ارزیابی تاثیر سیستمهای جداسازی پایه و میراگرهای هوشمند در مقاوم سازی لرزه ای سازههای بلندمرتبه در ایران

ایران به دلیل قرارگیری بر کمربند زلزله آلپ هیمالیا یکی از مناطق زلزله خیز جهان است. زلزله سرپل ذهاب (۱۳۹۶) با بزرگی ۷.۳ ریشتر که بیش از ۶۰۰ کشته و هزاران واحد مسکونی را تخریب کرد، نمونه ای از آسیب پذیری سازه ها در این کشور است. در تهران خطر زلزله به دلیل خاک نرم و گسلهای فعال مانند گسل شمال تهران تشدید شده است. سازه های بلندمرتبه به دلیل ارتفاع زیاد و انعطاف پذیری بیشتر تحت تاثیر مودهای ارتعاشی بالاتر قرار می گیرند که جابجایی نسبی طبقات را افزایش می دهد. این پژوهش تاثیر سیستم های جداسازی پایه و میراگرهای هوشمند را در مقاوم سازی لرزه ای این سازه ها بررسی می کند. یک سازه ۱۵ طبقه با سیستم مهاربند همگرا، ارتفاع ۴۵ متر و پلان ۲۰×۲۰ متر در تهران مدل سازی شد. جداسازی پایه با جداگرهای اصطکاکی (FPS) با ضریب اصطکاک ۰.۰۵ نصب شد که دوره تناوب را از ۱.۵ به ۳.۰۰ ثانیه افزایش داد. میراگرهای مغناطیسی رئولوژیکی (MR) با ظرفیت ۲۰۰ کیلونیوتن در طبقات میانی با سیستم کنترلی نیمه فعال به کار رفت. مدل سازی با نرم افزار ETABS ۲۰۲۳ انجام شد و تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با شتاب نگاشت زلزله سرپل ذهاب (۵g) صورت گرفت. معیارهای ارزیابی شامل جابجایی نسبی، جذب انرژی و پایداری زیست محیطی بود. نتایج نشان داد که جابجایی نسبی از ۳.۵ درصد به ۱.۸ درصد با جداسازی پایه و ۲.۱ درصد با میراگرها کاهش یافت. جذب انرژی با جداسازی پایه ۶۷ درصد و با میراگرها ۵۰ درصد افزایش یافت. ردپای کربن جداسازی پایه ۱۵۰۰ کیلوگرم و میراگرها ۱۰۰۰ کیلوگرم بود. هزینه جداسازی ۶۰۰ میلیون تومان و میراگرها ۰.۵۵ میلیون تومان برآورد شد. جداسازی پایه در خاکهای نرم تهران عملکرد بهتری داشت. در نهایت جداسازی پایه برای مناطق زلزله خیز مانند تهران توصیه می شود، اما میراگرهای هوشمند با هزینه کمتر و پایداری زیست محیطی بالاتر مناسب پروژه های شهری هستند. پیشنهاد می شود استاندارد ۲۸۰۰ ایران به روزرسانی شود و تحقیقات آینده روی سازه های خاص و الگوریتم های هوش مصنوعی متمرکز شود.

کلیدواژه ها:

میراگر هوشمند ، جداساز پایه ، مقاوم سازی لرزه ای ، جابجایی نسبی ، مهندسی سازه ، مهندسی عمران