بخشی از مقاله
چکیده
بسیاری از ساختمانهای بتنی که در نیم قرن گذشته احداث شده اند حداقل ضواب مورد نیاز جهت نیروهای زلزله را ارضاء نمی نمایند و بعلت عدم طراحی دقیق و بر اساس آئین نامه های قدیمی اکثر ساختمانهای موجود را می توان جزو ساختمانهای نیمه مقاوم و غیر مقاوم طبقه بندی نمود که نیاز به بهسازی دارند. با توجه به نیاز به مقاوم سازی و بهسازی سازه ها در این تحقیق سعی بر آن شد تا با بررسی عملکرد میراگر ویسکوز در سه مدل ساختمان با ارتفاع های متفاوت 3، 5 و 7 طبقه آن عملکرد مورد انتظار بدست آید.
برای همین منظور ساختمانهای مذکور بگونه ای که در برابر بارگذاری جانبی، ضعیف باشند، طراحی شده سپس با انتخاب رکوردهای مناسب و تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی در سه مدل پیشنهادی ضعف آنها نشان داده شد. در مرحله بعد میراگر ها برای مقاوم سازی اضافه شدند و رفتار آنها با حالت قبل مقایسه گردید تا روشن شود که تا چه اندازه ای باعث بهبود رفتار لرزه ای و کاهش پاسخ های دینامیکی ساختمانها می شوند. مطالعات انجام شده بیانگر آن است که در سازه های بتنی دمپر ویسکوز که وابسته به سرعت می باشد از عملکرد مطلوبی برخوردار بود و سهم بسزای در مستهلک سازی انرژی و کاهش تغییر مکان نسبی طبقات نسبت به ساختمان مبنا را از خود نشان داد.
-1 مقدمه
در طراحی بعضی از ساختمانهایی که در سالهای گذشته ساخته شده اند نیروی جانبی به درستی در نظر گرفته نشده است، یا در موقع ساخت و یا بعد از آن آسیب دیده اند. تحقیقات متعدد تحلیلی و آزمایشگاهی نشان می دهد که میراگرها می توانند بطرز موثری تغییر مکانهای ناشی از زلزله را کاهش دهند. بدین صورت عملکرد بیشتر اعضای باربر سازه، در محدوده ارتجاعی باقی می ماند. پذیرفتن تغییر شکلهای غیر ارتجاعی که آئین نامه های طراحی بواسطه شکل پذیری سازه ها مجاز می دانند، به مفهوم ایجاد خسارت قابل توجه در اعضای سازه ای و غیر سازه ای می باشد.
لذا بکارگیری میراگرها می تواند عامل کاهش خسارت از هر دو جنبه سازه ای و غیر سازه ای باشد و این مسأله در کاهش هزینه مقاوم سازی سازه های آسیب دیده از زلزله، تأثیر زیادی دارد.این وسائل را به سادگی میتوان در سازه های موجود جاسازی و یا در صورت لزوم بعد از بارگذاری - رخداد زلزله - تعویض نمود>1'2] .در این پژوهش که از میراگر ویسکوز جهت نمایش عملکرد آنها استفاده شده است و میراگرها بصورت مهاربند در دهانه ها اجرا شده جهت مستهلک نمودن و محدود کردن حرکت جانبی ساختمان تا حتی المقدور در اثر زلزله آسیب کمتری به سازه برسد.
در ابتدا سه مدل سازه با ارتفاع و دهانه های مختلف در نرم افزار Etabs طبق آیین نامه زلزله 2800 ویرایش سوم در منطقه لرزه خیزی متوس مدل گردید و سپس به ارزیابی و تحلیل دینامیکی غیر خطی مدل های آیین نامه ای پرداخته شد. با توجه به اینکه فرض شده سازه ها در منطقه لرزه خیزی متوس طراحی شده،ساختمانهای مذکور بگونهای که در برابر بارگذاری جانبی، ضعیف باشند، طراحی شده وساختمان ها در منطقه لرزه خیزی خیلی شدید قرار گرفته و آسیب پذیر می باشند. که با تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی می توان نشان دادکه ساختمان ها آسیب پذیر هستند. جهت بهبود عملکرد و جذب انرژی درسازه های بتنی از دمپر ویسکوز در دهانه ها و ارتفاع های مختلف به سازه ها معرفی می شود، و بهترین مکان در این تحلیل ها مشخص خواهد شد.
