توزیع خسارت لرزه ای در اجزاء ساختمان های فولادی - دانلود رایگان
دانلود رایگان وارد آمدن خسارت سازهای با مفهوم رفتار غیر ارتجاعی و درنتیجه انرژی هیسترزیس نزدیکی بسیاری دارند. لذا میتوان گفت که انرژی هیسترزیس در این سطوح، معیاری قابل
دانلود رایگان
توزیع خسارت لرزه ای در اجزاء ساختمان های فولادی با میراگر ویسکوالاستیک...
وارد آمدن خسارت سازهای با مفهوم رفتار غیر ارتجاعی و درنتیجه انرژی هیسترزیس نزدیکی بسیاری دارند. لذا میتوان گفت که انرژی هیسترزیس در این سطوح، معیاری قابل توجه جهت طراحی و یا کنترل سازه میتواند باشد. بستگی زیاد انرژی هیسترزیس به خسارت سازهای موجب شده تا این مفهوم و روشهای نوین طراحی سازهای موردتوجه محققان و مهندسان قرار گیرد.در این پژوهش، ابتدا سه قاب 4، 8 و 12 طبقه فولادی با سیستم قاب خمشی متوسط به روش استاتیکی معادل بر اساس ویرایش اول استاندارد2800 و به وسیله نرمافزار ETABS(Ver. 9.5.0) طراحی شده اند، سپس تمام قابها تحت اثر هفت شتاب نگاشت حوزه نزدیک و هفت شتاب نگاشت حوزه دور به وسیله نرمافزار PERFORM3D(Ver.5) مورد آنالیز دینامیکی غیرخطی قرارگرفته اند. هدف از این مطالعه بررسی نحوه توزیع خسارت، انرژی، جابجایی نسبی، جابجایی بام و برش پایه در قابهای موردبررسی است. در ادامه لزوم به کارگیری روش مقاومسازی جهت کاهش جابجایی نسبی، بر مبنای آیین نامه شرح داده شده است، سپس از میراگرهای ویسکوالاستیک جهت مقاومسازی و کاهش خسارت در قابهای موردبررسی، استفاده شده است.نتایج به دست آمده حاکی از آن است که علیرغم توزیع یکنواخت مقاومت در ارتفاع طبقات، نمودارهای توزیع انرژی هیسترزیس و خسارت از این توزیع پیروی نمیکنند و تمرکز انرژی و خسارت در یک یا چندطبقه مشاهده میشود. لذا برای استفاده بهینه از حداکثر ظرفیت سیستم، طراحی سازهها صرفاً بر اساس مقاومت، منطقی به نظر نمیرسد و باید پارامترهای دیگری مانند انرژی هیسترزیس که نقش عمدهای در خسارت اعضای سازه دارند، درروند طراحی لحاظ شود که در این تحقیق از میراگرهای ویسکوالاستیک جهت مقاومسازی استفاده شده است، نتایج نشان میدهد که این نوع از میراگر نقش زیادی در جذب انرژی و کاهش خسارت در ساختمانها دارد. همچنین تأثیر استفاده از میراگرهای ویسکوالاستیک بر کاهش خسارت قابهای با ارتفاع زیاد، بیشتر بوده است و تحت زلزلههای حوزه نزدیک عملکرد خوبی در کاهش خسارت نشان میدهد. واژه هاي كليدي: انرژی هیسترزیس، خسارت، تحلیل دینامیکی، مقاومسازی، میراگر ویسکوالاستی فصل 1 مقدمه1 1-1 مقدمه2 1-2 ضرورت و اهداف تحقیق3 1-3 ساختار پایاننامه4 فصل 2 مروری بر منابع5 2-1 مقدمه6 2-2 مفاهیم اولیه انرژی6 2-2-1معادلات انرژی در سیستم یک درجه آزادی 7 2-2-2معادله انرژی مطلق 8 2-2-3معادله انرژی نسبی9 2-2-5تجزیه انرژی ورودی به عبارتهای مختلف انرژی 10 2-2-5-2 انرژی هیسترتیک()11 2-2-5-3 انرژی میرایی لزج یا ویسکوز()12 2-2-5-4 انرژی جنبشی ()12 2-2-5-5انرژی الاستیک()13 2-2-6 تأثیر پارامترهای سازهای بر انرژی ورودی13 2-2-6-1 تأثیر دوره تناوب سازه13 2-2-6-2 تأثیر نسبت شکل پذیری و مدل هیسترتیک در انرژی ورودی14 2-2-6-3 تأثیر نسبت میرایی در انرژی ورودی14 2-3 شاخص های خسارت14 2-3-1شاخصهای خسارتی بیشینه تغییرشکل15 2-3-1-1 نسبت شکل پذیری15 2-3-1-2 تغییر مکان نسبی بین طبقه ای16 2-3-1-3 نسبت خسارت خمشی16 2-3-2 شاخصهای خسارتی تجمعی16 2-3-2-1 تغییر شکل های تجمعی نرمال شده17 2-3-2-2 انرژی تلف شده تجمعی نرمال شده17 2-3-2-3 خستگی سیکل کوتاه17 2-3-3-1 تغییر مکان حداکثر و اتلاف انرژی18 2-3-3-2 منحنی لنگر - انحنا19 2-4 کنترل های لرزهای24 2-4-1 انواع سيستم های کنترل کننده لرزهای24 2-4-1-1 سيستم کنترل کننده غيرفعال25 2-4-1-2 سيستم کنترل کننده فعال26 2-4-1-3 سيستم کنترل کننده پيوندي27 2-4-1-4 سيستم کنترل کننده نيمه فعال28 2-5 ميراگرها28 2-5-1 میراگرهای جرمی تنظیم شده29 2-5-2 میراگر مایع تنظیم شده31 2-5-3 میراگر ویسکوز42 2-5-4 میراگرهای تسلیمی (فلزی)35 2-5-5 میراگرهای آلیاژ فلزی با تغییرشکل حافظه ای38 2-5-6 میراگرهای اصطکاکی40 2-5-7 میراگرهای ویسکوالاستیک42 2-5-7-1 ساختار مواد ويسكوالاستيك42 2-5-7-2 مشخصات ديناميكي ميراگرهاي ويسكوالاستيك43 2-5-7-3 مدل سازی سازه های داراي ميراگر ويسكوالاستيك46 2-5-7-4 روش انرژي كرنشي مودال48 2-5-7-5 روش طراحي49 2-5-7-6 پیشینه کاربردی میراگرهای ویسکوالاستیک51 فصل 3 معرفی و مدلسازی سازههای موردمطالعه54 3-1 مقدمه55 3-2 قابهای موردبررسی در این مطالعه55 3-3 بارگذاری و طراحی قابها در نرمافزار ETABS ver9.5.056 3-4 چگونگی انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی59 3-5 انتخاب شتاب نگاشت ها60 3-6 هم پایه کردن شتاب نگاشت های انتخابی61 3-7 خصوصیات نرمافزار Perform 3D61 3-7-1 المانهای مورداستفاده در نرمافزار Perform 3D61 3-7-2 گام زمانی در آنالیز غیرخطی نرمافزار Perform 3D62 3-7-3 تکنیک حل نرمافزار Perform 3D62 3-7-4 انرژی در نرمافزار Perform 3D62 3-7-4-1 محاسبه انرژیهای غیر الاستیک و کرنشی63 3-7-4-2 خطای انرژی65 3-7-5 فرضیات تحلیل دینامیکی و مدلسازی در نرمافزار Perform3D65 3-7-6 مدلسازی میراگر ویسکوالاستیک در نرمافزار Perform 3D65 3-7-7کنترل صحت مدلسازی میراگر ویسکوالاستیک در نرم افزارPerform 3D68 فصل 4 نتایج و تفسیر آنها71 4-1 مقدمه72 4-2 بررسی نتایج تغییر مکان نسبی طبقات73 4-2-1 قاب 4 طبقه73 4-2-2قاب 8 طبقه75 4-2-3 قاب 12 طبقه77 4-2-4نتایج میانگین تغییر مکان نسبی طبقات در قابها79 4-3 بررسی نتایج تاریخچه زمانی انرژی ورودی زمینلرزه81 4-3-1نتایج تاریخچه زمانی انرژی ورودی زلزله لندرز81 4-3-1-1 قاب 4 طبقه81 4-3-1-2 قاب 8 طبقه83 4-3-1-3 قاب 12 طبقه83 4-3-2نتایج تاریخچه زمانی انرژی ورودی زلزله طبس84 4-3-2-1 قاب 4 طبقه84 4-3-2-2 قاب 8 طبقه85 4-3-2-3 قاب 12 طبقه86 4-4 بررسی انرژی هیسترزیس در سازه87 4-4-1 قاب 4 طبقه88 4-4-2 قاب 8 طبقه89 4-4-3 قاب 12 طبقه90 4-4-4بررسی میانگین انرژی هیسترزیس وارد بر قابها91 4-5 بررسی انرژی باقی مانده در سازه91 4-5-1قاب 4 طبقه92 4-5-2 قاب 8 طبقه93 4-5-3 قاب 12 طبقه94 4-5-4بررسی میانگین انرژی باقیمانده در قابها 95 4-6 بررسی نسبت انرژی هیسترزیس به انرژی ورودی در قابها95 4-7 بررسی توزیع خسارت در ارتفاع قابهای موردبررسی96 4-7- قاب 4 طبقه 96 4-7-2 قاب 8 طبقه98 4-7-3 قاب 12طبقه 100 4-7-4 نتایج میانگین شاخص خسارت طبقات در قابها102 4-8 بررسی شاخص خسارت کل سازه در قابهای موردبررسی104 4-9 بررسی برش پایه در سازه105 4-9-1 قاب 4 طبقه106 4-9-2 قاب 8 طبقه107 4-9-3 قاب 12طبقه108 4-9-4 نتایج میانگینبرش پایه قابهای موردبررسی109 4-10 بررسی جابجایی بام در سازه110 فصل 5 جمع بندي و پيشنهادها111 5-1 مقدمه112 5-2 نتیجه گیری112 5-3 پيشنهادات113 مراجع11 شکل (1-1) خسارت جانی ناشی از زمینلرزههای مهم3 شکل (2-1) مدل ریاضی حرکت یک سیستم یک درجه آزادی8 شکل (2-2) تاریخچه زمانی انرژِی یک قاب خمشی فولادی 5 طبقه با میرایی 5 درصد11 شکل (2-3) نحوه عملکرد ميراگر جرمي، راست - چگونگي وارد شدن نيروي اينرسي ميراگر، وسط - حرکت ساختمان به سمت راست، ثابت ماندن جرم و جمع وکشيده شدن فنرها، چپ - حرکت ساختمان به سمت چپ، ثابت ماندن جرم و جمع وکشيده شدن فنرها30 شکل (2-4) ميراگر مايع تنظیم شده ستوني در برج ملينيوم31 شکل (2-5) ميراگر مايع تلاطمي32 شکل (2-6) ميراگر ويسکوز به همراه جزئيات آن33 شکل (2-7) حلقه کامل انرژی تلف شده براي ميرايي ويسکوز35 شکل (2-8) ميراگر تسليمي مثلثي شکل (TADAS) و منحني پسماند آن36 شکل (2-9) ميراگر تسليمي X-شکل(ADAS)36 شکل (2-10) سيستم بادبند شکل پذیر37 شکل (2-11) ميراگرهاي تسليمي در بادبندهاي هم محور37 شکل (2-12) منحنی های تنش و کرنش و جزييات انتقال حرارت براي اصطلاحاً رفتار فوق الاستيک39 شکل (2-13) منحنی های تنش و کرنش و جزييات انتقال انرژي براي حالت ميرايي هیسترزيس فلز ترد39 شکل (2-14) حلقه های هیسترزيس براي ميراگرهاي آلياژي با تغيير شکل حافظه ای a) رفتار فوق الاستيک SMA و b) ميرايي هیسترزيس فلز ترد40 شکل (2-15) حلقه های پسماند انواع میرایی ها41 شکل (2-16) میراگر ویسکوالاستیک42 شکل (2-17) منحني پسماند ميراگر ويسكوالاستيك44 شکل (2-18) ضريب افزايش ديناميكي برحسب فركانس بار وارده به فركانس طبيعي سيستم مدل سازی46 شکل (2-19)مدل تحلیلی ماکسول برای مواد ویسکوالاستیک47 شکل (2-20) مدل تحليلي كلوين براي مواد ويسكوالاستيك47 شکل (3-1) مشخصات مقاطع قاب 4 طبقه57 شکل (3-2) مشخصات مقاطع قاب 8 طبقه57 شکل (3-3) مشخصات قاب 12 طبقه58 شکل (3-4) جانمایی میراگر در قاب 8 طبقه59 شکل (3-5) بارگذاری و باربرداری یک المان غیرخطی63 شکل (3-6) تغییرات انرژی برای مسیرهای شکل (3-5)64 شکل (3-7) نمودار مدول ذخیره برشی برحسب فرکانس.66 شکل (3-8) نمودار مدول اتلاف برشی برحسب فرکانس.66 شکل (3-9) ابعاد و اندازه ساختمان مورد آزمایش68 شکل (3-10) منحنی هیسترزیس میراگر ویسکوالاستیک تحت زلزله السنترو 69 شکل (3-11) منحنی هیسترزیس حاصل از مدل سازی در Perform3D70 شکل (4-1) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور بدون میراگر74 شکل (4-2) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور با میراگر74 شکل (4-3) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک بدون میراگر75 شکل (4-4) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک با میراگر75 شکل (4-5) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور بدون میراگر76 شکل (4-6) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور با میراگر76 شکل (4-7) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک بدون میراگر77 شکل (4-8) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک با میراگر77 شکل (4-9) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور بدون میراگر78 شکل (4-10) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور با میراگر78 شکل (4-11) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک بدون میراگر79 شکل (4-12) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک با میراگر79 شکل (4-13) نتایج میانگین تغییرمکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک80 شکل (4-14) نتایج میانگین تغییرمکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک80 شکل (4-15) نتایج میانگین تغییرمکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک81 شکل (4-16) قاب 4 طبقه تحت رکورد دور لندرز بدون میراگر82 شکل (4-17) قاب 4 طبقه تحت رکورد دور لندرز با میراگر82 شکل (4-18) قاب 4 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز بدون میراگر82 شکل (4-19)قاب 4 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز با میراگر82 شکل (4-20) قاب 8 طبقه تحت رکورد دور لندرز بدون میراگر83 شکل (4-21) قاب 8 طبقه تحت رکورد دور لندرز با میراگر83 شکل (4-22)قاب 8 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز بدون میراگر83 شکل (4-23)قاب 8 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز با میراگر83 شکل (4-24) قاب 12 طبقه تحت رکورد دور لندرز بدون میراگر84 شکل (4-25) قاب 12 طبقه تحت رکورد دور لندرز با میراگر84 شکل (4-26) قاب 12 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز بدون میراگر84 شکل (4-27)قاب 12 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز با میراگر84 شکل (4-28) قاب 4 طبقه تحت رکورد دور طبس بدون میراگر85 شکل (4-29) قاب 4 طبقه تحت رکورد دور طبس با میراگر85 شکل (4-30) قاب 4 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس بدون میراگر85 شکل (4-31)قاب 4 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس با میراگر85 شکل (4-32) قاب 8 طبقه تحت رکورد دور طبس بدون میراگر86 شکل (4-33) قاب 8 طبقه تحت رکورد دور طبس با میراگر86 شکل (4-34) قاب 8 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس بدون میراگر86 شکل (4-3)قاب 8 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس با میراگر86 شکل (4-36) قاب 12 طبقه تحت رکورد دور طبس بدون میراگر87 شکل (4-37) قاب 12 طبقه تحت رکورد دور طبس با میراگر87 شکل (4-38) قاب 12 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس بدون میراگر87 شکل (4-39)قاب 12 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس با میراگر87 شکل (4-40) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، دردوحالت با و بدون میراگر88 شکل (4-41) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر88 شکل (4-42) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، در دو حالت با و بدون میراگر89 شکل (4-43) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر89 شکل (4-44) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، در دو حالت با و بدون میراگر90 شکل (4-45) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر90 شکل (4-46) میانگین انرژی هیسترزیس وارد بر قابها تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر91 شکل (4-47) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، دردوحالت با و بدون میراگر92 شکل (4-48) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر92 شکل (4-49) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، در دو حالت با و بدون میراگر93 شکل (4-50) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر93 شکل (4-51) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، در دو حالت با و بدون میراگر94 شکل (4-52) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر94 شکل (4-53) میانگین انرژی باقیمانده در قابها تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر95 شکل (4-54) نسبت میانگین انرژی هیسترزیس به انرژی ورودی در قابها تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک96 