عنوان

 

بررسی تاثیر ارتفاع و نامنظمی پلان ساختمان بر رفتار سازه­ی کنترل شده با میراگر جرمی در زلزله­های مختلف

 

 

چکیده

 

بیشتر سازه‌ها میرایی بسیار کمی دارند، که این امر سبب به­وجود آمدن تغییر‌مکان‌های زیاد در سازه­ تحت اثر نیروهای جانبی می‌گردد. در این میان، سازه‌های مرسوم که فاقد سیستم اتلاف انرژی هستند، انرژی ورودی به سازه را از طریق تغییر‌شکل­های غیرارتجاعی، باز و بسته شدن ترک­ها و اصطکاک داخلی عضوها اتلاف می‌نمایند. این درحالی است که در روش‌های نوین دیدگاه مقاوم‌سازی به­گونه­ای است که انرژی ورودی به سازه در یک ناحیه­ی خاص اتلاف شده و از تغییرشکل‌های غیر‌ارتجاعی و نیز به­وجود آمدن مفاصل پلاستیک جلوگیری می‌شود. بنابراین، امروزه توصیه می­شود که برای افزایش میرایی سازه از میراگرها استفاده شود. یکی از شیوه‌های مهم اتلاف انرژی لرزه‌ای وارد به سازه‌ها در اثر زمین لرزه، بهره‌گیری از سیستم میراگر جرمی تنظیم شونده می‌باشد، که در زمره روش‌های غیرفعال برای مهار جنبش‌های لرزه‌ای سازه‌ها قرار دارد. در ساختار این میراگرها سه رکن اساسی شامل جرم، میرایی و سختی وجود دارند. در این پایان نامه اثرات این نوع میراگر در ساختمان‌های قاب خمشی فولادی با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی بررسی گردید. برای این منظور ساختمان‌های سه بعدی 6، 12 و 24 طبقه منظم و نامنظم تحت نگاشت دور و نزدیک زلزله‌های ال‌سنترو، کوبه و نورثریچ قرار گرفته و تحلیل شدند. هدف اصلی انجام این پژوهش بررسی منظمی و نامنظمی پلان ساختمان بر رفتار سازه‌های دارای میراگر جرمی تنظیم شده و بررسی اثر ارتفاع بر رفتار این گونه میراگرها می‌باشد. نتایج نشان دهنده کاهش جابجایی و دریفت طبقات به میزان 24 درصد در سازه دارای میراگر نسبت به سازه بدون میراگر می‌باشد.

 

 

 

واژگان كليدي: میراگر جرمی تنظیم شونده، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، سازه‌های نامنظم، زلزله‌های دور و نزدیک گسل

 

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

1- فصل اول: درآمدی بر پژوهش ...........................................................................................1

1-1- پیش گفتار ................................................................................................................... 2

1-2- بیان مسئله ................................................................................................................... 2

1-3- ضرورت انجام پژوهش ................................................................................................. 3

1-4- اهداف پژوهش ........................................................................................................... 3

1-5- سامان دهی فصل‌ها ..................................................................................................... 4

2- فصل دوم: نگاهی به میراگر جرمی و پیشینه پژوهش ......................................................... 5

2-1- پیش گفتار .................................................................................................................... 6

2-2- انواع میراگرها ............................................................................................................... 6

2-3- میراگرهای جرمی تنظیم شده .......................................................................................... 8

2-3-1- معرفی میراگر ........................................................................................................... 8

2-3-2- انواع میراگرهای جرمی ............................................................................................. 9

2-3-3- برج جان هانکوک .................................................................................................... 11

2-3-4- مرکز سیتی کورپ .................................................................................................... 11

2-3-5- برج ملی کانادا ......................................................................................................... 12

2-3-6- برج بندر چیباپورت ................................................................................................. 13

2-3-7- برج کریستال ........................................................................................................... 15

2-3-8- برج 101 طبقه‌ی تایپه .............................................................................................. 16

2-4- پیشینه پژوهش ............................................................................................................. 17

2-5- خلاصه‌ای از فصل ...................................................................................................... 27

3- فصل سوم: روش انجام پژوهش ...................................................................................... 28

3-1- پیش‌گفتار ................................................................................................................... 29

3-2- روش انجام تحلیل در پژوهش ................................................................................... 30

3-3- زلزله های مورد استفاده در پژوهش ........................................................................... 30

3-4- مدل سازی ................................................................................................................ 38

