تحلیل وارزیابی قابهای مهاربندی همگرا با جداساز لرزه ای
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته عمران و نقشه برداری (آموزش_و_پژوهش)
این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.
چکیده
با توجه به زیاد شدن روزافزون اهمیت ساختمانها در نقاط مختلف جهان،ریسک زمین لرزه در یک منطقه روز به روز در حال افزایش می باشد. به همین علت نیاز به مقاوم تر کردن و ایمن تر نمودن بناها الزامی می باشد.از دیر باز برای کاهش خسارت های ناشی از زلزله راه کار های متفاوتی بیان شده از جمله افزایش شکل پذیری سازه ، کاهش جرم سازه و ... اما روش های نوین بر اساس جدا کردن سازه از پی بوده تا نیروی برشی پایه سازه کاهش یابدو یا استفاده از میراگر ها در سازه بوده تا میرایی سازه را افزایش دهند و انرژی بیشتری از زلزله را مستهلک کنند و به سازه منتقل نشودکه براي تحقق این امر از جداکننده ها استفاده می شود. به عبارت دیگر جداسازي لرزه اي یک روش نوین براي طراحی ساختمانها در برابر زلزله است که مبناي آن کاهش نیروهاي وارد به سازه دراثر زمین لرزه، به جاي افزایش ظرفیت سازه براي تحمل بارهاي جانبی می باشد. اساس این روش کاهش پاسخها، به وسیله افزایش زمان تناوب و میرایی در سازه است. همچنین کاربرد این روش موجب می شود که تغیییر شکلهاي سازه در محدوده الاستیک باقی بماند که این مساله به سطح ایمنی سازه خواهد افزود. در این تحقیق3 قاب مهاربندی همگرا 4 ،7 ،11 طبقه یکبار با جداسازاصطکاکی پاندولی و یکبار با جداساز لاستیکی سربی مدل گردید و با تحلیل دینامیکی غیر خطی اثرات ناشی از زلزله بر سازه بررسی گردید و به نتایجی از قبیل کاهش شتاب طبقات، برش پایه و.... منجر شد و انتخاب قاب های،7،4،11 بعلت تنوع در تعداد طبقات از لحاظ سازه کوتاه ،متوسط،بلند و تاثیر جداساز بر روی سازه 11،7،4 بوده که تقریبا اکثر سازه ها مطابق سازه 11،7،4می باشد و بررسی انکه کدام جداساز برای کدامین سازه ها (کوتاه،متوسط،بلند) مناسب می باشد.طبق نتایج بدست امده با افزایش ارتفاع ساز ه ها از تاثیر مثبت جداسازها کاسته شده و تا جایی که جداساز توجیه اقتصادی نخواهد داشت و با توجه به نتایج جداساز ها در کاهش شتاب طبقات و... موثر بوده و شایان ذکر است انجام تحلیل استاتیکی در سازه های دارای جداساز مناسب نبوده و سازه طرح شده کاملا غیر اقتصادی خواهد بود.
کلمات کلیدی:
جداساز لرزه ای،جداگر اصطکاکی پاندولی،جداگر لاستیکی سربی،جابه جایی طبقات
فهرست مطالب
فصل اول – روش تحقیق.................................................................................................................................................1
چکیده 13
1- کلیات تحقیق 2
1-1- مقدمه 2
1-2- موضوع تحقیق 3
1-3- پرسش آغازین تحقیق 3
1-4- بیان مسئله 4
1-5- ضرورت انجام تحقیق 6
1-6- اهداف تحقیق 6
1-7- پیشینه تحقیق 6
1-8- فرضیات تحقیق 7
1-9-اهداف تحقیق 8
1-10- سؤالات تحقیق 8
1-11- روش تحقیق و گردآوری داده ها 8
1-12- دامنه و قلمرو تحقیق 11
1-12-1- قلمرو موضوعی 11
1-12-2- قلمرو زمانی 11
1-13- مشکلات و محدودیت های تحقیق 11
فصل دوم – زلزله و مقاوم سازی..................................................................................................................................12
2-1- مقدمه 13
2-2- تعریف زلزله 13
2-3- مشخصات زلزله 13
2-4- زلزله ها بر پايه ژرفا به انواع زير تقسيم مى شوند 14
2-5- عوامل موثر در ايجاد زلزله 14
2-6- نحوه آزاد شدن انرژى زلزله 14
2-7- مقاوم سازی چیست 15
2-8- ساختمان هایی که نیاز به مقاوم سازی دارند: 15