شکل (4-55) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت بدون میراگر97 شکل (4-56) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت با میراگر97 شکل (4-57) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت بدون میراگر98 شکل (4-58) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت با میراگر98 شکل (4-59) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت بدون میراگر99 شکل (4-60) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت با میراگر99 شکل (4-61) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت بدون میراگر100 شکل (4-62) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت با میراگر100 شکل (4-63) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت بدون میراگر101 شکل (4-64) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت با میراگر101 شکل (4-65) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت بدون میراگر102 شکل (4-66) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت با میراگر102 شکل (4-67) نتایج میانگین توزیع خسارت در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک103 شکل (4-68) نتایج میانگین توزیع خسارت در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک103 شکل (4-69) نتایج میانگین توزیع خسارت در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک104 شکل (4-70) نتایج میانگین خسارت کلی در قابهای موردبررسی تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک105 شکل (4-71) برش پایه قاب 4طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در دو حالت با و بدون میراگر (تن)106 شکل (4-72) برش پایه قاب 4طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در دو حالت با و بدون میراگر (تن)106 شکل (4-73) برش پایه قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در دو حالت با و بدون میراگر (تن)107 شکل (4-74) برش پایه قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در دو حالت با و بدون میراگر (تن)107 شکل (4-75) برش پایه قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در دو حالت با و بدون میراگر (تن)108 شکل (4-76) برش پایه قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در دو حالت با و بدون میراگر (تن)108 شکل (4-77) میانگین برش پایه قابهای موردبررسی، تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک در دو حالت با و بدون میراگر (تن)10 جدول (2-1) خواص یک میراگر ویسکوالاستیک نمونه45 جدول (2-2) مقادير نسبت ميرايي و تغييرات فركانس منطبق با آن براي يك ميراگر ويسكوالاستيك خاص با فرض ميرايي متناسب48 جدول (3-1) مشخصات رکورد زلزلههای حوزه نزدیک مورد استفاده در این تحقیق60 جدول (3-2) مشخصات رکورد زلزلههای حوزه دور مورد استفاده در این تحقیق60 جدول (3-3) اطلاعات سختی و میرایی میراگر ویسکوالاستیک در قاب 4 طبقه67 جدول (3-4) اطلاعات سختی و میرایی میراگر ویسکوالاستیک در قاب 8 طبقه67 جدول (3-5) اطلاعات سختی و میرایی میراگر ویسکوالاستیک در قاب 12 طبقه67 جدول (3-6) مشخصات مقاطع المانهای مورداستفاده68 جدول (3-7) ابعاد و اندازه میراگر ویسکوالاستیک69 جدول (4-1) جدول حالات مختلف بررسی قابها در این پژوهش73 جدول (4-2) مقادیر جابجایی بام برحسب سانتی متر برای رکوردهای حوزه دور110 جدول (4-3) مقادیر جابجایی بام برحسب سانتیمتر برای رکوردهای