بخشی از مقاله
خلاصه
علیرغم مطالعات صورت گرفته در زمینه جداگرهای لرزهای، هنوز جمعبندی در خصوص استفاده از آن در سازههای متعارف یعنی سازههای با تعداد طبقات محدود حاصل نشده است. لذا در در این تحقیق به مطالعه اثر جداساز لرزهای به لحاظ شرایط نیرویی، عملکردی و اقتصادی بر یک سازه متعارف یعنی چهار طبقه منظم با تکیهگاه مفصلی و مهاربند همگرا پرداخته خواهد شد.
بدین منظور مساله اندرکنش دینامیکی چنین سازهای با خاکهای با شرایط مختلف - بر اساس تغییرات سرعت انتشار موج برشی در لایهها - برای دو حالت وجود یا عدم وجود جداساز لرزهای به روش عددی بررسی خواهد شد. نتایج تحلیل مورد اشاره به طراحی سازه بر اساس ضوابط آئین نامه و در نهایت مقایسه سازه در دو حالت با و بدون وجود جداساز به لحاظ وضع نیروها، عملکرد و اقتصاد طرح کمک نموده که حدود توصیه پذیری استفاده از این جداسازها را برای چنین سازههایی را بررسی خواهد نمود.
مقدمه
کشورهایی نظیر ایران که در مناطق با لرزهخیزی زیاد هستند، زلزلههای متعددی را تجربه میکنند. خسارتهای جانی و مالی ناشی از وقوع جنبش نیرومند زمین، منجر به مطالعات گستردهای در این زمینه شده است. درک پدیده زلزله، مشخصات دینامیکی مصالح، رفتار دینامیکی سازهها، روشهای تحلیل و مدلسازی مسائل دینامیکی که در نهایت منجر به تدوین ضوابط و آئیننامههائی برای طراحی سازهها در برابر زلزله گردیده، از جمله مهمترین دستاوردهای این مطالعات بوده است. اما در کنار آن، پیشرفتهای چشمگیری در روشهای طراحی و فناوریهای اجرای سازهها جهت کاهش خسارات ناشی از زلزله حاصل شده است. از جمله آنها ابداع جداگرهای لرزهای - Isolators - برای ممانعت از انتقال کامل حرکت زمین به سازه بوده است.
قدمت روش جداسازی لرزهای وتجربیات موجود دراین زمینه که نشاندهنده عملکرد مناسب آن در برابر زلزله میباشد، باعث شده این روش مورداستقبال مهندسان وسازندگان ساختمانها واقع گردد.درکشورایران نیز با توجه به توسعه روز افزون و روندرو به رشد ساخت و ساز از یک سو و لرزهخیزی زیاد و خسارات قابل توجه زلزلهها از سوی دیگر،به کار گیری این فناوری مورد توجه قرار گرفته است.این درحالی است که مدارک و معیارهای فنی در این موضوع در کشور ما محدود است.
آئین نامه های طراحی ساختمانها در برابر زلزله سطوح عملکرد مختلفی را برای سازهها در نظر میگیرند و برای ساختمانهای مسکونی بیشتر بدنبال تأمین امنیت جانی بوده و وقوع خسارات مالی را در اغلب سازهها میپذیرند. اما در سازههای حیاتی - سازههای با اهمیت بالا - نظیر بیمارستانها و مراکز کنترل بحران و نجات، لازم است سطح عملکرد بی وقفه تأمین شده و سازه بعد از زلزله نیز قابل بهرهبرداری باشد. لذا باید نیروی زلزله بسیار بزرگتری توسط چنین سازه- هائی تحمل گردد که منجر به سنگین شدن طرح سازه و بالارفتن هزینههای آن میگردد. این در حالی است که استفاده از جداگرهای لرزهای میتواند از نیروهای وارده سازه به شدت کاسته و ضمن تامین سطح عملکرد مطلوب، تفاوت اساسی در رفتار چنین سازهای را ایجاد نماید. اما از سوی دیگر هزینههای اجرای جداسازهای لرزهای نیز قابل توجه بوده و استفاده از آن علاوه بر تحلیلهای دینامیکی ویژه، نیازمند برآورد اقتصادی است.
پیشینه تحقیق
در این تحقیق با جستجوی جامع در متون فنی ملاحظه گردید که هیچ گونه تحقیقی در خصوص اثر جداساز لرزهای بر روی ساختمانهای معمولی بررسی نشدهاست که احتمالاٌ با فرض عدم صرفه اقتصادی و عدم نیاز این گونه ساختمانها به جداساز لرزهای بوده است،با عنایت به این که ساختمانها با توجه به سطح عملکردشان سالم ماندن آنها بعد از وقوع زلزله برای ما حائز اهمیت میباشد ممکن است یک ساختمان معمولی دارای عملکرد بسیار بالایی باشد مانند بیمارستان،آتشنشانی،مراکز درمانی و... و با توجه احداث ساختمان فرمانداری شهرستان زاوه بر روی جداساز لرزهای بحث استفاده از جداساز لرزه در ساختمانهای معمولی مطرح میشود.
-1 وضعیتی که در آن افزایش مقاومت الاستیک و سختی ادامه می یابد. در واقع این حالت اقتصادی نبوده و با عث ایجاد شتاب های بیشتر طبقات می شود.
-2وضعیتی که مقاومت الاستیک محدود شده و شکل پذیری با جزییات اجرایی افزایش مییابد. در حقیقت این روش برای خرابی های سازه ای غیرقابل تعمیر قابل پذیرش است.
از نظر تاریخی، زمین لرزه های بزرگ باعث تخریب سازه های مهندسی در نواحی مختلف جهان شده است. پاسخ غیرخطی - فرا ارتجاعی - سازه های تحت اثر تحریکات زمین لرزه تبدیل به موضوعی مهم که باعث نگرانی مهندسین و محققان گردیده است، می شود.
سالمون - 1999 - مدلی تحلیلی و عملی برای یک تکیه گاه لاستیکی با میرایی بالا که باعث ایجاد رفتار الاستیک - کشسان - زیاد تکیه گاه لاستیکی و توزیع انرژی آن می شود، معرفی کرده است. در این تحلیل از تابع انرژی کرنشی اوگون استفاده شده است. ضمنا طی مقایسه با نتایج تجربی موجود، این مدل مورد تایید قرار گرفته است. چند سال بعد ، کاریلو - 2005 - مطالعه ای درباره اثر قرار دادن تکیه گاههای لاستیکی با میرایی بالا به عنوان یک سیستم شالوده جداسازی شده به صورت متقارن، در یک سازه بتنی مسلح کم ارتفاع در الجزایر، انجام داد. او پی برد که علی رغم غیر اقتصادی بودن جداساز ها، این قطعات باعث کاهش اثر شتاب می شوند.
ضمن این که آنها مقدار فولاد مورد نیاز در طراحی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دادند. علاوه بر این مطالعات، وانگ - 2002 - مدلی هیسترتیک - پس ماند - ریاضی وار برای تکیه گاه های جداسازی الاستیک که توسط آزمایش های مصالح و آزمایش میز لرزش مورد تایید قرار گرفته بود، ارائه داد. این مدل قادر به پیش بینی تغییر مکان های هیستریس - پس ماند - به صورت بسیار دقیق در هر دو نوع مصالح لاستیکی و باربر تحت بارگذاری معکوس بود.
به منظور مطالعه ی پاسخ لرزه ای تکیه گاه های فولادی لاستیکی ، یک مدل سازه ای از یک ماده غیر خطی برای کرنش زیاد استفاده شد و در نرم افزار آباکوس به عنوان یک حالت پیش فرض تحت - UMAT - که از مطالعات و بررسی های الشتناوی حاصل شده بود، پیوند داده شد. این مدل در برابر مدل های مواد هایپر الاستیک موجود در آباکوس - مثلا مدل اوگدن - مورد بازبینی و تایید قرار گرفت.
در طی تقریبا چهار دهه، مهندسین زلزله سیستم پیچیده ای را تکمیل کردند که نام آن را جدا سازهای لرزه ای نامیدند. این موضوع باعث کمک به نگهداری سازه ها در برابر زلزله شد .سیستم های جدا ساز لرزه ای باعث حفظ جان هزاران نفر می شود، ولی متاسفانه توجه عمومی نسبت به این روش کم و قابل اغماض است
