[ طراحی لرزه ای ] جداسازی لرزه ای

DDDIQ

مدیر ارشد
مطالعه ابزارهاي جداكننده ساختمان از زمين

مقاله از فريبرز محمدي تهراني سمينار كارشناسي ارشد​



باگسترش روش جداسازى ساختمان از زمين براى محافظت آن در مقابل حركات ناشى از زمين لرزه در سالهاى اخير سيستمهاى گوناگونى طراحى و ساخته شده است . در اين گزارش انواع سيستمهاى موجود بطور خلاصه مورد بررسى قرار مي گيرد.

1- عناصر سيستم جداساز



هر شيوه جداسازى ساختمان بايد بتواند اهداف زير را تأمين كند:


توانايى در ايجاد انعطاف پذيرى مناسب براى سازه

كاهش تغيير مكان كف به منظور افت خرابيهاى سازه اى و غيرسازه اى

كاهش فركانس ارتعاشي سازه

كاهش نيروهاى طراحى زلزله

به اين منظور سه عنصر اساسى زير در سيستم مورد نظر قرار مي گيرد:


1- يك تكيه گاه انعطاف پذير براى افزايش زمان تناوب سازه و در نتيجه كاهش نيروها

2- يك مستهلك كننده يا جاذب انژرى براى كنترل تغيير مكان نسبى سازه و زمين در حد طراحى عملى

3- يك سيستم ايجاد كننده صلبيت در برابر بارهاى كم اثر نظير باد يا زلزله هاى كوچك

2-سيستمهاى جداسازى


يكى از سيستمهاى ساده و معمول جداكننده تكيه گاههاى لاستيكى است .كاربرد لاستيك براى مهار ارتعاش عمودى بسيار زودتر ازكاربرد آن به صورت جداكننده نيروهاى افقى انجام يافت . امروزه با مسلح كردن لاستيك به ورقه هاى فولادى سختى قايم آن را افزايش مي دهند در حاليكه انعطاف پذيرى آن در امتداد افقى حفظ مي شود. مدل رياضى اين سيستم با عملكرد موازى فنر و ميراكننده قابل بيان است .

استفاده از لاستيك براى ساختمانهاى سخت نظير ساختمانهاى اجرى يا بتن غير مسلح كه حداكثر 7 طبقه باشند , بخاطر نداشتن فشار برخاستى (Uplift) مناسب است . گاهي اين سيستم را با يك سيلندر سربي مركزي همراه مي كنند. هسته سربي افزايش قابل توجهى در استهلاك ايجاد مي كند , بطوريكه استهلاك بحرانى لاستيك از حدود 3 درصد به 10 تا 12 درصد مي رسد . ضمن اينكه مقاومت در برابر نيروهاىكوچك , نظير باد افزايش مييابد .

امروزه لاستيكهاى اين جداسازها , از لاستيك طبيعي كاملاً متراكم با خواص مكانيكى مطلوب , جهت چنين سيستمى ساخته مي شود . براي كرنشهاىكم سختى برشى اين لاستيكها زياد است , اما با نسبتى در حدود 4 به 5 با افزايش كرنش كاهش مي يابد, تا اينكه دركرنش برشى 50 درصد به حداقل خود برسد. براىكرنشهاى بزرگتر از 100 درصد سختى مجددا شروع به افزايش مي كند. پس در بارهاىكوچك ناشى از باد يا زلزله خفيف , سيستم داراى سختى بالا و زمان تناوب كوتاه است ولى با افزايش شدت بار , سختي افت مي كند. براى بارهاى خيلى زياد نظير زلزله نيز طراحى سازه به گونه اى است كه افزايش مجدد سختى , در جهت افزايش ايمنى در برابر شكست , عمل مي كند. تغيير ميراى سيستم نيز به همين شيوه اما با تغييرات كمتر مي باشد , بطوريكه از يك مقدار اوليه در حدود 20 درصد تا حداقل 10 درصد كاهش مي يابد و سپس مجددا زياد مي شود. در طراحى سيستم , مقدار سختى و ميراى حداقل فرض مي شود و طيف خطى در نظر گرفته مي شود. سختى بالاى اوليه فقط براى بارهاى طراحى باد , و سختى دركرنش زياد , فقط براي ايمنى در برابر شكست مورد نظرند .

