پایان نامه: كنترل پاسخ ترکیب میراگرويسكوز غيرخطي با جداسازهای لرزه ای

فایل زیر شامل

۱- عدد فایل ورد پایان نامه ارشد به همراه فایل پی دی اف به تعداد ۸۰ صفحه است.

 

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی­ارشدM.Sc».  «

گرایش سازه

 

عنوان :

كنترل پاسخ ترکیب میراگرويسكوز غيرخطي با جداسازهای لرزه ای در بهبود
رفتار سازه ها فولادي نزديك گسل

 

استاد راهنما :

دکتر……………

 

استاد مشاور :

دکتر…………………..

 

پژوهشگر :

۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰

 

بهار۱۳۹۶



 

چكيده:

 

          جمعیت کثیری از جهان در مناطق زلزله خیز دنیا
زندگی کرده اند که در آن نواحی خطر وقوع زمین لرزه هایی با شدت و فراوانی های
مختلف وجود داشته است. هر ساله وقوع زلزله ها موجب تلفات جانی و خسارات مالی
فراوان شده است. در طول سال های مختلف، تکنولوژی ساخت و طراحی سازه های مقاوم در
برابر زلزله، در جهت کاهش اثر زلزله بر ساختمان ها، پل ها و نیز ملحقات مستعد آسیب
پذیری آن ها، پیشرفت زیادی کرده است یکی از این روش ها جداسازی لرزه ای بود.

در
این پایان نامه
كنترل
پاسخ ترکیب میراگرويسكوز غيرخطي با جداسازهای لرزه ای در بهبود رفتار سازه ها
فولادي نزديك گسل
بررسی شده
است. پاسخ های لرزه ای از جمله دیریفت طبقات، شتاب روسازه و برش پایه در مقایسه با
ساختمان جداسازی نشده بررسی شده است.

با
جداسازی ساختمان توسط ترکیب جداساز و میراگر، مقادیر پاسخ های لرزه ای ساختمان از
جمله دیریفت طبقات، شتاب روسازه و برش پایه نسبت به ساختمان جداسازی نشده، به
میزان قابل توجهی کاهش یافتند. با مقایسه درصدهای کاهش یافته این مقادیر در راستای
هر دو محور افقی
x و y، مشاهده شد ماکزیمم دیریفت طبقات در ساختمان ۱۰ و ۱۵ طبقه به
ترتیب، حداکثر به میزان ۴۲/۷۲% و ۱۵/۵۹% کاهش یافت. حداکثر میزان کاهش برای
ماکزیمم شتاب روسازه برای ساختمان ۵ طبقه ۲۶/۴۰% و برای ساختمان ۱۵ طبقه ۷۱/۳۴%
شد. همچنین برای ماکزیمم برش پایه، حداکثر به میزان ۳۶/۷۴% و ۰۱/۸۴%، به ترتیب
برای ساختمان ۱۰ و ۱۵ طبقه کاهش حاصل گردید. در نتیجه استفاده از این سیستم
جداسازی، بر عملکرد لرزه ای ساختمان نامنظم بهبود مناسبی داشت و مقادیر پاسخ های
لرزه ای را کاهش قابل ملاحظه ای داد.

 
كلمات كليدي
: ساختمان نامنظم– جداساز پاندولی اصطکاکی- میراگر ویسکوز غیرخطی-
تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی.



 

فهرست مطالب

۱-۱  پیش گفتار. ۱۲

۱-۲-  تاریخچه مطالعات. ۱۳

۱-۳-  بیان مساله. ۱۵

۱-۴-  اهداف پایان نامه. ۱۷

۱-۵-  ساختار پایان نامه. ۱۹

۲-۱-  کنترل بر اساس نحوه عملکرد سیستم ۲۱

۲-۱-۱-  کنترل فعال سازه ها ۲۱

۲-۱-۲-  کنترل نیمه فعال سازه ها ۲۱

۲-۱-۳-  کنترل غیر فعال سازه ها ۲۱

۲-۲-  میراگرها ۲۲

۲-۲-۱-  میراگر جرم تنظیم شونده ۲۳

۲-۲-۲-  میراگر سیال تنظیم شونده ۲۴

۲-۲-۳-  میراگر اصطکاکی. ۲۵

۲-۲-۴-  میراگر فلزی تسلیم شونده ۲۶

۲-۲-۵-  میراگر ویسکوالاستیک.. ۲۷

۲-۲-۶-  میراگر ویسکوز. ۲۹

۲-۳- جداسازی لرزه ای. ۳۰

۲-۳-۱-  جداسازهای لرزه ای. ۳۳

۲-۳-۱-۱-  جداسازهای الاستومریک.. ۳۴

۲-۳-۱-۲-  جداسازهای مبتنی بر لغزش.. ۳۶

۳-۱-   مدل سازی. ۴۲

۳-۲-   شتاب نگاشت ها ۵۱

۳-۳-  فرآیند انجام تحلیل. ۵۹

۴-۱-  نتایج. ۶۳

۵-۱-  جمع بندی. ۷۷

۵-۲-  پیشنهادات. ۷۸

مراجع. ۷۹

 



 

