دانلود فایل ها در مورد توزیع خسارت لرزه ای در اجزاء ساختمان های فولادی با ... |
 |
پژوهشگری به نام “بلومه” و همکارانش در سال ۱۹۷۵ روش ماتریس طیفی[۱۶] را برای برآورد پتانسیل خسارت ساختمان یا گروهی از ساختمانها ارائه دادند. در این روش خصوصیات حرکت زمین با طیف پاسخ سرعت بیان‌شده است. ظرفیت سازه با برش پایه در نقطه تسلیم تشریح شده و سرعت طیفی در برابر برش پایه محاسبه میگردد. در این روش خسارت کلی با نسبت هزینه تعمیرات به هزینه کل ساختمان و جایگزینی ساختمان به دست می‌آید[۳۱].
“برسلر” در سال ۱۹۷۳ با تعریف خسارت پذیری موضعی[۱۷] و خسارت پذیری تجمعی[۱۸] و خسارت پذیری کلی[۱۹] در تعیین میزان خسارت کوشیدند. خسارت پذیری موضعی، میزان خسارت در اعضاء به‌عنوان نسبتی از پاسخ حداکثر به ظرفیت تغییر شکل نهایی بیان میگردد. خسارت پذیری کلی یا سراسری، میزان خسارت ساختمان است که به‌صورت مجموع خسارات محلی با در نظر گرفتن ضریب اهمیت اعضاء تعریف می شود. خسارت پذیری تجمعی، میزانی از خسارت کلی ساختمان است که از خسارت متحمل شده گذشته نتیجه می‌شود[ ۳۲].
بر اساس این تعاریف “برترو” و “برسلر” در سال ۱۹۷۷ با بهره گرفتن از روش تحلیل استاتیکی معادل سازهها، یک روش ارزیابی خسارت پیشنهاد نمودند. در به‌کارگیری از این روش برای ساختمانهای واقعی، دو معیار کمی یعنی ظرفیت تغییر شکل نهایی اعضاء و ضرایب تأثیر اهمیت در نظر گرفته می شود. همچنین استفاده از اطلاعات تجربی برای خسارت پذیری ساختمانهای پیشین و قضاوت مهندسی برای خسارت پذیری ساختمانها در آینده پیشنهاد گردید[۳۳].
در روشهای پیشنهادشده در مطالعات فوق‌الذکر، خسارت سازهای با نسبت تقاضا یا پاسخ تحت زمین‌لرزه‌ها به ظرفیت نهایی سازه تعریف‌شده است. جهت درنظرگرفتن تقاضا با بهره گرفتن از تحلیل پاسخ دینامیکی،مطالعات بسیاری صورت گرفته است. از طرف دیگر محاسبه ظرفیت باوجود اهمیت بحرانی آن همچنان محدود باقی‌مانده است.
“گوسین” و همکارانش در سال ۱۹۷۷ برای میزان ظرفیت انرژی جذب‌شده در اعضای بتن مسلح تحت بارهای نوسانی، شاخص کار را پیشنهاد کردند. در این مطالعه خسارات افزایشی در هر سیکل به‌صورت تابعی از نسبت شکل‌پذیری، بارمحوری و نسبت دهانه برشی تشریح می شود[۳۴].
“بانون” و همکارانش در سال ۱۹۸۱ یک مدل خسارت پیشرفته‌ای را پیشنهاد کردند که در آن خسارت بر اساس یک سطح گسیختگی دوبعدی از مجموع انرژی جذب‌شده و نسبت خسارت بیان گردیده است. ازآنجایی‌که این مدلها، رفتار غیرخطی اعضای بتن مسلح را تحت بارهای رفت و برگشتی به‌درستی و به‌صورت کامل در نظر نمی‌گیرند و اثراتی چون برش و لغزش آرماتور نادیده گرفته می‌شود، ارتباط ضعیفی بین ظرفیت محاسباتی سازه و گسیختگیهای نمونه‌های آزمایش‌شده بیان مینمود[۱۷].