عوامل گوناگون ديگرى از جمله خزش كم و حفظ خواص در درجه حرارتهاى پايين نيز در طرح اين لاستيكها مورد نظر است . خزش زياد منجر به تنش وكرنش موضعى بالا در لاستيك مي شود و در يك وضعيت بحراني مي تواند موجب انحراف ساختمان گردد. از طرف ديگر در حرارتها و فركانسهاى بالاتر از معمول , حساسيت خواص به حرارت و سرعت بار باعث تغيير سختى و استهلاك مي شود.

يك فرم ساده ديگر از سيستمهاى جداكننده سيستم اصطكاكى است . اين سيستم در حالت ساده با يك عنصر اصطكاكى مدل مي شود . با وجود كارهاى تحليل نظرى فراوانى كه بر روى اين سيستم انجام شده است , ازمايشهاى عملى براى ان بويژه در مقياش بزرگ و با استفاده از ميز لرزان بسيار كم انجام گرفته است . اين سيستم براى خانه سازى ارزان قيمت بسيار مناسب است زيرا نياز به تكنولوژي پيشرفته يا مهارت ويژه براى يك ساختمان معمولى ندارد. به همين دليل براى مثال در چين انتخاب شده است . ايجاد اين سيستم نياز به تأمين يك لايه جداساز در زير كف سازه دارد. اين لايه در چين با استفاده از ماسه تجربه شده است . ساختمانهاى آجرى يا بلوكهاى سيمانى كه نسبتاً سخت و سنگين است و مستعد خرابى در اثر زمين لرزه مي باشد مي تواند با حضور اين لايه لغزنده عملكرد خوبى داشته باشد .

استفاده از عنصر اصطكاك كه يك عامل خوب استهلاك انرژى است باعث شده است تا در سيستهاى لاستيكى نيز تحولى ايجاد شود يك شيوه تحول يافته جايگزين كردن لايه هاى لاستيك با لايه هاى با روكش تفلون است كه مي تواند در تماس اصطكاكى با هم قرار گيرد . در وسط نيز يك سيلندر مركزى لاستيكى قرار داده مي شود . بنابراين , مدل رياضى اين سيستم از تركيب موازى عناصر اصطكاكى , با فنر و ميراكننده بدست ميايد .

مشابه اين سيستم توسط Electricite de France طراحى شده است . به اين ترتيب كه بدنه جداكننده از ورقه هاى نئوپرن مسلح شده با فولاد , ساخته مي شود و در يك ورقه الياژ سرب – برنز , قرار داده مي شود . اين صفحه با يك ورقه فولادى كه در سازه , تعبيه مي شود تماس اصطكاكى ايجاد مي كند . بنابراين سيستمهاى اصطكاكى و الاستيك بطور سرى با هم تركيب مي شوند. فلسفه طراحى چنين سيستمى اينست كه در زلزله هاى ضعيف انعطاف پذيرى جانبى ورقه هاى نئوپرن وارد عمل شود. اما در يك زلزله شديد عملكرد اصطكاكى ورقه بالاى جداكننده , با محدودكردن نيروى منتقل شده , سازه را حفظ نمايد.

در نوع ديگر تكيه گاههاى الاستيك كه در نيوزلند بكار رفته است هسته سربي براى ميراكردن انرژى مطرح مىشود. اين سيستم از تكيه گاه لاستيكى لايه لايه با يك سيلندر مركزى تشكيل شده است و انعطاف پذيرى جانبى آن توسط لاستيك تأمين مي شود. در مدل رياضى چنين سيستمى يك عنصر هيسترتيك با فنر و ميراكننده بطور موازى عمل مي كند.