2-9- راهکارهای مقاوم سازی لرزه ای : 16
2-10- مقاوم سازی سطح سازه 17
2-10-1- اضافه کردن دیوارهای سازه ای بتن مسلح 17
2-10-2- استفاده از بادبندهای فولادی 17
2-10-3- جداسازی لرزه ای 18
2-10-4- مقاوم سازی سطح عضو 18
2-10-5- زره پوش کردن ستون 19
فصل سوم –جداساز لرزه ای و انواع ان.......................................................................................................................20
3- ادبیات تحقیق 21
3-1- مقدمه 21
3-2- مفهوم جداسازی لرزه ای 22
3-3- انواع جداسازهای لرزه ای 24
3-3-1- جداسازهای الاستومری 24
3-3-1-1 تکیهگاههای جداکننده الاستومریک چندلایه مسلح شده توسط ورق های فولادی 25
3-3-1-1-1 سیستم جداساز بالاستیک طبیعی و مصنوعی با میرایی کم 25
3-3-1-1-2 تکيه گاه لاستيکي - سربي (LRB) 27
3-3-1-1-3 سيستم تکيه گاهي لاستيکي طبيعي با ميرائي بالا(HDRB) 28
3-3-2- سیستم های جداساز لغزشی (اصطکاکی) 31
3-3-2-1 سیستم جداساز پاندول اصطکاکی (FPS) 32
3-3-2-2- سیستم اصطکاک خالص (P-F) 34
3-3-2-3- میله های غلتان بین پایه و پی – دایروی یا بیضوی (Roller Bearing) 34
3-3-2-4- سیستم جداساز اصطکاکی EQS 35
3-3-2-5- سیستم جداساز لغزشی FIP 35
3-3-2-6- سیستم جداساز TASS 36
3-3-3- سیستم های ترکیبی الاستومتر و لغزنده ها EERC 36
3-3-3-1- سیستم جداساز ارتجاعی – اصطکاکی (R-FBI) 37
3-3-3-2- سیستم (Electric De France) EDF 38
3-3-3-3- سیستم جداساز اصطکاکی – ارتجاعی لغزشی 38
3-3-4- سیستم های جداساز فنری 38
3-3-4-1- سیستم GERB 39
3-4- اجزای اصلی سیستم های جداساز لرزه ای 39
3-4-1- انعطاف پذیری 39
3-4-2- استهلاک انرژی 41
3-4-3- صلبیت در مقابل بارهای جانبی 42
3-5- سیستم های جداساز خطی و دوخطی 44
3-6- اثرات سیستم های جداساز بر رفتار لرزه ای سازه ها 46
3-7- زمان های تناوب طبیعی و شکل های مدی برای جداسازهای دو خطی 48
3-8- رفتار لرزه ای سیستم های جداساز دوخطی 48
3-9- واژگونی یا بلند شدن سازه 49
3-10- دستورالعمل ها و آئین نامه ها برای طرح سازه های جداسازی شده 50
فصل چهارم –تحلیل استاتیکی و طیفی....................................................................................................................53
4-1- مقدمه 54
4-2- انتخاب شرایط اولیه مدلسازی 54
4-2-1- مشخصات قاب مورد مطالعه 54
4-2-2- مشخصات مصالح فولادی و بتنی 54
4-3- بارگذاری 56
4-3-1- بارگذاری ثقلی 56
4-4 مدلسازی سیستم سازهای با جداسازی اصطکاکی پاندولی 56
4-5 مدلسازی جداساز لاستیکی با میرایی بالا(HDRB) 61
4-5-1 مدلسازی جداساز های لاستیکی با میرایی زیاد در SAP2000 63
4-6- تحلیل استاتیکی معادل 64
4-6-1- نیروی برش پایه 67
4-6-2- تراز پایه و توزیع نیروی برشی در ارتفاع 68
4-7- مدلسازی و تحلیل 69
4-7-1- ترکیبات بارگذاری 69
4-7-2- جرم موثر سازه در زلزله 69
4-8- نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی سازه مهاربندی شده با پایه گیردار و سازه مهاربندی شده با جداساز لرزه ای: 70
4-8-1- بررسی برش پایه سازه با پایه گیردار و جداسازی شده 70
4-8-2- بررسی جابه جایی نسبی (DRIFT) طبقات: 74
4-8-2-1- مقایسه قاب های چهار طبقه با یکدیگر 76
4-8-2-2- جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه 78
4-8-2-3- جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه 79
4-8-3- بررسی جابه جایی بام سازه نسبت به پایه سازه 80
4-8-3-1- مقایسه قاب های چهار طبقه با یکدیگر 80
4-8-3-2- مقایسه قاب های هفت طبقه با یکدیگر 81
4-8-3-3- مقایسه قاب های یازده طبقه با یکدیگر 81
