تحلیل خسارت قاب های بتن مسلح دارای دیوار برشی تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک با استفاده از روش بارافزون

زلزله های حوزه نزدیک به دلیل مجاورت سازه با گسل و دارا بودن ویژگی های سینماتیکی منحصر به فرد، ماهیتی کاملا متفاوت نسبت به زلزله های حوزه دور دارند. از مهم ترین این ویژگی ها می توان به پدیده جهت پذیری پیش رونده و حضور پالس های سرعت با دامنه بالا و دوره تناوب بلند در تاریخچه زمانی نگاشت ها اشاره کرد. این پالس های مخرب، انرژی لرزه ای عظیمی را در مدت زمان بسیار کوتاهی به سازه تحمیل کرده و موجب ایجاد نیاز شکل پذیری بالا، تغییرمکان های جانبی بزرگ و شکل گیری زودهنگام مفاصل پلاستیک در اعضای باربر می شوند. در نتیجه، بسیاری از سازه هایی که بر اساس رکوردهای لرزه ای معمولی طراحی شده اند، ممکن است در برابر این نوع زلزله ها دچار آسیب های جدی یا فروریزش ناگهانی شوند. در میان سیستم های سازه ای، سیستم های دوگانه شامل قاب خمشی بتن مسلح همراه با دیوار برشی، به دلیل ترکیب سختی جانبی قابل توجه دیوار و شکل پذیری مناسب قاب، از پرکاربردترین راهکارها برای مقابله با بارهای لرزه ای در ساختمان های میان مرتبه و بلندمرتبه به شمار می روند. با وجود اهمیت تعامل این دو سیستم در استهلاک انرژی، ارزیابی دقیق میزان آسیب پذیری و نحوه توزیع خسارت در اعضای آن ها تحت تقاضای شدید و ناگهانی زلزله های حوزه نزدیک نیازمند مطالعات تحلیلی جامعی است. بر این اساس، هدف اصلی پژوهش حاضر، تحلیل، ارزیابی و کمی سازی خسارت در قاب های بتن مسلح دارای دیوار برشی تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک با استفاده از روش تحلیل بار افزون است. به منظور دستیابی به اهداف پژوهش، یک مطالعه پارامتریک و تحلیلی گسترده روی ماتریسی متشکل از 18 مدل سازه ای بتن مسلح برنامه ریزی شده است. این مدل های دوگانه طیف وسیعی از هندسه ها را پوشش می دهند و شامل قاب های دو، سه، چهار و پنج دهانه با تعداد طبقات متغیر بین 5 تا 14 طبقه می باشند. مشخصات هندسی مدل ها شامل طول دهانه 4 متر و ارتفاع طبقات 3٫2 متر در نظر گرفته شده است. طراحی اولیه سازه ها با فرض قرارگیری در منطقه ای با خطر لرزه خیزی نسبی زیاد و نوع خاک دو، بر اساس ضوابط آیین نامه بتن ایران (آبا) و استاندارد 2800 انجام می پذیرد. همچنین، مقاومت مشخصه فشاری بتن برابر با 25 مگاپاسکال و تنش تسلیم فولاد مصرفی 400 مگاپاسکال لحاظ شده است. برای انجام تحلیل های غیرخطی دقیق و شبیه سازی رفتار هیسترتیک اعضای بتنی، از نرم افزار تخصصی IDARC-2D استفاده می شود. انتخاب این نرم افزار به دلیل قابلیت ویژه و کارآمد آن در محاسبه خودکار شاخص های آسیب پذیری، اعمال مدل های رفتاری پیچیده شامل زوال سختی، افت مقاومت و اثرات لغزش میلگردها است. برای ارزیابی سطح آسیب دیدگی متمرکز در اعضا (شامل تیرها، ستون ها و دیوارهای برشی) و همچنین سنجش شاخص خسارت کلی سازه، از مدل آسیب پذیری معتبر پارک-آنگ بهره گرفته می شود. این شاخص خرابی سازه را به عنوان ترکیبی خطی از خسارات ناشی از حداکثر تغییرمکان غیرخطی و انرژی هیسترتیک مستهلک شده ناشی از بارگذاری چرخه ای تعریف می کند و تقریب واقع بینانه ای از وضعیت فیزیکی سازه پس از زلزله ارائه می دهد. در روند این تحقیق، رکوردهای حوزه نزدیک دارای پالس سرعت اعمال شده و سازه ها تحت تحلیل غیرخطی بار افزون قرار می گیرند تا پاسخ های لرزه ای شامل منحنی های ظرفیت، توزیع تغییرمکان نسبی طبقات و مقادیر کمی خسارت استخراج و ارزیابی شوند. انتظار می رود یافته های این پژوهش، علاوه بر روشن ساختن الگوی دقیق توزیع خسارت در ارتفاع سازه و تعیین سهم دیوارهای برشی در جذب انرژی ورودی زلزله های پالس دار، انطباق شاخص های خسارت حاصل از روش استاتیکی بار افزون با تقاضای دینامیکی را ارزیابی نماید. خروجی های این مطالعه می تواند معیاری کاربردی برای تخمین سریع خرابی سیستم های دوگانه فراهم نموده و پیشنهاداتی تحلیلی جهت ارتقای ضوابط طراحی لرزه ای و بهسازی سازه های بتن مسلح در مناطق نزدیک گسل ارائه دهد. کلیدواژه ها: قاب بتن مسلح، دیوار برشی، زلزله حوزه نزدیک، شاخص خسارت پارک-آنگ، تحلیل بار افزون، نرم افزار IDARC-2D.

کلیدواژه ها:

زلزله نزدیک گسل ، تحلیل بار افزون ، خسارت ، قاب بتن مسلح ، زلزله حوزه نزدیک گسل