يكى ديگر از سيستمهاى پشتيبانى شده اخير تركيب جديدى از عملكردهاى اصطكاكى و الاستيك است . در اين سيستم ورقه هاى باروكش تفلون جايگزين ورقه هاى نئوپرن سيستم Electricite de France مي گردد. به اين ترتيب مي توان گفت كه يك عنصر اصطكاكى در تركيب سرى با عناصر سيستم لايه هاى روكش تفلون قرار مي گيرد. حضور دو عنصر اصطكاكى در اين سيستم غالباً عملكرد بهترى نسبت به سيستمهاى قبلى نشان داده است.

سيستمهاى مشابه ديگرى نيز بر پايه مسيستهاى بالا طراحى شده است ولى اغلب انها رفتار جديدى ارائه نمي كند و با مدلهاى بيان شده قابل تعريف است . براى مثال به منظور جداكردن تجهيزات داخلى ساختمان از يك سيستم فنر مارپيچ و يك ميراكننده ويسكوز استفاده مي شود كه در واقع همان عملكرد تكيه گاه الاستيك را دارد. همچنين از انجا كه در سيستمهاى اصطكاكى , نيروى برگرداننده به حالت اوليه پس از يك زلزله , وجود ندارد سيستمهاى اصطكاكى اونگى طراحى شده است كه در انها با استفاده از يك نيمكره اين نيروى جانب مركز تأمين می شود.
 

DDDIQ

مدیر ارشد
کاربرد جداسازهای سربی - لاستیکی به عنوان میراگرهای برشی

کاربرد جداسازهای سربی - لاستیکی به عنوان میراگرهای برشی

کاربرد جداسازهای سربی - لاستیکی به عنوان میراگرهای برشی


حبیب سعید منیر، کیوان زینالی
1- استادیار گروه عمران دانشکده فنی , دانشکده ارومیه
2 دانشجوی کارشناسی ارشد عمران-دانشکده فنی , دانشکده ارومیه

چکیده:
هدف اصلی از این تحقیق، بررسی و مطالعه رفتار دینامیکی جداساز سربی- لاستیکی به عنوان میراگر برشی در موقعیت بادبندی شورون سازه هاست. در این مقاله تحلیل های عددی و تست های آزمایشگاهی بر روی این دستگاه انجام گرفته است. این دستگاه از صفحات لاستیکی و فولادی و همچنین هسته سربی تشکیل شده است. لایه های لاستیکی در بین لایه های فولادی چسبانده شده اند. در ابتدا مدل اجزاء محدود سه بعدی دستگاه با استفاده از نرم افزار ABAQUS ایجاد شده و مورد تحلیل قرار گرفت. در این مدل سازی ، خواص Hyper-elastic برای لایه های لاستیکی مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از این مدل، جزئیات فنی دستگاه به صورت مناسبی تنظیم و سپس این میراگر در آزمایشگاه زلزله دانشگاه ارومیه ساخته شد. آن گاه دستگاه بر روی یک سازه یک درجه آزادی مدل نصب گردیده و مجموعه تحت تحریک زلزله های مختلف شبیه سازی شده قرار گرفت. در ادامه تحقیق، مدل عددی سازه به همراه میراگر در نرم افزار SAP2000 ایجاد و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و کالیبره شد. آن گاه مدل های چند سازه چندین طبقه مجهز به میراگر در نرم افزار SAP2000 ایجاد و تاثیر دستگاه میراگر سربی- لاستیکی در بهبود پاسخ آن ها بررسی گردید. نتایج حاصل نشانگر تاثیر نصب میراگر سربی- لاستیکی در کاهش جابجایی نسبی سازه یک درجه آزادی می باشد. از دیگر مزایای این دستگاه می توان به سادگی ساخت و نصب آن در انواع سازه ها اشاره کرد.


