طراحی لرزه یی مناسب و ایمن بر پایه درک واقعی و دقیق تر از رفتار سازه صورت می گیرد که مستلزم شناخت دقیق تر از نحوه رفتار سازه در هنگام وقوع زلزله است و با درنظر گرفتن معیارهای مختلف آیین نامه یی تحقق می یابد. لذا در پژوهش حاضر، قاب های خمشی فولادی منظم با شکل پذیری و ارتفاع متوسط انتخاب و با معیارهای مقاومت (روش نیرو)، تغییر مکان مستقیم، انرژی و رخداد مفصل خمیری طراحی و ارزیابی شده است. پس از ارزیابی مدل ها، رابطه یی جدید برای بیشینه تغییر مکان جانبی مجاز بام (جهت کنترل رفتار سازه پس از طراحی) ارائه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که رابطه مذکور، اجازه تغییر شکل های بیشتری را نسبت به استاندارد 2800 به سازه می دهد. همچنین روش های تغییر مکان مستقیم و نیرو به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار برش پایه و روش های رخداد مفصل خمیری و انرژی نیز به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار دوره ی تناوب را ارائه می دهند.

در این مقاله مساله اندرکنش خاک-سازه برای یک دیسک صلب مدفون متقارن محوری در یک محیط نیمه بینهایت ایزوتروپ جانبی تحت بار قائم مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات تعادل دینامیکی حاکم بر مساله در دستگاه مختصات استوانه ای (r, q, z) بصورت یک سری معادلات درگیر می باشد. با استفاده از دو تابع پتانسیل برای مسائل الاستودینامیک این معادلات بطور کامل مجزا سازی می شوند. با استفاده از تبدیل هنکل در امتداد شعاعی و اعمال شرایط مرزی به معادلات انتگرالی دوگانه می رسیم. برای حل عددی و تحلیلی،‏ معادلات انتگرالی دوگانه به معادله انتگرالی فردهلم نوع دوم تبدیل خواهد شد. در انتها نتایج بصورت گرافیکی ارائه می شود. نتایج برای محیط های ایزوتروپ با استفاده از نتایج بدست آمده برای محیط های ایزوتروپ جانبی استخراج شده و با نتایج موجود برای محیط های ایزوتروپ مقایسه می گردد.

مصرف انرژی یکی از مهم ترین شاخص ها در جهان امروزی است. به این موضوع می توان از زوایای متفاوتی نگریست. از طرفی مصرف بیشتر انرژی به معنای تولید بیشتر و یا صنعتی بودن کشورها بوده و از طرفی دیگر موجب آلودگی بیشتر محیط زیست خواهد شد . افزایش گازهای گلخانه ای، گرم شدن کره زمین، آب شدن یخ های قطبی، و صدمه دیدن لایه ازن از عوارض آلودگی محیط زیست هستند. همچنین افزایش هزینه های انرژی، بار مالی بیشتری را بر کشورها تحمیل می کند. یکی از مصرف کنندگان عمده انرژی ساختمان ها هستند. در این پژوهش نقش رنگ در کاهش مصرف انرژی مطالعه میشود و با آزمایشات انجام شده محقق می گردد که تغییر رنگ بام (سقف) حدود 17 % به خنک شدن داخل ساختمان ها و درنتیجه کاهش مصرف انرژی منجر میگردد. برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها روش های متفاوتی را می توان به کار گرفت، از تغییر زاویه جهت گیری ساختمان ها تا عایق کاری و یا تغییر مصالح، لکن فعالیت تغییر رنگ در مورد ساختمان های موجود به سادگی قابل حصول و با هزینه ای بسیار کم و در برخی موارد بدون هزینه اضافی قابل دستیابی است.

در نوشتار حاضر، ضریب رفتار و عوامل تاثیرگذار آن و همچنین ضریب بزرگ نمایی تغییر مکان جانبی به کار رفته در ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران برای قاب های خمشی فولادی متوسط ارزیابی شده است. برای تعیین پارامترهای موثر در ضرایب مذکور، علاوه بر روش ارائه شده در استاندارد 2800، از رویکرد جدیدتر FEMA-P695 نیز استفاده شده است. نتایج حاصل از تحلیل های استاتیکی غیرخطی بر روی مدل هایی با تعداد طبقات مختلف نشان داده است، که متوسط ضریب مقاومت افزون برای مدل های مختلف بر اساس روش دوخطی کردن استاندارد 2800 و روش FEMA-P695 به ترتیب 1.80 و 2.37 است. همچنین مقادیر متوسط ضریب رفتار محاسبه شده در حد مقاومت بر اساس دو روش مذکور به ترتیب 3.98 و 5.26 است، در حالی که مقادیر پیشنهادی ضریب مقاومت افزون و ضریب رفتار حد مقاومت برای قاب های خمشی متوسط در ویرایش چهارم استاندارد 2800 به ترتیب 3 و 5 هستند. بنابراین روش پیشنهادی در FEMA-P695 برای ارزیابی پارامترهای عملکردی سازه، تطابق بهتری با ضریب رفتار ذکرشده در استاندارد 2800 برای قاب های خمشی فولادی متوسط دارد. همچنین متوسط ضریب بزرگ نمایی تغییرمکان جانبی3.67 به دست آمده است، که اندکی کمتر از مقدار متناظر به کار رفته در استاندارد 2800 برابر با 4 است.

