مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

 

 

عنوان صفحه

 

فصل 1 معرفي درز انقطاع و پارامترهاي موثر بر آن

1-1 مقدمه

1-2 نيروي تنه اي و اهميت آن

 

فصل2 مروري بر تحقيقات انجام شده

2-1 سوابق تحقيق

2-1-1 Anagnostopouls 1988

2-1-2Westermo 1989

2-1-3 Anagnostopouls 1991

2-1-3-1 تاثير مقاومت سازه­اي

2-1-3-2 تاثير ميرايي اعضاء

2-1-3-3 تاثير بزرگي جرم سازه

2-1-3-4 خلاصه نتايج

2-2-4 Maision,kasai,Jeng 1992

2-1-5 Jeng,Hsiang,Lin 1997

2 -1-6 Lin و Weng 2001

2-1-7 Biego Lopez Garcia 2005

2-1-7-1 مدل خطي

2-1-7-2 مدل غير خطي

2-1-8 فرزانه حامدي 1374

2-1-9 حسن شفائي 1385

2-1-10 نويد سياه پلو 1387

2-2 روشهاي آيين نامه اي

2-2-1 آيين نامه IBC 2006

2-2-2 آيين نامه طراحي ساختمان­ها در برابر زلزله (استاندارد2800)

 

 

 

 

 

 

 

عنوان صفحه

 

فصل 3 معرفي تئوري ارتعاشات پيشا

3-1 فرايند ها و متغير هاي پيشا

3-2 تعريف متغير پيشاي X

3-3 تابع چگالي احتمال

3-4 اميد هاي آماري فرايند راندم (پيشا)

3-4-1 اميد آماري مرتبه اول (ميانگين) و دوم

3-5-2 واريانس و انحراف معيار فرايندهاي راندم

3-5 فرايندهاي مانا و ارگاديک

3-5-1 فرايند مانا

3-5-2 فرايند ارگاديک

3-6 همبستگي فرايندهاي پيشا

3-7تابع خود همبستگي

3-8 چگالي طيفي

3-9 فرايند راندم باد باريک و باند پهن

3-10 انتقال ارتعاشات راندم

3-10-1 ميانگين پاسخ

3-10-2 تابع خود همبستگي پاسخ

­­­­­ 3-10-3 تابع چگالي طيفي

3-10-4 جذر ميانگين مربع پاسخ

3-11 روشDavenport

 

فصل 4 مدلسازي و نتايج تحليل ديناميکي غير خطي

4-1مقدمه

4-2روش­هاي مدل­سازي رفتار غيرخطي

4-3 آناليز غيرخطي قاب هاي خمشي

4-4مشخصات مدل­هاي مورد بررسي

4-4-1طراحي مدل­ها

4-4-2مدل تحليلي

4-4-3مشخصات مصالح

4-4-4مدل­سازي تير ها و ستون­ها

4-4-5بارگذاري

 

 

عنوان صفحه

 

4-5 روش آناليز

4- 5-1 معرفي روش آناليز تاريخچه پاسخ

4-5-1-1 انتخاب شتاب نگاشت­ها

4-5-1-2 مقياس کردن شتاب نگاشت­ها

4-5-1-3 استهلاک رايلي

4-5-1-4روش نيوتن­ _ رافسون

4-5-1-5 همگرايي

4-5-1-6 محاسبه پاسخ سازه ها

4-6 محاسبه درز انقطاع

4-7 تاثير زمان تناوب دو سازه

4-8تاثير ميرايي

4-9 تاثير تعداد دهانه هاي قاب خمشي

4-10 تاثير جرم سازه­ها

 

فصل 5 روش پيشنهادي براي محاسبه درز انقطاع

5-1مقدمه

5-2 روش محاسبه جابجايي خميري سازه ها

5-2-1 تحليل ديناميکي طيفي

5-2-1-1 معرفي طيف بازتاب مورد استفاده در تحليل

5-2-1-2- بارگذاري طيفي

5-2-1-3- اصلاح مقادير بازتابها

5-2-1-4 نتايج تحليل طيفي

5-2-2 آناليز استاتيکي غير خطي

5-2-2-1 محاسبه ضريب اضافه مقاومت

5-2-2-2محاسبه ضريب شکل پذيري ()