واژگان کلیدی
جداساز سربی، لاستیکی، میراگر، کنترل غیرفعال، میز لرزه
 

پیوست ها

  • جداسازهای سربی - لاستیکی به عنوان میراگرهای برشی.pdf
    1.4 مگایابت · بازدیدها: 0
  • Like
واکنش ها: mpb

DDDIQ

مدیر ارشد
تأثير حركات زمين نزديك گسل بر عملكرد پل هاي داراي جداگر لرزهاي

تأثير حركات زمين نزديك گسل بر عملكرد پل هاي داراي جداگر لرزهاي

تأثير حركات زمين نزديك گسل بر عملكرد پل هاي داراي جداگر لرزهاي​
محمد خيام 1، هدايت ولادي2، حامدرضا وفا 3،الياس بهمقام 4
-1 دانشجوي دكتري سازه، دانشكده عمران، دانشگاه صنعتي اصفهان
-2 استاديار گروه سازه، دانشكده عمران، دانشگاه تبريز
-3 دانشجوي كارشناسي ارشد زلزله، دانشكده عمران، دانشگاه تبريز
-4 كارشناس ارشد ژئوتكنيك، دانشگاه آزاد اسلامي واحد زنجان



خلاصه :
در اين تحقيق ، به بررسي عملكرد پل هاي داراي جداگر لرزهاي در زلزلههاي نزديكگسل پرداخته مي شود. با توجه به دادههاي موجود و نشان دادن اثرات عوامل و متغيرهاي مختلف بر متغيرهاي كليدي حركات زمين در زلزلههاي حوزه نزديك گسل، به عملكرد پل هاي داراي جداگر صورت گرفته و CSI Bridge لرزهاي در زلزلههاي نزديكگسل پرداخته شده است. مدلسازي يك پل دو دهانه بصورت سه بعدي در نرمافزار Rupture براي بررسي قابليت يك سازه تحت زلزلههاي نزديك به يك گسل نياز به بهدست آوردن خواص آن گسل از لحاظ اثرات مي باشد، را تشخيص داده و مقادير Ap/Vp كه شامل نسبت هاي مختلف Directivity داريم. با استفاده از متغيرهاي گسل، اثرات directivity آن محاسبه مي شود. براي اين منظور بايستي متغيرهاي موثر گسل شناخته شود و با استفاده از روابطي، اين اثرات تعيين شود.
پس از انجام تحليل تاريخچهي زماني بر روي مدل هاي ايجاد شده و تحت 5 ركورد از زلزلههاي گذشته در راستاي طولي و عرضي ، در دو حالت ، (MID) و حالت دوم بدون جداگر) ، حداكثر تغيير مكان جداگر (LRB) (حالت اول پل جداسازي شده با استفاده از جداگر لاستيكي –سربي براي هر يك از حالت ها بهدست آمد. در اين تحليل انجام شده شعاع 20 كيلومتري فاصله از گسل به عنوان حوزه (MIF) حداكثر برش جداگر نيز محاسبه و اثرات آن نيز بررسي شد. Ap/Vp نزديكزلزله در نظر گرفته شد و نسبت هاي مختلف بر اساس نتايج بالا مي توان بيان كرد كه استفاده از جداساز در نزديكي گسل و با اثر جهتپذيري پيش رونده غيرقابل اجتناب خواهد بود. شايان هرچه مقدار اين نسبت كمتر، تغيير مكان حداكثر جداگر بيشتر و مقدار نيروي برش حداكثر نيز Ap/Vp ذكر است كه براي نسبت هاي مختلف بيشتر خواهد بود.

واژه کلیدی
تحليل تاريخچه زماني، حركات زمين
 

پیوست ها

  • تأثير حركات زمين نزديك گسل بر عملكرد پل هاي داراي جدا.pdf
    521 کیلوبایت · بازدیدها: 0
  • Like
واکنش ها: mpb

DDDIQ

مدیر ارشد
اثرات جداسازي پايه توسط جدا گرهاي لغز شي ماسه اي در بهبود عملكرد لرزه اي ساختمان هاي بنايي

اثرات جداسازي پايه توسط جدا گرهاي لغز شي ماسه اي در بهبود عملكرد لرزه اي ساختمان هاي بنايي

اثرات جداسازي پايه توسط جدا گرهاي لغز شي ماسه اي در بهبود عملكرد لرزه اي
ساختمان هاي بنايي​


 حامد مهداد ، محسن اعتمادي ، مهرداد حجازي
دانشيار مهندسي سازه، گروه عمران، دانشكده فني و مهندسي، دانشگاه اصفهان، اصفهان. 
استاديار مهندسي زلزله، دانشكده مهندسي عمران، دانشگاه صنعتي اصفهان، اصفهان. 
دانش آموختة كارشناسي ارشد مهندسي سازه، دانشكده عمران، دانشگاه آزاد اسلامي واحد نجف آباد. 


