تعداد صفحات: ۱۴۰ | قابل ویرایش
چکیده
در هنگام زلزله ساختمانهایی که نزدیک هم قرار دارند به علت تفاوت در خصوصیات دینامیکی پاسخهای متفاوتی از خود نشان می دهند و ارتعاش مشابه و هماهنگ نخواهند داشت و در نتیجه احتمال برخورد و انهدام در اثر ضربه برای این ساختمانها وجود دارد.
این پدیده برای اولین بار پس از زلزله سال ۱۹۸۵ مکزیکوسیتی مورد ارزیابی قرار گرفته و به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار بر میزان شدت خرابی های ناشی از نیروی زلزله در نظر گرفته شد. از مهمترین راهکارهای ارائه شده در زمینه کاهش نیروی تنه ای می توان به تعبیه درز انقطاع کافی بین دو ساختمان مجاور هم، اشاره کرد.
در این تحقیق فاصله مورد نیاز بین سازه های با سیستم قاب خمشی فولادی با تحلیل غیر خطی به روش ارتعاشات پیشا محاسبه شده و اثر پارامتر ها ی دینامیکی (زمان تناوب، میرایی، جرم) روی این فاصله بررسی میگردد. همچنین رابطه ای برای محاسبه درز انقطاع مدلهای سازه ای مورد نظر پیشنهاد شده و نتایج حاصل از این رابطه با روابط آیین نامه های IBC2006 و استاندارد ۲۸۰۰ ایران مقایسه شده است.
نتایج نشان می دهند که با نزدیک شدن زمان تناوب دو سازه و همچنین افزایش میرایی، فاصله بین سازه ها کاهش می یابد. همچنین درز انقطاع محاسباتی بر اساس استاندارد ۲۸۰۰ ایران برای سازه های تا ۷ طبقه، کمتر و برای سازه های بیشتر از ۷ طبقه، بیشتر ازمقدار بدست امده بر اساس آیین نامه IBC2006 و روش استفاده شده در این تحقیق می باشد.
مقدمه
در هنگام زلزله در اثر حرکات زمین، ساختمانها تحت نیروهای دینامیکی قرار می‌گیرند و به ارتعاش در می‌آیند. در ساخت سازهای شهری به مواردی برخورد می‌کنیم که ساختمانهای مجاور به هم چسبیده و یا با فاصله کم از یکدیگر قرار دارند. این سازه‌ها بدلیل اختلاف خواص دینامیکی در یک جهت معین دارای زمان تناوبهای مساوی نمی‌باشند.
تفاوت زمان تناوب در سازه باعث اختلاف در واکنشهای آنها نسبت به شتاب زمین خواهد شد و در نتیجه با توجه به تعییر مکانهای آنها در لحظات مختلف، در طول زلزله دو سازه گاهی به هم نزدیک و گاهی از هم دور خواهد شد. و اگر فاصله دو سازه به اندازه کافی بزرگ نباشد در هنگام زلزله ممکن است با یکدیگر برخورد کرده و ضربه‌ای به همدیگر وارد نمایند برای جلوگیری از این رخداد باید فاصله بین ساختمانهای مجاور قرار داده شود تا از برخورد آنها جلوگیری گردد این فاصله را درز انقطاع گویند.
در بسیاری از زلزله‌های مهم گذشته در اکثر کلان شهرهای موجود در سراسر دنیا، بحث خرابی ناشی از نیروهای تنه‌ای مشاهده شده است. بحث نیروی تنه‌ای (Pounding) یکی از رایجترین و مرسوم ترین پدیده‌های است که در خلال زلزله‌های مهیب قابل رویت است. نیروی تنه‌ای می‌تواند باعث ایجاد خسارتهای سازهای و معماری در ساختمان شده و بعضاً باعث ریزش کلی ساختمان میگردد.
طراحی مدلها
مدلهای مورد استفاده در این تحقیق، شامل قابهای با تعداد طبقات ۲، ۴، ۶، ۸، ۱۰، ۱۲، ۱۴، ۱۶، ۱۸، ۲۰ می‌باشند که ارتفاع طبقات در همه مدلها ۲/۳ متر می‌باشد. پلان طبقات تمامی ساختمانها مشابه می باشد. در انتخاب پلان سعی شده است که طول دهانه‌ها مطابق با ساختمانهای معمول باشد. که در این تحقیق مقدار ۴ متر انتخاب شده است و همچنین شکل پلان بصورت متقارن انتخاب شده تا بتوان از اثرات پیچش ساختمان در تحلیل و طراحی صرفنظر کرد.
طراحی قابها بر اساس نیروهای حاصل از بارگذاری‌های ثقلی و لرزه‌ای به روش استاتیکی معادل مطابق آیین‌نامه بارگذاری استاندارد ۲۸۰۰ ایران انجام شده است. تحلیل و طراحی مدلها بصورت دو بعدی و با استفاده از نرم‌افزار ETABS صورت گرفته است. برای طراحی این قابها از آیین‌نامه‌های UBC97-ASD و ضوابط لرزه‌ای این آیین‌نامه استفاده شده است. پارامتر‌های بکار رفته جهت محاسبه برش پایه طراحی بصورت زیر می‌باشد:
خطر لرزه‌خیزی بالا برای محل ساختمان ( ( PGA=0.35g، خاک سخت (نوعIII)، ضریب اهمیت متوسط (۱ I =)، ضریب رفتار ۱۰= R (شکل‌پذیری ویژه) و ضریب اضافه مقاومت۸/۲=Ω.
از آنجاییکه سیستم اسکلت ساختمان قاب خمشی می باشد. استفاده از مقاطع غیر فشرده (مقاطعی که امکان ایجاد کمانشهای موضعی یا انهدام زود هنگام در آنها وجود دارد) مناسب نمی باشد. لذا در این تحقیق از مقاطع استاندارد جدول اشتال )برای ستونها از مقاطع بال پهن باوزن متوسط ( HE-B) وبرای تیرها از مقاطع (IPE استفاده شده است.
آنالیز تاریخچه پاسخ
آنالیزهای تاریخچه پاسخ به شدت به ویژگیهای شتاب نگاشتهای مختلف وابسته اند و تغییرات جزئی در این شتاب نگاشتها به اختلاف زیادی در پاسخها نسبت به پاسخ پیش بینی شده منجر می شود. در این مطالعه، هفت شتاب نگاشت واقعی از نوع نزدیک به گسل جهت انجام دقیق آنالیزهای تاریخچه پاسخ غیر خطی مطابق با ضوابط NEHRP انتخاب شدند.
بزرگا و فاصله از گسل محرک در این زلزله ها مشابه و شرایط خاک محل ثبت آنها نیز با شرایط خاک مدنظر در طراحی یکسان می باشد. مشخصات زلزله های بکار رفته در آنالیزهای دینامیکی غیر خطی این مطالعه در جداول () آمده است.
مقیاس کردن شتاب نگاشتهای مورد استفاده جهت آنالیز دینامیکی غیر خطی تقریبا مشابه روش NEHRP برای حالت آنالیز دینامیکی دو بعدی است، با این تفاوت که به ازای هر شتاب نگاشت یک ضریب مقیاس مجزا تعیین و به آن شتاب نگاشت ضرب می شود و در تحلیل مورد استفاده قرار می گیرد ( Tremblayو Poncet ] [).
به عنوان نمونه ضرایب اعمالی به شتاب نگاشتها برای سازه های ۱۰و۲۰ طبقه در جدول (۱) آمده است. شکلهای () و () طیف شتاب نگاشتهای مورد استفاده در این تحقیق به ترتیب در حالت مقیاس نشده و مقیاس شده نسبت به طیف طرح مورد استفاده (طیف طرح ۲۸۰۰) برای مدلی با دوره تناوب اصلی ۶۶/۱ ثانیه نشان میدهد.
مراجع
۱- Anagnostopulos, S. A. (1988). “Pounding of buildings in series during earthquakes.” Earthquake Engineering and structural Dynamics., VOL. 16, PP. 443-456.
۲- Pantelides, C. P. and X. Ma (1997). “Linear and nonlinear pounding of structural systems.” Computers and structures., VOL. 66, PP. 79-92.
۳- Westermo, B. D. (1989). “The dynamics of interstructural connection to prevent pounding.” Earthquake engineering and structural Dynamics., VOL. 18, PP 687-699.
۴- Anagnostopulos S. A.,Spiliopoulos K. V. (1991). “An investigation of earth quake induced pounding between adjacent building.” Earthquake Engineering and structural Dynamics., VOL. 8, PP. 289-302.
۵- Jeng, V. Kasai, K. and Maison, B. F. (1991). “A spectral different method to estimate building separations to avoid pounding.” Earthquake Spectra., Vol. 8, pp. 201-223.
۶- Lin, G. H. (1997). “Separation distance to avoid seismic pounding of adjacent building .” Earthquake Engineering and structural Dynamics., Vol. 26, pp. 395-403.
۷- Lin, J. H. Weng, C. C. (2001). “Probability analysis of seismic pounding of adjacent building.” Earthquake Engineering and structural Dynamics., Vol. 30, PP. 1539-1557.
۸- Garcia, D. L. (2005). “Critical building separation distance in reducing pounding risk under earthquake excitation.” Earthquake Engineering and structural Dynamics., Vol. 27, pp. 393-396.