5-2-2-3 محاسبه ضريب کاهش مقاومت در اثر شکل پذيري

5-2-2-4 محاسبه ضريب رفتار

5-2-3 محاسبه تغيير مکان غير الاستيک

5-2-4 محاسبه ضريب

5-3 محاسبه درز انقطاع

5-4 محاسبه جابجايي خميري بر حسب ضريب رفتار

 

 

 

 

 

 

 

عنوان صفحه

 

 

فصل6 مقايسه روش­هاي آيين نامه اي

6-1 مقدمه

6-2آيين نامه (IBC 2006)

6-3 استاندارد 2800 ايران

6-4 مقايسه نتايج آيين نامه ها با روش استفاده شده در اين تحقيق

 

فصل7 نتيجه گيري و پيشنهادات

7-1 جمع بندي و نتايج

7-2 روش پيشنهادي محاسبه درز انقطاع

7-3 پيشنهادات براي تحقيقات آينده

 

 

مراجع

 

پيوست يک: آشنايي و مدل­سازي با نرم‌افزار المان محدود Opensees

پيوست دو: واژه نامه انگليسي به فارس

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول­ها

 

 

عنوان جدول	صفحه
جدول (2-1) زلزله هاي مورد استفاده در آناليز اناگنوستوپولس	9
جدول (4-1) مشخصات شتابنگاشتهاي نزديک به گسل مورد استفاده و ضرايب مورد استفاده	54
جدول (4-2) درز انقطاع بين دو سازه شش طبقه و هشت طبقه با دهانه هاي متفاوت تحت زلزله هاي انتخابي	82
جدول (4-3) درز انقطاع بين سازه ها با جرمهاي متفاوت	83
جدول (5-1)ضريب R و Cd براي سيستمهاي مختلف سازه اي	85
جدول (5-2)تغيير مکان بام سازه ها با استفاده از تحليل ديناميکي طيفي	89
جدول (5-3) محاسبه پارامتر هاي لرزه اي مدلهاي سازه اي	99
جدول (5-4)محاسبه جابجايي خميري مدلهاي سازه اي	100
جدول (5-5)محاسبه ضريب α	101
جدول (5-6)محاسبه ضريب β	102

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­

 

فهرست اشكال

 