4-8-4- بررسی پریود سازه 83
4-9- تحلیل طیفی 85
4-9-1- آنالیز مودال 85
4-9-1-1- تعداد مدهای نوسان 87
4-9-1-2- ترکیب اثر مدها 87
4-9-2- طیف مورد استفاده در این تحقیق 88
4-9-3- اصول کلی روش تحلیل دینامیکی طیفی 89
4-9-3-1- میرایی سیستم در تحلیل های دینامیکی 90
4-10- نتایج حاصل از تحلیل طیفی 91
4-10-1- بررسی برش پایه سازه با پایه گیردار و جداسازی شده 91
4-10-2- بررسی جابه جایی نسبی (DRIFT) طبقات: 93
4-10-2-1- مقایسه قاب چهار طبقه با یکدیگر 93
4-10-2-2- جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه 94
4-10-2-3- جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه 96
4-10-3- بررسی جابه جایی بام سازه نسبت به پایه سازه 97
4-10-3-1- مقایسه قاب های چهار طبقه با یکدیگر 97
4-10-3-2- مقایسه قاب های هفت طبقه با یکدیگر 98
4-10-3-3- مقایسه قاب های یازده طبقه با یکدیگر 98
4-10-4- بررسی شتاب طبقات سازه: 99
4-10-4-1- مقایسه شتاب قاب چهار طبقه با یکدیگر(m/s2) 99
4-10-4-2- مقایسه شتاب قاب هفت طبقه (m/s2) 100
4-10-4-3- مقایسه شتاب قاب یازده طبقه با یکدیگر(m/s2) 102
فصل پنجم–تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی .........................................................................................................103
5-1- مقدمه 104
5-2- معادلات حاکم بر تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی 104
5-3- تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی 106
5-4- نحوه مدل سازی تعریف مدل های غیر خطی مصالح و انجام تحلیل تاریخچه زمانی در sap2000 107
5-5- روش nonlinear در sap با توجه به مطالب ارائه شده 111
5-6- نتایج حاصل از تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی : 117
5-6-1- بررسی برش پایه سازه با پایه گیردار و جداسازی شده 117
5-6-2- بررسی جابه جایی نسبی (DRIFT) طبقات: 120
5-6-2-1- مقایسه قاب چهار طبقه با یکدیگر 122
5-6-2-2- مقایسه هفت طبقه با یکدیگر 123
5-6-2-3- جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه 124
5-6-3-بررسی جابه جایی با م سازه نسبت به پایه سازه 124
5-6-3-1- مقایسه قاب چهار طبقه 125
5-6-3-2- مقایسه قاب های هفت طبقه با یکدیگر 125
5-6-3-3- مقایسه قاب های یازده طبقه با یکدیگر 126
5-6-4- بررسی شتاب طبقات سازه 126
5-6-4-1- مقایسه شتاب قاب چهار طبقه با یکدیگر(m/s2) 126
5-6-4-2-مقایسه شتاب قاب هفت طبقه (m/s2) 127
5-6-4-3- مقایسه شتاب قاب یازده طبقه با یکدیگر(m/s2) 129
5-7- بررسی نتایج حاصل از بررسی برش پایه 129
5-7-1- قاب چهار طبقه 130
5-7-2- قاب هفت طبقه 131
5-7-3- قاب یازده طبقه 131
5-8- مقایسه جابه جایی نسبی بین طبقات 132
5-8-1- قاب چهار طبقه 132
5-8-2- قاب هفت طبقه 133
5-8-3- قاب یازده طبقه 134
5-9- بررسی شتاب طبقات 135
5-9-1- قاب چهار طبقه 135
5-9-2- قاب هفت طبقه 136
5-9-3- قاب یازده طبقه 137
5-10- بررسی جابه جایی بام سازه 138
5-10-1- قاب چهار طبقه 138
5-10-2- قاب هفت طبقه 138
5-10-3- قاب یازده طبقه طبقه 139
فصل ششم – جمع بندی و نتیجه گیری ...................................................................................................................141
6-1- کلیات 142
6-2- جمع بندی و نتیجه گیری 143
6-2-1- نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی بدین شرح می باشد 143
6-2-2- نتایج حاصل از تحلیل طیفی بدین شرح می باشد 144
6-2-3- نتایج حاصل از تحلیل تاریخچه زمانی بدین شرح می باشد 144