-2-1 میراگرهای وابسته به سرعت - شامل انواع ویسکوز -
میراگرهای مایع ویسکوز بر اساس اتلاف انرژی در اثر جریان مایع از میان تعدادی سوراخ، کار می کنند. این میراگرها سالهای زیادی در صنایع نظامی فضایی و اتومبیلها کاربرد داشته و دارد. امروزه از این میراگر در ساختمانها نیز استفاده می شود. میراگر مایع ویسکوز اکثراً رفتار خطی از خود نشان می دهد و نسبتاً حساسیت کمی به دما دارد. مطالعات وسیعی درباره خواص این میراگر توس کمپانی Taylor انجام پذیرفته است
Pong و همکاران در سال 1994 نشان دادند که استفاده از میراگر مایع ویسکوز در طبقات پایین، باعث اتلاف انرژی مطلوبتری می شود.مطالعات Arima و همکاران در سال 1988 برروی یک سازه فولادی چهار طبقه مجهز به این میراگر، کاهشی در حدود 66 تا 80 درصد در پاسخ را نشان می دهد. وی با مطالعه بر روی یک سازه بتنی، کاهش 33 تا 75 درصد را بدست آورد.
یکی از مزایای این میراگر آن است که نیری میرایی با تغییر مکان، غیر هم فاز می باشد. زمانی که تغییر مکان سازه به حداکثر می رسد، سرعت صفر می شود و نیروی میراگر نیز صفر می شود و زمانی که تغییر مکان صفر می گردد، سرعت در حداکثر مقدار قرار دارد. این بدان معنی است که نیروی میراگر زمانی به سازه اعمال می شود که نیروهای داخلی سازه کوچکند. پس استفاده از این میراگر الزامی در تقویت اعضای کناری ایجاد نمی کند و این نکته در مقاوم سازی سازه های موجود اهمیت زیادی دارد
-2 مدلسازی ساختمانهای مورد نظر و طراحی اولیه
قاب های مطالعه شده قسمتی از ساختمانی با سیستم قاب خمشی بتن مسلح با شکل پذیری متوس در دو جهت انتخاب شده است. که بطور قراردادی و تقریبی می توان ساختمانهای متوس 7-3 - طبقه - را پوشش دهد.به منظور ارزیابی آسیب پذیری سازه های بتنی مسلح از سه مدل ساختمان بتنی مسلح با تعداد طبقات مختلف 3، 5 و 7 طبقه و بترتیب از2×3 و3×4 و 4 ×6 دهانه و طبقه اول 3 متر و بقیه طبقات 3/20 متر استفاده شده است. این ساختمانها در منطقه با خطر لرزه خیزی متوس و بر روی خاک از تیپ شماره II بنا شده و دارای سقف تیرچه بلوک است. کاربری ساختمان در تمامی طبقات مسکونی بوده و ضریب رفتار آن 7 در نظر گرفته شده است.
فرضیات بکار رفته در طراحی و مقاوم سازی آنها به صورت یکسان انتخاب گردیده است و در مدلسازی سیستم ها تلاش شده تا حد امکان از مقاطع متعارف و مرسوم استفاده شود. بنابراین در مدلها مقاطع تیرهای و ستون ها از پایین به بالا، کاهش داده شدند، البته طراحی اعضای بتن آرمه بر اساس ضواب آئین نامه$&, 318-99 انجام شده است. ذکر یک نکته ضروری است که این کار باید با ملاحظه و کنترل تغییر مکانهای جانبی و نسبت تغییر مکانهای جانبی طبقات صورت گیرد تا مقادیر بدست آمده از اعداد مجاز تجاوز ننمایند و مشکلی از لحاظ جابجایی و تغییر مکان ایجاد نگردد. بارهای ثقلی وارد بر ساختمان شامل بارهای مرده و زنده است.
مقدار بارهای مرده و زنده بر اساس جزییات اجرایی سقف ها و دیوارها به این ترتیب مقادیر بارهای مرده کف طبقات 600 کیلوگرم بر متر مربع و بام 550 کیلو گرم بر متر مربع، بار زنده طبقات برابر 200 کیلو گرم بر متر مربع و بام 150 کیلوگرم می باشد. سپس قاب ها، تحت تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی قرار می گیرند. دلیل انتخاب چنین مقاطعی این است که سازه باید از لحاظ مقاومتی ضعیف باشد تا مقاوم سازی آن توجیه پیدا کند.
شکل 1-2 طراحی اولیه ساختمانهای مورد نظر سه، پنج و هفت طبقه