فهرست شکل­ها

شکل ۲-۱٫ میراگر جرم تنظیم شونده[۳۸] ۲۴

شکل ۲-۲٫ میراگر سیال تنظیم شونده
[۱۱]
۲۵

شکل ۲-۳٫ میراگر اصطکاکی پیشنهاد
شده توسط پال [۳۴]
۲۶

شکل ۲-۴٫ میراگر اصطکاکی دورانی
[۳۰]
۲۶

شکل ۲-۵٫ میراگر تسلیمی مثلثی
شکل (
TADAS) و منحنی پسماند آن  [۱۷] ۲۷

شکل ۲-۶٫ میراگر تسلیمی X شکل 
[۱۷]
۲۷

شکل ۲-۷٫ میراگر ADAS [11]. 27

شکل ۲-۸٫ میراگر ویسکوالاستیک
[۱۳]
۲۸

شکل ۲-۹٫ میراگر ویسکوالاستیک
در قاب[۱۳]
۲۸

شکل ۲-۱۰٫ نمودار نیرو-جابجایی
میراگر ویسکوالاستیک[۱۳]
۲۹

شکل ۲-۱۱٫ مقطع عرضی میراگر ویسکوز
[۱۷]
۳۰

شکل ۲-۱۲٫ ساختمان میراگر ویسکوز
[۳۵]
۳۰

شکل ۲-۱۳٫ میراگر ویسکوز [۱۷] ۳۰

شکل ۲-۱۴٫ نمودار نیرو-جابجایی
میراگر ویسکوز[۱۳]
۳۰

شکل ۲-۱۵٫ سازه صلب و انعطاف پذیر
[۱۱].
۳۱

شکل ۲-۱۶٫ توصیف تاثیر جداسازی
لرزه ای با استفاده از طیف پاسخ [۳]
۳۲

شکل ۲-۱۷٫ جداساز لرزه ای لاستیکی
با میرایی کم [۱۲]
۳۴

شکل ۲-۱۸٫ نمودار نیرو-جابجایی
جداساز لرزه ای لاستیکی [۳۱]
۳۵

شکل ۲-۱۹٫ جداساز لاستیکی هسته
سربی [۱۳]
۳۵

شکل ۲-۲۰٫ نمودار نیرو-جابجایی
جداساز لاستیکی هسته سربی [۳۱]
۳۵

شکل ۲-۲۱٫ دیاگرام شماتیک جداساز
لاستیکی هسته سربی [۲۹]
۳۶

شکل ۲-۲۲٫ جداساز آونگ اصطکاکی
[۳۱]
۳۷

شکل ۲-۲۳٫ نمودار نیرو-جابجایی
جداساز آونگ اصطکاکی [۳۱]
۳۷

شکل ۲-۲۴٫ دیاگرام شماتیک جداساز
آونگ اصطکاکی [۲۹]
۳۸

شکل ۲-۲۵٫ جداساز پاندولی اصطکاکی[۸] ۳۹

شکل ۲-۲۶٫ جابجایی سیستم آونگ
اصطکاکی [۸]
۳۹

شکل ۳-۱٫ پلان ساختمان. ۴۲

شکل ۳-۲٫ مدل شبیه
سازی میراگر در آنالیز خطی و غیرخطی
[۴۰] ۴۸

شکل ۳-۳٫ قاب ۵ دهانه
ساختمان ۱۰ طبقه جداسازی شده در ترکیب با میراگر
. ۵۰

شکل ۳-۴٫ مدت زمان
حرکت شدید زمین برای دو مولفه افقی زلزله طبس
.. ۵۴

شکل ۳-۵٫ مدت زمان
حرکت شدید زمین برای دو مولفه افقی زلزله کاپه مندوسینو
. ۵۴

شکل ۳-۶٫ مدت زمان
حرکت شدید زمین برای دو مولفه افقی زلزله نورثریج
. ۵۵

شکل ۳-۷٫ شتاب نگاشت
دو مولفه افقی زلزله طبس
.. ۵۶

شکل ۳-۸٫ شتاب نگاشت
دو مولفه افقی زلزله کاپه مندوسینو
. ۵۷

شکل ۳-۹٫ شتاب نگاشت
دو مولفه افقی زلزله نورثریج
. ۵۸

شکل ۴-۱٫ ماکزیمم دیریفت طبقات
ساختمان ۱۰ طبقه در راستای محور
x. 65

شکل ۴-۲٫ ماکزیمم دیریفت طبقات
ساختمان ۱۰ طبقه در راستای محور
y. 66

شکل ۴-۳٫ ماکزیمم دیریفت طبقات
ساختمان ۱۵ طبقه در راستای محور
x. 66

شکل ۴-۴٫ ماکزیمم دیریفت طبقات
ساختمان ۱۵ طبقه در راستای محور
y. 67

شکل ۴-۵٫ درصد کاهش ماکزیمم دیریفت
طبقات ساختمان ۱۰ طبقه
. ۶۷

شکل ۴-۶٫ درصد کاهش ماکزیمم دیریفت
طبقات ساختمان ۱۵ طبقه
. ۶۷

شکل ۴-۷٫ ماکزیمم شتاب روسازه
ساختمان ۱۰ طبقه در راستای محور
x. 69

شکل ۴-۸٫ ماکزیمم شتاب روسازه
ساختمان ۱۰ طبقه در راستای محور
y. 70

شکل ۴-۹٫ ماکزیمم شتاب روسازه
ساختمان ۱۵ طبقه در راستای محور
x. 70

شکل ۴-۱۰٫ ماکزیمم شتاب روسازه
ساختمان ۱۵ طبقه در راستای محور
y. 70

شکل ۴-۱۱٫ درصد کاهش ماکزیمم شتاب
روسازه ساختمان ۱۰ طبقه
. ۷۱

شکل ۴-۱۲٫ درصد کاهش ماکزیمم شتاب
روسازه ساختمان ۱۵ طبقه
. ۷۱

شکل ۴-۱۳٫ برش پایه ساختمان
۱۰ طبقه در راستای محور
x. 73

شکل ۴-۱۴٫ برش پایه ساختمان
۱۰ طبقه در راستای محور
y. 74

شکل ۴-۱۵٫ برش پایه ساختمان
۱۵ طبقه در راستای محور
x. 74

شکل ۴-۱۶٫ برش پایه ساختمان
۱۵ طبقه در راستای محور
y. 74

شکل ۴-۱۷٫ درصد کاهش برش پایه
ساختمان ۱۰ طبقه
. ۷۵

شکل ۴-۱۸٫ درصد کاهش برش پایه
ساختمان ۱۵ طبقه
. ۷۵



 

فهرست جداول

جدول ۳-۱٫ مقاطع تیر
و ستون ساختمان ۱۰ طبقه
. ۴۳

جدول ۳-۲٫ مقاطع تیر
و ستون ساختمان ۱۵ طبقه
. ۴۴

جدول ۳-۳٫ مقادیر
میرایی موثر و ضریب میرایی جداسازها
۴۶

جدول ۳-۴٫ تغییر مکان
طرح جداسازها (متر)
۴۶

جدول ۳-۵٫ سختی موثر
جداسازها (کیلوگرم بر متر) در ساختمان ۱۰ طبقه
. ۴۷

جدول ۳-۶٫ سختی موثر
جداسازها (کیلوگرم بر متر) در ساختمان ۱۵طبقه
. ۴۷

جدول ۳-۷٫ ضریب میرایی
میراگر ویسکوز مکمل در ساختمان ۱۰ طبقه
. ۴۹

جدول ۳-۸٫ ضریب میرایی
میراگر ویسکوز مکمل در ساختمان ۱۵ طبقه
. ۴۹

جدول ۳-۹٫ مشخصات
رکوردهای زلزله
. ۵۲

جدول ۳-۱۰٫ ضریب مقیاس
شتاب نگاشت ها برای تحلیل
. ۵۹

 



 

فهرست علائم

 

 

نیروی
میرایی میراگر ویسکوز

ضریب
میرایی

نشانگر علامت و جهت حرکت

سرعت
میراگر

توان میرایی

نیروی مقاوم

بار
روی جداساز

شعاع
انحنای سطح جداساز

حداکثر
تغییر مکان افقی

ضریب
اصطکاک سطح جداساز

سرت لغزش در جداساز

سختی
افقی

دوره
تناوب سازه

شتاب
جاذبه زمین

 

فرکانس

بیشترین ضریب اصطکاک در بیشترین سرعت لغزش

کمترین ضریب اصطکاک در کمترین سرعت لغزش

پارامتر
کنترل کننده تغییرات ضریب اصطکاک سطح جداساز

دوره
تناوب مورد نظر طراحی

میرایی موثر

ضریب
میرایی

تغییر
مکان طرح

نسبت
شتاب مبنای طرح

سختی
موثر جداساز

نسبت میرایی

مجموع سختی جداسازها

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول 

مقدمه

 

 

 

 

 

 

 

 

۱-۱  پیش
گفتار

 

جمعیت
کثیری از جهان در مناطق زلزله خیز دنیا زندگی می کنند که در آن نواحی خطر وقوع
زمین لرزه هایی با شدت و فراوانی های مختلف وجود دارد. هر ساله وقوع زلزله ها موجب
تلفات جانی و خسارات مالی فراوان می شود. ایران از نظر لرزه خیزی در منطقه فعال
جهان قرار دارد و به گواهی اطلاعات مستند علمی و مشاهدات قرن بیستم از خطرپذیرترین
مناطق جهان در اثر زمین لرزه های پرقدرت محسوب می شود. در سال های اخیر به طور
متوسط هر پنج سال یک زمین لرزه با صدمات جانی و مالی بسیار بالا در نقطه ای از
کشور رخ داده است و در حال حاضر ایران در صدر کشورهایی است که وقوع زلزله در آن با
تلفات جانی بالا همراه است
.[۱] ]۲[

در
طول سال های مختلف، تکنولوژی ساخت و طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله، در جهت
کاهش اثر زلزله بر ساختمان ها، پل ها و نیز ملحقات مستعد آسیب پذیری آن ها، پیشرفت
زیادی کرده است. یکی از این روش ها جداسازی ارتعاشی است که در واقع نصب سیستمی است
که سازه و ملحقات آن را از حرکات لرزه ای مخرب زمین و یا تکیه گاه جدا می سازد.

