بخشی از مقاله
چکیده
عملکرد لرزه اي ساختمانهاي فولادي داراي نامنظمیمقاومت در ارتفاع، با توجه به نوع و میزان نامنظمیو همچنین سطح شدت لرزه اي مورد توجه، در مقایسه با ساختمان هاي منظم میتواند به طور جدي متفاوت باشد . بطور معمول روالهاي تحلیل عملکرد لرزه اي براي سازه هاي منظم تدوین و گسترش داده شده است
از طرف دیگر در مناطق حوزه نزدیک کهفاصله کم بین گسل مولّد و ساختگاه فرصت کافی جهت میرا شدن را به امواج لرزه اي نمیدهد، زمان موثر در رکوردهاي حوزه نزدیک معمولا کمتر و همچنین دامنه ي سرعت و تغییرمکان نسبت به رکورد هاي دور از گسل بیشتر است و این موضوع سبب اعمال یکباره انرژي زلزله به سازه تنها در چند سیکل میشود
با توجه به رفتارغیر خطی سازه هاي نزدیک گسل و تاثیر نحوه توزیع سختی و مقاومت در ارتفاع سازه بر این رفتار غیر خطی، در این مطالعه ساختمان هاي با نامنظمیمقاومت در ارتفاعِ با اسکلت قاب خمشی ویژه فولادي تحت ضوابط لرزه اي زلزله حوزه نزدیک با استاندارد حداقل بارهاي طراحی ساختمانها، تألیف جامعه مهندسین عمران امریکا در سال 2010 میلاديل - - ASCE/SEI 7-10 با آنالیز استاتیکی و دینامیکی خطی طیفی طراحی گردید و سپس با ضوابط استاندارد لبهسازي لرزه اي ساختمانهاي موجود، تألیف جامعه مهندسین عمران امریکا در سال 2007 میلاديل - ASCE/SEI 41-06 - با آنالیز دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت رکوردهاي حوزه دور و حوزه نزدیک در دو حالت با و بدون اثر مولفه قائم زلزله مورد بررسی قرار گرفت.
عملکرد سازه هاي نامنظم مورد مطالعه نیز در مقایسه با سازه هاي منظم و با ضوابط و معیارهاي دستورالعمل بهسازي بصورت میانگین حاصل از 7 رکورد زلزله با یکدیگر مقایسه شد که با توجه به تحقیق حاضر، براي نامنظمیاز نوع طبقه ضعیف، ضوابط آیین نامه طراحی نیازمند بررسی بیشتري بوده که پیشنهاداتی براي ارتقاء ایمنی طراحی ساختمان مورد مطالعه انجام گرفت.
مقدمه
زلزله ها همواره در هنگام وقوع بدنبال نقاط ضعیف ساختمان هستند یعنی اثر آنها بر روي این قسمت ها میتواند مشکل ساز شود، این نقاط ضعیف معمولاً در اثر تغییرات سریع در سختی و مقاومت و یا شکل پذیري بوجود میآیند و اثرات این نقاط ضعیف با توزیع نادرست جرمهاي موثر برجسته تر و نمایان تر میگردد . عملکرد لرزه اي ساختمانهاي داراي توزیع نامنظم جرم، سختی و مقاومت در ارتفاع، با توجه به نوع و میزان نامنظمیو همچنین سطح شدت لرزه اي مورد توجه، در مقایسه با ساختمان هاي منظم متفاوت است. بطور معمول روالهاي تحلیل عملکرد لرزه اي براي سازه هاي منظم تدوین و گسترش داده شده است.
از طرف دیگر رکوردهاي حاصل از زلزله هاي حوزه نزدیک به جهت نزدیکی فاصله محل منبع انتشار موج داراي خواص ویژه اي میباشند که رفتار آنها را از سایر رکوردها متفاوت میسازد. زلزله هاي حوزه نزدیک داراي شتاب بالاتر و محتواي فرکانسی محدودتري در فرکانس هاي بالا نسبت به حوزه دور میباشند. نگاشت این زلزلهها، خصوصاً زمانی که تحت انتشار گسلش قرار میگیرند، داراي پالس هاي پریود بلند با دامنه بزرگ میباشند که اغلب در ابتداي رکورد زلزله دیده میشود
همچنین در مناطق حوزه نزدیک که فاصله کم بین گسل مولّد و ساختگاه فرصت کافی جهت میرا شدن را به امواج لرزه اي نمیدهد، زمان موثر در رکوردهاي حوزه نزدیک معمولا کمتر و همچنین دامنه ي سرعت و تغییرمکان نسبت به رکورد هاي دور از گسل بیشتر است و اینگونه رکوردها در صورت وجود پیش روندگی یا جهت پذیري رو به جلو دارند و معمولا پالس گونه نیز میباشد. این موضوع سبب اعمال یکباره انرژي زلزله به سازه تنها در چند سیکل میشود. این نوع بارگذاري نیاز شکل پذیري سازه را افزایش داده و در مقایسه با زلزله هاي دور از گسل سبب افزایش خسارت و رفتار غیر خطی میگردد.
جدول : 1 خلاصه انواع نامنظمیها و مقادیر آنها و نتایج حاصل از اعمال آن که تاکنون بررسی شده اند
با توجه به رفتارغیر خطی سازه هاي نزدیک گسل و تاثیر پارامتر نامنظمیعمودي سختی و مقاومت بر این رفتار غیر خطی، در این مطالعه برآنیم تا مطالعات انجام گرفته در رابطه با ساختمان هاي با نامنظمیمقاومت و سختی در ارتفاع را بررسی کنیم . براي این کار مدلهاي ساختمانهاي با نامنظمیمقاومت و سختی در ارتفاعِ با اسکلت قاب خمشی ویژه فولادي تحت ضوابط لرزه اي زلزله حوزه نزدیک با استاندارد طراحی ASCE/SEI 7-10 با آنالیز استاتیکی و دینامیکی خطی طیفی طراحی میشوند و سپس با ضوابط استاندارد کنترل لرزه اي و بهسازي ASCE/SEI 41-06 با آنالیز دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت رکوردهاي حوزه دور و حوزه نزدیک در دو حالت با و بدون اثر مولفه قائم زلزله مورد بررسی قرار میگیرند. بدیهی است که سازه هاي طراحی شده بر اساس استاندارد طراحی که کلیه ملزومات تعریف شده را رعایت نموده اند، در رکوردهاي حوزه دور باید معیارهاي پذیرش قابل قبولی را از خود ارائه دهند.
در رکوردهاي زلزله حوزه نزدیک عملکرد مدل هاي ساختمان ها با اعمال نامنظمیدر ارتفاع مورد هدف و بررسی این تحقیق است. همچنین برخی نتایج قبلی در رابطه با موضوع تحقیق کنترل و با نتایج جدید مقایسه خواهد شد. به عنوان مثال، اثر مولفه قائم در سازه ها با افزایش ارتفاع سازه بیشتر شده، در نتیجه باید در ساختمانهاي بلند اثر مولفه قائم زلزله هاي حوزه نزدیک را در نظر بگیریم، و یا نتایج حاصل از مطالعات قبلی نشان میدهد که آیین نامه هاي کنونی که بر مبناي زلزله هاي حوزه دور معمولی توسعه داده شده اند در بسیاري موارد نیاز به تدقیق دارند. بنابراین رفتار دقیق تر سازه و صحت آیین نامه هاي طراحی و کنترل لرزهاي مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
مشخصات سازه منظم و نامنظم مورد مطالعه
سازه اصلی مورد استفاده در این تحقیق ساختمان 7 طبقه با شکل و مشخصات ارتفاعی و پلان که در شکل - 1 - نشان داده شده است میباشد. سیستم مقاوم در برابر نیروي جانبی در دو جهت متعامد سازه قاب مقاوم خمشی فولادي ویژه میباشداتصالات. خمشی کاملاً گیردار و با جوش نفوذي کامل براي اینکه ورق پوششبال را کاملاً در بر گیرد فرض شده است.
شکل:1 پلان ساختمان 7 طبقه مورد مطالعه
مقاطع ستونها از نوع چهارگوش توخالی با ورق و تیرها نیز از تیر ورق به شکل مقاطع I شکل میباشند، به ترتیب براي ستون ها و تیرها استفاده شده اند. تیپ بندي تیرها و ستونهاي ساختمان 7 طبقه مورد مطالعه مطابق شکل - 1 - میباشد. ارتفاع هر طبقه مدل 7 طبقه 3/50 متر میباشد. پریود اصلی مدل مرجع مقدارشT= 1/07 ثانیه میباشد. اثرات بارگذاري محوري بر روي مقاومت خمشی ستون ها با اندرکنش P-M-M لحاظ شد. اندرکنش خاك –سازه در مدل لحاظ نگردید.
جدول :2 بار گسترده اعمالی به سازه مورد مطالعه
سازه مورد مطالعه به طور سه بعدي در نرم افزار تحلیل سازه اي Etabs 9.7.3 براي تحلیل هاي خطی - استاتیکی معادل - و دینامیکی طیفی مطابق با استاندارد ل حداقل بارهاي طراحی ساختمانها، تألیف جامعه مهندسین عمران امریکا در سال 2010 میلاديل - ASCE/SEI 7-10 - و در نرم افزار تحلیل سازه اي لپرفورمل Perform -3D طراحی شد. سپس براي تحلیل هاي غیرخطی مطابق با استاندارد لبهسازي لرزه اي ساختمانهاي موجود، تألیف جامعه مهندسین عمران امریکا در سال 2007 میلادي ل - - ASCE/SEI 41-06 مدل و کنترل گردید. رفتار غیرخطی تیرها و ستون ها با تشکیل مفاصل پلاستیک متمرکز شده در انتهاي آنها مدلسازي شد.
