با توجه به افزایش روزافزون دانش لرزه خیری و به تبع آن نیاز با اصلاح ضوابط و مقررات آیین نامه ای و از طرف دیگر انبوه سازه هایی که بر اساس ضوابط آیین نامه های قدیمی طراحی و اجرا شده اند، بررسی رفتاری و تحقیق درباره نیاز این سازه ها به مقاوم سازی لازم و ضروری به نظر می رسد. از طرفی مقاوم سازی ساختمان های مذکور با روش های معمول مانند استفاده از بادبند، مستلزم مصرف هزینه های بالا و در نوع خود دارای مشکلات اجرایی است که باعث کاهش انگیزه های مقاوم سازی در جامعه خواهد شد. در این مقاله بررسی مشکلات موجود در ساختمان های طراحی شده با آیین نامه 2800 قدیم و مقاوم سازی آنها با استفاده از میراگرهای ADAS (سختی و میرایی افزوده) یک بار دیگر با استفاده از مهاربند و سپس مقایسه رفتاری قاب های مقاوم سازی شده با این دو روش انجام شده است. به منظور بررسی دقیق عملکرد لرزه ای قاب ها، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی انجام و ضریب رفتار قاب های مقاوم سازی شده با میراگرهای ADAS محاسبه شده است. قاب های مورد مطالعه از نوع قاب ساده همراه با مهاربندی با تعداد دهانه و طبقات متفاوت است. پس از انجام مطالعات و تحلیل ها، بهبود چشمگیری در عملکرد لرزه ای قاب های مورد مطالعه نسبت به قاب های اولیه مشاهده شد و نتایج حاصل حاکی از برتری روش استفاده از میراگرهای ADAS نسبت به روش تقویت به وسیله مهاربند است.

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

میراگرهای فلزی جاری شونده همانند المان های افزاینده میرایی و سختی، از جمله متداول ترین ابزار اتلاف انرژی برای کنترل و کاهش پاسخ دینامیکی سازه ها محسوب می شوند. انتخاب مناسب پارامترهای طراحی این نوع میراگرها تاثیر زیادی در رفتار غیرخطی سازه دارد. یکی از این پارامترها، جابجایی تسلیم میراگر است. براساس پژوهش های پیشین، از میان پارامترهای طراحی این نوع میراگرها، جابجایی تسلیم بیشترین تاثیر را در تقاضای شکل پذیری سازه دارد. در این نوشتار روشی برای انتخاب این مشخصه طراحی میراگر در طبقات مختلف قاب های خمشی فولادی پیشنهاد شده است، تا نیاز شکل پذیری طبقات مختلف یکنواخت شود. با استفاده از الگوریتم پیشنهادی در چند مثال شامل قاب های خمشی 3، 5 و 10 طبقه ملاحظه شده است که کاهش قابل ملاحظه یی در اندیس خرابی قاب های ساختمانی ایجاد می شود. همچنین رفتار چرخه یی میراگرها بهبود می یابد و میراگرهای کلیه طبقات مشارکت موثری در استهلاک انرژی ورودی زلزله از خود نشان می دهند.

جامع ترین روش های تجزیه وتحلیل، روش های غیرخطی هستند که نیاز به محاسبات زیادی دارند. در این تحقیق، از روش زمان دوام استفاده شده که یک روش دینامیکی جدید که در آن نیاز به محاسبات کاهش یافته است. در روش زمان دوام، سازه ها تحت عملکردهای شتاب دهنده ویژه طراحی شده قرار می گیرند و پاسخ آن ها در سطوح مختلف عملکرد توسط هر یک از تجزیه وتحلیل های تاریخ پاسخ واحد برآورد می شود، بنابراین، به طور قابل توجهی تقاضای محاسباتی موردنیاز را کاهش می دهد. طراحی میراگرهای اصطکاکی دورانی در سازه های مورد بررسی بر اساس شاخص عملکرد لرزه ای و با تحلیل تاریخچه زمانی به روش زمان دوام انجام گرفته و نیروی لغزش این میراگرها به صورت یکنواخت در سازه توزیع شده است. نتایج این پژوهش برای دو سازه 3 و 9 طبقه نشان داد که برش پایه باتوجه به اینکه در ابتدا سازه قاب خمشی بوده و زمان هدف متفاوتی داشته و در ادامه به آن مهاربند اضافه شده همان طور که انتظار می رفت مقادیر برش پایه بین 60 تا 100 درصد افزایش پیدا کرد. باتوجه به اضافه کردن میراگر به سیستم با درنظرگرفتن افزایش نسبی انرژی ورودی همان طور که انتظار می رفت مقادیر انرژی مستهلک شده بین 10 تا 97 درصد می باشد. دررابطه با بررسی جابه جایی نسبی بین طبقات کاهش مقادیر در طبقات زیاد بوده که باتوجه به نتایج از 5 تا بیش از 50 درصد گزارش شده است.