در
روش های مرسوم طراحی، به دلیل تغییر شکل های غیرخطی در اعضای سازه ای و غیر سازه
ای امکان بروز خرابی در این اعضا و وقوع آسیب در اجزای غیرسازه ای و تجهیزات داخل
طبقه به دلیل وقوع تغییر مکان و شتاب های قابل توجه در طبقه وجود دارد. کنترل بروز
آسیب در اثر زلزله به خصوص در تکان های نسبتا شدید کار دشواری خواهد بود. بر اساس
مشاهدات پس از رویداد زلزله های شدید، سازه های ساخته شده بر اساس روش های مرسوم
طراحی و ساخت، مقادیر شتاب قابل توجهی را در طبقات تجربه می کنند. با پیشرفت دانش
فنی و تجربه های زلزله های شدید، فناوری هایی همچون کنترل لرزه ای غیرفعال سازه ها
به کار گرفته شده است. جداسازی لرزه ای نیز، با هدف کاستن آسیب لرزه ای پیشنهاد می
گردد. با استفاده از این روش، رفتار دینامیکی سازه در حد امکان، در محدوده از قبل
پیش بینی شده قرار گرفته و میزان آسیب های لرزه ای به اجزای سازه ای و غیر سازه ای
کاهش می یابد. در مقابل ایده طراحی و اجرای ساختمان های مقاوم در برابر زلزله، با
توجه به آسیب های سازه ای و مشکلات بروز کرده برای ساکنان در طی زلزله ها، ایده طراحی سازه جدا شده از پایه
بر اساس کنترل نیروی زمین لرزه از طریق ممانعت از ورود آن به سازه بنا شده است[۲].
]۳[

۱-۲-  تاریخچه مطالعات

 

در
اوت ۱۹۰۹ دکتر ج.ا. کلانتارینتز (
Calantarients) در انگلستان با نامه ای به رئیس موسسه زلزله شناسی شیلی در
سانتیاگو، روش نوینی را برای ساخت بناهای مقاوم در برابر زلزله معرفی کرد. وی
معتقد بود که احداث ساختمان بر روی درزهای آزاد روغن کاری شده، منجر به کاهش اثرات
تخریبی زلزله می گردد. پیشنهاد این پزشک انگلیسی نمونه اولیه ای از فلسفه طراحی
لرزه ای بر مبنای جداسازی پایه گشت[۳]
]۴[، همچنین پیش از آن در سال ۱۸۸۵ جان مایلن یک استاد مهندسی معدن
انگلیسی در دانشگاه توکیو نمونه ای از یک ساختمان جداسازی شده با گوی چدنی و شمع
های لب گرد ساخته بود که در فاز اول تحقیقاتش از عملکرد ساختمان در برابر باد
ناراضی بود، اما در سال ۱۸۸۶ با اصلاح ابعاد و تعداد ساچمه های چدنی، توانست طرح
خود را در برابر زمین لرزه واقعی موفق بداند[۴]
]۱[.

در
اواخر دهه ۱۹۸۰ جهت استفاده میراگر ویسکوز در صنعت ساختمان، آزمایشی در مرکز ملی
مهندسی زلزله در دانشگاه نیویورک در بوفالو انجام شد. اولین استفاده از میراگر
ویسکوز برای هدف لرزه ای در سال ۱۹۹۳ در طراحی مقاوم
لرزه ای مرکز
دارویی بخش سن برنادینو در کالیفرنیا بود. میراگرهای ویسکوز اضافه شده به سیستم
کمک کرد تا تغییر مکانها زیر ۲۲ اینچ باقی مانده و پریود موثر سازه را تا ۳ ثانیه
بالا برد
][۵]۵[.

مطالعاتی
که توسط هال
 و کلی  در سال
۱۹۹۹ بر روی تاثیر میرایی بر روی سیستم جداسازی انجام شد نشان داد اگرچه میرایی
مکمل کاهش قابل ملاحظه ای را در جابجایی پایه سبب می شود ولی در صورتیکه سهم
مودهای نوسانی بالاتر بیشتر شود و این سهم بیش از حد گردد می تواند منجر به افزایش
قابل توجهی در دیریفت های میان طبقه ای و شتاب های بام شود و توقع مورد انتظار از
جداسازی برای محافظت از تجهیزات داخلی و المان های غیر سازه ای برآورده نشود
][۶]۲۶[.

 پروویداکیس 
در سال ۲۰۰۷ تحقیقی را بر روی ساختمان های جداسازی شده تحت زلزله حوزه نزدیک و دور
از گسل انجام داد. در هر یک از جداسازهای الاستومری و لغزشی در سازه های مورد
مطالعه نتیجه گرفت که تاثیر میرایی مکمل در کاهش دیریفت پایه در تحریکات لرزه ای
نزدیک گسل به مراتب بیشتر از زمین لرزه های دور از گسل بود از طرفی جهت کنترل
جابجایی نسبی طبقات، حداقل میرایی برای کاهش خرابی موثر و ضروری است. همچنین
افزایش میرایی در کل موجب بهبود رفتار لرزه ای سازه های مورد مطالعه شد[۷]
]۳۲[.

 لیان
یوان لو  و همکارانش در سال ۲۰۱۲ توسط میز لرزان به ارزیابی آزمایشگاهی اثر میرایی
مکمل ویسکوز بر روی پاسخ های لرزه ای سیستم جداسازی لغزشی در معرض تحریکات لرزه ای
پرداختند. سیستم آزمایش شده شامل یک سازه صلب جداشده، چهار جداساز آونگ اصطکاکی و
یک میراگر سیال می باشد. میراگر خطی به طور قابل ملاحظه ای، حداکثر جابجایی جداساز
را کاهش داد در صورتیکه حداکثر شتاب روسازه را برای هر دو زلزله های حوزه دور و
نزدیک، تقریبا در همان میزان نگه داشت. این مقایسه معلوم کرد که میراگر ویسکوز
برای زلزله های نزدیک گسل موثرتر است که در آن کاهش حداکثر جابجایی جداساز بالای
۷۵% بود. علاوه بر این حداکثر پاسخ های سیستم برای زلزله حوزه نزدیک (ایمپریال
ولی) و حوزه دور (السنترو ۱۹۴۰) مقایسه شد. در زلزله های حوزه دور، میراگر ویسکوز
از حداکثر جابجایی پایه، با ایجاد افزایش ناچیز در شتاب سازه برای
PGA های بزرگتر، جلوگیری کرد. برای زلزله های نزدیک گسل میراگر به
صورت قابل توجهی از حداکثر جابجایی جداساز بدون ایجاد افزایش در حداکثر شتاب سازه
جلوگیری کرد. برای زلزله نزدیک گسل، میزان کاهش جابجایی جداساز به وسیله میراگر با
افزایش میزان
PGA افزایش یافت. در ضمن پاسخ شتاب
انتقال یافته به روسازه افزایش نیافت. در نتیجه بدون کاهش بازده جداسازی، اضافه
کردن میرایی ویسکوز مکمل عملکرد سیستم جداسازی لغزشی از جمله دیریفت پایه و شتاب
روسازه را تحت زلزله های حوزه نزدیک گسل بهبود بخشید[۸][۲۸]
.

۱-۳-  بیان مساله

 

زلزله
پدیده ای است که تا کنون خسارتهای مالی و جانی بسیاری بر جای گذاشته است. بشر
همواره در پی مقابله با این بلایای طبیعی بوده است و همواره سعی بر آن داشته که با
شناخت کافی از واقعیت این پدیده با اتخاذ راهکارهایی خسارات ناشی از آن را به
حداقل برساند. پس از زمین لرزه نورثریج ۱۹۹۴، نگرانی هایی در رابطه با عملکرد سازه
های جداسازی شده، در برابر زمین لرزه های حوزه نزدیک به دلیل شدت بیش تر این زمین
لرزه ها ایجاد شد[۹].
[۲۲]

 با نگاهی به تحقیقات صورت گرفته تا به امروز بر روی
ساختمان های منظم و نامنظم توسط محققان مشخص شده است که ساختمان های نامنظم، در
مقایسه با ساختمان های منظم، در هنگام وقوع زلزله، از عملکرد لرزه ای مناسبی
برخوردار نیستند و آسیب پذیری شدیدتری دارند. بر این اساس، بی نظمی های موجود در
سازه که در هنگام وقوع زلزله موجب تشدید اثر آن در سازه خواهد شد، باید مورد توجه
بیشتری قرار بگیرد.

بر
اساس آئین نامه استاندارد ایران (۲۸۰۰) ساختمانها بر حسب شکل به دو گروه منظم و
نامنظم تقسیم می شوند. ساختمانهای منظم، به گروهی از ساختمانها اطلاق می شود که
دارای کلیه ویژگی های بند الف و ب که در ادامه به آن اشاره شده است باشند.

