علوم و مهندسی زلزله
سال:1398 | دوره:16 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

با توجه به استفاده ی روز افزون میلگردهای FRP، به عنوان مسلح کننده در سازه های بتنی، بررسی رفتار دینامیکی اینگونه سازه ها و همچنین مقایسه رفتاری آن با سازه های بتن مسلح شده با میلگرد فولاد امری ضروری به نظر می رسد. در این راستا، در تحقیق حاضر ساختمان های با طبقات 2، 5 و 10 در حالت های دو بعدی و سه بعدی، در دو نوع مسلح شده با میلگرد فولادی و FRP مد نظر قرار گرفته و در نرم افزار آباکوس مدل سازی و تحلیل گردیدند. به منظور بارگذاری لرزه ای، داده های چهار شتاب نگاشت استفاده شده است. با استفاده از نتایج تحلیل های انجام یافته، مقایسه ی رفتاری بین سازه های مذکور با تمرکز بر جابجایی انجام پذیرفت. نتایج تحلیل نشان می دهد که با در نظر گرفتن شرایط یکسان، جابجایی در سازه های مسلح شده با FRP بیشتر از سازه مسلح شده با میلگرد فولادی است. همچنین در مدل ساختمان 2 طبقه، رابطه جابجایی بین ساختمان های مسلح شده با میلگردهای فولادی و FRP خطی با ضریب رگرسیون ٪ 90 مشاهده گردید در حالی که در ساختمان های 5 طبقه و 10 طبقه رفتار غیرخطی، به ترتیب با ضریب رگرسیون ٪ 89 و 87% ملاحظه گردید.

ساخت سازه های بلند مرتبه در سراسر دنیا به سرعت در حال افزایش است و این روند به دنبال رشد سریع اقتصادی و گسترش روزافزون شهرها و افزایش تقاضا برای فضا در مناطق پرجمعیت سرعت بیشتری گرفته است. همینطور که این آسمان خراش ها به ارتفاع بلندتری می رسند تبدیل به نمادی از قدرت و برتری پیشرفت تکنولوژی و توسعه اقتصادی کشورها می شوند. از این رو استفاده از سیستم های جدید سازه ای و تکنولوژی های نوین ساخت با هدف دستیابی به ساختمانهای با ارتفاع هر چه بلندتر مد نظر طراحان و مهندسین قرار گرفته است. در این تحقیق یک سازه بلند 26 طبقه با 3 طبقه زیر زمین که در آن دیوارهای حائل ملزم به طراحی در برابر نیروی جانبی خاک پیرامونی خود نیز می باشند، دارای سیستم دوگانه با هسته مرکزی لوله در لوله بوده که تحت اثر نیروی جانبی زلزله، آنالیز دینامیکی گردیده و میزان تغییر مکان جانبی سازه و تغییرات در نیروی وارد بر اجزای آن در نرم افزار تحلیلی Sap2000 بررسی می شود. سیستم لوله ای در مقابل نیروهای ثقلی و جانبی کارایی مناسبی را از خود نشان داد و حداکثر تغییر مکان جانبی طبقات با توجه به مقادیر مجاز آئین نامه ای و ارتفاع سازه مورد نظر در محدوده مجاز واقع گردید و سیستم سازه ای و مقاطع تخصیص داده شده از این جهت مناسب ارزیابی گردید.

استفاده از ستون های فولادی پرشده با بتنCFT بعلت همکاری توام مناسب بتن و فولاد در سرتاسر جهان رو به افزایش است، ستون های فولادی پرشده با بتن بیشتر در اشکال دایره ای اجرا می شود، دلیل این موضوع این نکته است که مقطع دایره ای محصور شدگی بیشتری را برای بتن هسته ایجاد می کند، اما در بعضی از مواقع استفاده از مقطع متقارن همیشه امکان پذیر نیست و اشکال دیگر همچون مقطع L شکل استفاده می گردد، این مقاطع به دلیل نامتقارن بودن محصور شدگی کمتری را برای بتن هسته ایجاد می نمایند، این امر سبب کاهش ظرفیت باربری بر روی این ستون ها با مقطع نامتقارن L شکل می گردد. با توجه به این مهم در این پژوهش به مطالعه ستون های فولادی پرشده با بتن با مقطع نامتقارن L شکل در جهت تامین رفع کاهش محصور شدگی تحت اثر پارامترهای موثر از جمله ارتفاع، ضخامت مقطع فولادی و تنش فشاری بتن پرداخته شد، بعد از انجام بررسی اثر تاثیر پارامترهای ارتفاع، ضخامت جدار فولادی و مقاومت فشاری بتن بر روی اثر تامین محصور شدگی بتن هسته در مقاطع L شکل تحت تحلیل اجزای محدود مشاهده گردید که اثر ضخامت جدار فولادی (t) در مقاطع L شکل از تاثیر گذارترین پارامترها در جهت رفع نقص کاهش محصور شدگی است، که اثر این تاثیر گذاری به طور میانگین چیزی در حدود 31/18 درصد بیشتر از پارامترهای مطالعاتی مقاومت فشاری بتن و ارتفاع بود، در انتها نتیجه گیری شد که در مقاطع نامتقارن L شکل با تغییر ضخامت جدار فولادی نسبت به پارامتر مقاومت فشاری بتن و ارتفاع، محصور شدگی بیشتری برای مقاطع نامتقارن L شکل تامین خواهد شد.

چندین حالت در طراحی لرزه ای سازه ها وجود دارد که ساده سازی تحلیل لرزه ای آیین نامه ای برای آن قابل استفاده نیست. در این حالات اغلب آیین نامه ها تحلیل تاریخچه زمانی (بررسی سازه تحت تمام طول زلزله) را توصیه می کنند که بسیار زمان بر است زیرا گام زمانی شتاب زلزله به طور معمول خیلی کوچک است. بنابراین چنانچه تحلیل تاریخچه زمانی را بتوان با گام زمانی بزرگتر انجام داد، البته بدون از دست دادن دقت، بسیار مفید خواهد بود. در این مقاله یک روش برای ساده سازی رکورد زلزله برپایه ویرایش تبدیل فوریه آنها معرفی شده است. برای این هدف در ابتدا طیف فوریه رکورد زلزله محاسبه شده سپس با برنامه کامپیوتری که توسط مولفین تهیه شده است یک طیف فوریه تولید شده و سپس رکورد جدیدی با استفاده از تبدیل معکوس فوریه با استفاده از گامهای زمانی نسبی بزرگ، محاسبه شده بر مبنای تمام فرکانسهای زلزله اصلی (که این هم معمولا 5 تا 10 برابر بزرگتر از گام زمانی رکورد اصلی زلزله است) تولید و پر واضح است که تحلیل تاریخچه زمانی با استفاده از این رکورد ساده شده زمان بسیار کمتری را صرف خواهد کرد. نتایج عددی نشان داد بیشترین مقدار پاسخهای بدست آمده با استفاده از رکورد ساده شده وابسته به نوع سازه و خصوصیات زلزله در حدود 5 تا 10 درصد خطا دارد.

با توجه به اینکه اجرای ستون در دال های مجوف دوطرفه با برخی محدودیت ها بخصوص معماری مواجه است، بنابراین در بعضی از اجراها، ستون، باید چرخش داده شود که این چرخش باعث تغییر فاصله گوی های کروی از لبه ستون و تغییر ظرفیت برش منگنه ای خواهد شد، که تاکنون در این زمینه تحقیقات آزمایشگاهی و آنالیز عددی انجام نشده است. در این تحقیق بعد از کالیبراسیون نرم افزار المان محدود ABAQUS با نتایج آزمایشگاهی، تاثیر چرخش ستون مربعی با فواصل مختلف گوی های کروی از لبه ستون بر ظرفیت برش منگنه ای و مکانیسم شکست (ناحیه مستعد خرابی) در دال مجوف دو طرفه بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش فاصله گوی ها از بر ستون تا () با زاویه های مختلف، ظرفیت برش منگنه ای افزایش پیدا کرده سپس ثابت می گردد. در شرایطی که فاصله گوی ‍ ها از لبه ستون، کمتر از (d) باشد با افزایش زاویه چرخش ستون، ظرفیت برش منگنه ای کاسته می شود که علت این امر وجود ناحیه مستعد خرابی در فاصله کمتر از (d) می باشد.

سیستم لوله در لوله یکی از کاربردی ترین فرم های سازه ای در ساختمان های بلندمرتبه می باشد. از جمله مهم ترین معایب این سیستم، پدیده ی تاخیر برشی است که باعث می شود نیروی محوری در ستون های کناری بال سازه افزایش و در ستون های میانی بال کاهش یابد. بنابراین در این تحقیق، به بررسی شاخص تاخیر برشی در سازه های بتن آرمه ی بلندمرتبه با سیستم لوله در لوله با و بدون قطع ستون ها در ارتفاع و پلان تحت اثر بار باد پرداخته می شود. بنابراین دو سازه ی بتنی 40 و 60 طبقه به صورت سه بعدی در سه حالت با و بدون قطع ستون ها در نرم افزار ETABS 2017 مدل سازی شده اند. مدل های 40 طبقه بدون قطع و با قطع ستون ها در طبقات 11، 21 و 31 و مدل های 60 طبقه بدون قطع و با قطع ستون ها در طبقات 16، 31 و 46 در نظر گرفته شده اند. مدل ها تحت بار باد تحلیل و پدیده ی تاخیر برشی در آن ها محاسبه و مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که در سازه ها از پایین به بالا شاخص تاخیر برشی از فاز مثبت به منفی تغییر حالت داده و در طبقات بالا نیروی محوری ستون های میانی بیش از ستون های گوشه است. به عنوان نمونه مقدار میانگین شاخص های تاخیر برشی در طبقه ی 5 ام ساختمان 40 طبقه ی بدون قطع ستون 2/1 و در طبقه ی 35 ام آن 61/0 است. در مورد ساختمان 60 طبقه ی بدون قطع ستون نیز مقادیر فوق در طبقات 5 ام و 55 ام به ترتیب 52/0 و 14/1 می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که با دسته بندی ستون های ساختمان ها، عملکرد آن ها در ارتفاع بهبود یافته است.