عنوان شکل	صفحه
شكل (2-1) مدل ايده آل­سازي شده دو ساختمان همجوار آناگئوستوپولس1988	5
شكل (2-2) مدل تحليلي وسترمو	7
شكل (2-3) مدل آناکئوستوپولس	8
شكل (2-4) مدل تحليلي MDOF-جنق هاسينق لين	12
شكل (2-5) نتايج حاصل از تحليل مدل خطي براي دو نوع تحريک زلزله	15
شكل (2-6) نتايج حاصل از تحليل مدل غيرخطي براي دو نوع تحريک زلزلهR1=2.5 R2=3	16
شكل (2-7) نتايج حاصل از تحليل مدل غيرخطي براي دو نوع تحريک زلزلهR1=R2=3	16
شكل (2-8) مدل تحليلي فرزانه حامدي، ساختمانهاي يک درجه آزاد مجاور هم	17
شكل (2-9) درز انقطاع بين ساختمان­ها مطابقآيين نامه IBC 2006	22
شكل (2-10) درز انقطاع براي ساختمانهاي با «اهميت کم» و «متوسط» تا هشت طبقه	24
شكل (2-11) حداقل درز انقطاع براي ساختمانهاي با «خيلي زياد» و «زياد» و ساختمانهاي با «اهميت کم» و «متوسط» بيشتر از هشت طبقه مطابق استاندارد 2800	24
شكل (3-1) نمونه مجموعاي از فرايند هاي پيشا	26
شكل (3-2) تابع چگالي احتمال نرمال با مقدار متوسط m و انحراف معيار	28
شكل (3-3) تابع چگالي احتمال نرمال استاندارد و نرمال معمولي	28
شكل (3-4) نمايش همبستگي دو فرايند X و Y در زمان و نمونه برداريهاي مختلف	30
شكل (3-5) نحوه محاسبه تابع خود همبستگي فرايندهاي پيشا مانا	31
شكل (3-6)نمايش مساحت زير منحني چگالي طيفي با ميانگين مربعات X(t)	32
شكل (3-7)نمايش منحني تاريخجه زماني و چگالي طيفي يک نمونه از فرايند باند باريک	33
شكل (3-8)نمايش منحني تاريخجه زماني و چگالي طيفي يک نمونه از فرايند باند پهن	34
شكل (4-1) مدلهاي طراحي شده براي بررسي درز انقطاع	45
شكل (4-2) منحني تنش کرنش در برنامه opensees الف) براي مصالح غير خطي (Steel01) ب) براي مصالح خطي	49
شكل (4-3) شتاب نگاشتهاي مورد استفاده در آناليز ديناميکي غير خطي	52
شكل (4-4) مقياس کردن طيف ميانگين طيفهاي پاسخ در آناليز ديناميکي غير خطي دو بعدي مطابق با روش NEHRP	55
شكل (4-5) طيف طرح و طيف شتاب نگاشتهاي مورد استفاده (مقياس نشده)	56
شكل (4-6) طيف طرح و طيف شتاب نگاشتهاي مورد استفاده (مقياس شده با دوره تناوب اصلي)	56
شكل (4-7) استهلاک رايلي	58
شكل (4-8) روش نيوتن_ رافسون	59
شكل (4-9) روش نموي نيوتن_ رافسون	60
عنوان شکل	صفحه
شكل (4-11) نمودار تاريخچه زماني پاسخ تغيير مکان قاب دو طبقه تحت اثر زلزله السنترو در دو حالت خطي و غير خطي	62
شكل (4-21) نمودار تاريخچه زماني پاسخ تغيير مکان قاب چهار طبقه تحت اثر زلزله السنترو در دو حالت خطي و غير خطي	62
شكل (4-13) نمودار تاريخچه زماني پاسخ تغيير مکان قاب هشت طبقه تحت اثر زلزله السنترو در دو حالت خطي و غير خطي	62
شكل (4-14) نمودار تاريخچه زماني پاسخ تغيير مکان قاب دوازده طبقه تحت اثر زلزله السنترو در دو حالت خطي و غير خطي	63
شكل (4-15) نمودار تاريخچه زماني پاسخ تغيير مکان قاب شانزده طبقه تحت اثر زلزله السنترو در دو حالت خطي و غير خطي	63
شكل (4-16) نمودار تاريخچه زماني پاسخ تغيير مکان قاب هجده طبقه تحت اثر زلزله السنترو در دو حالت خطي و غير خطيمتحرک	63
شكل (4-17) سازه A دو طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار خطي)	66
شكل (4-18) سازه A چهار طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار خطي)	66
شكل (4-19) سازه A هشت طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار خطي)	67
شكل (4-20) سازه A دوازده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار خطي)	67
شكل (4-21) سازه A هجده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار خطي)	68
شكل (4-22) سازه A بيست طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار خطي)	68
شكل (4-23) سازه A دو طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	69
شكل (4-24) سازه A چهار طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	69
شكل (4-25) سازه A شش طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	70
شكل (4-26) سازه A هشت طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	70