3-5- مدل‌سازی میراگر جرمی ............................................................................................ 42

4- فصل چهارم: ارائه و تحلیل نتایج ................................................................................... 44

4-1- مقدمه ........................................................................................................................ 45

4-2- ارائه و تفسیر نتایج سازه 24 طبقه منظم با و بدون میراگر ........................................... 45

4-3- ارائه و تفسیر نتایج سازه 24 طبقه نامنظم با و بدون میراگر .......................................... 56

4-4- تاثیر نامنظمی پلان بر رفتار میراگر جرمی در سازه 24 طبقه ....................................... 65

4-5- ارائه و تفسیر نتایج سازه 12 طبقه منظم با و بدون میراگر ........................................... 66

4-6- ارائه و تفسیر نتایج سازه 12 طبقه نامنظم با و بدون میراگر .......................................... 76

4-7- تاثیر نامنظمی پلان بر رفتار میراگر جرمی در سازه 12 طبقه ........................................ 85

4-8- ارائه و تفسیر نتایج سازه 6 طبقه منظم با و بدون میراگر .............................................. 86

4-9- ارائه و تفسیر نتایج سازه 6 طبقه نامنظم با و بدون میراگر .............................................. 96

4-10- تاثیر نامنظمی پلان بر رفتار میراگر جرمی در سازه 6 طبقه ....................................... 105

4-11- جمع بندی نتایج ..................................................................................................... 106

4-12- بررسی اثر ارتفاع ..................................................................................................... 107

5- فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادهایی برای پژوهش‌های آینده .................................... 109

5-1- نتیجه گیری ............................................................................................................. 110

5-2- بررسی اثر ارتفاع ...................................................................................................... 111

5-3- پیشنهادهایی برای پژوهش‌های آینده ........................................................................ 111

مراجع ............................................................................................................................... 112

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل­ها

عنوان

صفحه

فصل دوم

شکل2-1- میراگر جرمی میزان شده .................................................................................... 9

شکل2-2- استفاده چند میراگر جرمی میزان شده ................................................................ 9

شکل2-3- میراگر جرمی میزان شده انتقالی ......................................................................... 10

شکل2-4- میراگر جرمی پاندولی و مدل یکدرجه آزادی پاندول ........................................ 10

شکل2-5- برج جان هانکوک ............................................................................................. 11

شکل2-6- مرکز سیتی کورپ ............................................................................................ 12

شکل2-7- برج ملی کانادا .................................................................................................. 13

شکل2-8- برج بندر چیبا ................................................................................................... 14

شکل2-9- میراگر جرمی با سیستم میراگر و فنر .................................................................. 14

شکل2-10- حالت تغییر شکل یافته میراگر جرمی .............................................................. 15

شکل2-11- نصب عملی این میراگر ................................................................................... 15

شکل2-12- نمای برج کریستال ......................................................................................... 16

شکل2-13- تانکهای ذخیره یخ در برج کریستال ................................................................ 16

فصل سوم

شکل3-1- مراحل انجام پژوهش ........................................................................................ 29

شکل3-2- محل رویداد سه زلزله‌ی انتخاب شده در این پژوهش ........................................ 32

شکل3-3- شتاب طیفی سازه منظم ..................................................................................... 35

شکل3-4- مقایسه شتاب طیفی میانگین زلزله‌های سازه منظم با طیف طرح ......................... 36

شکل3-5- مقایسه شتاب طیفی میانگین زلزله‌های سازه نامنظم با طیف طرح ....................... 36

شکل3-6- پلان سازه نامنظم .............................................................................................. 38

شکل3-7- نمایی از سازه 24 طبقه منظم بدون میراگر ......................................................... 39

شکل3-8- نمایی از سازه 24 طبقه منظم دارای میراگر ........................................................ 39

شکل3-9- نمایی از سازه 24 طبقه نامنظم بدون میراگر ....................................................... 40

شکل3-10- نمایی از سازه 24 طبقه نامنظم با میراگر .......................................................... 40

شکل3-11- نمایی از سازه 12 طبقه منظم بدون میراگر ....................................................... 40

شکل3-12- نمایی از سازه 12 طبقه منظم دارای میراگر ...................................................... 40

شکل3-13- نمایی از سازه 12 طبقه نامنظم بدون میراگر ..................................................... 40

شکل3-14- نمایی از سازه 12 طبقه نامنظم با میراگر .......................................................... 40

شکل3-15- نمایی از سازه 6 طبقه منظم بدون میراگر ......................................................... 41

شکل3-16- نمایی از سازه 6 طبقه منظم دارای میراگر ........................................................ 41

شکل3-17- نمایی از سازه 6 طبقه نامنظم بدون میراگر ....................................................... 41

شکل3-18- نمایی از سازه 6 طبقه نامنظم با میراگر ............................................................ 41

شکل3-19- نحوه اضافه کردن میراگر TMD در نرم افزار SAP ......................................... 42

فصل چهارم

شکل4-1- نمودار جابجایی طبقات در سازه 24 طبقه منظم ................................................. 46

شکل4-2- نمودار دریفت طبقات در سازه 24 طبقه منظم ................................................... 47

شکل4-3- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد السنترو دور ............... 48

شکل4-4- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک ............ 48

شکل4-5- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد کوبه دور ................... 49

شکل4-6- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک .............. 49

شکل4-7- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ............. 50

شکل4-8- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ........... 50

شکل4-9- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد السنترو دور ............ 51

شکل4-10- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک ...... 52

شکل4-11- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد کوبه دور .............. 52

شکل4-12- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک .......... 53

شکل4-13- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ......... 53

شکل4-14- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 24 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ..... 54

شکل4-15- نمودار جابجایی طبقات در سازه 24 طبقه نامنظم ............................................... 56

شکل4-16- نمودار دریفت طبقات در سازه 24 طبقه نامنظم ................................................. 57

شکل4-17- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد السنترو دور ........... 58

شکل4-18- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک ........ 58

شکل4-19- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد کوبه دور .............. 59

شکل4-20- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک .......... 59

شکل4-21- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ......... 60

شکل4-22- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ....... 60

شکل4-23- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد السنترو دور ....... 61

شکل4-24- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک .... 62

شکل4-25- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد کوبه دور ............ 62

شکل4-26- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک ........ 63

شکل4-27- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ....... 63

شکل4-28- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 24 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ... 64

شکل4-29- نمودار جابجایی طبقات در سازه 12 طبقه منظم .............................................. 67

شکل4-30- نمودار دریفت طبقات در سازه 12 طبقه منظم ................................................. 67

شکل4-31- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد السنترو دور ............. 68

شکل4-32- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک ........ 69

شکل4-33- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد کوبه دور ............... 69

شکل4-34- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک .......... 70

شکل4-35- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ......... 70

شکل4-36- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ....... 71

شکل4-37- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد السنترو دور ....... 72

شکل4-38- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک .... 72

شکل4-39- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد کوبه دور ............ 73

شکل4-40- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک ........ 73

شکل4-41- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ....... 74

شکل4-42- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 12 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک .... 74

شکل4-43- نمودار جابجایی طبقات در سازه 12 طبقه نامنظم ............................................... 76

شکل4-44- نمودار دریفت طبقات در سازه 12 طبقه نامنظم ................................................. 77

شکل4-45- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد السنترو دور .......... 78

شکل4-46- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک ....... 78

شکل4-47- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد کوبه دور .............. 79

شکل4-48- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک .......... 79

شکل4-49- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ......... 80

شکل4-50- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ....... 80

شکل4-51- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد السنترو دور ....... 81

شکل4-52- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک .... 82

شکل4-53- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد کوبه دور ............ 82

شکل4-54- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک ........ 83

شکل4-55- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ....... 83

شکل4-56- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 12 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک.... 84

شکل4-57- نمودار جابجایی طبقات در سازه 6 طبقه منظم ................................................. 87

شکل4-58- نمودار دریفت طبقات در سازه 6 طبقه منظم ................................................... 87

شکل4-59- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد السنترو دور ............... 88

شکل4-60- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک ............ 89

شکل4-61- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد کوبه دور ................... 89

شکل4-62- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک .............. 90

شکل4-63- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور .............. 90

شکل4-64- نمودار جابجایی بام در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ............ 91

شکل4-65- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد السنترو دور ............ 92

شکل4-66- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک ......... 92

شکل4-67- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد کوبه دور ................. 93

شکل4-68- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک ............ 93

شکل4-69- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ......... 94

شکل4-70- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه منظم 6 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ..... 94

شکل4-71- نمودار جابجایی طبقات در سازه 6 طبقه نامنظم ............................................... 96

شکل4-72- نمودار دریفت طبقات در سازه 6 طبقه نامنظم .................................................. 97

شکل4-73- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد السنترو دور ........... 98

شکل4-74- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک ........ 98

شکل4-75- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد کوبه دور ............... 99

شکل4-76- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک .......... 99

شکل4-77- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ......... 100

شکل4-78- نمودار جابجایی بام در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ....... 100

شکل4-79- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد السنترو دور ....... 101

شکل4-80- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد السنترو نزدیک .... 102

شکل4-81- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد کوبه دور ............ 102

شکل4-82- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد کوبه نزدیک ........ 103

شکل4-83- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد نورثریچ دور ....... 103

شکل4-84- نمودار نیروی برش‌پایه در سازه نامنظم 6 طبقه تحت رکورد نورثریچ نزدیک ... 104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

عنوان

صفحه

فصل سوم

جدول3-1-جزئیات شتاب نگاشت‌های در حوزه‌ی نزدیک .................................................. 31

جدول3-2-جزئیات شتاب نگاشت‌های در حوزه‌ی دور ...................................................... 31

جدول3-3-شتاب بیشینه و ضرایب مقیاس زوج شتاب نگاشت‌های به کار گرفته شده در پژوهش

کنونی برای سازه‌ی منظم ................................................................................................... 33

جدول3-4-شتاب بیشینه و ضرایب مقیاس زوج شتاب نگاشت‌های به کار گرفته شده در پژوهش

کنونی برای سازه‌ی نامنظم ................................................................................................. 33

جدول3-5-مقادیر مدت زمان زلزله، گام زمانی و تعداد گام‌های هر زوج شاب نگاشت ......... 34

جدول3-6- مشخصات لرزه‌ای سازه 24 طبقه ....................................................................... 41

جدول3-7- مشخصات لرزه‌ای سازه 12 طبقه ....................................................................... 42

جدول3-8- مشخصات لرزه‌ای سازه 6 طبقه .......................................................................... 42

جدول3-9- مقادیر میرایی و سختی میراگر جرمی در سازه‌های مختلف ................................. 43

فصل چهارم

جدول4-1- مقادیر جابجایی و درصد کاهش آن در سازه 24 طبقه منظم .............................. 54

جدول4-2- مقادیر برش‌پایه و درصد کاهش آن در سازه 24 طبقه منظم .............................. 55

جدول4-3- مقادیر جابجایی و درصد کاهش آن در سازه 24 طبقه نامنظم ............................ 64

جدول4-4- مقادیر برش‌پایه و درصد کاهش آن در سازه 24 طبقه نامنظم ............................ 65

جدول4-5- مقادیر جابجایی و درصد کاهش آن در سازه 12 طبقه منظم .............................. 75

جدول4-6- مقادیر برش‌پایه و درصد کاهش آن در سازه 12 طبقه منظم .............................. 75

جدول4-7- مقادیر جابجایی و درصد کاهش آن در سازه 12 طبقه نامنظم ............................ 84

جدول4-8- مقادیر برش‌پایه و درصد کاهش آن در سازه 12 طبقه نامنظم ............................ 85

جدول4-9- مقادیر جابجایی و درصد کاهش آن در سازه 6 طبقه منظم ................................ 95

جدول4-10- مقادیر برش‌پایه و درصد کاهش آن در سازه 6 طبقه منظم .............................. 95

جدول4-11- مقادیر جابجایی و درصد کاهش آن در سازه 6 طبقه نامنظم .......................... 104

جدول4-12- مقادیر برش‌پایه و درصد کاهش آن در سازه 6 طبقه نامنظم .......................... 105

 

جدول 4-13- مقایسه مقادیر جابجایی در سازه‌های با ارتفاع مختلف ................................. 108

جدول 4-14- مقایسه مقادیر برش پایه در سازه‌های با ارتفاع مختلف ................................ 108

جدول 4-15- مقایسه مقادیر دریفت در سازه‌های با ارتفاع مختلف .................................... 108

 

 

 

 دریافت رایگان مقاله این پژوهش در لینک زیر 

 

دانلود رایگان مقاله 

 

 

همچنین برای خرید کامل فایل های WORD و PDF مقاله و پژوهش مذکورد به طور کامل به همراه فایل های اکسل و محاسبات کامل آن و فایل های نرم افزار SAP2000 به گونه ای که تمامی تنظیمات لازم در آن انجام شده و قابل ران شدن و باز شدن در ورژن 19 این نرم افزار میباشد میتوانید از طریق لینک زیر اقدام فرمایید.

 با تشکر از حسن انتخاب شما