6-3- پیشنهادات برای تحقیقات آینده 145
فهرست منابع فارسی 147
پیوست........................................................................................................................................................................152
چکیده انگلیسی........................................................................................................................................................167
فهرست جداول
جدول( 4-1) مشخصات مصالح فولادی 55
جدول (4-2) مشخصات مصالح بتنی 55
جدول( 4-3) مشخصات خاک 56
جدول(4-4) میرایی موثر 58
جدول (4-5) مشخصات لرزه ای و ضریب زلزله طبق استاندارد 2800 66
جدول(4-6) برش پایه قاب چهار طبقه ناشی از تحلیل استاتیکی 70
جدول(4-7) برش پایه قاب هفت طبقه ناشی از تحلیل استاتیکی 71
جدول(4-8) برش پایه قاب یازده ناشی از تحلیل استاتیکی 72
جدول(4-9) برش پایه ناشی از تحلیل استاتیکی 73
جدول(4-10) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه بدون جداساز(تحلیل استاتیکی) 74
جدول(4-11) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه با جداساز (FPS) (تحلیل استاتیکی) 75
جدول(4-12) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه با جداساز (HDRB) (تحلیل استاتیکی) 76
جدول(4-13) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه (تحلیل استاتیکی) 77
جدول(4-14) جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه (تحلیل استاتیکی) 78
جدول(4-15) جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه (تحلیل استاتیکی) 79
جدول(4-16) جابه جایی بام قاب چهار طبقه (تحلیل استاتیکی) 80
جدول(3-17) جابه جایی بام قاب هفت طبقه (تحلیل استاتیکی) 81
جدول(4-18) جابه جایی بام قاب یازده طبقه (تحلیل استاتیکی) 81
جدول(4-19) پریود قاب چهار طبقه (تحلیل مودال) 83
جدول(4-20) پریود قاب هفت طبقه (تحلیل مودال) 83
جدول(4-21) پریود قاب یازده طبقه (تحلیل مودال) 84
جدول(4-22) برش پایه ناشی از تحلیل طیفی 91
جدول(4-23)جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه(تحلیل طیفی) 93
جدول(4-24) جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه(تحلیل طیفی) 94
جدول(4-25) جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه(تحلیل طیفی) 96
جدول(4-26) جابه جایی بام قاب چهار طبقه(تحلیل طیفی) 97
جدول(4-27) جابه جایی بام قاب هفت طبقه(تحلیل طیفی) 98
جدول(4-28) جابه جایی بام یازده هفت طبقه(تحلیل طیفی) 98
جدول(3-29) شتاب قاب چهار طبقه(تحلیل طیفی) 99
جدول(4-30) شتاب قاب هفت طبقه(تحلیل طیفی) 100
جدول(4-31) شتاب قاب یازده طبقه(تحلیل طیفی) 102
جدول(5-1) برش پایه ناشی از تحلیل تاریخچه زمانی 117
جدول(5-2) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه بدون جداساز(تحلیل تاریخچه زمانی) 120
جدول(5-3) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه با جداساز(FPS)(تحلیل تاریخچه زمانی) 121
جدول(5-4) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 122
جدول(5-5) جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 123
جدول(5-6) جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 124
جدول(5-7) شتاب قاب چهار طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 126
جدول(5-8) شتاب قاب هفت طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 127
جدول(5-9) شتاب قاب یازده طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 129
جدول(5-10)نتیجه برش پایه قاب چهار طبقه 130
جدول(5-11) نتیجه برش پایه قاب هفت طبقه 131
جدول(5-12) نتیجه برش پایه قاب یازده طبقه 131
جدول(5-13) نتیجه جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه 132
جدول(5-14) نتیجه جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه 133
جدول(5-15) نتیجه جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه 134
جدول(5-16) نتیجه شتاب قاب چهار طبقه 135
جدول(5-17) نتیجه شتاب قاب هفت طبقه 136
جدول(5-18) نتیجه شتاب قاب یازده طبقه 137
جدول(5-19) نتیجه جابه جایی بام قاب چهار طبقه 138
جدول(5-20) نتیجه جابه جایی بام قاب هفت طبقه 138
جدول(5-21) نتیجه جابه جایی بام قاب یازده طبقه 139
فهرست اشکال
شکل(1-1) 5
شکل (3-1) مقایسه عملکرد سازه هاي معمولی (الف) و سازه هاي جداسازي شده (ب) دربرابر زلزله 22
شکل (3-1) اصول طراحی جداسازي براي زلزله 23
شکل(3-2) جداساز لاستیکی دایره ای 25
شکل (3-3) جداساز لاستیکی مستطیلی 26
شکل(3-4) جداساز لاستیکی سربی 27
شکل( 3-5) کرنش برشی برحسب مدول برشی 28
شکل(3-6) کرنش برشی بر حسب میرایی 29
شکل (3-7) جداگر لاستیکی طبیعی با میرایی زیاد(HDRB) 30
شکل (3-8) رفتار هیسترزیس تکیه گاه لاستیکی طبیعی با میرایی بالا 30
شکل(3-9) جداساز اصطکاکی پاندولی 32
شکل(3-10) جداساز اصطکاکی پاندولی 33
شکل(3-11)جداساز اصطکاکی پاندولی 33
شکل (2-12) الگویی برای سیستم P.F. 34
شکل (3-13) اجزای تشکیل دهندهی یک سیستم اصطکاکی EQS 35
شکل (3-14) سیستم جداگر لغزشی FIP 35
شکل(3-15) سیستم جداساز پایه ارتجاعی- اصطکاکی (R-FBI) 37
شکل(3-16)- الگویی برای سیستم E.D.F. 38
شکل(3-17) طیف پاسخ نیروی ایده آل شده 40
شکل (3-18) طیف پاسخ جابجایی ایده آل شده 41
شکل(3-19) طیف های پاسخ برای افزایش میرایی 41
شکل(3-20) منحنی پسماند نیرو – جابجایی 42
شکل (3-21) انواع مختلف مستهلک کننده های انرژی مکانیکی ]36[ 43
شکل(3-22) تغییرات نیروی برشی بر حسب تغییر مکان 45
شکل (3-23) مقایسه حلقه هیسترسیس خطی با مستطیل محاطی برای تعریف ضریب غیرخطی ]37و8[ 46
شکل(3-24) خصوصیات مدی یک سازه جداسازی شده ]37و8[ 47
شکل (4-1) ضریب اصطکاک جداساز (FPS) 57
شکل(4-2)پارامترهای حلقه پسماند پایه 61
شکل(4-3) برش پایه قاب چهار طبقه ناشی از تحلیل استاتیکی 70
شکل(4-4) برش پایه قاب چهارهفت ناشی از تحلیل استاتیکی 71
شکل(4-5) برش پایه قاب یازده طبقه ناشی از تحلیل استاتیکی 72
شکل(4-6) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه بدون جداساز(تحلیل استاتیکی) 74
شکل(4-7) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه با جداساز (FPS) (تحلیل استاتیکی) 75
شکل(4-8) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه با جداساز (HDRB) (تحلیل استاتیکی) 76
شکل(4-9) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه (تحلیل استاتیکی) 77
شکل(4-10) جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه (تحلیل استاتیکی) 78
شکل(4-11) جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه (تحلیل استاتیکی) 79
شکل(4-12) جابه جایی بام قاب چهار طبقه (تحلیل استاتیکی) 80
شکل(4-13) جابه جایی بام قاب هفت طبقه (تحلیل استاتیکی) 81
شکل(4-14) جابه جایی بام قاب یازده طبقه (تحلیل استاتیکی) 82
شکل (4-15) نمایش شماتیک مدهای ارتعاشی سازه 86
شکل(4-16) نمودار طیف بازتاب وارد شده به برنامه 88
شکل(4-17) برش پایه قاب چهار طبقه (تحلیل طیفی) 92
شکل(3-18) برش پایه قاب هفت طبقه (تحلیل طیفی) 92
شکل(4-19) برش پایه قاب یازده طبقه (تحلیل طیفی) 93
شکل(3-20) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه(تحلیل طیفی) 94