شكل (4-27) سازه A ده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	71
شكل (4-28) سازه A دوازده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	71
شكل (4-29) سازه A چهارده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	72
شكل (4-30) سازه A شانزده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	72
شكل (4-31) سازه A هجده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	73
شكل (4-32) سازه A هجده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (رفتار غير خطي)	73
شكل (4-33) مقايسه رفتار خطي و غير خطي، سازه A دو طبقه و سازه B با طبقات مختلف	74
شكل (4-34) مقايسه رفتار خطي و غير خطي، سازه A چهار طبقه و سازه B با طبقات مختلف	74
شكل (4-35) مقايسه رفتار خطي و غير خطي، سازه A هشت طبقه و سازه B با طبقات مختلف	75
شكل (4-36) مقايسه رفتار خطي و غير خطي، سازه A دوازده طبقه و سازه B با طبقات مختلف	75
شكل (4-37) مقايسه رفتار خطي و غير خطي، سازه A هجده طبقه و سازه B با طبقات مختلف	76
شكل (4-38) مقايسه رفتار خطي و غير خطي، سازه A بيست طبقه و سازه B با طبقات مختلف	76
شكل (4-39) سازه A دو طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	77
شكل (4-40) سازه A چهار طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	78
عنوان شکل	صفحه
شكل (4-41) سازه A شش طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	78
شكل (4-42) سازه A هشت طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	79
شكل (4-43) سازه A ده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	79
شكل (4-44) سازه A دوازده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	80
شكل (4-45) سازه A چهارده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	80
شكل (4-46) سازه A شانزده طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	62
شكل (4-47) سازه A بيست طبقه و سازه B با صبقات مختلف (تاثير ميرايي)	81
شكل (5-1) رابطه جابجايي خميري و ضريب رفتار	86
شكل (5-2) طيف بازتاب طرح بر اساس استاندارد ايران2800 براي خاک نوع III و منطقه اي با خط لرزه خيزي زياد	88
شكل (5-2) حالات مختلف آناليز غير خطي استاتيکي	91
شكل (5-3) توزيع بار جانبي در آناليز استاتيکي غير خطيدر حالت کنترل بار)	91
شكل (5-4) نمودار منحني ظرفيت براي مدل دو طبقه	92
شكل (5-5) نمودار منحني ظرفيت براي مدل چهار طبقه	92
شكل (5-6) نمودار منحني ظرفيت براي مدل شش طبقه	93
شكل (5-7) نمودار منحني ظرفيت براي مدل هشت طبقه	93
شكل (5-8) نمودار منحني ظرفيت براي مدل ده طبقه	94
شكل (5-9) نمودار منحني ظرفيت براي مدل دوازده طبقه	94
شكل (5-10) نمودار منحني ظرفيت براي مدل چهارده طبقه	95
شكل (5-11) نمودار منحني ظرفيت براي مدل شانزده طبقه	95
شكل (5-12) نمودار منحني ظرفيت براي مدل هجده طبقه	96
شكل (5-13) نمودار منحني ظرفيت براي مدل بيست طبقه	96
شكل (5-14) مدل رفتار غير خطي سازه براي محاسبه شکل پذيري	98
شكل (6-1) درز انقطاع محاسباتي به روش آيين نامه IBC	104
شكل (6-2) درز انقطاع براي ساختمانهاي با «اهميت کم» و «متوسط» تا هشت طبقه	105
شكل (6-3) حداقل درز انقطاع براي ساختمانهاي با «خيلي زياد» و «زياد» و ساختمانهاي با «اهميت کم» و «متوسط» بيشتر از هشت طبقه	106
شكل (6-4) مقايسه نتايج آيين نامه اي قاب A چهار طبقه و قاب B با طبقات مختلف	107
شكل (6-5) مقايسه نتايج آيين نامه اي قاب A شش طبقه و قاب B با طبقات مختلف	107
شكل (6-6) مقايسه نتايج آيين نامه اي قاب A هشت طبقه و قاب B با طبقات مختلف	108
شكل (6-7) مقايسه نتايج آيين نامه اي قاب A ده طبقه و قاب B با طبقات مختلف	108
شكل (6-8) مقايسه نتايج آيين نامه اي قاب A دوازده طبقه و قاب B با طبقات مختلف	109
شكل (6-9) مقايسه نتايج آيين نامه اي قاب A چهارده طبقه و قاب B با طبقات مختلف	109
شكل (6-10) مقايسه نتايج آيين نامه اي قاب A شانزده طبقه و قاب B با طبقات مختلف	110
شكل (6-11) مقايسه نتايج آيين نامه اي قاب A هجده طبقه و قاب B با طبقات مختلف	110