میراگرهای فلزی از پرکاربرد ترین ابزارهای اتلاف انرژی هستند که در انواع سازه های ساختمانی و غیر ساختمانی نظیر پل ها استفاده می شوند. تسمه های فلزی U شکل یکی از این نوع میراگرهاست که از اتصال معمولا پیچی ورق فولادی خمیده شده به شکل U به صفحات اتصال بالا و پایین شکل می گیرد. از ویژگی های این میراگر، تغییرمکان و شکل پذیری قابل ملاحظه اعضای آن تحت بارهای رفت و برگشتی است. این ابزار می تواند تحت بارگذاری رفت و برگشتی تک محوری در راستای تسمه قرار گیرد و یا تحت بارگذاری های چند محوره در راستاهای دلخواه و ازجمله عمود بر راستای تسمه قرار داشته باشد. در این پژوهش تاثیر تعداد و آرایش پیچ های اتصال و برخی پارامترهای ابعادی میراگر U شکل در رفتار چرخه ای آن موردبررسی قرارگرفته و قابلیت استهلاک انرژی آن در بارگذاری های رفت و برگشتی نظیر زلزله ارزیابی می شود. برای این منظور از شبیه سازی رفتار غیرخطی این ابزار در نرم افزار اجزای محدود آباکوس استفاده می شود. طبق نتایج عددی حاصل، وجود پیچ و تعداد و آرایش آن در بارگذاری عمود بر راستای تسمه U شکل می تواند اثرات چشم گیری بر رفتار حاصل داشته باشد؛ درحالی که در بارگذاری هم راستای تسمه در نظر گرفتن جزئیات پیچ و مهره در مدل سازی عددی و تعداد و آرایش آن تاثیر ناچیزی بر نتایج حاصل دارد. درنهایت نشان داده می شود که اگر شرایط و تعداد اتصالات پیچی به درستی مدل شود، می توان چیدمان دایره ای این میراگر را که برای بارگذاری های دوجهته استفاده می شود، از مجموع چند حالت ساده تر نتیجه گرفت.

در این مطالعه، یک میراگر اتلاف انرژی غیرفعال ترکیبی متشکل از ورق ­های لانه ­زنبوری و خمشی، به ­صورت عددی تحت بارگذاری چرخه ای مورد بررسی قرار گرفته است. ورق ­های انتهایی مثلثی شکل (موسوم به میراگرهای ADAS) می­ توانند تحت اثر خمش دچار تسلیم شوند؛ در حالی که ورق جان لانه ­زنبوری (موسوم به میراگر HSF)، انرژی را از طریق تسلیم برشی اتلاف می ­نماید. برای صحت­ سنجی مدل ­سازی عناصر محدود، نتایج تحلیل­ های عددی میراگرهای لانه ­زنبوری با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده ­اند که انطباق بسیار خوبی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی وجود دارد. مجموعاً با انجام تحلیل چرخه ­ای تا دریفت 8% بر روی پانزده مدل میراگر به ­ازای پارامترهای مختلف نظیر تعداد ورق ­های لانه ­زنبوری، تعداد ستون سلول ­های لانه­ زنبوری و ضخامت ورق­ های خمشی ADAS، مشخصه ­های عملکرد لرزه ­ای شامل سختی اولیه، ظرفیت برشی، شکل ­پذیری و اتلاف انرژی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که این میراگر ترکیبی جدید در مقایسه با میراگرهای فقط HSF، دارای افزایش مقاومت 105% و افزایش اتلاف انرژی به ­اندازۀ 23% بوده و بنابراین، با دارا بودن مقاومت و اتلاف انرژی مناسب می تواند به­ عنوان یک میراگر فلزی کارآمد برای کاربردهای لرزه ای مورد استفاده قرار گیرد. با کاهش تعداد ستون سلول­ های لانه ­زنبوری از چهار به دو، مقاومت و اتلاف انرژی به ترتیب به ­اندازۀ 27% و 55% کاهش می ­یابد. همچنین با کاهش ضخامت ورق ADAS به ­میزان 25% و افزایش ضخامت ورق HSF به­ اندازۀ 33%، کاهش متناظر در مقاومت و اتلاف انرژی میراگر ترکیبی به­ ترتیب برابر 35% و 72% است.