حوزه نزدیک110 فصل 1-1 مقدمه سالانه در جهان، به طور متوسط 10000 نفر در اثر زلزله میمیرند (شکل (1-1)). بررسیهای سازمان یونسکو نشان میدهد که خسارت مالی ناشی از زلزله از سال 1926 تا 1950 میلادی، چیزی در حدود 10 میلیارد دلار بوده است. در این فاصله زمانی در آسیای میانه دو شهر و 200 روستا تخریب شدند. از آن موقع به بعد نیز چندین شهر ازجمله عشقآباد (1948)، اقادیر (1960)، اسکو پیه (1963)، ماناگوا (1972)، گمونا و تانگ شان (1976)، مکزیکوسیتی (1985)، اسپیتاکا (1988)، کوبه (1995)، شهرهایی در ترکیه و تایوان (1999) و صدها روستا در اثر زمینلرزه با خاک یکسان شدند. نوشتههای تاریخی گواه نگرانی دیرینه بشر از خطرات ناشی از زمینلرزه میباشند[1]. به همین دلیل است که انسان درصدد مقابله با این پدیده طبیعی میباشد که در این راه پیشرفتهای چشمگیری نیز کرده است. اما بااین وجود به دلیل پیچیدگی بیش ازحد این پدیده کماکان نتوانسته چه ازلحاظ جانی و چه ازلحاظ مادی به ایمنی و تضمین کامل برسد. امروزه به خوبی مشخص شده است که سازههای طراحی شده بر اساس ضوابط آیین نامه های موجود، در برابر زلزلههای شدید، متحمل خسارات سنگین خواهند شد. ولی بااین وجود هنوز برخی ضوابط طراحی لرزهای ( خصوصاً در طراحی اولیه سازهها ) بر پایه تحلیلهای ارتجاعی و استفاده از یک نیروی استاتیکی معادل با زلزله بناشده اند[2و3]. بارهای لرزهای اصولاً ماهیتی قراردادی و اعتباری داشته و نیروهای طراحی لرزهای پیشنهادشده توسط آیین نامه ها عموماً به مراتب کوچک تر از نیروهایی میباشند که در هنگام زلزله به سازه وارد میگردند. نیروهای بکار گرفته شده به وسیله زلزله به ویژگیهای الاستیک و پلاستیک سازه بستگی دارند. پژوهشهای مختلف نشان میدهند که در پاسخ لرزهای سازهها، پارامترهای دیگری نیز دخیل میباشند و صرف بحث نیرو - تغییر مکان در ارتجاعی یا حتی الاستوپلاستیک کامل دوخطی نمیتواند توجیه کننده تمامی رفتارهای لرزهای سازه باشد. درنتیجه پژوهشگران، به دنبال پیشنهاد روشی نوین در طرح لرزهای سازهها میباشند. در همین راستا و طی دو دهه اخیر بحث انرژی بسیار موردتوجه قرارگرفته است. زیرا با پیشرفتهای حاصل شده در این روش، بسیاری از پارامترها و رفتارهای مطرح در طرح لرزهای سازهها قابلیت توجیه و اعمال در فرآیند طراحی را یافتهاند. بااین وجود، هنوز هم ناشناختهها و کاستیهای فراوانی درروش انرژی وجود دارد که مانع از ارائه آن به عنوان یک روش جامع در قالب آیین نامه ای مطمئن گشته است. با توجه به تحقیقات و پژوهش های گسترده ای که در حال حاضر روی این موضوع در سطح جهان صورت میگیرد، آتیهای روشن برای آن پیش بینی میگردد و چه بسا در آیندهای نزدیک، اصول و ضوابط موجود فعلی در آیین نامه ها با اصول و ضوابط روش انرژی جایگزین گردند. 1-2 ضرورت و اهداف تحقیق بامطالعه رفتار ساختمانهایی که به روش مقاومتی طراحی شده اند و تحت آنالیزهای دینامیکی غیرخطی قرارگرفته اند میتوان مشاهده کرد که در طراحی بر اساس مقاومت علیرغم توزیع یکنواخت مقاومت در طبقات، این روش دارای ضعفهایی است و نمیتواند روش کاملی برای طراحی ساختمانها باشد و همواره یک تمرکز انرژی و خسارت در یک یا دوطبقه مشاهده میشود. مطالعات نشان میدهد که بررسی سازهها بر اساس مفاهیم انرژی میتواند رفتار سازه را در هنگام زلزله بهتر نشان دهد، ازاین رو در این مطالعه سعی شده که سازه بر اساس مفاهیم انرژی موردبررسی قرار گیرد. با وقوع زلزله انرژی زیادی به سازه وارد میشود، سازه باید این انرژی را به