در سال ۱۹۸۵ “پارک” و همکارانش با ارائه یک شاخص خسارت، کمبودهای تحقیقات گذشته را پوشش داده و ارزیابی آسیبپذیری را دستخوش تحولی بزرگ کردند. آنان با درنظرگرفتن مدلهای جامع‌تری از رفتار غیرخطی اعضای بتن مسلح تحت بارهای نوسانی، شکل‌پذیری و انرژی تلف‌شده توسط اعضای سازهای را در خسارات متحمل شده توسط اعضا دخالت داده و عملاً جایگاه آسیبپذیری کمی را تحکم بخشیدند[۳۵].
“کاپوس” در سال ۱۹۹۷ روشهای مختلف دسته‌بندی شاخص‌های خسارت ارائه‌شده را موردبررسی قرارداد. نتیجه حاصل این بود که ازلحاظ ارزیابی آسیبپذیری باید قسمتی از سازه که به آن آسیب واردشده، مشخص‌شده و موردبررسی قرار گیرد و با توجه به آن، شاخص خسارت برآورد گردد. ازاین‌رو با توجه به اینکه آسیب وارده به یک عضو منفرد، یک جزء از سازه (از قبیل یک طبقه یا به‌طورکلی یک زیر سازه) و یا به‌کل سازه اعمال می‌شود، به ترتیب شاخص‌های موضعی، میانی و کلی به کار می‌روند. بدون توجه به سطحی که شاخص‌های خسارت در آن سطح تعریف می‌شوند.شاخص‌های خسارت می‌توانند بر پایه پارامترهای حداکثر پاسخ (ضرایب شکل‌پذیری و … ) یا پارامترهای جمعی پاسخ ( ضرایب شکل‌پذیری رفت و برگشتی، استهلاک انرژی و مقادیر خستگی ) و یا ترکیبی از آنها تعریف شوند[۳۶].
در این سال‌ها مطالعاتی درزمینه انرژی نیز صورت گرفته است. در سال ۱۹۵۶ “هاوزنر” برای نخستین بار یک تحلیل از طراحی حدی بر اساس انرژی پیشنهاد نمود که در آن ظرفیت جذب انرژی کافی سازه در برابر زلزله‌های بزرگ، به‌عنوان یک عامل اطمینان و سلامتی سازه مطرح میشد. وی اعتقاد داشت که یک زلزله، انرژی به سازه منتقل می‌کند که قسمتی از آن استهلاک پیداکرده و قسمتی دیگر به‌عنوان انرژی جنبشی ( حرکت جرم ) و انرژی کرنشی ( تغییر شکل قابل‌برگشت اعضای سازه ) باقی می‌ماند[۳۷].
به دلیل مسائل متعدد در برآورد انرژی نیاز و ظرفیت و نقش آنها در طراحی، برای حدود یک ربع قرن مفاهیم مربوط به انرژی نادیده گرفته شد. ولی بعدها از اوایل دهه نود به بعد، بحث استفاده از مفاهیم انرژی در طرح لرزهای سازهها، توجهات زیادی را به خود جلب کرد و موضوع انرژی به‌طورجدی تری دنبال شد.
در سال ۱۹۸۰ “مک کویت” و همکاران انرژی ورودی، انرژی هیسترزیس و نسبت انرژی هیسترزیس تجمعی به انرژی ورودی را برای سازههای MDOF و SDOF سه و ده طبقه با خواص سازهای مختلف تحت چهار زلزله ثبت‌شده موردبررسی قراردادند. آنها نتیجه گرفتند که انرژی‌هایی که در طول تغییر شکل غیر الاستیک اتلاف شده است به مشخصات نیرو _ تغییر شکل، مقاومت تسلیم و میرایی بستگی دارد و درصد انرژی ورودی که توسط عمل هیسترزیس تلف میگردد، تقریباً برای رکوردهای مختلف یکسان است[۳۸].