بند
الف-  منظم بودن در پلان:

۱-
پلان ساختمان دارای شکل متقارن و یا تقریبا متقارن نسبت به محورهای اصلی ساختمان،
که معمولا عناصر مقاوم در برابر زلزله، در امتداد آن ها قرار دارند، باشد. همچنین،
در صورت وجود فرورفتگی یا پیش آمدگی در پلان، اندازه آن در هر امتداد از ۲۵ درصد
بعد خارجی ساختمان در آن امتداد تجاوز ننماید.

۲- در
هر طبقه فاصله بین مرکز جرم و مرکز سختی در هر یک از دو امتداد متعامد ساختمان از
۲۰ درصد بعد ساختمان در آن امتداد بیشتر نباشد.

۳-
تغییرات ناگهانی در سختی دیافراگم هر طبقه نسبت به طبقات مجاور از ۵۰ درصد بیشتر
نبوده و مجموع سطوح بازشو در آن از ۵۰ درصد سطح کل دیافراگم تجاوز ننماید.

۴- در
مسیر انتقال نیروی جانبی به زمین، انقطاعی مانند تغییر صفحه اجزای باربر جانبی در
طبقات وجود نداشته باشد.

۵- در
هر طبقه حداکثر تغییر مکان نسبی در انتهای ساختمان، با احتساب پیچش تصادفی، بیشتر
از ۲۰ درصد با متوسط تغییر مکان نسبی دو انتهای ساختمان در آن طبقه اختلاف نداشته
باشد.

بند
ب-  منظم بودن در ارتفاع:

۱-
توزیع جرم در ارتفاع ساختمان، تقریبا یکنواخت باشد به طوری که جرم هیچ طبقه ای، به
استثنای بام و خرپشته بام نسبت به جرم طبقه زیر خود بیشتر از ۵۰ درصد تغییر نداشته
باشد.

۲-
سختی جانبی در هیچ طبقه ای کمتر از ۷۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از
۸۰ درصد متوسط سختی سه طبقه روی خود نباشد. طبقه ای که سختی جانبی آن کمتر از
محدوده عنوان شده در این بند باشند، انعطاف پذیر تلقی شده و طبقه نرم نامیده می
شود.

۳-
مقاومت جانبی هیچ طبقه ای کمتر از ۸۰ درصد مقاومت جانبی طبقه روی خود نباشد.
مقاومت هر طبقه برابر با مجموع مقاومت جانبی کلیه اجزای مقاومی است که برش طبقه را
در هر جهت مورد نظر تحمل می نمایند. طبقه ای که مقاومت جانبی آن کمتر از حدود
عنوان شده در این بند باشد، ضعیف تلقی شده و طبقه ضعیف نامیده می شود. ساختمانهای
نامنظم به ساختمانهایی اطلاق می شود که فاقد یک یا چند ویژگی ضوابط بند الف و ب
باشند[۱۰].[۲۴]

در
این پایان نامه دو مدل سه بعدی ۱۰ و ۱۵ طبقه سازه فولادی نامنظم با کاربری مسکونی
و سیستم باربر جانبی قاب خمشی متوسط مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به ایجاد
فرورفتگی در گوشه پلان این دو ساختمان در جهت
x به انداره ۴۰ درصد و در جهت y به اندازه ۲/۳۳ درصد، نامنظمی از نوع نامنظم بودن در پلان می
باشد. موقعیت این ساختمان ها در منطقه ای با پهنه خطر نسبی خیلی زیاد بوده و خاک
منطقه از نوع ۲ می باشد. طراحی و آنالیز ساختمان توسط نر افزار[۱۱]
SAP2000 ]15[ و بر اساس آیین نامه [۱۲]UBC97 ]42[ انجام گردیده است. در زیر هر ستون یک جداساز
پاندولی اصطکاکی به کار رفته و به هر جداساز دو میراگر ویسکوز غیرخطی، یکی در جهت
محور
x و دیگری در جهت محور y وصل شده است. مدل ها تحت تحریک حوزه نزدیک گسل زلزله های طبس،
کاپه مندوسینو و نورثریج با اعمال همزمان دو مولفه افقی زلزله در جهت های
x و y، آنالیز
دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی به روش انتگرال گیری مستقیم گردیده است.

بیشتر
مطالعات صورت گرفته در زمینه سازه های مجهز به جداساز و یا ترکیب جداساز با
تجهیزات مستهلک کننده انرژی بر روی سازه های منظم مورد بحث و ارزیابی قرار گرفته
اند. در این پایان نامه ساختمانی نامنظم مورد بررسی قرار گرفته است تا کنترل پاسخ
های لرزه ای ساختمان نامنظم در پلان، توسط جداساز پاندولی اصطکاکی که در ترکیب با
میراگر ویسکوز غیر خطی مورد استفاده قرار گرفته بررسی گردد.

 

۱-۴-  اهداف پایان نامه

 

          در
این پایان نامه به
كنترل پاسخ ترکیب میراگرويسكوز غيرخطي با جداسازهای
لرزه ای در بهبود رفتار سازه ها فولادي نزديك گسل
پرداخته شده
است.

خسارتهای
ایجاد شده در سازه ها در اثر زلزله های کوبه ۱۹۹۵، نورثریج ۱۹۹۴ و ایزمیت ۱۹۹۹
نشان داد که اختلاف فاحشی بین پاسخ سازه ها در برابر زمین لرزه های دور و نزدیک
وجود دارد[۱۳]
[۶] با توجه به تحقیقات انجام گرفته بر روی
رکورهای ثبت شده جنبش قوی زمین در نزدیکی گسل و تاثیر این نوع رکوردها بر روی سازه
های مختلف، نیاز توجه به این رکوردها و آثار آن بر روی سازه ها در دو دهه اخیر
اهمیت تحقیق بیشتری را به خود جلب نموده است. بررسی های انجام شده پس از وقوع
زلزله های کوبه و نورثریج نشان داد که نیاز تغییر مکانی زلزله های نزدیک گسل بسیار
بالا می باشد که این امر ناشی از اعمال یک انرژی حجیم در یک مدت زمان کوتاه توسط
رکوردهای نزدیک گسل می باشد[۱۴]
[۱۶]

در
زلزله های حوزه دور از گسل، کاهش
شتاب تحت تاثیر بزرگی زلزله می باشد ولیکن در حوزه نزدیک گسل، کاهش شتاب تنها در
زلزله های با شدت کم و نه برای زلزله های با شدت بالا، اتفاق می افتد. این معضل
یکی از مهمترین مسائل در رابطه با زلزله های نزدیک گسل می باشد از اینرو برای
زلزله های نزدیک گسل، می توان از جداساز استفاده نمود[۱۵]
[۳۳]. سازه
ها عملکرد ضعیفی را در هنگام قرار گرفتن در معرض نیروهای شدید زمین لرزه از خود
بروز می دهند. اجزاء سازه ای و محتوای داخلی آنها را می توان به وسیله افزودن
جداسازهای لرزه ای و افزایش نسبت میرایی سازه، در برابر حرکات زمین لرزه محافظت
نمود. مفهوم جداسازی لرزه ای به معنای جدا کردن سازه از زمین به نحوی که از صدمات
زمین لرزه بر روی سازه جلوگیری نماید، می باشد[۱۶][۳۷]. در صورت به کارگیری
میراگر ویسکوز در ترکیب با جداساز، علاوه بر کاهش دامنه تغییر مکان سامانه جداسازی
در زمان ارتعاش، امکان کاهش پاسخ شتاب نیز به وجود خواهد آمد[۳].در این پایان نامه پاسخ های لرزه ای (دیریفت طبقات،
شتاب روسازه و برش پایه) در دو ساختمان ۱۰ و ۱۵ طبقه فولادی نامنظم در پلان، در
حالت جداسازی نشده در مقایسه با حالت مجهز به جداساز با میراگر مکمل، تحت تحریک سه
زلزله طبس، کاپه مندوسینو و نورثریج بررسی شده است.