صورتهای مختلف جذب و یا تلف کند. اعضای سازه در برابر انرژی زلزله که مقدار قابل توجهی است، وارد محدوده غیر ارتجاعی میشوند تا با تغییرشکلهای خود بتوانند این انرژی را جذب کنند. با وارد شدن اعضای سازهها به محدوده غیر ارتجاعی، تغییرشکلهای ماندگاری در سازه به وجود میآید که برای ادامه بهرهبرداری از سازه، باید آن اعضایی که بیش ازحد تغییر شکل دادهاند یا دیگر قابلیت بهرهبرداری را ندارند را با اعضای جدید جایگزین و یا آن ها را تقویت نمود که اجرای این کار دشوار و هزینه آن نیز بالا میباشد. لذا با قرار دادن میراگرها در سازه، این میراگرها با جذب انرژی زلزله از وارد شدن دیگر اجزای سازه به محدوده غیر ارتجاعی جلوگیری به عمل میآورند و درنتیجه بعد از زلزله اجزای مختلف سازه همچنان قابلیت بهرهبرداری خود را حفظ کردهاند و فقط میتوان با بازدید میراگرها در صورت لزوم آنها را تعویض و یا تعمیر نمود. با توجه به مطالب بیان شده، در این پژوهش به بررسی سازههایی که میراگر، به عنوان یک روش مقاومسازی، به آن ها اضافه شده پرداخته میشود. بدین منظور با انتخاب تعدادی قاب فولادی با سیستم قاب خمشی متوسط که بر اساس ویرایش اول استاندارد 2800[4] طراحی میشوند به بررسی آسیب پذیری لرزهای این قابها، تحت زمین لرزه های مختلف حوزه دور و نزدیک و بر اساس مفاهیم انرژی پرداخته و پارامترهایی همچون خسارت طبقات و قابها، جابجایی نسبی طبقات، برش پایه و جابجایی بام را موردبررسی قرار میدهیم سپس با کنترل مقادیر جابجایی نسبی بر اساس آیین نامه، لزوم به کارگیری روش مقاومسازی جهت کاهش این مقادیر شرح داده می شود. بدین منظور از میراگرهای ویسکوالاستیک جهت کاهش جابجایی نسبی و خسارت وارد برسازه استفاده میشود. یکی از مزایای استفاده از میراگرهای ویسکوالاستیک این است که برای فعال کردن این میراگرها نیاز به تحریک خارجی نیست و برخلاف میراگرهای اصطکاکی که برای کمتر از نیروی لغزش نمیتوانند فعال شوند میراگرهای ویسکوالاستیک در هر زلزلهای عمل کرده و انرژی تلف میکنند و بدین ترتیب از خسارت وارد برسازه میکاهند. 1-3 ساختار پایان نامه تحقیق حاضر در پنج فصل به صورت زیر تدوین شده است: فصل اول شامل مقدمه، ضرورت و اهداف تحقیق و ساختار پایاننامه میباشد. در فصل دوم، ابتدا به بررسی مفاهیم انرژی پرداخته و در ادامه شاخصهای خسارت معرفی شده و با توجه به، به کارگیری میراگر به منظور مقاومسازی قابهای موردبررسی در این پژوهش، به مرور کنترلهای لرزهای، بخصوص انواع میراگرهای غیرفعال پرداخته شده است. با توجه به استفاده از میراگر ویسکوالاستیک در این پژوهش، مشخصات دینامیکی این نوع میراگر و روش طراحی آن به طور مفصل بیان میشود. فصل سوم به معرفی قابهای فولادی و همچنین شتابنگاشتهای مختلف حوزه دور و نزدیک که بهمنظور تحلیل دینامیکی غیرخطی به روش استاندارد 2800 مقیاس شدهاند، میپردازد. در ادامه نرمافزار Perform-3D معرفی و در انتهای فصل صحت مدلسازی میراگر ویسکوالاستیک در نرم افزار فوق موردبررسی قرار میگیرد. فصل چهارم با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل دینامیکی غیرخطی قابها تحت زلزلههای حوزه دور و نزدیک، به بررسی انرژی، خسارت، جابجایی نسبی، برش پایه و جابجایی بام در طبقات و قابها، قبل و بعد از مقاومسازی با میراگر ویسکوالاستیک میپردازد. فصل پنجم به ارائه خلاصهای از نتایج به دست آمده پرداخته و پیشنهاداتی برای تحقیقات آتی ارائه میگردد. دریافت فایل جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید |