14985

14985

بررسي عملكرد لرزه اي سازه هاي بلند فولادي نامتقارن در ارتفاع

كارشناسي ارشد

سازه

پاييز1394

پاييز1394

دكترمحسنعلي شايانفر - دكتر محمدعلي برخورداري

عمران

چكيده نامنظمي‌هاي سازه‌اي يكي از مسائل غيرقابل اجتناب در بسياري از سازه‌هاي شهري تلقي مي‌شوند كه ناشي از محدوديت‌هاي معماري، كاربردي و اقتصادي مي‌باشند.در مناطق لرزه خيز مشخص شدن رفتار لرزه اي سازه ها و شناخت رفتار آنها در برابر امواج زلزله از اهميت زيادي برخوردار است. عملكردساختمانهاي متقارن و نامتقارن در برابر زلزه متفاوت بوده بطوري كه ساختمانهاي نامتقارن آسيب¬پذيرتر نسبت به ساختمانهاي متقارن بوده اند و احتمال فروريزش آنها آنهانسبتبهساختمانهايمتقارنبيشترمي¬باشد.در زلزله 1985 مكزيكوسيتي نشان داد كه 42 درصد ساختمانها بعلت پيجش آسيب ديده اند و همچنين در اين زلزله مشخص گرديد كه ساختمانهاينامتقارنازلحاظسختيومقاومتدرارتفاع،بسيارآسيبپذيرهستند. بنابراين در اين تحقيق به بررسي رفتار لرزه¬اي سازه¬هاي فولادي با بي نظمي عمودي پرداخته شده است بطوري كه در اين سازه هاي فولادي از قابهاي خمشي در طراحي ساختمانهاي كوتاه مرتبه و بلند مرتبه استفاده گرديد. در اين طراحي براساس آئين نامه طرح ساختمان‌ها در برابر زلزله (2800) و مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ايران بهره برده شده و طراحي گرديده است طراحي به صورت 2 بعدي در نرم افزارهاي ايتبس و پرفورم 3d انجام شده است. سپس با استفاده از آناليز استاتيكي غيرخطي يا پوش آور (NSP) و همچنين آناليز ديناميكي غيرخطي يا تاريخچه زماني (RHA)، تقاضاي لرزه‌اي قاب‌ها از جمله ظرفيت سازه‌ها، پراكندگي انرژي و برخي از پارامتر‌هاي مربوط به تاريخچه ديناميكي قاب‌ها محاسبه‌شده است. در تحليلهاي انجام شده درنمودارهاي پوش آور نشان مي دهد ساختمانهاي منظم به دليل توزيع يكنواخت جرم و سختي و مقاومت تغيير مكان نسبي طبقات در برابر برش پايه اعمال‌شده در گام‌هاي آناليز پوش آوركم بوده و همچنين با توجه به اينكه سطح عملكرد IO بعد از تغيير مكان هدف قرارگرفته يعني سازه سطح عملكرديIO را دارا مي‌باشد. ولي در ساختمانهاي نامنظم به دليل توزيع غيريكنواخت جرم تغيير مكان نسبي طبقات در برابر برش پايه اعمال‌شده در گام‌هاي آناليز پوش زياد شده و همچنين با توجه به اينكه سطح عملكرد IO قبل از تغيير مكان هدف قرارگرفته يعني سازه سطح عملكرديIO را از دست داده است؛ و مفهوم آن اين است كه سازه قبل از اينكه به تغيير مكان هدف برسد دچار تغيير مكان جانبي بيشتر از آن حدي شده كه بايد سطح عملكردي IO را ارضا نمايد. با توجه به نتايج اخذ شده از نمودارهاي مقايسه ميزان جذب انرژي ستونها نشان دهنده آن است ستون‌هاي طبقه مياني در حالتي كه سازه منظم است انرژِي كمتري را جذب كرده است. ولي درحالي‌كه سازه نامنظم جرمي شده است ستون‌هاي طبقه مياني تقريباً 2 برابر بيشتر از حالت قبل انرژي جذب كرده‌اند و كه اين يك تأثير نامطلوب بر روي رفتار لرزه‌اي سازه مي‌گذارد. همچنين در بررسي هاي انجام شده نشان داد كه در سازه‌هاي كوتاه مرتبه و بلندمرتبه، هرچقدر طبقه نامنظم در ارتفاع بالاتر سازه قرار گيرد، نقطه كنترل، شتاب بالاتري به خود مي‌گيرد و اين امر باعث مي شود كه به سازه نيروي بيشتري تحميل شود و همچنين ميزان مشاركت جرمي در مود اول قاب‌ها مشاهده شد كه با تغيير ناگهاني در جرم طبقات، اثر مشاركت مودهاي بالاتر افزايش‌يافته و پاسخ سازه به پريودهاي ارتعاشي مودهاي بالاتر بستگي پيدا مي‌كند. سازه‌هاي منظم داراي بالاترين درصد مشاركت جرمي در مود اول (مود غالب) هستند. از طرفي هم با وجود طبقه نرم و ضعيف اثر مشاركت جرمي مودهاي بالاتر نيز افزايش‌يافته با اين تفاوت كه نامنظمي سختي و مقاومت تأثير بيشتري بر روي افزايش درصد مشاركت جرمي مودهاي بالاتر سازه‌ها مي‌گذارد. اطلاعات و نتايج حاصله، به طراحان كمك مي‌كند كه بتوانند اثرات نامنظمي را به صورت تغيير در تقاضاي لرزه‌اي براي ميزان‌هاي مختلف بي‌نظمي‌هاي عمودي در نظر بگيرند و با داشتن درك روشني از رفتار لرزه‌اي اين قاب‌ها به طراحي سريع و بهينه اين سازه‌ها دست يابند. واژه‌هاي كليدي:قاب خمشي فولادي، نامنظمي در ارتفاع، آناليز پوش‌آور، آناليز تاريخچه زماني