شکل(4-21) جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه(تحلیل طیفی) 95
شکل(4-22) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه(تحلیل طیفی) 96
شکل(4-23) جابه جایی بام قاب چهار طبقه(تحلیل طیفی) 97
شکل(3-24) جابه جایی بام قاب هفت طبقه(تحلیل طیفی) 98
شکل(4-25) جابه جایی بام قاب یازده طبقه(تحلیل طیفی) 99
شکل(4-26) شتاب قاب چهار طبقه(تحلیل طیفی) 100
شکل(4-28) شتاب قاب هفت طبقه(تحلیل طیفی) 101
شکل(4-28) شتاب قاب یازده طبقه(تحلیل طیفی) 102
شکل(5-1) مقیاس طیف پاسخ شتاب 108
شکل(5-2) منحنی تنش کرنش خطی و غیر خطی 109
شکل(5-3) 111
شکل(5-4) 112
شکل(5-5) 112
شکل(5-6) 113
شکل(5-7) 114
شکل(5-8) 115
شکل(5-9)برش پایه قاب چهارطبقه(ton) 118
شکل(5-10)برش پایه قاب هفت طبقه (ton) 118
شکل(5-11)برش پایه قاب یازده طبقه (ton) 119
شکل(5-12) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه بدون جداساز(تحلیل تاریخچه زمانی) 120
شکل(5-13) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه با جداساز(FPS)(تحلیل تاریخچه زمانی) 121
شکل(5-14) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه با جداساز(HDRB)(تحلیل تاریخچه زمانی) 121
شکل(5-15) جابه جایی نسبی قاب چهار طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 122
شکل(5-16) جابه جایی نسبی قاب هفت طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 123
شکل(5-17) جابه جایی نسبی قاب یازده طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 124
شکل(5-18) جابه جایی بام قاب چهار طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 125
شکل(5-19) جابه جایی بام قاب هفت طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 125
شکل(4-20) جابه جایی بام قاب یازده طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 126
شکل(5-21) شتاب قاب چهار طبقه (تحلیل تاریخچه زمانی) 127
شکل(5-22) شتاب قاب هفت طبقه (m/s2) 128
شکل(5-23) شتاب قاب یازده طبقه (m/s2) 129
فصل اول
روش تحقیق
1- کلیات تحقیق
1-1- مقدمه
خسارات وارد بر ساختمانهاي مختلف بر اثر زمین لرزه ، به صورت کلی ناشی از دو عامل اساسی می باشد که عبارتند از :
- رانش نسبی طبقات ساختمان نسبت به یکدیگر
- شتاب ایجاد شده در کفهاي ساختمان
تغییر شکل طبقات ساختمان، در ارتفاعات مختلف، ایجاد رانش نسبی می کند . از آنجائیکه طبقات در یک زمان و با یک سرعت حرکت نمی کنند، لذا در هنگام وقوع زلزله یک جابجایی نسبی افقی بین آنها به وجود می آید. حتی گاهی بر اثر تغییر جهات نیروي وارده بر ساختمان ،به علت همسان نبودن انتقال نیرو به تمامی طبقات، طبقات ساختمان درجهات مختلف حرکت می کنند که باعث تخریب دیوارهاي جداساز داخلی، شکستن پنجره ها و انهدام تاسیسات خدماتی ساختمان شده، امکان بهره برداري از آن را سلب نموده، خسارات قابل توجهی وارد می سازد همچنین شتاب ناشی از زلزله به کفهاي ساختمان که محل تمرکز جرم سازه می باشند منتقل می شود و در هر کف، شتابی متناسب با جرم آن به وجود می آید این شتاب طبقاتی به ساکنین ساختمان و دستگاههاي حساس نصب شده آسیب رسانده و موجب ایجاد خسارت می گردد. در ساختمان هاي ویژه که بهره برداري از تجهیزات نصب شده داخلی هدف اصلی از احداث آنها را شامل می شود، خسارات وارده به تجهیزات فوق به مراتب بیشتر از خسارات وارده بر سازه اصلی می باشد.لذا مسأله اصلی به منظور تامین مقاومت لرزه اي بالاي یک ساختمان، چگونگی به حداقل رساندن تغییر مکان بین طبقه اي و شتابهاي طبقات می باشد.
استفاده از جدا ساز، تنها راه عملی کاهش همزمان تغییر مکان بین طبقه اي و شتابهاي طبقات می باشد و با کمتر کردن تغییر مکانهاي حاصله در تراز جداساز، نرمی مورد نیاز سازه را فراهم می کند. به عبارت دیگر جداسازي لرزه اي یک روش نوین براي طراحی ساختمانها در برابر زلزله است که مبناي آن کاهش نیروهاي وارد به سازه در اثر زمین لرزه، به جاي افزایش ظرفیت سازه براي تحمل بارهاي جانبی می باشد. در این روش چون نیروي زلزله به سازه وارد نمی شود، و یا سهم اندکی از آن به سازه وارد می شود،
نتایج زیر را می توان انتظار داشت:
- تغییر مکان طبقات و تغییر مکانهاي نسبی طبقات کاهش می یابد.
- کاهش قابل ملاحظه اي در شتاب طبقات به وجود می آید.
- خسارات سازه اي و نیزخسارات غیرسازه اي به طورمحسوسی کاهش می یابد.
- از مشکلات معماري در طراحی ساختمانها کاسته می شود.
. - هزینه اجراي سازه ها به دلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر،کاهش می یابد.
مفهوم جداسازي لرزه اي، منبعی غنی از تحقیقات نظري را هم در زمینه دینامیک سیستم هاي سازه اي جدا شده و هم در زمینه مکانیک خود سازه ها فراهم ساخته است. این تحقیقات نظري که به طور وسیعی درمجله هاي مهندسی سازه و زلزله منتشر شده اند، سبب پیدایش توصیه هاي طراحی براي سازه هاي جداسازي شده و نیز ضوابط طراحی جدا سازها شده است. امروزه کشورهاي متعددي آئین نامه هاي طراحی براي سازه هاي جداساز شده ارائه می دهند.
1-2- موضوع تحقیق
با توجه به اهمیت زلزله و اثرات ان بر سازه ها از لحاظ مالی و جانی لازم است تا با روش هایی از اثرات ان بکاهیم. جداسازي لرزه اي یک روش نسبتا جدید براي طراحی ساختمان ها در برابر زلزله است که مبناي آن کاهش نیروهاي وارد به سازه است در اثر زمین لرزه اي به جاي افزایش ظرفیت سازه براي تحمل بارهاي جانبی می باشد. اساس این روش کاهش پاسخ ها به وسیله افزایش زمان تناوب و میرایی در سازه است . در این تحقیق به بررسی قابهای مهار بندی همگرا با جداساز لرزه ای اصطکاکی پاندولی و لاستیکی سربی می پردازیم و اثرات زلزله از جمله شتاب طبقات ،برش پایه، جابه جایی نسبی و ..... را تحلیل و بررسی می کنیم و از انجا که ایران بر روی کربند زلزله ای قرار دارد باید روش های نوینی مانند جداساز ها مورد بررسی قرار گیرد.
1-3- پرسش آغازین تحقیق
ایا جداساز های لرزه ای (لاستیکی- سربی و اصطکاکی پاندولی و...) برای سازه های با مهار بند همگرا از نظر جابه جایی نسبی ،مفصل پلاستیک،شتاب طبقات و ... مفید است یا خیر محدود به سازه های بلند خواهد بود یا برای سازه های کوتاه و همچنین رفتار سازه های بلند دارای مهاربند همگرا در زلزله حوزه نزدیک چگونه است ایا نیاز به جداساز دارد یا خیر؟
1-4- بیان مسئله
با توجه به زیاد شدن روزافزون اهمیت ساختمانها در نقاط مختلف جهان، ریسک زمین لرزه در یک منطقه روز به روز در حال افزایشمی باشد.به همین علت نیاز به مقاوم تر کردن و ایمن تر نمودن بناها الزامی می باشد. دانشمندان از دیر باز به دنبال راهی برای کاهش خسارتهای ناشی از زلزله بودند که سوالاتی نظیر چگونه می شود شتاب طبقات کاهش یابد،چگونه می شود جابجایی طبقات کاهش یابد و یا چگونه می شود برش پایه سازه را کم کرد و..... این سوالات باعث شد دانشمندان پاسخ های متفاوتی دهند . و اما اصلي ترين مشکلي که در طراحي سازههاي مقاوم در برابر زلزله در پيش روي مهندسان سازه بود ، چگونگي به حداقل رساندن تغيير مکان نسبي بين طبقات (Drift) و شتاب وارد بر طبقه بود ؛. از طرفي تغيير