دانشگاه آزاد اسلامی
واحدتهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M. Sc”
مهندسی عمران- سازه
عنوان:
تعیین درز لرزه‌ای در ساختمان‌های فلزی با سیستم جداگر لرزه‌ای
چکیده
در این تحقیق نتایج حاصل از مطالعات انجام شده بر روی سازه‌های با سیستم جداگر لرزه‌ای و اثر درز لرزه‌ای بین این سازه‌ها با ساختمان‌های مجاور جهت اجتناب از برخورد آنها در زمان زلزله ارائه شده است. این تحقیق از آنرو مورد اهمیت است که، می‌توان از نتایج آن برای ارزیابی تغییر فواصل مابین سازه‌ها با در نظر گرفتن ارتفاع سازه با جداگر لرزه‌ای به سازه‌های مجاور که در معرض زلزله قرار دارند، مورد استفاده قرار بگیرد. که در واقع کمکی به اتخاذ تصمیم جهت انتخاب فاصله درست به سازه مجاور می‌باشد. اطلاعات آماری با بررسی ساختمان‌های سه، پنج، هفت وده طبقه فلزی با سیستم بادبندی و قاب خمشی به طور مجزا در معرض 20 رکورد حوزه دور بدست آمده است. هریک از ساختمان‌ها بر اثر رکوردهای زلزله انتخاب شده مورد تحلیل قرار گرفته است. فاصله بین سازه‌ها براساس مشخصات سازه‌های با جداگرلرزه‌ای تغییر می‌کند تا بتوان نتایج مناسبی را ارائه دهد، لذا در ابتدا این محدوده جداگانه در اطراف سازه با جداگر لرزه‌ای بطور مجزا در نظر گرفته شده است. پس از بدست آوردن یک محدوده مناسب با استفاده از این نتایج سازه‌های سه، پنج، هفت و ده طبقه در کنار سازه‌های قاب خمشی و بادبندی با پایه گیردار برای فواصلی که از جدول نتایج بدست آمده وتحت رکوردهای مشابه‌سازی شده مورد تحلیل قرار گرفته است، تا تأثیر استفاده از محدوده در آن بررسی شود. در مجموع به منظور بررسی تأثیر برخورد بر نیاز های لرزه‌ای سازه‌ها با جداگر لرزه‌ای 160 تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی انجام شده است. در انتهای این تحقیق با جمع بندی نتایج رابطه ای ساده و تأثیرگذار برای کاهش اثر برخورد دو سازه مجاور بدست آمد که مشخص کردن این محدوده را آسان می‌کند.
واژه‌های کلیدی: جداگر لرزه‌ای، درز لرزه‌ای، برخورد(کله گی)، مقیاس رکورد، زلزله حوزه دور
1 -1 مفهوم جداگر لرزه‌ای
در ابتدا به مفهوم جداگر لرزه‌ای که بنظر می رسد یک مفهوماصلی برای این پایان نامه باشد می پردازیم تا کمی از اصول پایه مشخص شده و بعضی از پیشرفتها و مفاهیم که در این سیستم مورد استفاده قرار میگیرد معرفی گردد. لذا در این مورد از کتاب “طراحی سازه‌های ضد زلزله” ]1[ کمک گرفته شد.
پیشرفت در مورد ایمنی در برابر زلزله، حدودا از زلزله 1906 سانفرانسیکو، عمدتا به سبب قبول ترازهای نیروی رو به افزایش که ساختمان‌ها را می‌بایست برای تحمل آنها طراحی کرد، آغاز شد. اگرچه آیین‌نامه ها تاکنون دستور به افزایش مداوم ترازهای نیرو داده‌اند، اما یک ساختمان در مواجهه با زلزله‌های شدید حتی اگر کشسان باقی بماند، با نیروهایی مواجه می‌شود که چند برابر ظرفیت طراحی شده آن می‌باشد.