در بسیاری از سازه ها، بارهای جانبی بالایی نسبت به بارهای ثقلی به پی یک سازه تحمیل می شود. شمع های این گونه سازه ها را که تحت اثر بارهای جانبی قابل توجهی قرار می گیرند، می توان به دو گروه شمع های بلند و کوتاه تقسیم نمود. معمولا تخمین ظرفیت باربری شمع تحت اثر بار جانبی برای شمع های کوتاه براساس حداکثر ظرفیت باربری و برای شمع های بلند براساس تغییر مکان افقی مجاز می باشد. در تحقیق آزمایشگاهی حاضر برای بررسی رفتار شمع تحت اثر بار جانبی، از لوله های فلزی به عنوان شمع در آزمایشگاه استفاده شده است. به منظور تعیین ظرفیت باربری، بار جانبی به شمع های فلزی مدفون در خاک ماسه ای اعمال شده است. با انجام آزمون های گوناگون رفتار شمع های بلند به لحاظ تغییر طول و قطر شمع مورد بررسی قرار گرفته است. سپس نتایج آزمون های آزمایشگاهی با نظریه ضریب واکنش بستر، نظریه الاستیک و نظریه حداکثر ضریب افقی واکنش بستر مورد مقایسه قرار گرفته است. تحلیل نتایج نشان می دهد که نظریه حداکثر ضریب افقی واکنش بستر برای تخمین مقدار جابه جایی افقی شمع و نیز تخمین ظرفیت باربری جانبی شمع نسبت به دیگر تئوری های ارائه شده مناسب تر می باشد.

برای تعیین ضریب فشار جانبی در حالت سکون در مجاورت دیوارهای حائل روابط گوناگونی پیشنهاد شده است که هر کدام برای شرایط ویژه خود تعریف می شوند و به کار می روند. این روابط معمولا تابع خواص خاک مانند زاویه اصطکاک، نسبت پواسون و ضریب بیش تحکیمی می باشند. از طرفی در پل های یک پارچه که دیوار حایل آن تحت اثر تغییر مکان های سیکلی قرار دارد این روابط دقت خود را از دست داده و فقط تابع خواص مکانیکی خاک نیستند. در تحقیق حاضر اثر تغییر مکان افقی قسمت فوقانی دیوار پل های یک پارچه که بر اثر تغییرات درجه حرارت روزانه به قسمت فوقانی دیوار این گونه پل ها اعمال می شود مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور یک مدل آزمایشگاهی کامل طراحی و ساخته شد به گونه ای که قادر به اعمال تغییر مکان افقی سیکلی با دامنه های گوناگون و با تعداد سیکل مورد نظر می باشد. برای تعیین افزایش فشار افقی وارد بر دیوار (در شرایط سکون، فعال و یا مقاوم) تنش سنج های مینیاتوری در ترازهای مختلف روی دیوار نصب گردید. داده های نیروسنج نصب شده و نیز تغییر مکان اعمال شده در سیستم داده نگار ذخیره می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که ضریب فشار افقی در دیوارهایی که تحت اثر تغییر مکان افقی قرار دارند نه تنها در عمق خطی نیست بلکه تابع زاویه اصطکاک خاک، تراز گوناگون دیوار و تعداد سیکل تغییر مکان اعمال شده می باشد. از طرفی نتایج بیانگر این نکته است که بر اثر اعمال تغییر مکان افقی، مصالح پشت دیوار متراکم می شوند به گونه ای که پدیده آرچینگ به وجود می آید و موجب کاهش فشار افقی در ترازهای پایین دیوار می گردد.