 

فصل اول

 

 

 

معرفي درز انقطاع وپارامترهاي موثر بر آن

 

 

1ـ1ـ مقدمه

 

در هنگام زلزله در اثر حركات زمين، ساختمانها تحت نيروهاي ديناميكي قرار مي‌گيرند و به ارتعاش در مي‌آيند. در ساخت و سازهاي شهري به مواردي برخورد مي‌كنيم كه ساختمان­هاي مجاور به هم چسبيده و يا با فاصله كم از يكديگر قرار دارند. اين سازه‌ها بدليل اختلاف خواص ديناميكي در يك جهت معين داراي زمان تناوب­هاي مساوي نمي‌باشند. تفاوت زمان تناوب در سازه باعث اختلاف در واكنش­هاي آنها نسبت به شتاب زمين خواهد شد و در نتيجه با توجه به تعيير مكانهاي آنها در لحظات مختلف، در طول زلزله دو سازه گاهي به هم نزديك و گاهي از هم دور خواهد شد. و اگر فاصله دو سازه به اندازه كافي بزرگ نباشد، در هنگام زلزله ممكن است با يكديگر برخورد كرده و ضربه‌اي به همديگر وارد نمايند براي جلوگيري از اين رخداد بايد فاصله بين ساختمان­هاي مجاور قرار داده شود تا از برخورد آنها جلوگيري گردد، اين فاصله را درز انقطاع گويند. در اين پايان نامه درز انقطاع بين دو سازه با روش ارتعاشات تصادفي و فرض رفتار غير خطي اعضاء محاسبه و اثر پارامتر هاي مختلف بر روي آن بررسي مي شود.

ابتدا نيروي تنه­اي تعريف مي­شود. سپس، مطالبي در مورد اهميت مسئله ذکر شده و استفاده از درز انقطاع به عنوان يکي از راهکارهاي کاهش نيروي تنه اي معرفي مي­گردد. در فصل دوم تاريخچه نسبتاً مفصلي از تحقيقات صورت گرفته در طي ساليان گذشته براي تعيين درز انقطاع ارائه مي­گردد. در فصل سوم مدل تحليلي مورد استفاده در تعيين پاسخ تغيير مکاني سازه معرفي وروش تحليل به همراه توضيحات کامل در مورد فرضيات به کار گرفته شده ارائه مي­گردد. در فصل چهارم فاصله لازم بين مدل­هاي سازه اي مورد نظر با روش ارتعاشات پيشا محاسبه شده واثر پارامترهايي مثل زمان تناوب، ميرايي، جرم و رفتار خطی و غيرخطی اعضاء سازه روي اين فاصله بررسي مي­گردد. در فصل پنجم رابطه اي براي تعيين درز انقطاع با در نظر گرفتن رفتار غير خطي اعضاء سازه ارائه مي­شود و با روابط آيين نامه هاي مختلف مقايسه مي شود. در فصل هفتم نتايجي که از اين تحقيق بدست آمده در قالب پيشنهاداتي ارائه مي گردد.

نتايج نشان مي دهند که با نزديک شدن زمان تناوب دو سازه و همچنين افزايش ميرايي، فاصله لازم براي درز انقطاع کاهش مي يابد. همچنين درز انقطاع محاسباتي بر اساس استاندارد 2800 ايران براي سازه هاي تا 7 طبقه، کمتر و براي سازه هاي بيشتر از 7 طبقه، بيشتر ازمقدار بدست آمده بر اساس آيين نامه IBC2006 و روش استفاده شده در اين تحقيق مي باشد.