۱-۵-  ساختار پایان نامه

 

مطالبی
که در پایان نامه حاضر به آن ها پرداخته شده است به طور خلاصه در فصل های مختلف به
شرح زیر می باشند:

در
فصل دوم انواع کنترل های لرزه ای در سازه ها و ابزار های مرسوم برای نیل به این
هدف توضیح داده شده است. در فصل سوم به معرفی مدل های مورد بررسی (دو ساختمان ۱۰ و
۱۵ طبقه نامنظم در پلان)، تحریکات لرزه ای حوزه نزدیک مورد استفاده (طبس، کاپه
مندوسینو و نورثریج) و فرآیند انجام تحلیل پرداخته شده است.. در فصل چهارم نتایج
حاصل از تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی مدل ها که به روش انتگرال گیری
مستقیم انجام و ارائه میگردد و پاسخ های سازه ای (دیریفت طبقات، شتاب روسازه و برش
پایه) مورد بررسی و مقایسه قرار میگیرد. در آخر در فصل پنجم جمع بندی نتایج و
پیشنهادات بیان میشود.

 

 

 



 

 

 

 

فصل دوم

کنترل لرزه ای در سازه ها

 

 

 

 



 

۲-۱- 
کنترل بر اساس نحوه عملکرد سیستم

 

روش
های کنترل سازه بر اساس نحوه عملکرد سیستم را می توان به سه دسته زیر تقسیم بندی
کرد:

کنترل
فعال سازه ها، کنترل نیمه فعال سازه ها، کنترل غیرفعال سازه ها

۲-۱-۱-  کنترل فعال سازه ها

 

در
کنترل فعال سازه ها، از یک منبع خارجی برای تولید نیروی کنترل کننده استفاده می
شود. نیروی کنترل با استفاده از پاسخ سازه و الگوریتم های کنترل محاسبه شده و
میرایی و سختی لازم جهت کاهش و اتلاف انرژی وارده را محاسبه می کند. پس از وقوع
ارتعاش، در صورتیکه ارتعاش از آستانه تحریک برای حسگر بیشتر شود، سیستم فعال شده و
میرایی و سختی بهینه را محاسبه کرده و نیرویی در خلاف جهت ارتعاش اعمال می کند تا
ارتعاش را کاهش و یا کاملا از بین برد. با کاهش ارتعاشات به زیر آستانه تحریک
حسگر، فعالیت سیستم متوقف می شود[۱۷]
[۳۹]

۲-۱-۲-  کنترل نیمه فعال سازه ها

 

این
روش در حقیقت ترکیبی از کنترل فعال و غیرفعال می باشد. کنترل نیمه فعال سازه که از
هر دو سیستم استفاده می شود، بدین صورت که تا رسیدن به آستانه تحریک خاصی برای
کاهش اتلاف ارتعاش از ابزارهای کنترل غیرفعال و با افزایش انرژی ورودی و گذرا از
آستانه تحریک از کنترل فعال استفاده می شود [۱۸][۱۱]

۲-۱-۳-  کنترل غیر فعال سازه ها

 

هدف
اصلی در ابزارهای کنترل غیرفعال، جذب و کاهش انرژی ورودی است که موجب کاهش تقاضای
اتلاف انرژی در اعضای اصلی سازه ای و به حداقل رساندن خسارت سازه ای می شود.
ابزارهای کنترل غیرفعال سازه ها شامل جداسازهای لرزه ای و انواع سیستم های اتلاف
انرژی می باشند[۱۹]
[۲۷]

 

۲-۲-  میراگرها

 

یکی
از روش های کاهش نیروی جانبی ناشی از زلزله استفاده از میراگرها می باشد. در طی
زلزله، انرژی زیادی به سازه اعمال می گردد. این انرژی به دو صورت جنبشی و پتانسیل
(کرنشی) بر سازه اعمال می گردد که به طریقی جذب یا مستهلک می گردد. اگر سازه فاقد
میرایی باشد ارتعاش آن پیوسته خواهد بود اما بدلیل وجود میرایی در مصالح، ارتعاش
کاهش می یابد. در سیستم های جداساز لرزه ای، استفاده از سیستم های مستهلک کننده
انرژی، جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده اند[۲۰]
[۲۰].

برای
کاهش تغییر سامانه جداسازی در زمان ارتعاش و محدود کردن، باید از تجهیزاتی با
قابلیت مناسب در جذب انرژی استفاده نمود. میراگرها در سامانه جداسازی لرزه ای به
این منظور به کار می روند. مقدار مناسب جذب انرژی در زمان بروز زمین لرزه به شدت
لرزه ورودی بستگی دارد. با انتخاب میرایی مناسب علاوه بر کاهش دامنه تغییر مکان،
امکان کاهش پاسخ شتاب نیز به وجود خواهد آمد. برای ایجاد استهلاک انرژی، از فرایند
تسلیم فلزات، اصطکاک و لزجت سیالات استفاده شده است. در مواردی امکان استهلاک
انرژی در جداسازها به وجود آمده و میراگر و جداساز به صورت یکپارچه در یک تجهیز
ارایه شده اند. این تجهیزات باید قابلیت حمل نیروی قائم را نیز داشته باشند. اما
در موارد بسیاری میراگرها به صورت مستقل و جداگانه ساخته شده اند و در این صورت
الزامی برای قابلیت حمل بار قائم در آنها وجود دارند [۳]

در
سیستم های اتلاف انرژی غیر فعال از ابزارهای مکانیکی برای اتلاف انرژی ورودی به
سازه استفاده می شود بنابراین این ابزارها موجب کاهش پاسخ سازه و خرابی سازه ای می
شوند. روش های اتلاف انرژی در این ابزارها عبارتند از:

ایجاد
تشدید در جرم تنظیم شونده، ایجاد اصطکاک، تسلیم ورق فولادی، حرکت یک پیستون در
داخل محفظه ای که در آن مایع ویسکوز قرار دارد، تغییر شکل مواد ویسکوالاستیک.
انواع سیستم های اتلاف انرژی بر اساس دسته بندی فوق عبارتند از:

۱-
میراگر جرم تنظیم شونده

۲-
میراگر سیال تنظیم شونده

۳-
میراگر اصطکاکی

۴-
میراگر فلزی تسلیم شونده

۵-
میراگر ویسکوالاستیک

۶-
میراگر ویسکوز

همچنین
میراگرها را می توان به دو دسته وابسته به سرعت و وابسته به جابجایی نیز تقسیم
بندی نمود.

۲-۲-۱-  میراگر جرم تنظیم شونده

 

           میراگر
جرم تنظیم شونده (
Tuned Mass Damper) در ساده ترین حالت از یک جرم، یک
فنر و یک میراگر تشکیل شده است که معمولا در بالای سازه قرار می گیرد. اساس کار
این میراگر در حالت ایده آل، به این گونه است که فرض می شود در هنگام وقوع ارتعاش،
تحریک دارای فرکانس مشخص می باشد. بنابراین اگر میراگر جرم تنظیم شونده نیز دارای
فرکانس برابر با فرکانس تحریک باشد این جرم است که دچار ارتعاش شده و هیچگونه
ارتعاشی به سازه اصلی وارد نمی شود[۲۱]
[۳۸]. شکل ۲-۱ میراگر جرم تنظیم شونده را که در
بالای یک سازه قرار دارد نشان می دهد.

 

97

شکل ۲-۱٫ میراگر جرم تنظیم شونده[۳۸]

 

۲-۲-۲-  میراگر سیال تنظیم شونده

 

 میراگر
سیال تنظیم شونده (
Tuned Liquid Damper)، از آب یا سیال های دیگر به عنوان جرم محرک و یک مخزن تشکیل شده
است که نیروی بازگرداننده با استفاده از نیروی ثقلی بوجود می آید. در این نوع
میراگر، اتلاف انرژی از طریق اصطکاک بین سیال، بدنه مخزن و تلاطم امواج رخ می دهد.
اصول اساسی حاکم بر یک میراگر سیال تنظیم شونده برای جذب و اتلاف انرژی جنبشی در
یک سازه همانند میراگر تنظیم شونده می باشد [۱۱].

 

3

شکل ۲-۲٫ میراگر سیال تنظیم شونده [۱۱]

 

۲-۲-۳-  میراگر اصطکاکی

 

نخستین
استفاده از سیستم میراگر اصطکاکی توسط پال (
Pall) در سال ۱۹۸۰ بود. پس از آن سیستم میراگرهای اصطکاکی پیشرفت و
توسعه یافته و انواع مختلفی از این سیستمها مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته و دهها
سازه نیز در کشورهای مختلف با استفاده از این سیستم طراحی و اجرا شده است. این
سیستم شامل یک سری ورق ها می باشد که به وسیله پیچ های با مقاومت بالا به هم متصل
می شوند و با مکانیزمی شبیه لنت ترمز اتومبیل کار می کند که تا حد معینی از بارهای
جانبی رفتار ارتجاعی داشته و در بارهای بزرگتر با لغزیدن و تغییر شکلهای پلاستیک
قسمت قابل توجهی از انرژی وارده را مستهلک می کنند رفتار این میراگرها بر خلاف
میراگرهای ویسکوز یا ویسکوالاستیک مستقل از دما و سرعت است. انواع سیستمهای میراگر
اصطکاکی را در حالت کلی می توان به چهار نوع تقسیم نمود:

۱-
سیستم میراگر اصطکاکی پال

۲- سیستم میراگر اصطکاکی لغزشی

۳- سیستم میراگر اصطکاکی دورانی

۴- سیستم میراگر اصطکاکی سومیتومو

 

90

شکل ۲-۳٫ میراگر اصطکاکی پیشنهاد شده
توسط پال
[۲۲] [۳۴]

 

85

شکل ۲-۴٫ میراگر اصطکاکی دورانی[۲۳] [۳۰]

 

۲-۲-۴-  میراگر فلزی تسلیم شونده

 

           میراگرهای
تسلیمی وسایل فلزی هستند که می توانند انرژی را در یک زلزله در اثر تغییرات
غیرالاستیک فلزات تلف کنند. این میراگرها در حقیقت در حالات خمشی، پیچشی، محوری و
یا برشی تسلیم می شوند[۲۴]
[۱۷]یکی از انواع میراگرهای تسلیمی به
ADAS معروف می باشد که در در سال ۱۹۸۹ توسط ویتاکر (Whitaker) مورد مطالعه قرار گرفت. هندسه این نوع میراگر به گونه ای است که
تسلیم در طول ارتفاع میراگر رخ داده و موجب اتلاف انرژی می شود. میراگرهای تسلیم
شونده از نوع وابسته به جابجایی می باشد[۳۸].

84

شکل ۲-۵٫ میراگر تسلیمی مثلثی شکل (TADAS) و منحنی پسماند آن[۲۵]  [۱۷]

 

79

شکل ۲-۶٫ میراگر تسلیمی X شکل  [۱۷]

 

3

شکل ۲-۷٫ میراگر ADAS [11].

 

۲-۲-۵-  میراگر ویسکوالاستیک

 

میراگرهای
ویسکوالاستیک با استفاده از مصالح با میرایی بالا برای اتلاف انرژی از طریق تغییر
شکل های برشی ساخته شده اند. این میراگر را می توان بر اعضای بادبندی قرار داد. با
افزایش انرژی ورودی، تغییر شکل های بین ورق مرکزی و ورق فلزی رخ می دهد. این عامل
موجب تغییر شکل های برشی در میراگر و اتلاف انرژی می شود.

 

71

شکل ۲-۸٫ میراگر ویسکوالاستیک[۲۶] [۱۳]

 

72

شکل ۲-۹٫ میراگر ویسکوالاستیک در قاب[۱۳]

 

1

شکل ۲-۱۰٫ نمودار نیرو-جابجایی میراگر
ویسکوالاستیک[۱۳]

 

۲-۲-۶-  میراگر ویسکوز

 

در
اوایل دهه ۸۰ تلاش های فراوانی برای توسعه کاربرد این میراگر در مهندسی عمران صورت
گرفت. میراگر ویسکوز از یک پیستون درون سیلندر، پر شده از مایع دارای ویسکوزیته
بالا نظیر ژل سیلیکون و یا روغن تشکیل شده است.

در
این نوع میراگرها یک پیستون مرکزی در محفظه ای پر از سیال حرکت می کند. پیستون با
حرکت خود سیال را به منافذ پیرامونی و درونی خود وارد می کند. سرعت سیال در این
ناحیه بسیار بالاست. لذا تقریبا تمام انرژی فشاری بالا دست جریان تبدیل به انرژی
جنبشی می شود. هنگامی که سیال بعدا در سمت دیگر سر پیستون به حجم کامل خود برمی
گردد، سرعت آن کاهش می یابد و انرژی جنبشی آن از دست رفته و به حالت متلاطم در می
آید. این حرکت رفت و برگشتی سبب ایجاد اختلاف فشار زیاد و ایجاد نیرویی عظیم شده
که در برابر حرکت میراگر مقاومت می کند. این میراگر از نوع وابسته به سرعت بوده و
همانند میراگر ویسکوالاستیک در برابر ارتعاش می تواند رفتار کاملا خطی داشته باشد
و وابسته به دما و فرکانس می باشد. میراگرهای ویسکوز یک نیروی مقاوم را با توجه به
سرعت نیروی وارده به سازه تامین می نمایند این نیروی میرایی برای یک میراگر ویسکوز
مایع غیرخطی از رابطه زیر بدست می آید:

(۲-۱)

 

در این رابطه  ضریب میرایی میراگر، نشانگر علامت و جهت حرکت،  توان میرایی و  سرعت میراگر می باشد[۲۷] [۱۹]

6

شکل ۲-۱۱٫ مقطع عرضی میراگر ویسکوز [۱۷]

 

8

شکل ۲-۱۲٫ ساختمان میراگر ویسکوز[۲۸] [۳۵]

 

7

شکل ۲-۱۳٫ میراگر ویسکوز [۱۷]

2

شکل ۲-۱۴٫ نمودار نیرو-جابجایی میراگر
ویسکوز[۱۳]

 

۲-۳- جداسازی لرزه ای  

 

جداسازی لرزه ای عبارت است از جدا کردن
کل یا بخشی از سازه از زمین یا قسمتهای دیگر سازه به منظور کاهش پاسخ لرزه ای آن
بخش در زمان رویداد زلزله. مهم ترین ویژگی جداسازی لرزه ای، ایجاد انعطاف پذیری
است که باعث افزایش زمان تناوب طبیعی سازه می شود. افزایش زمان تناوب طبیعی احتمال
رخداد پدیده تشدید را کاهش می دهد و همچنین باعث کاهش شتاب در سازه می شود و این
امر روی جابجایی های افقی نیز تاثیرگذار است
[۳۷]

اصل اساسی استفاده از جداسازی لرزه ای،
اصلاح پاسخ سازه می باشد به گونه ای که در اثر وقوع زلزله، زمین در زیر سازه می
تواند دچار لغزش شود، بدون اینکه لغزش به سازه منتقل شود. یک سازه کاملا صلب دارای
زمان تناوب صفر است، بر این اساس شتابی که در اثر حرکت زمین به سازه منتقل می شود
برابر شتاب زمین و میزان جابجایی نسبی سازه و زمین صفر می باشد، در حالیکه یک سازه
کاملا منعطف دارای زمان تناوب بی نهایت است و در هنگام حرکت زمین به سازه انعطاف
پذیر هیچ گونه شتابی وارد نمی شود و مقدار جابجایی نسبی سازه برابر تغییر مکان
زمین می باشد. شکل ۲-۱۵ نشان دهنده مقایسه سازه صلب و انعطاف پذیر تحت تحریک زلزله
می باشد [۱۱].

 

Capture

شکل ۲-۱۵٫ سازه صلب و انعطاف پذیر [۱۱].

 

افزایش دوره تناوب طبیعی سازه موجب
کاهش پاسخ لرزه ای سازه ها در زمان وقوع ارتعاشات با دوره تناوب حاکم کوتاه تر می
گردد. این قابلیت در شکل ۲-۲ نمایش داده شده است. در سازه های مرسوم، احتمال وقوع
تشابه یا نزدیکی دوره تناوب طبیعی سازه با دوره تناوب حاکم در ارتعاش ناشی از
زلزله زیاد است. جداسازی لرزه ای در واقع باعث بلندتر شدن دوره تناوب طبیعی سازه
می شود. این امر با توجه به طیف پاسخ شتاب زلزله، در اغلب موارد منجر به کاهش
احتمال وقوع نیروها و شتاب های زیاد در سازه می گردد.

 

11

10

شکل ۲-۱۶٫ توصیف تاثیر جداسازی لرزه ای
با استفاده از طیف پاسخ [۳]

 

باید
توجه داشت که کاهش شتاب با توجه به رفتار نیرو
تغییر مکان
جداسازها انجام می پذیرد و نیاز به کاهش شتاب ممکن است منتهی به سامانه جداسازی با
سختی کمی گردد که این خود احتمال بوجود آمدن تغییر مکان های قابل توجه در طی زلزله
را افزایش می دهد. از اینرو ساز و کارهایی به منظور استهلاک انرژی در سامانه
جداسازی تعبیه می گردد تا ضمن محدود نمودن تغییر مکان، شتاب سازه نیز کاهش یابد.
این میرایی همچنین پدیده تشدید پاسخ ناشی از وجود مولفه های با دوره تناوب بالا در
حرکت زمین را کاهش می دهد. لازم است یک سامانه جداسازی دارای قابلیت های زیر باشد:

۱-
بتواند نیروهای قائم ناشی از وزن و پاسخ زلزله را تحمل کند.

۲- در
جهت افقی انعطاف پذیری لازم را تامین نماید.

۳-
قابلیت جذب انرژی داشته باشد.

این
قابلیت ها می تواند به طور همزمان در یک وسیله تامین شود و یا به کمک چند وسیله آن
ها را برای سامانه جداسازی فراهم آورد. با توجه به این تغییر مکان، فاصله آزاد
مشخصی باید در اطراف سازه در نظر گرفته شود تا حرکت طبقه جداسازی شده به سهولت
امکان پذیر گردد. تجهیزات جداسازی لرزه ای عبارتند از: تکیه گاه ها و جداسازها،
میراگرها.

در
کنار این اجزاء ممکن است امکانات دیگری برای فراهم سازی قابلیت جابجایی در تراز
جداسازی ایجاد گردد. جداسازها و میراگرها ممکن است همگی در یک تراز افقی قرار
گیرند یا با توجه به ماهیت، هدف جداسازی یا وضعیت معماری سازه در ترازهای مختلفی
نصب گردند [۳]

۲-۳-۱-  جداسازهای لرزه ای

 

استفاده
از جداساز لرزه ای موجب افزایش میرایی و کاهش شتاب وارده بر سازه از طریق افزایش
زمان تناوب سازه می شود و در این بخش به معرفی چند نوع خاص از جداسازهای لرزه ای
می پردازیم.

جداسازهای
لرزه ای به سه دسته کلی زیر تقسیم می شوند:

الف-
جداسازهای الاستومریک
(Elastomeric
Bearing
)

ب-
جداسازهای مبتنی بر لغزش
(Friction System)

ج-
جداسازهای از نوع فنر

۲-۳-۱-۱-  جداسازهای الاستومریک

 

این
نوع جداسازها در سه حالت زیر رایج می باشند:

۱-
جداساز لاستیکی با میرایی کم
(Low Damping Rubber Bearing)

۲-
جداساز لاستیکی هسته سربی
(Lead Plug Bearing)

۳-
جداساز لاستیکی با میرایی زیاد
(High Damping Rubber Bearing)

جداساز
لاستیکی با میرایی کم، متشکل از لاستیک و چند لایه ورق فلزی می باشد (شکل ۲-۱۷).
ورق های فلزی ایجاد سختی قائم و لاستیک باعث ایجاد سختی افقی می شود. میرایی این
جداساز در حدود ۲ تا ۳ درصد می باشد.

 

18

شکل ۲-۱۷٫ جداساز لرزه ای لاستیکی با
میرایی کم
[۲۹] [۱۲]

 

6

شکل ۲-۱۸٫ نمودار نیرو-جابجایی جداساز
لرزه ای لاستیکی
[۳۰] [۳۱]

 

جداساز لاستیکی هسته سربی کاملا شبیه به سیستم لاستیکی
با میرایی کم می باشد با این تفاوت که در این سیستم میله ای قائم در قسمت هسته
جداساز برای ایجاد سختی بیشتر، در جهت قائم قرار داده اند (شکل ۲-۱۹). رفتار کاملا
خطی جداساز قبل، با استفاده از این میله به رفتار دو خطی تبدیل شده است.

 

16

شکل ۲-۱۹٫ جداساز لاستیکی هسته سربی [۱۳]

 

6

شکل ۲-۲۰٫ نمودار نیرو-جابجایی جداساز
لاستیکی هسته سربی [۳۱]

 

8

شکل ۲-۲۱٫ دیاگرام شماتیک جداساز
لاستیکی هسته سربی
[۳۱] [۲۹]

 

نیاز به یک جداساز با میرایی بالا موجب
تولید جداساز لاستیکی با میرایی زیاد گشت. در این سیستم، میرایی در حدود ۱۰ تا ۲۰
درصد می باشد. میرایی در این سیستم به صورت ترکیبی از میرایی ویسکوز و هیسترتیک می
باشد. در میرایی ویسکوز خطی، اتلاف انرژی با مجذور جابجایی و در میرایی هیسترتیک،
اتلاف انرژی رابطه خطی با جابجایی دارد.

مراجع

۱٫    حق اللهی ع.، قیامی اردبیلی ا.، جداسازی لرزه ای سازه
ها با جداگر لرزه ای الاستومریک
، انتشارات دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی،
۱۳۹۱٫

۲٫    سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، دستورالعمل
بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود
، نشریه شماره ۳۶۰، ۱۳۸۵٫

۳٫    معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور، راهنمای
طراحی و اجرای سیستم های جداساز لرزه ای در ساختمان ها
، نشریه شماره ۵۲۳،
۱۳۸۹٫

۴٫    نعیم ف.، کلی ج. م.، طراحی ساختمان ها با جداساز لرزه
ای از تئوری تا عمل
، ترجمه غفوری آشتیانی م، همایون شاد ف، پژوهشگاه بین
المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، ۱۳۸۱٫

۵٫    هیزجی ر.، معرفی عملکرد میراگرهای جاذب انرژی در
مقاوم سازی ساختمانها
، فصلنامه صنعت مقاوم سازی و بهسازی، نشریه شماره ۶،
دانشگاه علم و صنعت، ۱۳۸۷٫

۶٫   
Akkar, S., Gulkan, P., A Near Fault
Design Spectrum and It’s Drift Limits
, Fourth International Conference
of Earthquake Engineering and Seismology, p.bs-17
, 2003.

۷٫   
 Alavi B., Krawinkler, H., Effect of Near-Fault Ground Motion
on Civil and Environmental Engineering
, Stanford University, Report
No.138, 1-301
, 2001.

۸٫   
 Almazan J, L., De la Llera J, C., Analytical
Model of Structures with Frictional Pendulum Isolators
, Earthquake
Engineering and Structural Dynamics, 31:305-332,
2002.

۹٫   
 Ambraseys, N, N., Douglas, J., Near-Fault
Horizontal and Vertical Earthquake Ground Motions
, Soil Dynamics and
Earthquake Engineerng 23, 1-18,
2003.

۱۰٫
 Bray, J. D., Marek, A, R., Characterization
of Forward-Directivity Ground Motions in the Near-Fault Region
, Soil
Dynamics and Earthquake Engineering 24, 815-828
, 2004.