“مقدم” و “کریمی” در سال ۲۰۰۴، با بررسی رفتار غیر ارتجاعی مدلهای برشی مختلف نشان دادهاند که با انتخاب یک الگوی بار متناسب در طراحی سازهها، امکان آن وجود دارد که عملکرد لرزه‌های سازهها افزایش یابد الگوی بار پیشنهادی آنها عبارت‌اند از یک بار مستطیلی (یکنواخت در تمام طبقات) که با یک بار منفرد شلاقی تابعی از برش پایه، زمان تناوب اصلی و ضریب نرمی هدف میباشد. الگوی بار معرفی‌شده همواره در محدوده رفتار غیر ارتجاعی رفتاری مناسبتر نسبت به سایر الگوهای بار متعارف در طراحی لرزهای از خود نشان میدهد[۳۹].
“کاناث” و “چای” در سال ۲۰۰۴، یک عبارت قابل‌قبول که انرژی ورودی را به انرژی تلف‌شده سیستم ارتباط میدهد ارائه داده و یک طیف بر اساس انرژی هیسترزیس برای تعدادی بارهای غیر الاستیک دورهای یک سازه برای اینکه پتانسیل خسارت تجربی ناشی از جنبش زمین را توصیف کند، تعریف کرده اند[۴۰].
“گنجوی” در سال ۲۰۰۴، با درنظرگرفتن آیین‌نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله ( ویرایش دوم - استاندارد۲۸۰۰ ) خسارت و انرژی هیسترزیس را در چند قاب خمشی بتنی مسلح موردبررسی قرار داده است. وی نشان داده که مقدار خسارت و انرژی هیسترزیس در طبقات مختلف یکسان نبوده و از حداکثر ظرفیت عضوهای سازهای در هنگام زلزله استفاده‌نشده است و یک یا دو تمرکز از این پارامترها در بعضی طبقات دیده می شود[۴۱].
“حاج رسولی‌ها” و همکاران در سال ۲۰۰۶، با بررسی تأثیر نحوه توزیع عوامل مقاوم بر عملکرد لرزهای سازه روشی جهت طراحی لرزهای بهینه بر پایه عملکرد سازه مطرح کردند به‌طوری‌که توزیع شکل‌پذیری در ارتفاع طبقات به‌صورت یکنواخت درآمده و از حداکثر ظرفیت سازه استفاده‌شده است[۴۲].
“گرامی” و “دانشجو” در سال ۲۰۰۶، دریفت طبقات را به‌عنوان شاخص خسارت تجمعی در قابهای فولادی خمشی معرفی نمودند[۴۳].
در سال ۲۰۰۷، “بناونت” مدلی را جهت تعیین خسارت در اجزای سازههای فلزی با رفتار هیسترتیک پایدار در معرض زمین‌لرزه‌های مختلف تعریف کرد. خسارت درنظر گرفته در این مدل ترکیبی از انرژی هیسترتیک کلی و جابجایی ماکزیمم است. خسارت در این مدل توسط دو پارامتر انرژی هیسترزیس کلی و انرژی کلی تلف‌شده در قسمت اسکلتون منحنی نیرو _ جابجایی است[۴۴].
“احمدی” و همکاران نیز در سال ۲۰۰۸، به بررسی توزیع خسارت و انرژی هیسترزیس در تعدادی قاب خمشی بتن مسلح با دیوار برشی که بر اساس آیین‌نامه طراحی ساختمانهای در برابر زلزله ( ویرایش سوم - استاندارد۲۸۰۰ ) [۴۵]، طراحی شده بود پرداختند و به این نتیجه رسیدند که علی‌رغم توزیع یکنواخت نسبت مقاومت در ارتفاع، توزیع انرژی هیسترزیس، خسارت و جابجایی نسبی در ارتفاع، در معرض جنبش‌های قوی یکنواخت نیست و یک تمرکز از پارامترهای مذکور در یک یا دوطبقه دیده می شود[۴۶].
“آل هاشم” و ” عبدالله زاده” در سال ۲۰۱۰، به بررسی نحوه توزیع خسارت، جابجایی نسبی و انرژی هیسترزیس در طبقات ساختمانهای فولادی با بادبند ضربدری پرداختند که بر مبنای آیین‌نامه‌ی طراحی ساختمانها در برابر زلزله ( استاندارد۲۸۰۰ - ویرایش سوم ) طراحی شده بود، نتایج به‌دست‌آمده حاکی از آن است که علی‌رغم توزیع یکنواخت مقاومت در ارتفاع طبقات، نمودارهای توزیع انرژی هیسترزیس و خسارت از این توزیع پیروی نمیکنند و تمرکز انرژی و خسارت در یک یا چندطبقه مشاهده می شود[۴۷].
“نیک‌نفس” و ” عبدالله زاده” در سال ۲۰۱۱، به بررسی توزیع خسارت لرزهای در اجزاء ساختمانهای فولادی با سیستم ترکیبی پرداختند نتایج حاکی از آن بود که برای استفاده بهینه از حداکثر ظرفیت سیستم، طراحی سازهها صرفاً بر اساس مقاومت منطقی بنظر نمیرسد و باید پارامترهای دیگری مانند انرژی هیسترزیس که نقش عمدهای در خسارت اعضای سازه دارند، درروند طراحی لحاظ شود[۴۸].
کنترل‌های لرزهای
در این بخش انواع کنترل‌های لرزهای به‌صورت خلاصه معرفی می‌شوند. میراگرها در دسته کنترل‌های غیرفعال قرار می‌گیرند. بدین‌جهت در مورد کنترل غیرفعال توضیحات کامل‌تری ارائه می‌شود. نحوه اتلاف انرژی در سازه بیان‌شده و سپس انواع میراگرها بر اساس نحوه اتلاف انرژی آنها دسته‌بندی می‌شوند و در پایان بحث میراگرهای ویسکوالاستیک از بین میراگرها به‌صورت مفصل‌تری بیان می‌شود.
۲-۴-۱ انواع سیستم‌های کنترل‌کننده لرزهای
به‌طورکلی انواع سیستم‌های کنترل‌کننده لرزهای برحسب میزان انرژی ورودی برای به کار افتادن آنها دسته‌بندی می‌شود، این انرژی به‌کل سازه وارد نشده و فقط به سیستم کنترل‌کننده و اجزای آن وارد می‌شود. بر این اساس چهار نوع سیستم کنترل‌کننده، غیرفعال[۲۰]، فعال[۲۱]، نیمه فعال[۲۲] و دوگانه[۲۳] وجود دارد. در ادامه در مورد این کنترل‌ها توضیحات مختصری داده می‌شود.
۲-۴-۱-۱ سیستم کنترل‌کننده غیرفعال
وسایلی که برای به کار افتادن نیاز به انرژی خارجی ندارند، وسایل کنترل غیرفعال نامیده می‌شوند. این سیستم‌ها
از این نظر که با قطع منبع انرژی، که در هنگام زلزله محتمل است، به کار خود ادامه می‌دهند، قابل‌اطمینان‌تر هستند. با توجه به اینکه این وسیله در داخل سازه بوده و منبع انرژی خارجی ندارد، هیچ‌گاه انرژی درونی سازه را تغییر نمی‌دهد، قادر به بی‌ثبات کردن سازه نیست. این وسایل هزینه نگهداری پائینی دارند]۴۹و۵۰ [. البته اکثر وسایل کنترلی غیرفعال بعد از مرحله‌ای مانند لغزش اصطکاک، تسلیم شدن فلز، تغییر شکل در اجسام یا مایعات ویسکوالاستیک به کار می‌افتند و به همین خاطر می‌توان آنها را طوری طراحی کرد، که بعد از سطح مشخصی به کارافتاده و در نیروهای جانبی کم فعالیت نکنند[۵۱]. دو قاعده‌ی اساسی مورداستفاده برای اتلاف انرژی وجود دارد:
۱- تغییر انرژی جنبشی به حرارت
۲- انتقال انرژی در طی مدهای لرزش
