بخشی از مقاله
چکیده
امروزه ساختمانهای بلندمرتبهی کامپوزیتی به طور گستردهای در بازار ساخت و ساز اخیر استفاده میشوند. در این مقاله ساختمانهای بلند با ستونهای فولادی تقویت شده با بتن، تیرهای فولادی و هسته مرکزی بتنآرمه مورد بررسی قرار گرفتهاند. بدین منظور ساختمان بلندمرتبه کامپوزیتی با مقیاس کاهش یافته با ستونهای فولادی تقویت شده با بتن، تیر فولادی و هسته مرکزی بتن مسلح، طراحی شده و بر اساس نتایج آزمایش میز لرزان انجام شده برای این سازه، تجزیه و تحلیل المان محدود انجام گردید.
به منظور بررسی عملکرد لرزهای ساختمانهای بلند مرتبه کامپوزیتی با این سیستم سازهای، نتایج تحلیل المان محدود با نتایج آزمایشگاهی که توسط میز لرزان انجام شده، مقایسه شدند. شتاب و جابه-جایی مدلها، خصوصیات دینامیکی، الگوی ترکخوردگی و مکانسیم شکست بررسی شده است. تلاش اصلی تحلیل عددی بر انتخاب مدلهای غیرخطی متمرکز بود.
براساس نتایج آزمایشات و مقایسه آن با نتایج تحلیل المان محدود و در نظر گرفتن ویژگی غیر خطی اتصالات تیر به ستون و ستون کوتاه دیوار هسته مرکزی بتنآرمه؛ ثابت شده است که استفاده از ساختمانهای کامپوزیتی با ستونهای فولادی تقویت شده با بتن، تیرهای فولادی و هسته مرکزی بتنآرمه، برای ساختمانهای بلندمرتبه بسیار موثر و سازنده است.
-1 مقدمه
نوآوری در سیستمهای سازهای و استفاده از مصالح جدید یک روش کارآمد برای برآوردن نیازهای ساخت و ساز جدید است. استفاده از سیستمهای سازهای جدید یک راه مناسب برای توسعه ساختمانهای بلندمرتبه میباشد. یک سیستم سازهای در یک ساختمان بلندمرتبه کامپوزیتی با ستونهای فولادی تقویت شده با بتن، تیرهای فولادی و هسته مرکزی بتنآرمه در فعالیتهای ساخت و ساز اخیر بسیار به کار گرفته شده است. عملکرد لرزهای چنین سیستم سازهای یک جنبه مهم برای حفظ ایمنی لرزهای آن در هنگام وقوع زلزله است
در این مقاله نتایج آزمایش میز لرزان انجام شده برای ساختمانی با چنین سیستم مقاوم سازهای که در آزمایشگاه دانشگاه تونگچی در شانگهای، چینٌ انجام شده است؛ مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته و سپس بر اساس نتایج این آزمایش یک مدل مقیاس شده مورد طراحی و آنالیز غیرخطی قرار گرفته است
هدف در این مقاله تجزیه و تحلیل عددی در مورد عملکرد لرزهای چنین ساختاری و رسیدن به ضوابط طراحی لرزهای برای ساختمانهای بلند مرتبه کامپوزیتی میباشد.
-2 شرح ساختمان مورد مطالعه
ساختمان بلندمرتبه در نظر گرفته شده در این مقاله، ساختمان اداری T1 میباشد که در نانجینگ در شانگهای، چین واقع شده است. این ساختمان دارای سیستم سازهای شامل ستونهای فولادی تقویت شده با بتن، تیرهای فولادی و هسته مرکزی بتن آرمه است که نمای این ساختمان و پلان طبقات آن در شکل 1 نشان داده شده است. ساختمان T1 دارای 54 طبقه و پلان مستطیلی به ابعاد 60*44.7 مترمربع و ارتفاع کلی 242 متر است. ارتفاع طبقات 4 متر میباشد و دارای دو لایه تقویت شده یکی در طبقات 21 و 22 و دیگری از طبقه 36 تا طبقه 38 میباشد - شکل . - 2 در شکل 2 ستونهای فولادی تقویت شده با بتن با نام SRCٍ نشان داده شدهاند
شکل :1 ساختمان اداری T1 در شانگهای، الف - نمای ساختمان مورد مطالعه، ب - پلان طبقات
شکل :2 طبقات تقویت شده، الف - نمای کلی، ب - طبقات 26 تا 38، ج - طبقات 21 و 22
-3 بررسی آزمایش میز لرزان
همانطور که ذکر شد برای مدل المان محدود از نتایج آزمایش انجام شده در آزمایشگاه دانشگاه تونگچی در شانگهای استفاده مینماییم. بدین منظور در این بخش توضیح اجمالی از نحوه انجام آزمایش مذکور و مشخصات و ویژگیهای ساخت مطرح میگردد.
1؛-3 معرفی مصالح و طراحی مدل
در ساخت این مدل از بتن با سنگدانههای ریز و مفتولهای نازک فولادی و آرماتورهای متداول ساختمانی استفاده شده است و ستونهای فولادی و تیرها با صفحات مس شبیهسازی شدهاند. برای اطمینان از این که مدل به شیوهای مشابه با نمونه اولیه رفتار میکند، طراحی مدل باید با تئوری شبیهسازی دینامیکی سازگار باشد. تصاویری از مدل آزمایشی ساخته شده در شکل 3 مشاهده میگردد
شکل :3 تصاویری از مدل آزمایش میز لرزان: الف - شالوده، ب - نمونه طبقات، ج - طبقه سخت شده، د - مدل کلی
سه رکورد زلزله El Centro، Pasadena ground motion و Shanghai artificial acceleration wave برای آزمایشات لرزهای توسط میز لرزان در نظر گرفته شدند. پاسخهای شتاب و جابهجایی مدلها در طی آزمایش اندازهگیری گردید و خصوصیات دینامیکی، الگوی ترک خوردگی و مکانیسم شکست نشان داده شده است.
به منظور آنکه پاسخ کلی سازه به خوبی ثبت گردد؛ قبل از انجام آزمایش، ابزارهای مختلفی بر روی مدل نصب گردیده است. شتاب، جابهجایی و کرنش توسط شتابسنج، مبدل جابهجایی و کرنشسنج اندازهگیری میشود. در مجموع 40 شتاب-سنج و 12 مبدل جابهجایی و 15 کرنشسنج بر روی مدل نصب شده بود.