بسیاری از ساختمان های معمول در مهندسی عمران تحت تاثیر فشار جانبی خاک قرار دارند. دیوارهای زیرزمینی، پایه های پل ها، دیواره های تونلی، دیوارهای مخازن زیرزمینی و غیره از جمله سازه هایی هستند که فشار جانبی جانبی خاک به آنها تاثیر می گذارد. بنابراین، برای محدود کردن این فشار، استفاده از دیوارهای حائل وزنی، طره ای، نیمه وزنی یا سپر ها و دیگر ساختمان های مشابه، معمول است. چنین دیوارها باید یک عامل ایمنی رضایت بخش برای جلوگیری از لغزش و لغزش، و همچنین برای کنترل ظرفیت تحمل بنیادها و کنترل پایداری کلی دیوار و خاک. علاوه بر تحمل بارهای استاتیک، دیوارهای نگهدارنده باید بارگیری را ناشی از نیروهای پویا مانند بارگذاری چرخه ای و همچنین نیروی ناشی از زلزله ایجاد کنند که ممکن است در طی دوره استفاده از این دیوار رخ دهد. برای مدل سازی دیوارهای نگهدارنده وزن در این تحقیق از نرم افزار Plaxis 8. 6 استفاده شده و رفتار دیوار تحت بارگذاری دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که حداکثر جابجایی در بالای دیوار اتفاق می افتد و حداکثر استرس افقی در پایین یک سوم ارتفاع دیوار حائل ایجاد می شود. تجزیه و تحلیل همچنین نشان دهنده وابستگی شدید بین رفتار دیوار نگهدارنده و تغییرات خواص مکانیکی خاک است که پشت آن است. تجزیه و تحلیل با تغییرات خواص مکانیکی خاک و تغییرات ارتفاع دیوار انجام شد و افزایش قابل توجهی در استرس افقی مشاهده شد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

سیستم قاب سبک فلزی به دلیل مزایای ویژه همچون امکان تولید صنعتی، پیش ساختگی و سبک بودن می تواند جایگزین مناسبی برای سیستم های سنتی ساخت و ساز در کشور ایران باشد. پانل های دیوار برشی متشکل از قاب فولادی سرد نورد شده و پوشش پیچ شده به آن، متداولترین سیستم باربر جانبی در این سازه ها هستند. به دلیل سبکی سازه و کم بودن نیروهای جانبی زلزله، پوشش ها عموما از مصالح چوبی ساخته می شوند. در این مقاله مقاومت و تغییرمکان جانبی پانل های دیوار برشی به روش عددی اجزای محدود با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی ناشی از تغییرشکل های بزرگ، تعیین شده اند. پانل های دیوار برشی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ANSYS مدلسازی شده و به صورت بار - افزون تحلیل شده اند. برای بررسی صحت و دقت نتایج، مقاومت و تغییر مکان نهایی چند نمونه دیوار برشی با مقادیر متناظر حاصل از مطالعات آزمایشگاهی سایر محققان مقایسه شده است. پس از تایید کارایی مدل اجزای محدود، تاثیر پارامترهای مختلف دیوار برشی از جمله خصوصیات قاب فولادی، پوشش و اتصال این دو بر رفتار جانبی دیوار مورد ارزیابی قرار گرفته است.

به ­دلیل مناسب بودن سیستم مهاربندهای برون محور از نظر عملکرد و شکل پذیری مطلوب و نیز بررسی میزان تأثیر مصالح برگشت ­پذیر مانند آلیاژ حافظه­ دار شکلی در کاهش تغییر مکان پسماند در انتهای زمان زلزله، ارزیابی لرزه ­ای سازه ­های با تعداد طبقات مختلف در این پژوهش انجام شد. سازه ­های دارای سیستم دوگانه قاب خمشی فولادی با مهاربند برون محور در 5، 10 و 15 طبقه با میله ­ی آلیاژ حافظه­ دار شکلی، تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه­ ی زمانی قرار گرفته و بیشینه جابجایی مطلق بام و نسبی طبقات، بیشینه تغییر مکان پسماند بام، بیشینه برش پایه و شتاب بام در قاب های مورد نظر، ارزیابی و مقایسه شدند. نتایج نشان داد که تغییر مکان مطلق و نسبی بین طبقه­ای در هر سه سازه مورد نظر دارای میله آلیاژهای حافظه ­دار شکلی به دلیل ضریب کشسانی پایین این آلیاژ بیشتر از سازه­ بدون آن می­باشد. از طرفی نیز، مقادیر تغییر مکان پسماند به سبب خاصیت فوق الاستیک مصالح آلیاژ حافظه­ دار شکلی و نیز برش طبقات و شتاب نظیر طبقه بام با توجه به افزایش زمان تناوب و نرمی سازه­، در مدل­­ های دارای این نوع آلیاژ نسبت به سازه ­های بدون آن، کاهش مشخصی داشته­ اند. همچنین مقایسه ­ی پاسخ ­های سازه­ در طبقات مختلف نیز حاکی از اثر کاهشی بیشتر در تغییر مکان پسماند سازه­ ی 5 طبقه و نیز در برش پایه و شتاب بام سازه­ های 10 و 15 طبقه دارد.