تغییر انرژی جنبشی به حرارت توسط اصطکاک یا حرکت در مایع لزج و تسلیم شدن فلزات اتفاق می‌افتد که با تشکیل حلقه‌های پسماند انرژی را در سیکل بارگذاری جذب می‌کنند. از طرفی انتقال انرژی جنبشی در طی مدهای لرزش همراه با معکوس کردن انرژی جنبش میباشد[۵۱]. استفاده از وسایل کنترل غیرفعال هم در بهسازی سازهها و هم در طراحی اولیه سیستم‌های سازهای مؤثر هستند، به‌عنوان‌مثال سازه به یک سختی اضافی نیاز دارد تا پاسخ دینامیکی سازه را جذب و انرژی لرزش را با تغییر فرکانس اولیه کاهش داده و به سازه در جلوگیری از تشدید کمک کند، این وسایل می‌تواند جایگزین این سختی اضافی شوند. وسایل کنترل غیرفعال، در کاربرد صحیح، که در زلزله‌های متوسط عمومی هستند، مزایای بسیاری دارند. ازجمله آنها می‌توان به عدم نیازمندی به منبع انرژی خارجی، هزینه کم ساخت، نصب و نگهداری اشاره کرد. بعلاوه در کم کردن هزینه کلی ساختمان، به علت فراهم کردن سختی اضافی، مؤثر هستند. اما این نوع کنترل نیز دارای عیب‌هایی میباشد. سازگاری وسایل غیرفعال جای نگرانی دارد به علت اینکه سیستم‌های غیرفعال نمی‌توانند به‌صورت آنی اصلاح شوند و همچنین فیزیک سیستم و تخمین منطقی بارهای طراحی برای سختی هر سیستم کنترلی غیرفعال به‌صورت بحرانی انجام می‌شود. حتی اگر وسایل به‌صورت ایده آل طراحی شوند، بازهم برای بارگذاری دینامیکی خاصی مؤثر هستند. و درنتیجه ممکن است این وسایل پاسخ مود اول را کاهش دهند. اما نمی‌توانند پاسخ‌های مودهای دیگر را کاهش دهند و این معایب، موجب به وجود آمدن و استفاده از انواع دیگر سیستم‌های کنترلی گردیده است[۵۱] .
سیستم های کنترلی غیرفعال را می‌توان به سه دسته کلی زیر تقسیم کرد:
ا- سیستم جداساز پایه[۲۴]
۲- میراگرهای جرمی[۲۵]
۳- وسایل جاذب انرژی[۲۶]
وسایل کنترل غیرفعال را می‌توان به دسته‌ه ای زیر تقسیم‌بندی کرد:
۱- میراگرهای جرمی تنظیم‌شده [۲۷]
۲- میراگرهای مایع تنظیم‌شده [۲۸](تلاطمی و ستونی مایع)
۳- میراگرهای مایع- ویسکوز[۲۹](خطی و غیرخطی)
۴- میراگرهای تسلیمی فلزی[۳۰]
۵- میراگرهای ویسکوالاستیک[۳۱]
۶- میراگرهای آلیاژی با تغییر شکل حافظه‌ای[۳۲]
۷- میراگرهای اصطکاکی[۳۳][۵۰]
۲-۴-۱-۲ سیستم کنترل‌کننده فعال
وسایل کنترل فعال به وسایلی گفته می‌شوند که مقدار قابل‌توجهی انرژی برای به کار افتادن نیاز دارند، تا نیروی کنترل سازه را فراهم کنند. این وسایل از پاسخ‌های اندازه‌گیری شده، برای محاسبه نیروی کنترل دلخواه استفاده می‌کنند. متأسفانه به علت توانایی آنها در اضافه کردن انرژی به سازه به‌راحتی قادر به ناپایدار کردن سازه هستند. توانایی آنها در تعدیل شرایط بارگذاری و کنترل مودهای مختلف لرزش بیشتر از وسایل کنترلی دیگر میباشد. چون ممکن است در هنگام زلزله منبع آنها قطع گردد، قابلیت اطمینان آنها کمتر از وسایل کنترلی دیگر است[۴۹].
از سیستم‌های کنترلی فعال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
فرم در حال بارگذاری ...
|
[چهارشنبه 1400-08-05] [ 08:27:00 ق.ظ ]
|