 

 

1ـ2ـ نيروي تنه‌ايو اهميت آن

 

مقصود از نيروي تنه‌اي (Pounding) نيروي حاصل از برخورد ساختمان­ها در هنگام زلزله‌ مي باشد. در بسياري از زلزله‌هاي بزرگ گذشته در اكثر كلان شهرهاي موجود در سراسر دنيا، خرابي ناشي از نيروهاي تنه‌اي مشاهده شده است. بحث نيروي تنه‌اي (Pounding) يكي از رايجترين و مرسوم ترين پديده‌هاي است كه در خلال زلزله‌هاي شديد قابل رويت است. نيروي تنه‌اي مي‌تواند باعث ايجاد خسارت­هاي سازه‌اي و معماري در ساختمان شده و بعضاً باعث ريزش كلي ساختمان مي‌گردد.

در خلال زلزله 1985 مكزيكوسيتي حدود 15% از 330 ساختمان تحت اثر نيروي برخورد (تنه‌اي) تخريب شدند. همچنين در خلال زلزله 1989 لوماپريوتا، تا حدود 200 مورد شكل گيري نيروي تنه‌اي مشاهده گرديد. در اين زلزله حدود 79 درصد از ساختمان­ها دچار تخريب معماري شدند ]1[.

در طي زلزله 1964 آلاسکا[1] برج هتل آنچوراگ وستوارد[2] دراثر برخورد با قسمتي از يک سالن رقص سه طبقه مجاور هتل، تخريب شد. همچنين، خرابي هاي ناشي از نيروي تنه اي در زلزله هاي 1967 ونزوئلا³ و 1971سانفرناندو4 نيز مشاهده گرديد]2[.

 

از طرف ديگر برخورد بين عرشه­ها وپايه­هاي کناري پلها در طي زلزله 1971 سانفرناندو مشاهده شد. در سال 1995در اثر زلزله هاياکوکن نانبو5 در ژاپن حرکت طولي المان­هاي پل هان شين[3] تا 3/0متر نيز رسيد. از اين زلزله به بعد تحقيقات اساسي بر روي نيروي تنه‌اي شكل گرفت]2[.

 

جنبه‌هاي اسا­سي تحقيقات انجام گرفته در زمينه نيروي تنه اي شامل موارد زير مي‌باشد:

1- بررسي خسارتهاي ايجاد شده در گذشته، شناخت و ارائه راهکارهاي مقابله با اين پديده مبهم و پيچيده

2- تلاش جهت درك ديناميكي نيروي تنه‌اي (عمده رفتار نيروي تنه‌اي بصورت غير خطي مي‌باشد)

3- تلاش براي فراهم كردن يكسري ضوابط طبقه‌بندي شده جهت آموزش به مهندسين و كاربرد آنها در آيين نامه‌ها معتبر

4- كاهش خسارتهاي ناشي از نيروي تنه‌اي به كمك روشهاي مرسوم

نكته مهم اينكه نيروي تنه‌اي بين دو ساختمان يكي از پيچيده‌ترين پديده‌هايي است كه منجر به شكل‌گيري تغيير شكل­هاي پلاستيك و همچنين گسيختگي‌هاي موضعي و کلي مي‌گردد. در دهه‌هاي گذشته روشهاي مختلفي جهت كاهش نيروي تنه‌اي توسط محققين مختلف معرفي شده است كه از مهمترين آنها مي‌توان به موارد زير اشاره كرد.

1- قرار دادن ساختمان­هاي جديد در فاصله مناسب از ساختمان­هاي قبلي (رعايت درز انقطاع)

2- متحد كردن پاسخ دو سازه از طريق يكسري فنرهاي ارتباطي

3- استفاده از ديوارهاي ضربه گيري (Bomber wall)

4- پر كردن فاصله ساختمان­ها با ملاتهاي ضربه گير

5- تعبيه عناصر مقاوم جانبي كافي جهت محدود کردن جابجايي سازه

 

از بين روش­هاي اعمال شده راحت‌ترين و موثرترين روش، ايجاد درز انقطاع بين ساختمان­ها مجاور يكديگر است. اين فاصله بستگي به عوامل مختلفي از قبيل جرم و سختي طبقات، ميرائي ساختمان­ها، ارتفاع طبقات و بزرگي و مدت زلزله مورد نظر دارد. علاوه بر آن نوع رفتار دو ساختمان هم جوار نيز از پارامترهاي موثر بر تخمين اين فاصله مي باشد.

