در هنگام زلزله در اثر حرکات زمین، ساختمانها تحت نیروهای دینامیکی قرار می‌گیرند و به ارتعاش در می‌آیند. در ساخت و سازهای شهری به مواردی برخورد می‌کنیم که ساختمانهای مجاور به هم چسبیده و یا با فاصله کم از یکدیگر قرار دارند. این سازه‌ها بدلیل اختلاف خواص دینامیکی در یک جهت معین دارای زمان تناوبهای مساوی نمی‌باشند. تفاوت زمان تناوب در سازه باعث اختلاف در واکنشهای آنها نسبت به شتاب زمین خواهد شد و در نتیجه با توجه به تعییر مکانهای آنها در لحظات مختلف، در طول زلزله دو سازه گاهی به هم نزدیک و گاهی از هم دور خواهد شد. و اگر فاصله دو سازه به اندازه کافی بزرگ نباشد، در هنگام زلزله ممکن است با یکدیگر برخورد کرده و ضربه‌ای به همدیگر وارد نمایند برای جلوگیری از این رخداد باید فاصله بین ساختمانهای مجاور قرار داده شود تا از برخورد آنها جلوگیری گردد، این فاصله را درز انقطاع گویند. در این تحقیق درز انقطاع بین دو سازه با روش ارتعاشات تصادفی و فرض رفتار غیر خطی اعضاء محاسبه و اثر پارامتر های مختلف بر روی آن بررسی می شود.
ابتدا نیروی تنهای تعریف میشود. سپس، مطالبی در مورد اهمیت مسئله ذکر شده و استفاده از درز انقطاع به عنوان یکی از راهکارهای کاهش نیروی تنه ای معرفی میگردد. در فصل دوم تاریخچه نسبتاً مفصلی از تحقیقات صورت گرفته در طی سالیان گذشته برای تعیین درز انقطاع ارائه میگردد. در فصل سوم مدل تحلیلی مورد استفاده در تعیین پاسخ تغییر مکانی سازه معرفی و روش تحلیل به همراه توضیحات کامل در مورد فرضیات به کار گرفته شده ارائه میگردد. در فصل چهارم فاصله لازم بین مدلهای سازه ای مورد نظر با روش ارتعاشات پیشا محاسبه شده واثر پارامترهایی مثل زمان تناوب، میرایی، جرم و رفتار خطی و غیرخطی اعضاء سازه روی این فاصله بررسی میگردد. در فصل پنجم رابطه ای برای تعیین درز انقطاع با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی اعضاء سازه ارائه میشود و با روابط آیین نامه های مختلف مقایسه می شود. در فصل هفتم نتایجی که از این تحقیق بدست آمده در قالب پیشنهاداتی ارائه می گردد.
نتایج نشان می دهند که با نزدیک شدن زمان تناوب دو سازه و همچنین افزایش میرایی، فاصله لازم برای درز انقطاع کاهش می یابد. همچنین درز انقطاع محاسباتی بر اساس استاندارد 2800 ایران برای سازه های تا 7 طبقه، کمتر و برای سازه های بیشتر از 7 طبقه، بیشتر ازمقدار بدست آمده بر اساس آیین نامه IBC2006 و روش استفاده شده در این تحقیق می باشد
1ـ2ـ نیروی تنهای و اهمیت آن
مقصود از نیروی تنهای (Pounding) نیروی حاصل از برخورد ساختمانها در هنگام زلزله می باشد. در بسیاری از زلزله‌های بزرگ گذشته در اکثر کلان شهرهای موجود در سراسر دنیا، خرابی ناشی از نیروهای تنهای مشاهده شده است. بحث نیروی تنهای (Pounding) یکی از رایجترین و مرسوم ترین پدیده‌های است که در خلال زلزله‌های شدید قابل رویت است. نیروی تنهای می‌تواند باعث ایجاد خسارتهای سازهای و معماری در ساختمان شده و بعضاً باعث ریزش کلی ساختمان میگردد.
در خلال زلزله 1985 مکزیکوسیتی حدود 15% از 330 ساختمان تحت اثر نیروی برخورد (تنهای) تخریب شدند. همچنین در خلال زلزله 1989 لوماپریوتا، تا حدود 200 مورد شکل گیری نیروی تنهای مشاهده گردید. در این زلزله حدود 79 درصد از ساختمانها دچار تخریب معماری شدند ]1[.
در طی زلزله 1964 آلاسکا[1] برج هتل آنچوراگ وستوارد[2] دراثر برخورد با قسمتی از یک سالن رقص سه طبقه مجاور هتل، تخریب شد. همچنین، خرابی های ناشی از نیروی تنه ای در زلزله های 1967 ونزوئلا3 و 1971سانفرناندو4 نیز مشاهده گردید]2[.
از طرف دیگر برخورد بین عرشهها وپایههای کناری پلها در طی زلزله 1971 سانفرناندو مشاهده شد. در سال 1995در اثر زلزله هایاکو کن نانبو5 در ژاپن حرکت طولی المانهای پل هان شین[3] تا 3/0متر نیز رسید. از این زلزله به بعد تحقیقات اساسی بر روی نیروی تنهای شکل گرفت]2[.
جنبه‌های اساسی تحقیقات انجام گرفته در زمینه نیروی تنه ای شامل موارد زیر می‌باشد:
- 1- بررسی خسارتهای ایجاد شده در گذشته، شناخت و ارائه راهکارهای مقابله با این پدیده مبهم و پیچیده
- 2- تلاش جهت درک دینامیکی نیروی تنهای (عمده رفتار نیروی تنهای بصورت غیر خطی می‌باشد)
- 3- تلاش برای فراهم کردن یکسری ضوابط طبقه‌بندی شده جهت آموزش به مهندسین و کاربرد آنها در آیین نامه‌ها معتبر
- 4- کاهش خسارتهای ناشی از نیروی تنهای به کمک روشهای مرسوم
نکته مهم اینکه نیروی تنهای بین دو ساختمان یکی از پیچیده‌ترین پدیده‌هایی است که منجر به شکل‌گیری تغییر شکلهای پلاستیک و همچنین گسیختگی‌های موضعی و کلی میگردد. در دهه‌های گذشته روشهای مختلفی جهت کاهش نیروی تنهای توسط محققین مختلف معرفی شده است که از مهمترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- 1- قرار دادن ساختمانهای جدید در فاصله مناسب از ساختمانهای قبلی (رعایت درز انقطاع)
- 2- متحد کردن پاسخ دو سازه از طریق یکسری فنرهای ارتباطی
- 3- استفاده از دیوارهای ضربه گیری (Bomber wall)
- 4- پر کردن فاصله ساختمانها با ملاتهای ضربه گیر
- 5- تعبیه عناصر مقاوم جانبی کافی جهت محدود کردن جابجایی سازه
از بین روشهای اعمال شده راحت‌ترین و موثرترین روش، ایجاد درز انقطاع بین ساختمانها مجاور یکدیگر است. این فاصله بستگی به عوامل مختلفی از قبیل جرم و سختی طبقات، میرائی ساختمانها، ارتفاع طبقات و بزرگی و مدت زلزله مورد نظر دارد. علاوه بر آن نوع رفتار دو ساختمان هم جوار نیز از پارامترهای موثر بر تخمین این فاصله می باشد.
درز انقطاع بین دو ساختمان باید مطابق اصول موجود در آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله تعیین و در هنگام اجرا رعایت گردد. نکته اصلی این است که آیا این فاصله که توسط ضوابط آیین نامه تعیین میگردد مناسب است یا خیر و آیا آییننامه ها کلیه پارامترهای موثر بر درز انقطاع را در نظر می گیرند یا خیر؟
عمده معایب استفاده از درز انقطاع عبارتند از:
- 1- دشوار بودن تهیه و اجرای دیتیلهای اجرایی مطابق نقشه های سازها
- 2- بالا بودن قیمت زمین در کلان شهرهاو عدم رضایت مالکین به کاهش زمین
- 3- محدودیت زمین در مراکز پر جمعیت کلان شهرها
روشهای موجود در محاسبه درز انقطاع شامل موارد زیر می باشند:
- 1- روش ارتعاشات تصادفی
- 2- روش تاریخچه زمانی
- 3- روش ضرایب لاگرانژ
- 4- روش تفاضل طیفی
- 5- روش طیف پاسخ
شامل 85 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود تحقیق معرفی درز انقطاع وپارامترهای موثر بر آن