بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مهمترین مسائل در زمینهی مهندسی سازه و زلزله، یافتن راههای تقلیل نیروی زلزله وارده به اعضای سازهای ساختمان میباشد. یکی از این سیستمهای مستهلککننده انرژی که امروزه کاربرد فراوانی دارند، میراگرهای اصطکاکی میباشد که در زمره سیستمهای کنترل غیرفعال میباشند .[1] میراگرهای غیر فعال بهخاطر کم هزینه بودن و تکنولوژی مناسبتر نسبت به میراگرهای فعال و امکان استفاده آنها در داخل کشور، ارجعیت دارند. میراگر اصطکاکی پال یکی از متداولترین نوع میراگر اصطکاکی میباشد. مهم ترین عامل در طراحی این میراگرها تعیین مقدار مناسب نیروی لغزش میباشد، در صورت انتخاب نیروی لغزش زیاد سیستم سازهای همچون قاب مهاربندی عمل میکند و در صورت انتخاب نیروی لغزش اندک، میراگرها زود بهکار میافتند و نمیتوانند جابهجایی ایجاد شده در سازه را کنترل نمایند.[2]
در این مجموعه با قرار دادن میراگر اصطکاکی پال در سازههای5، 8 و 12 طبقه و در محل فاصله بین دو سازه، رفتار این سازهها تحت زلزلههای مختلف، مورد بررسی قرار میگیرد. در این راستا تلاش گردیده با تعیین نیروی لغزش بهینه توصیههایی برای طراحی مناسب میراگر اصطکاکی پال ارائه گردد و سپس عملکرد سازهها در دو حالت، سازه مجهز به میراگر و بدون میراگر مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج بیانگر آن است که میراگر تحت اثر هر نوع زلزلهها مفید بوده و برای هر نوع زلزلهها در سازههایی با تعدادطبقات بالاتر مناسبتر بوده است و اینکه از لحاظ سطح عملکرد نیز میتوان گفت میراگر برای سطح ایمنی جانی مناسب میباشد. علاوه بر آن نشان داده شده است که انتخاب نیروی لغزشی برابر با 12/5 تا 20 درصد وزن سازه به جوابهای مناسبتری منتهی میگردد.
واژههای کلیدی: میراگر اصطکاکی پال، بار لغزش بهینه، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، سطح عملکرد
.1 مقدمه
در این فصل انواع ضربههای سازهای و کنترلهای لرزهای بهصورت خلاصه معرفی میشوند. میراگرها در دسته کنترلهای غیر فعال قرار میگیرند. بدین جهت در مورد کنترل غیرفعال توضیحات کاملتری ارائه میشود. نحوه اتلافانرژی در سازه بیان شده و سپس انواع میراگرها براساس نحوه اتلافانرژی آنها دستهبندی میشوند.[3] روابط میرایی ویسکوز مطرح شده و در پایان بحث میراگرهای اصطکاکی از بین میراگرها بهصورت مفصلتری بیان میشود.
براساس قرارگیری سازهها در کنار یکدیگر ضربه میتواند در حالتهای مختلفی روی دهد که درشکل 1 نشان داده شده است. براین اساس ضربه به دستههای زیر تقسیم می شود:
شکل -1 الف - ضربه ساختمان سنگین شکل-1 ب - ضربه یک ساختمان به
شکل -1 ج - ضربه یک ساختمان کوتاهتر شکل -1 د - ضربه دوساختمان مجاور با
شکل -1 ه - ضربه پاندولی ساختمانها
.2 ساختار کلی مقاله
در خلال زلزله های شدید هنگامیکه دو سازه مجاور که فاصله کافی از یکدیگر ندارند شروع به ارتعاش میکنند ، مدت زمانی را به تنهایی و مدتی را در تماس با یکدیگر ارتعاش کرده - ضربه - ، سپس از یکدیگر جدا شده ومجدداً به تنهایی ارتعاش میکنند . با توجه به این موضوع، مسأله ضربه دارای ماهیت غیرخطی است. از آنجاییکه حل مسایل غیرخطی بهصورت چند درجه آزادی دارای پیچیدگیهای خاص است و لازمه آن صرف وقت و هزینه است که همواره با تقریب همراه بوده است درادامه دو روش مناسب برای حل اینگونه مسائل که قابلیت استفاده در نرم افزارهای کامپیوتری را نیز دارد خواهیم دید.
برای حل این مسئله غیرخطی به دو حالت خطی ایدهآل سازی میشود. حالت اول اینکه ساختمانها به تنهایی ارتعاش میکنند و حالت دوم ساختمانها در تماس با یکدیگرند - ضربه - . این روش که کاربرد بیشتری دارد، توسعه یافته روش سریع ویلسون میباشد. این روش فوقالعاده کارا میباشد و برای سیستمهای سازهای کهاساساً رفتار خطی داشته و دارای تعداد محدودی عضو با رفتار غیرخطی می باشند طراحی شده است.
.1-2 مدلسازی ضربه زدن ساختمانهای مجاور به یکدیگر
اغلب مطالعات تحلیلی گذشته برای ایدهآل سازی مسأله ضربه در ساختمانها بر روی سیستم یکدرجه آزادی پایهگذاری شده است. این مطالعات جهتگیری کاربردی برای آنالیز واقعی لرزهای و طراحی ساختمانهای چندطبقه تحت ضربه را دارد.[3] در اغلب این مطالعات برای اتصال دو سازه در نرم افزار opensees از المان اتصال - GAP - که دارای رفتار صرفا فشاری است استفاده شده است. رفتار ساختاری این المان به گونهای است که فقط در زمانیکه دو ساختمان در تماس با یکدیگر هستند - در زمان ضربه - ، سختی این المان فعال است.
درصورت جداشدن ساختمانها از یکدیگر سختی این المان صفردر نظرگرفته میشود. این المان بهصورت شماتیک در زیر به نمایش درآمده است.
شکل -2 المان گپ
.2-2 مشخصات هندسی مدلهای استفاده شده
- کلیه ساختمانها بهصورت دو بعدی در نرمافزار مدلسازی میشوند.
- قاب ها 3 دهانه و 7 دهانه هستند و ارتفاع طبقات یکسان و برابر 3.20 متر در نظر گرفته شده است. تمامی این سازهها در فواصل 0 ، 2 ، 4 ، 8 و 16 سانتیمتر نسبت به هم بررسی میشود.
چهار نیروی لغزش بهینه برای میراگر به مقادیر 0.05w، 0.15w، 0.075w و 0.125w انتخاب شد. منظور از ساختمان سبک و سنگین بهترتیب همان سازههای سهدهانه و هفتدهانه میباشد.
.3-2 بررسی تحلیلی اثر ضربه و میراگر اصطکاکی پال
.1-3-2 بررسی نتایج تحلیل پدیده ضربه و اثر میراگر در دو ساختمان مجاور