۱۱٫
 Cheng, F. Y., Jiang, H., Lou, K., Smart
Structures: Innovative Systems for Seismic Response Control
, CRC Press,
۲۰۱۰٫

۱۲٫
 Connor, J. J, Introduction to
Structural Motion Control
, Pearson Education, Inc., Upper Saddle River,
New Jersey 07458,
2003.

۱۳٫
 Constantinou, M, C., Symans, M, D., Experimental
and Analytical Investigation of Seismic Response of Structures with
Supplemental Fluid Viscous Dampers
, National Center for Earthquake
Enginnering Research
, 1992.

۱۴٫
 Constantinou, M, C., Whittaker, A, S.,
Kalpakidis, Y., Fenz, D, M., Warn, G, P., Performance of Seismic Isolation
Hardware Service and Seismic Loading
, Technical Report, 2007.

۱۵٫
 CSI Analysis Reference Manual for
SAP2000
, Computers and Structures, Inc., Berkeley, California, 2010.

۱۶٫
 Decanini,
L., Mollaioli, F., Saragoni, R., Energy and Displacement Demands Imposed by
Near-Source Ground Motion
, 12WCEE, New Zealand, Paper 1136, 2000.

۱۷٫
 Di Sarno, L., Elnashai, A, S., Seismic
Retrofitting of Steel and Composite Building Structures
, Mid-America Earthquake
Center
, 2002.

۱۸٫
 Earthquake Protection System, Inc.
Mare Island, Vallego, California.

۱۹٫
 Goel, R, K., Seismic Response
Control of Irregular Structures Using Nonlinear Dampers
, 13th
World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada, Paper No.
۳۲۱۲
, ۲۰۰۴٫

۲۰٫
 Guideline and Details for Seimic
Rehabilitation of Existent Building
, No. 524, Vice Presidency for
Strategic Planning and Supervision
, 2011.

۲۱٫
Hall, J, F., Discussion: the Role of Damping in Seismic Isolation,
Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1717-1720, 1999.

۲۲٫
 Hall, J. F., Heaton, T. H., Halling,
M. W., Wald, D. J., Near-Source Ground Motion and its Effects on Flexible
Buildings
, Earthquake Spectra, Volume 11, No. 4, pp. 560-605, 1995.

۲۳٫
 Housner, G, W., Bergman, L, A., Caughey,
T, K., Chasssiakos, A, G., Claus, R, O., Masri, S, F., Skelton, R, E., Soong,
T, T., Spencer, B, F., Yao, J, T, P., Structural Control: Past, Present, and
Future, Journal of Engineering Mechanics
, Vol.123, No.9, pp.897-971,
۱۹۹۷٫

۲۴٫
 Iranian Code of Practice for
Seismic Resistant Design of Buildings Standard No.2800-05 (Third Edition)
, Building
and Housing Research Center,
2005.

۲۵٫
 Jangid R, S., Optimum Friction
Pendulum System for Near-Fault Motions
, Elsevier, Engineering Structures
۲۷, ۳۴۹-۳۵۹
, ۲۰۰۵٫

۲۶٫
Kelly, J, M., The Role of Damping in
Seismic Isolation
, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 3-20,
۱۹۹۹٫

۲۷٫
 Kelly, T. E., Base Isolation of
Structures
, Design Guidelines, Holmes Consulting Group Ltd, 2001.

۲۸٫
 Lu, L. Y., Lin, C. C., Lin, G. L., Experimental
Evaluation of Supplemental Viscous Damping for a Sliding Isolation System under
Pulse-Like Base Excitations
, Elsevier, Journal of Sound and
Vibration  ۳۳۲, ۱۹۸۲-۱۹۹۹, ۲۰۱۳
.

۲۹٫
 Matsagar, V, A., Jangid, R, S., Base-Isolation
Building Connected To Adjacent Building Using Viscous Dampers
, Building
of the New Zeland Society Earthquake Engineering, Vol. 39, No. 1
, 2006.

۳۰٫
 Mualla, I, H., Nielsen, L, O., Belev,
B., Liao, W, I., Loh, C, H., Agrawal, A., Performance of Friction-Damped
Frame Structure: Shaking Table Testing and Numerical Simulations
.

۳۱٫
 Narasimhan, S., Nagarajaiah, S.,
Johnson, E, A., Gavin, H. P., Smart Base-Isolated Benchmark Building. Part
I: Problem Definition
, Structural Control and Health Monitoring,
۱۳:۵۷۳-۵۸۸
, ۲۰۰۶٫

۳۲٫
 Providakis, C. P., Effect of LRB
Isolators and Supplemental Viscous Dampers on Seismic Isolated Buildings under
Near-Fault Excitations
, Elsevier, Engineering Structures 30,
۱۱۸۷-۱۱۹۸
, ۲۰۰۸٫

۳۳٫
Providakis, C. P., Effect of
Supplemental Damping on LRB and FPS Seismic Isolators under Near-Fault Ground
Motions
, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 29, 80-90, 2007.

۳۴٫
 Sadek, F., Mohraz, B., Taylor, A,W.,
Chung, R, M., Passive Energy Dissipation Devices for Seismic Applications,
Building and Fire Research Laboratory, Gaithersburg, Maryland 20899,
۱۹۹۶٫

۳۵٫
 Saif, H., Lee, D., Retamal, E., Viscous
Damping for Base Isolated Structures
.

۳۶٫
 Scheller., Constantinou., the Sunny
Buffalo Report
, 1999.

۳۷٫
 Skinner, R. I., Robinson, W. H.,
McVerry, G. H., an Introduction to Seismic Isolation, London, John
Wiley and Sons
, 1993.

۳۸٫
 Song T.T., Dargush G. F., Lou K., Passive
Energy Dissipation Systems in Structural Engineering
, John Wiley &
Sons, New York, ISBN 0-471-96821-8, Structural Safety 20, 197-198,
1998.

۳۹٫
 Soong, T. T., Constantinou M. C., Passive
and Active Structural Vibration Control in Civil Engineering
, Springer-Verlag
New York
, 1994.

۴۰٫
 Symans, M, D., Charney, F, A.,
Whittaker, A, S, Constantinou, M, C., Kircher, C, A., Johnson, M, W., McNamara,
R, J., Energy Dissipation Systems for Seismic Applications: Current Practice
and Recent Developments
, Journal of Structural Engineering, Asce,
Vol.134, No.1, pp.3-21
, 2008.

۴۱٫
 Taylor, D, P., Constantinou, M, C., Test
Methodology and Procedures for Fluid Viscous Dampers Used in Structures to
Dissipate Seismic Energy
, Technical Report, 1994.

۴۲٫
UBC 97, Uniform Building Code, 1997.

 



 



[۱] سازمان مدیریت و
برنامه ریزی کشور،۱۳۸۵

[۲] معاونت برنامه
ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور،۱۳۸۹

[۳] نعیم، ۱۳۸۱

[۴] حق اللهی،۱۳۹۱

[۵] هیزجی،۱۳۸۷

[۶]
Kelly,1999

[۷]
Providakis,2008

[۸]
Lu etal,2013

[۹]
Hall etal,1995

[۱۰]
Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design
of Buildings Standard

[۱۱]
CSI SAP2000,2010

[۱۲]
UBC97,1997

[۱۳]
Akar,Gulkan,2003

[۱۴]
Decanini etal,2000

[۱۵]
Providakis,2007

[۱۶]
Skinner etal,1993

[۱۷]
Soong, Dargush,1994

[۱۸]
Cheng etal,2010

[۱۹]
Kelly,2001

[۲۰]
Guideline,2011

[۲۱]
Song etal,1998

[۲۲]
Sedak,1996

[۲۳]
Mulla

[۲۴]
Disarno etal,2002

[۲۵]
Disarno etal,2002

[۲۶]
Constantinou,1992

[۲۷]
Goel,2004

[۲۸]
Seif etal,1997

[۲۹]
Connor,2003

[۳۰]
Narasimhan,2006

[۳۱]
Matsagar,Jangid,2006

  • softmec
  • هیچ
  • 21 بازدید
  • 11 آوریل 22
برچسبها
محصولات مرتبط

دیدگاهی بنویسید.

0