بخشی از مقاله
چکیده:
تعیین زمان تناوب سازه ها که مربوط به ارتعاش سازه می باشد برای طراحی ضریب زلزله ضروری است. معادلات فعلی موجود از جمله روابط موجود در آیین نامه ایران - استاندارد - 2800 و آیین نامه آمریکا - ASCE - یک معادله تقریبی بوده و فقط رابطه ای بر حسب ارتفاع سازه می باشد. این معادلات بسیار محافظه کارانه بوده و برای سازه ها با شکل هندسی نامنظم تقریبی می باشند. در این تحقیق به بررسی و تعیین زمان تناوب اصلی نوسان قاب های خمشی بتن آرمه با نامنظمی هندسی، اعم از نامنظمی در پلان و نامنظمی در ارتفاع، پرداخته شده است. پریود اصلی سازه براساس تئوری ارتعاشات با یک معادله تجربی مقایسه شده است.
این معادله تجربی به دست آمده یک معادله پیشنهادی برای قاب های خمشی بتن آرمه با نامنظمی هندسی در پلان و ارتفاع از طریق اندازه گیری پریود سازه های ذکر شده بوده است. این معادله به وسیله نرم افزارهای قوی تعیین شده است. این معادله به مهندسین طراح که در فرآیند طراحی با سازه های نامنظم هندسی مواجه می شوند امکانی فراهم می کند تا پریود اصلی سازه را با دقت ارزیابی و در محاسبات لرزه ای منظور نمایند.
مقدمه:
قسمت بزرگی از زیر ساخت های شهر های مدرن از ساختمان هایی با بی نظمی - در ارتفاع، دهانه و ... - تشکیل شده اند. اگرچه اغلب صاحبان ساختمان های خاص و مشهور معتقد هستند که بی نظمی از یک معماری و زیبایی خاصی شامل است، اما همین امر منجرب بی نظمی در جرم، استحکام - مقاومت - و یا سختی سازه ها می شود. بنابر این با مطالعه بر کارایی سازه های نامنظم در طول زلزله؛ به این دست می یابیم که سازه های نا منظم رفتار متفاوتی در مقابل سازه های منظم در ارتعاش زلزله دارند.
حال یکی از مسائلی که مدت هاست ذهن بشر را درگیر کرده است روش مقابله با بلایی طبیعی علی الخصوص زلزله می باشد. تعیین دوره تناوب سازه ها امری بسیار ضروری در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله است. تخمین دقیق و عاقلانه دوره اصلی نوسان در هر سازه، علی الخصوص در سازه های نامنظم جهت یافتن پاسخ طیفی سازه ها و آنالیز استاتیکی زلزه ها بسیار مهم است. تخمین دقیق - دوره تناوب - طراحان را به یافتن دقیق ارتعاش سراسری سازه ها کمک می کند.
با این اوصاف این تحقیق برای یافتن ضرایبی دقیق برای فرمول عادلی جهت تخمین دقیق دوره تناوب سازه های بتنی قاب خمشی مورد بررسی مجدد قرار می گیرد. مطالعات پارامتریک انجام شده قالبا بر روی تعداد طبقات، تعداد دهانه ها، و پیکر بندی های نامنظمی سه نوع سازه قاب خمشی: الف - سازه های بتنی قاب خمشی نامنظم در ارتفاع. ب - سازه های بتنی قاب خمشی نامنظم در پلان. ج - سازه های بتنی قاب خمشی نامنظم ترکیبی - هم در ارتفاع هم در پلان - . انجام شده است که با این وجود دوره تناوب سازه های منظم هم در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. پریود هریک از سازه ها، الف - روش رایلی، ب - روش عادلی، ج - آیین نامه 2800 ایران، د - زمان تناوب های به دست آمده از ایتبس - Etabs 2015.0.21 - ، ه - معادله موجود در آیین نامه آمریکا - - ASCE7-10، به دست آمده است.
-2 مروری بر نحوه تحقیق:
تخمین زدن دوره اصلی نوسان ساختمان ها امری ضروری در تعیین و طراحی برش پایه و نیروی جانبی می باشد. از این رو معادله های تجربی ارائه شده در این زمینه بسیار محافظه کارانه بوده، و همچنین فرمول های ارائه شده در آیین نامه های آمریکا تضادی دارد با مطالعات اخیر انجام شده بر روی دوره تناوب ساختمان ها. حال تعدادی از معادلات موجود در آیین نامه ایران - استاندارد - 2800 و آیین نامه آمریکا - ASCE - مورد بررسی قرار می دهیم.
-1-2 معادله تجربی دوره تناوب سازه ها
تا سال 2002 دوره تناوب سازه ها به وسیله ASCE7-02 از معادله زیر به دست می آمد:
این معادله برای سازه هایی با عمر 30 سال مورد استفاده قرار می گیرد و در حال حاضر در بسیاری از کشور ها مورد استفاده قرار می گیرد که برای سازه های بالای فوت40 - 131متر - دارای محدودتی هایی است. پارامتر های C و X براساس جدول شماره 1 به دست می آیند، که لازم به ذکر است، این پارامتر ها به وسیله ژول - Geol - و چوپرا - Chopra - با مطالعه و آنالیز آماری بر 42 سازه در سال 1997 به دست آمده است. این مطالعات بر روی ساختمان هایی در شمال کالیفرنیا و با توجه به 8 زمین لرزه در بین سال های 1971تا 1994 و با محدودیت سازه های 3 طبقه تا 60 طبقه انجام شده است.
-2-2 معاده ارائه شده در آیین نامه ایران - استاندار - 2800
زمان تناوب اصلی نوسان در آیین نامه ایران - استاندار - 2800 برای ساختمان های متعارف در معادله 2 ارائه شده است. لازم به ذکر است که ساختمان های متعارف، به ساختمان هایی گفته می شود که توزیع جرم و سختی در ارتفاع آن ها به طور متناسب تغییر کند.
-3-2 معادله دوره اصلی نوسان بر اساس تئوری ارتعاشات
آیین نامه ASCE7-10 دوره اصلی نوسان را یا به وسیله تجزیه و تحلیل تناوبی ماهیت اجسام - Alternative Substantaited - analysis و یا با روش رایلی، که هردو نیازمند برنامه های کامپیوتری می باشند، زیرا تعیین هر دو این ها کار بسیار سنگین مطالعاتی است برای مهندسین طراح.لازم به ذکر است اغلب دوره اصلی نوسان به وسیله معادلات 1 و 2 طراحی می شود.