در این مطالعه، یک میراگر اتلاف انرژی غیرفعال ترکیبی متشکل از ورق ­های لانه ­زنبوری و خمشی، به ­صورت عددی تحت بارگذاری چرخه ای مورد بررسی قرار گرفته است. ورق ­های انتهایی مثلثی شکل (موسوم به میراگرهای ADAS) می­ توانند تحت اثر خمش دچار تسلیم شوند؛ در حالی که ورق جان لانه ­زنبوری (موسوم به میراگر HSF)، انرژی را از طریق تسلیم برشی اتلاف می ­نماید. برای صحت­ سنجی مدل ­سازی عناصر محدود، نتایج تحلیل­ های عددی میراگرهای لانه ­زنبوری با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده ­اند که انطباق بسیار خوبی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی وجود دارد. مجموعاً با انجام تحلیل چرخه ­ای تا دریفت 8% بر روی پانزده مدل میراگر به ­ازای پارامترهای مختلف نظیر تعداد ورق ­های لانه ­زنبوری، تعداد ستون سلول ­های لانه­ زنبوری و ضخامت ورق­ های خمشی ADAS، مشخصه ­های عملکرد لرزه ­ای شامل سختی اولیه، ظرفیت برشی، شکل ­پذیری و اتلاف انرژی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که این میراگر ترکیبی جدید در مقایسه با میراگرهای فقط HSF، دارای افزایش مقاومت 105% و افزایش اتلاف انرژی به ­اندازۀ 23% بوده و بنابراین، با دارا بودن مقاومت و اتلاف انرژی مناسب می تواند به­ عنوان یک میراگر فلزی کارآمد برای کاربردهای لرزه ای مورد استفاده قرار گیرد. با کاهش تعداد ستون سلول­ های لانه ­زنبوری از چهار به دو، مقاومت و اتلاف انرژی به ترتیب به ­اندازۀ 27% و 55% کاهش می ­یابد. همچنین با کاهش ضخامت ورق ADAS به ­میزان 25% و افزایش ضخامت ورق HSF به­ اندازۀ 33%، کاهش متناظر در مقاومت و اتلاف انرژی میراگر ترکیبی به­ ترتیب برابر 35% و 72% است.

این مقاله به بررسی تاثیر میراگرهای فلزی جاری شونده U-شکل در مقاوم سازی ساختمان­های بتنی متداول خمشی متوسط نامنظم در ارتفاع می­پردازد. پس از طراحی قاب­های ضعیف کاهش نیاز لرزه­ای سازه­های مقاوم سازی شده مطابق با ضوابط تحلیل غیرخطی سازه های بتنی با مدلسازی در نرم افزار  PERFORM 3D بررسی شده است. با انجام تحلیل­های تاریخچه زمانی دو بعدی، تحت رکوردهای دور از گسل، تغییر مکان طبقه آخر، دریفت طبقات، برش پایه، و سطح عملکرد قاب­ها، ارزیابی گردید. مطابق نتایج بدست آمده، مقدار دریفت و تغییرمکان طبقات در قاب مقاوم سازی شده با میراگر تا حدود 30 درصد کاهش می­یابد. همچنین سطح عملکرد نیز با استفاده از میراگر به نحو چشمگیری بهبود می­یابد. کاربرد میراگر تاثیر چندانی بر کاهش مقدار برش پایه نداشته و در برخی موارد تا حدود 10 درصد، برش پایه در قاب مقاوم سازی شده با میراگر در مقایسه با قاب بدون میراگر افزایش می یابد.