مکان نسبي زياد بين طبقات سبب تخريب اجزاي غير سازهاي و تجهيزات متصل به سازه مي گردد. اين تغيير مکان نسبي بين طبقات از طريق افزايش سختي سازه قابل کاهش دادن ميباشد حال آنکه اين کار سبب تشديد تحريک زمين می گردد که اين امر نيز به نوبهي خود سبب افزايش شتاب وارد بر طبقات گرديده و اين نيز سبب تخريب تجهيزات حساس درون ساختمان خواهد شد. جهت کاهش شتاب وارد بر طبقات مي توان سيستم سازهاي ساختمان را انعطاف پذيرتر (نرم تر) ساخت ولي اين موضوع سبب افزايش تغيير مکان نسبي طبقات (Drift) ميشود. تنها راه عملي جهت کاهش تغيير مکان نسبي بين طبقات به همراه شتاب وارد بر کف طبقات استفاده از جداگر پايه ميباشد(دانوش معتمدی). سيستم جداگر پايه سازه ميزان انعطاف پذيري ضروري و لازم را به همراه تغيير مکان متمرکز در سطح جداگر مهيا مي نمايد.جداسازي لرزه اي یک روش نسبتا جدید براي طراحی ساختمان ها در برابر زلزله است که مبناي آن کاهش نیروهاي وارد به سازه در اثر زمین لرزه اي به جاي افزایش ظرفیت سازه براي تحمل بارهاي جانبی می باشد.(کلانتری و شریعتمدار) اساس این روش کاهش پاسخ ها به وسیله افزایش زمان تناوب و میرایی در سازه است.با توجه به گستردگی استفاده از سیستم های جداساز لرزه ای لازم است تا تمام پارمتر های سازه های جداسازی شده و دامنه بکارگیری جداساز ها مبنی بر مفید بودن یا نبودن برای سازه ها را بررسی کرد . تعبيه و نصب جداگرهاي لرزه اي در محل اتصال سازه به پي به عنوان مانعي براي انتقال نيروي زلزله وي حاصل از آن به سازه مطرح مي شوند(حسینی) . اما مسئله اصلی در اینجا این است که قابهای مهاربندی شده بوسیله مهاربند جلوی جابه جایی نسبی را می گیرد و باعث می شود قاب از حد معینی جابه جایی نسبی نداشته باشد بنابراین ایا جداساز ها می توانند کمکی به قابهای مهاربندی شده کنند یا خیر که یکی از مسائل مهم در این پایان نامه همین خواهد بود که می خواهیم بدانیم ایا جداساز ها برای سازه های مهاربندی شده با هر ارتفاعی(سازه های کوتاه ، متوسط، بلند) مناسب است یا خیر چرا که همانطور می دانیم سازه هر چه بلند تر می شود دارای پریود بالاتری نسبت به سازه های کوتاه تر دارد از این رو این مسئه ایجاب می کند که حتما مورد بررسی قرار گیرند که ایا نیاز به جداساز وجود دارد یا خیر مسئله ی اصلی دیگر این است که انتظار داریم سازه های دارای جداساز به نحو مطلوبی طراحی شوند ودارای ضریب اطمینان مناسبی باشند که این عمل با انجام تحلیل های گوناگون به وقوع می پیوندد که در این پایان نامه یکی از کارها پیدا کردن تحلیلی مناسب برای سازه دارای مهاربند می باشد می باشد.و اما مسئله سوم که در این تحقیق به ان خواهیم پرداخت این است رفتار زلزله حوزه نزدیک بر سازه های بلند با مهاربند همگرا که دارای جداساز هستند چگونه است که از زلزله کوبه استفاده خواهیم کرد و به بررسی ان خواهیم پرداخت.
بنابراین باید به مسائل مطرح شده پرداخت که به طور مختصر در پایین بیان شده.
یافتن روش تحلیل مناسب برای طراحی سازه های مهاربندی شده با جداساز
یافتن جداساز مناسب (لاستیکی با میرایی بالا و اصطکاکی پاندولی) برای سازه های مهار بندی شده 3- یافتن این پاسخ که ایا برای سازه های (بلند،کوتاه،متوسط) مهاربندی شده مفید می باشد
نحوه رفتار سازه های مهار بندی شده دارای جداساز لرزه ای در زلزله حوزه نزدیک
یافتن اینکه ایا استفاده از جداساز ها برای تمام سازه ها اقتصادی می باشد یا اینکه اصلا استفاده از جداساز ها برای تمام سازه ها توجیه اقتصادی ندارد.