ساختمان‌های جدید حاوی تجهیزات بسیار حساس و گرانی هستند که در تجارت، بازرگانی، آموزش و پرورش و مراقبت بهداشتی اهمیت حیاتی دارند. بیمارستان‌ها، مراکز ارتباط جمعی، مراکز اضطراری، اداره‌های پلیس و ایستگاه‌های آتش نشانی می‌بایست در زمانی که به آنها نیاز است، یعنی پس از وقوع زلزله، امکان خدمت‌رسانی داشته باشند. ساخت معمولی می‌تواند سبب ایجاد شتاب‌های بسیار زیاد در طبقات ساختمان‌های سخت و تغییر مکان‌های جانبی میان طبقه بزرگ در سازه‌های انعطاف‌پذیر شود. این دو عامل در تضمین ایمنی اجزای ساختمان و محتویات آن ایجاد اشکال کنند.
تحمل وزن سازه و در عین حال محافظت آن از نیروهای القا شده بر اثر زلزله.
-طراحی و ساخت مستهلک‌کننده های انرژی مکانیکی (جذب‌کننده ها)و الاستومرهای با میرایی بالا که برای کاهش حرکت در عرض بالشتک، به ترازهای عملی و قابل قبول، و مقاومت در برابر بارهای باد به کار برده می‌شوند.
-ابداع و پذیرش نرم‌افزارهای کامپیوتری برای تحلیل سازه‌های جداشده لرزه‌ای که ویژگی‌های غیر خطی مصالح وماهیت متغییر با زمان بارهای زلزله را در نظر میگیرد.
-توانایی در انجام آزمون‌های میز لرزان با استفاده از حرکات ثبت شده واقعی زمین ناشی از زلزله، به منظور بررسی عملکرد سازه‌ها و فراهم کردن نتایجی برای معتبر ساختن فنون مدلسازی کامپیوتری.
-ابداع و پذیرش روش‌هایی برای تخمین حرکات زمین خاص منطقه، ناشی از زلزله، برای دوره های مختلف بازگشت.
1-2 ملاحظات مربوط به جداسازی لرزه‌ای
اگر هریک از موارد زیر مطرح باشد آن گاه به جداسازی لرزه‌ای سازه نیاز است:
-افزایش ایمنی ساختمان و قابلیت بهره برداری آن پس از زلزله مطلوب باشد.
-نیروهای جانبی کاهش یافته ای برای طرح مورد نیاز باشد.
-استفاده از سازه‌های با ظرفیت شکل‌پذیری محدود (از قبیل بتن پیش ساخته )در نواحی زلزله خیزبا تغییر مکان نسبی کم مطلوب باشد.
-سازه فعلی در برابر بارهای زلزله ایمن نباشد.
برای سازه‌های جدید آیین‌نامه های فعلی ساختمان در تمامی مناطق زلزله تغییر مکان بکار برده می‌شود و بنابراین ممکن است بسیاری از طراحان احساس کنند که چون الزامات آیین‌نامه با طرح‌های فعلی برآورد شود لذا به جداسازی لرزه‌ای نیاز نیست اما الزامات توصیه شده درباره نیروی جانبی که انجمن مهندسان سازه کالیفرنیا (SEAOC)]39[تهیه کرده است، بیان می‌داردکه ساختمان‌هایی که مطابق با ضوابط این آیین‌نامه طراحی می‌شوند باید:
-بدون آسیب دیدگی در مقابل زلزله‌های خفیف مقاومت کنند.
-بدون آسیب دیدگی سازه‌ای، اما با مقداری آسیب غیر سازه‌ای، در مقابل زلزله‌های متوسط مقاومت کنند.
-بدون خرابی اما با آسیب دیدگی سازه‌ای و غیر سازه‌ای در مقابل زلزله‌های بزرگ مقاومت کنند.
این اصول عملکردی در مورد ساختمان‌هایی که با نیروهای طرح تراز آیین‌نامه بازسازی می‌شوند، نیز صادق است.
جداسازی لرزه‌ای توانایی در ساختن ساختمانی با مشخصه های عملکردی بهتر از آنچه آیین‌نامه فعلی می گوید را نوید می‌دهد و لذا گام بزرگی به جلو در طراحی لرزه‌ای سازه‌های مهندسی به شمار می رود. در هنگام تقویت ساختمان، نیاز به جداسازی الزامی است، و ممکن است سازه در وضعیت فعلی خود، در صورتی که زلزله رخ دهد، ایمن نباشد. در چنین حالاتی، اگر جداسازی لرزه‌ای مناسب باشد، می‌بایست میزان موثر بودن آن، در مقایسه با راه‌حل‌های دیگر از قبیل تقویت کردن ساختمان، ارزیابی شود.
1-3 راه‌حل‌هایی برای آسیب غیر سازه‌ای
دو مکانیزم اصلی برای ایجاد آسیب غیر سازه‌ای وجود دارد. اولی مربوط به تغییر مکان جانبی بین طبقه‌ای و دومی مربوط به شتاب‌های طبقات است. تغییر مکان جانبی بین طبقه‌ای به صورت جابجایی نسبی بین دو طبقه تقسیم بر ارتفاع طبقه تعریف می‌شود. شتاب‌های طبقات، شتاب‌های مطلقی هستند که در نتیجه وقوع زلزله ایجاد می‌شوند و در ساخت متعارف معمولا با افزایش ارتفاع ساختمان افزایش می یابند.
دو فلسفه طراحی مختلف در مهندسی سازه، برای کم کردن آسیب دیدگی غیر سازه‌ای مورد بحث است. یک دسته چنین استدلال می‌کنند که ساختمان‌های سخت بهترین راه‌حل هستند. ساختمان‌های سخت تغییر مکان‌های جانبی بین طبقه‌ای را کاهش می‌دهند، ولی شتاب‌های زیادی در طبقات ایجاد می‌کنند. دسته مقابل استدلال می‌کنند که ساختمان‌های انعطاف‌پذیرراه‌حلمی‌باشد، زیرا نیروی کمتری را جذب می‌کنند و شتاب‌های طبقات را کاهش می‌دهند. اگرچه این مطلب درست است، ولی ساختمان‌های انعطاف‌پذیر تغییر مکان‌های جانبی بین طبقه‌ای بزرگتری دارند و در نتیجه اجزایی که به تغییر مکان جانبی حساس‌اند، شدیدتر آسیب می‌بینند.
آشکار است که اگر هم تغییر مکان جانبی بین طبقه‌ای و هم شتاب‌های طبقات را کاهش دهیم، بهترین تلفیق این دو فلسفه طراحی است. جداسازی لرزه‌ای چنین مفهومی است(شکل1-2)، زیرا این عامل هم شتاب‌های طبقات و هم تغییر مکان جانبی بین طبقه‌ای را به میزانی چشمگیر کاهش می‌دهد و لذا راه‌حل اقتصادی وعملی برای مسئله دشوار کاهش آسیب غیر سازه‌ای ناشی از زلزله است.
اجزای اصلی سیستم‌های جداساز لرزه‌ای
سه جز اصلی در هر سیستم عملی جداسازی لرزه‌ای وجود دارد، اینها عبارتند از:
-یک پایه انعطاف‌پذیر به طوری که زمان تناوب ارتعاش کل سیستم به قدر کافی برای کاهش پاسخ نیرو طولانی شود.
-یک میراگر یا مستهلک‌کننده انرژی به طوری که تغییر مکان نسبی بین ساختمان و زمین را بتوان تا تراز عملی طرح کنترل کرد.
-وسیله‌ای برای تامین صلبیت تحت ترازهای بار (بهره برداری) کم از قبیل باد و زلزله‌های خفیف.
سال‌های متمادی است که سازه‌های پل بر روی بالشتکهای ارتجاعی]2[ قرار داده می‌شوند، و در نتیجه تاکنون با پایه انعطاف‌پذیر طراحی شده اند. این امکان هست که بتوان ساختمان را بر روی بالشتکهایی ارتجاعی قرار داد. در عین حال که ممکن است اعمال انعطاف‌پذیری جانبی بسیار مطلوب باشد، انعطاف‌پذیری قائم مطلوب نیست. صلبیت قائم با ساختن بالشتکهای لاستیکی در چند لایه و قرار دادنورق فولادی در بین لایه ها ایجاد می‌شود. ورقهای فولاد که به هر لایه از لاستیک چسبیده می‌شوند، تغییر شکل جانبی لاستیک تحت بار قائم را محدود می‌کنند(شکل1-3). این عمل منجر به ایجاد سختی قائمی چند صد برابر سختی جانبی می‌شود که میزان بزرگی آن با ستون‌های متعارف برابر است.
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند