تعیین بهترین سناریوی مقاوم سازی لرزه ای با هدف کاهش دریفت و هزینه با استفاده از MATLAB

زلزله یکی از مهم ترین مخاطرات طبیعی تهدیدکننده سازه های موجود است؛ به ویژه سازه هایی که بر اساس آیین نامه های قدیمی طراحی شده اند و اغلب از ظرفیت لرزه ای کافی برخوردار نیستند. ازاین رو، مقاوم سازی لرزه ای به عنوان راهکاری موثر برای افزایش ایمنی و کاهش آسیب پذیری این سازه ها مطرح است. با این حال، انتخاب مناسب ترین سناریوی مقاوم سازی نیازمند بررسی همزمان معیارهای فنی و اقتصادی، از جمله کاهش دریفت بین طبقه ای و هزینه اجرایی، است. در این پژوهش، با هدف تعیین سناریوی بهینه مقاوم سازی لرزه ای، یک سازه پنج طبقه در محیط MATLAB به صورت عددی مدل سازی و تحلیل شده است. سناریوهای مختلف مقاوم سازی، عمدتا با استفاده از بادبند، تعریف و از نظر پاسخ لرزه ای و هزینه با یکدیگر مقایسه شدند. در این تحقیق، پاسخ سازه در حالت پایه و سناریوهای مختلف مقاوم سازی بر اساس شاخص هایی شامل حداکثر دریفت بین طبقه ای، حداکثر جابه جایی طبقات، حداکثر شتاب مطلق طبقات، برش پایه، تاریخچه زمانی پاسخ ها و شکل مودهای ارتعاشی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که سناریوی بهینه نسبت به حالت پایه موجب کاهش قابل توجه دریفت بین طبقه ای در تمام طبقات، به ویژه طبقات پایین، و ایجاد توزیع متعادل تر تغییرشکل ها در ارتفاع سازه شده است. همچنین این سناریو توانست جابه جایی و پاسخ شتابی طبقات را کاهش داده و بدون ایجاد تغییر اساسی در الگوی کلی مودهای ارتعاشی، عملکرد دینامیکی سازه را بهبود دهد. تحلیل هزینه-دریفت و جبهه پارتو نشان داد که افزایش هزینه مقاوم سازی تا یک محدوده مشخص باعث کاهش محسوس دریفت می شود، اما پس از آن، بهبود عملکرد با آهنگ کمتری ادامه می یابد. بنابراین، افزایش نامحدود هزینه الزاما منجر به ارتقای چشمگیر عملکرد لرزه ای نمی شود و انتخاب طرح نهایی باید بر اساس موازنه میان کارایی لرزه ای و صرفه اقتصادی انجام گیرد. بر اساس نتایج به دست آمده، سناریوی بهینه انتخاب شده توانسته است تعادلی مناسب میان کاهش دریفت، کنترل پاسخ لرزه ای و هزینه اجرایی برقرار کند. در مجموع، یافته های این پژوهش نشان می دهد که بهره گیری از تحلیل عددی و بهینه سازی در محیط MATLAB می تواند ابزار موثری برای پشتیبانی از تصمیم گیری در انتخاب طرح های مقاوم سازی لرزه ای باشد.

کلیدواژه ها:

مقاوم سازی لرزه ای ، بهینه سازی ، دریفت بین طبقه ای ، جبهه پارتو ، MATLAB ، سازه پنج طبقه