت گهوارهاي و همچنین بلند شدن از خاك حین زلزله دارند، از ضریب  - رابطه - 4 استفاده شد. این ضریب در این مطالعه برابر با 2،3،4،5 انتخاب شد. در رابطه 4، M ncol ظرفیت خمشی ستون، M c ظرفیت خمشی نهایی پی، L بعد پی در جهت مورد بررسی، P بار محوري روي پی، q فشار قائم موجود و qc تنش نهایی خاك میباشد . باید توجه داشت در تمام حالتهاي در نظر گرفته شده -  هاي مختلف - ظرفیت خمشی ستون از ظرفیت خمشی پی کمتر است یعنی انتظار میرود حرکات پی کنترل کننده رفتار باشند.

رکوردهاي زلزله

در این مطالعه براي سطح MCE، 17 رکورد به گونهاي انتخاب شدند که حداکثر شتاب هدف زمین 0.6g باشد Baker et al. 2011 - ض. سپس براي سطح DBE به گونهاي مقیاس شدند که حداکثر شتاب هدف آنها 0.4g باشد. باید متذکر شد که جهت تحریک مدلها از مولفه قائم بر گسل رکوردها استفاده شد. جدول 1 رکوردهاي انتخابی را نشان میدهد.

مقادیرR جدید براي سازههاي با پی جداشونده

از آنجا که اثرات اندرکنش خاك و سازه و بلند شدگی پی در مدلهاي در نظر گرفته شده بسیار حائز است، باید تاثیر آن را در تغییر ضریب R لحاظ کرد. در واقع به علت افزایش پریود ناشی از مدلسازي خاك زیر سازه مقدار S a  در رابطه R تغییر خواهد کرد.

به منظور تعیین R جدید سیستمهاي مورد نظر - از این به بعد با Rr  نشان داده میشوند - از میانگین S a  در تمام رکوردهاي آن گروه استفاده میشود.

شکلهاي 3 و 4 مقادیر Rr را در برابر Tr - پریود سازههایی که پی زیر آنها مدل شده است - نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود، در این نمودارها سه ناحیه براي مقادیر Rr قابل تشخیص است. به منظور راحتتر بودن تحلیل، این نواحی با خطوط مشخص شده، تخمین زده شدهاند.

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