خلاصه
استفاده از جداساز پاية ماسه اي يكي از روش هاي مقابله با عملكرد غير شكل پذير سازه هاي بنايي در برابر زلزله است. در اين مقاله به بررسي رفتار لرزه اي ساختمان هاي آجري 1 و 2 طبقه بر روي جداساز پاية ماسه اي با عملكرد اصطكاكي-لغزشي پرداخته شده است. جهت نيل به اين هدف از استفاده گرديده. مدل هاي مورد بررسي ساختمان هايي با پلان مربعي شكل و ANSYS Workbench آناليزهاي المان محدود توسط نرم افزار 8 متر، و پلان هاي مستطيلي شكل با نسبت هاي طول به عرض 2 به 1 و 3 به 1 بوده اند. جهت × ديوارهاي نامتقارن، از لحاظ بازشوها، با ابعاد 8 رسيدن به ضخامتي مناسب براي جداساز ماسه اي براي ارتقاء عملكرد لرز هاي ساختمان ها با كاهش فركانس هاي ارتعاشي آن ها (دور كردن فركانس هاي سازه هاي بنايي آجري از فركانس هاي مخرب بسياري از زلزله ها)، مدل هاي اين سازه ها تحت مجموعه اي از آناليزهاي مودال و ديناميكيِ طيفي، حاصله از 9 زلزلة طبس 1978 ، ناغان 1977 ، بم 2003 ، السنترو 1940 ، نرتريج 1994 ، كوبه 1995 ، سن فرناندو 1971 ، ويكتوريا 1980 و پارك فيلد 1966 ، قرار گرفته است. بدين منظور با استفاده از خواص ماسة خشك و كم تراكم، دو نوع سيستم جداساز (زير لايه هاي صرفاً ماسه اي و لايه هاي متناوب ماسه اي و بتني) مورد بررسي قرار گرفته اند. در ابتدا براي پلان هاي مربعي ضخامت هاي مطلوب حاصل شده اند. اين
0 متر بوده اند، سپس نتايج حاصله براي دو نوع ساختمان با پلان / 0 متر و براي ساختمان 2 طبقه 25 / ضخامت ها براي ساختمان آجري 1 طبقه 15 هاي مستطيل شكل نيز تست شده اند كه پاسخ تقريباً مشابهي از لحاظ ميزان خرابي براي آن ها بدست آمده است. از اين رو مي توان ضخامت هاي مذكور را براي اين سازه ها، در شرايط لرزه اي لحاظ شده، مناسب دانست.


كلمات كليدي:
جداساز لرزه اي ماسه اي، عملكرد اصطكاكي- لغزشي، سازه هاي بنايي، آناليز المان محدود، آناليز طيفي.
 

پیوست ها

  • اثرات جداسازي پايه توسط جدا گرهاي لغز شي ماسه اي در ب?.pdf
    420.9 کیلوبایت · بازدیدها: 0
  • Like
واکنش ها: mpb

DDDIQ

مدیر ارشد
بررسي پارامترهاي مؤثر بر عملکرد لرزهاي سازه هاي جداسازي شده با سيستم
جداساز پاندولي اصطکاکي متکي بر شالوده مقعر کروي


http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=233217&d=1424888314​
 

پیوست ها

  • 676787789987.jpg
    676787789987.jpg
    48.3 کیلوبایت · بازدیدها: 0
  • سازه های جداسازی شده با سیستم جداساز پاندولی اصطکاکی.pdf
    607.4 کیلوبایت · بازدیدها: 0
  • Like
واکنش ها: mpb
بالا