ارائة روشي جديد براي طراحي لرزه اي سازه هاي فولادي مجهز به ميراگر اصطكاكي خودمركزگرا بر مبناي روش طراحي جابه‌جايي مستقيم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

علي‌رغم اينكه با رعايت ضوابط طراحي لرزه‌اي، اكثر ساختمان‌ها از فروريزش در حين زلزله در امان هستند؛ اما تعمير و اصلاح خرابي¬هاي ايجاد شده در قسمت¬هاي مختلف سازه علاوه بر اينكه نيازمند صرف هزينه¬هاي بسياري است، موجب ايجاد وقفه در خدمت¬رساني شده و به صورت غيرمستقيم نيز خساراتي را در پي خواهد داشت. افزودن سيستمي كه بتواند علاوه بر جلوگيري از فروريزش، تغيير شكل‌ها و جابه‌جايي‌هاي پسماند را هم در سازه پس از زلزله كاهش دهد، موضوعي است كه در چند سال اخير توسط پژوهشگران دنبال مي¬شود. بر همين اساس در پژوهش حاضر به آسيب‌پذيري سازه‌هاي فولادي مجهز به ميراگر اصطكاكي خودمركزگرا پرداخته شده است. اين ميراگرها با مستهلك كردن انرژي ناشي از زلزله منجر به كاهش جابه‌جايي‌هاي جانبي به وجود آمده در سازه مي¬شوند و همچنين با تقويت خودمركزگرايي جابه‌جايي‌هاي پسماند را كاهش مي‌دهند. چالش ديگر در اين زمينه، طراحي عملكردي سازه‌هاي مجهز به اين سيستم پيشنهادي است. يكي از روش¬هاي طراحي معمول، روش¬هاي مبتني بر جابه‌جايي مستقيم (DDBD) است. در اين روش، سازة اصلي با يك سيستم يك درجه آزاد معادل جايگزين مي¬شود و مقادير سختي و ضريب ميرايي ويسكوز معادل براي اين سيستم جايگزين بايد به نحوي انتخاب شوند كه تطابق بالايي با مدل اصلي داشته باشند و از اين طريق نتايج نهايي تحليل دقيق باشد. اما جايگزين‌كردن سازه¬اي با پيچيدگي-هاي بسيار زياد با يك سيستم يك درجه آزاد و استفاده از نتايج تحليل آن براي چنين سازه¬اي نتايج را با خطا همراه مي‌سازد. از سوي ديگر در سازه¬هاي بلندمرتبه، اثرات مود¬هاي بالاتر بيش از مود اول است و سيستم يك درجه آزاد نمي¬تواند نمايندة خوبي براي مدل جايگزين باشد و لازم است براي سازه¬هاي بلندمرتبه چارة ديگري انديشيد. بدين منظور الگوريتمي سه‌مرحله‌اي بر مبناي روش DDBD توسعه يافته است كه مي¬تواند مقادير سختي، ضريب ميرايي معادل و نسبت ميرايي معادل را با دقت بهتري براي سازه‌ها به دست آورد. توزيع ميراگر در ارتفاع سازه در دو حالت توزيع يكنواخت و خطي ميراگر لحاظ شده است. در اين الگوريتم با درنظرگرفتن مدلي دقيق از سازه كه تمام اجزاي آن مدل‌سازي شده¬اند، مقادير سختي معادل و ضريب ميرايي ويسكوز معادل با خطاي كمتر از 5% محاسبه مي¬شوند. در مرحلة اول تعداد ميراگر موردنياز طراحي مي¬شود. در مرحلة دوم منحني IDA مدل ترسيم و در نهايت در مرحلة سوم، طي روندي تكرارشونده، نسبت ميرايي ويسكوز معادل محاسبه مي¬شوند. براي بررسي الگوريتم معرفي شده، سازه¬هاي فولادي سه¬بعدي مجهز شده به ميراگر اصطكاكي خودمركزگرا در نظر گرفته شدند. مدل-هاي فولادي 1، 4 و 10 طبقه ايجاد و از تركيب 6 نمونه آلياژ حافظه¬دار با 7 سطح اصطكاك، 42 نمونه¬هاي ميراگر مدل‌سازي شدند. سپس 11 شتاب¬نگاشت با شدت¬هاي 5/6 تا 5/7 ريشتر انتخاب شدند. پس از اعمال مراحل الگوريتم بر مدل¬ها در طي حدود 50000 تحليل تاريخچه زماني، مقادير سختي، ضريب ميرايي ويسكوز معادل و نسبت ميرايي ويسكوز معادل براي آن¬ها به دست آمد. در نهايت نيز با توجه به اينكه نمونه¬هاي ميراگر انتخاب شده، بخش زيادي از ميراگرهاي ممكن را شامل مي¬شوند، مشاهده شد كه انواع مختلف ميراگر اصطكاكي خودمركزگرا مي¬توانند مقادير حداكثر جابه‌جايي جانبي و جابه‌جايي پسماند را به ترتيب تا حدود 60% و 90% كاهش دهند. سپس با تحليل داده¬ها توابعي توسعه داده شد كه با توجه به ويژگي¬هاي ميراگر و سازه، مي¬توانند با دقت بالايي تعداد ميراگر اصطكاكي خودمركزگراي لازم در هر طبقه، سختي معادل، ضريب و نسبت ميرايي ويسكوز معادل را، محاسبه كنند.

230987

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان