بخشی از مقاله
چکیده :
یکی از راههای حفظ و تقویت سازه های آجری در برابر زلزله های مخرب ؛ استفاده از ابزار کنترل فعال می باشد.
روش کنترل فعال سازه ها ، سالهاست که در مورد سازه های فلزی وبتنی مورد بررسی قرار می گیرد اما ازاین روش در کنترل سازه های آجری ؛ استفاده ای حتی ازلحاظ بررسی عددی نیز به عمل نیامده است. در این مقاله از روش کنترل فعال؛ در کنترل یک سازه آجری ساده - یک دیوار آجری - استفاده شده است.
از آنجا که متداولترین سازه های آجری که در چند طبقه ساخته می شوند ؛ سازه های آجری با دیوارهای محصور - کلاف بندی شده - می باشند لذا دراین مقاله این نوع دیوارهای آجری مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مقاله ابتدا مدل کامپیوتری که برای شبیه سازی رفتار دینامیکی دیوارهای آجری محصور در نظر گرفته شده است ، معرفی میگردد سپس الگوریتمی برای کنترل فعال اینگونه دیوارها ارائه می شود . در انتها نیز رفتار دینامیکی دیوارهای آجری محصور که به روش کنترل فعال در مقابل زلزله مقاوم شده اند؛ مورد بررسی قرار می گیرد.
١- مقدمه :
تا کنون بررسی های زیادی در مورد رفتار سازه های آجری صورت گرفته است . متداولترین این سازه ها ، سازه های آجری محصور می باشند . ازجمله کارهایی که در مورد سازه های آجری محصور صورت گرفته ، می توان به کارهای Moroni و همکارانش]١[ اشاره کرد .آنها حدود ٥٠ آزمایش در مقیاس واقعی بر روی دیوارهای آجری محصور انجام دادند و همچنین یک مدل ساده برای رفتار غیر خطی دیوارهای آجری محصور بر اساس نتایج آزمایشگاهی خود ارایه کردند
از دیگر کسانی هستند که در این زمینه کار کردند .آنها بر اساس آزمایشاتی که بر روی دیوارهای آجری محصور با مقیاس ٥:١ انجام دادند ، یک مدل سه خطی برای منحنی پوش پسماند این نوع دیوارها ارایه کردند .همچنین آنها یک سری آزمایشات میز لرزان بر روی دو مدل از یک ساختمان آجری محصور انجام دادند . از طرفی مقوله کنترل فعال سازه ها نیز سالهاست که در مورد سازه های فلزی و بتنی مورد بررسی قرار می گیرد .
از جمله این کارها می توان به کارهای Yang و همکارانش]٤[ در زمینه کنترل بهینه خطی و غیر خطی سازه ها و همچنین کارهای Ghaboussi و همکارانش ]٥-٦[ در زمینه استفاده از شبکه عصبی در کنترل خطی و غیر خطی سازه ها نام برد .اما تا کنون از روش کنترل فعال سازه ها در کنترل سازه های آجری ، استفاده ای حتی از لحاظ بررسی عددی نیز به عمل نیامده است که در این مقاله سعی می شود تا حدودی به این مقوله پرداخته شود .
٢- مدل تحلیلی دیوار آجری محصور :
بر اساس نتایج آزمایشگاهی بدست آمده ، یک مدل تحلیلی ساده جهت پیش بینی رفتار غیر خطی دیوارهای آجری محصور ، توسط Moroni و همکارانش]١[ ارایه شده است که در این مقاله از این مدل در شبیه سازی رفتار دینامیکی دیوار آجری استفاده می شود . این مدل ، دیوار آجری محصور شده را به صورت یک فنر برشی درنظرمیگیرد که سختی آن از یک مدل سه خطی اولیه و حلقههای هیسترزیس کاهش سختی شبیه شکل ١ پیروی میکند .
شکل ١ : مدل رفتار غیر خطی دیوار آجری محصور
پارامترهای γo ، γ2، γ3 ، Ke ، V1 و V2 به صورت زیر تعریف میشوند :
: V 1 نیروی جانبی برابر با سطح تسلیم اولیه ، یعنی حالتی که بعد از آن دیوار شروع به رفتار غیر
خطی میکند ، مطابق با کرنش برشی ٢٤٠٠/١
: V 2 بار جانبی ماکزیمم : K e سختی موثرفنر برشی
: γo کرنش مربوط به سیستم الاستوپلاستیک با سختی Ke و بار جانبی V2
: γ2 کرنش مربوط به لحظه رسیدن به بار جانبی V2
: γ3 کرنش نهایی که بعد از آن دیوار تخریب شده فرض میشود .
کاهش سختی با مشخص کردن یک نقطه عمومی بر روی محور بارکه در این مقاله منطبق برV1 است درنظر گرفته میشود ، به این ترتیب که خطوط باربرداری به سمت این نقطه هدف گیری میکنند و هنگام تقاطع با محور تغییر مکان ، به سمت نقطه ماکزیمم یا مینیمم قبلی جهت گیری میکنند.بار جانبی V1نیز وابسته به بار عمودی اعمال شده σo ، مقاومت برشی مصالح τm وسطح مقطع دیوارAm میباشد و با بهره گیری از روش حداقل مربعات درمورد دادههای تجربی ،از رابطه - ١ - بدست میآید :
که در این روابط h ارتفاع دیوار و α1 و α2 ضرایبی هستند که از آزمایش بدست می آیند.دراین مقاله میرایی دیوار، معادل %٥ در نظر گرفته می شود که مطابق با پیشنهاد Moroni و همکارانش]١[ می باشد .مشخصات دیگر دیوار آجری محصور به کار برده شده در این مقاله به قرار زیر است :
١- سختی موثر اولیه ونیز سختی ثانویه دیوار به ترتیب برابر ٤٣٢٦٢١ و ٤٩٥٤٤ نیوتن بر سانتیمتر می باشند .
٢- مقاومتهای الاستیک و پلاستیک دیوار به ترتیب برابر ٣٤٤١٥ و ٩٧٥٢٥ نیوتن می با شند .
٣- میرایی دیوار برابر ١٨٥٠ نیوتن - ثانیه بر سانتیمتر می باشد .
٤- سربار دیوار آجری که به عنوان جرم متمرکز در بالای آن فرض شده ، برابر ١٥٨ نیوتن مجذور ثانیه بر سانتیمتر می باشد