درز انقطاع بين دو ساختمان بايد مطابق اصول موجود در آيين نامه طراحي ساختمان­ها در برابر زلزله تعيين و در هنگام اجرا رعايت گردد. نكته اصلي اين است كه آيا اين فاصله كه توسط ضوابط آيين نامه تعيين مي‌گردد مناسب است يا خير و آيا آيين­نامه ها کليه پارامترهاي موثر بر درز انقطاع را در نظر مي گيرند يا خير؟

 

عمده معايب استفاده از درز انقطاع عبارتند از:

1- دشوار بودن تهيه و اجراي ديتيل­هاي اجرايي مطابق نقشه هاي سازها

2- بالا بودن قيمت زمين در کلان شهرهاو عدم رضايت مالکين به کاهش زمين

3- محدوديت زمين در مراکز پر جمعيت کلان شهرها

 

روشهاي موجود در محاسبه درز انقطاع شامل موارد زير می باشند:

1- روش ارتعاشات تصادفي

2- روش تاريخچه زماني

3- روش ضرايب لاگرانژ

4- روش تفاضل طيفي

5- روش طيف پاسخ

 

فصل دوم

 

 

 

مروري بر تحقيقات انجام شده در زمينه درز انقطاع

 

 

2ـ1ـ تاريخچه تحقيقات:

 

2ـ1ـ 1ـآناگنو ستوپولس[4]،]1[، در سال1988، در تحقيق خود از سه سازه ايده‌آل سازي شده به شكل سيستم چند درجه آزاد با جرم متمركز مطابق شكل (2ـ1) استفاده نمود.

 

شكل (2ـ1) مدل ايده آل سازي شده دو ساختمان هم جوار ـ آناگنوستوپولس 1988]1[

 

فرضياتي که ايشان در مدل­سازي خود در نظر گرفت به صورت زير مي­باشد.

1- نوع رفتار سيستم سازه‌اي، برشي با جرم متمركز و درجه آزادي انتقالي در مركز جرم و رفتار دو خطي (Bilinear) براي اعضاء سازه فرض نمود.

2- ميرايي مجموعه را 5% در نظر گرفت.

3- ارتفاع طبقات را براي تمامي سازه يكسان فرض كرد، لذا نيروي تنه‌اي در محل جرم متمركز سازه اعمال مي‌شود.

4- جهت مدل­سازي نيروي ضربه‌اي از يك مجموعه فنر و ميراگر جهت اتصال استفاده نمود.

5- در فرضيات اعمالي هرگونه تأثير تغييرات محيطي شتاب زلزله در تقابل خاك و سازه را ناديده گرفت.

ايشان برخورد سازه ها را در اثر زلزله بررسي کرد و معادله حركت به فرم ماتريسي را بصورت زير در نظر گرفت .

(2-1)

که در آن R نيروي تنه­اي است.

معادله حركت فوق را به كمك روش عددي تفاضل مركزي با مقادير اوليه محاسبه شده بر اساس ضرايب نيومارك حل نمود. در نهايت موارد زير را در تحقيق خود مورد بررسي قرار داد.

1- شكل و چيدمان ساختمان­ها

2- ساختمان­هاي مجاور هم با ارتفاعهاي نامساوي

3- تاثير جرم‌سازه

4- تاثير مشخصات عناصر رابط بين سيستم‌هاي سازه‌اي

5- بررسي روابط آيين نامه اي ( Eurocod-8وUBC 97)

 

نتايج كلي که ايشان بدست آورد عبارتند از:

1- نيروي تنه اي باعث تغيير در پاسخ سازه هاي مجاور مي شود و اين تغيير مي تواند به صورت افزايش يا کاهش پاسخ باشد. پارامترهاي موثر در تغييرپاسخ سازه عبارتند از:

1 ـ1 جرم و پريود اصلي سازه و ارتباط آن با جرم و پريود ساختمانهاي مجاور

2 ـ2 موقعيت ساختمان به شكلي كه ساختمان مورد نظر در انتها يا در بين يك

رديف ازساختمان­هاي مجاور باشد.

2- چنانچه ارتفاع دو سازه همجوار با هم برابر نباشد و ساختمان كوتاه­تر داراي سختي و جرم بيشتري در مقايسه با ساختمان بلندتر باشد نيروي تنه­اي سبب ايجاد رفتاري مشابه با نيروي شلاقي زلزله در ساختمان بلندتر مي‌گردد و همين مسئله افزايش در تغيير مکان جانبي و نياز شكل­پذيري را به همراه دارد.

3- درز انقطاع محاسبه شده توسط آيين نامه‌هاي پيشرفته، براي جلوگيري از پديده برخورد كافي و مناسب مي‌باشد. اگر چه ممكن است در برخي موارد نيروي تنه­اي شكل گيرد.

4- افزايش تغيير مکان محاسبه شده بر اثر نيروي تنه­اي در مقابل تغيير در سختي عناصر رابط (Spring Dashpoint) که براي شبيه­سازي تأثير نيروي تنه­اي استفاده مي شوند حساس نمي­باشند.

5- افزايش شديد در پاسخ تغيير مكاني يك سازه بر اثر نيروي تنه­اي تنها متاثر از وجود تمايز دو ساختمان هم جوار در پارامترهاي ارتفاع سازه، زمان تناوب و جرم دو سازه است. ساير پارامترها از اهميت درجه دوم برخوردار است.

 

2ـ1ـ2ـ وسترمو[5] ،]3[، در سال 1989 براي كاهش اثر نيروي برخورد و يكي كردن پاسخ دو ساختمان، ساختمان­هاي مجاور را با يك تيرمطابق شکل (2-2) به هم وصل كرد. براي اين منظور چهار حالت در نظر گرفت.

در دو حالت اول، ساختمان سمت چپ پنج طبقه و ساختمان سمت راست شش طبقه فرض شد و تير متصل كننده دو ساختمان از يك طرف به طبقه پنجم (بام) ساختمان سمت چپ و از طرف ديگر به طبقه پنجم ساختمان سمت راست متصل شده ­است. براي اين دو حالت شرايط مختلف جرم و سختي طبقات را به عنوان پارامترهاي مهم در نظر گرفته شده است.

در دو حالت ديگر مطابق شکل (2-2 ب) ساختمان سمت چپ سه طبقه و ساختمان سمت راست هشت طبقه در نظر گرفته شد و تير متصل كننده دو ساختمان از يك طرف به طبقه سوم (بام) ساختمان سمت چپ و از طرف ديگر به ستونهاي واقع شده در بين طبقات سوم و چهارم ساختمان سمت راست متصل شد و در اين حالت نيز شرايط مختلف جرم و سختي طبقات را به عنوان پارامترهاي مهم بررسي شده است.

 

شکل (2-2) مدل تحليلي وسترمو ]2[

 

نتايج عمده تحقيقات ايشان عبارتند از :

1- براي ساختمان­هايي با خصوصيات ديناميكي نزديك به هم، اتصال بين دو ساختمان، باعث كاهش درز انقطاع مورد نياز بين دو ساختمان مي‌گردد.

2- هر چه نسبت سختي تير متصل كننده به سختي ستوني كه تير به آن متصل است بيشتر باشد درز انقطاع بيشتري لازم است.

 

2-1-3-آناگنوستوپولس[6] ،]4[، در سال 1991، برخورد يكسري از ساختمان­ها را كه بصورت زنجير وار به هم متصل مي‌باشند را در اثر زلزله بررسي كرد. ايشان ساختمان­ها را بصورت سيستم يك درجه آزاد SDOF ايده‌آل سازي شده مدل كرده و ميرايي ساختمان را %3 در نظر گرفتند. جهت مدلسازي نيروي تنه اي از مجموعه المان­هاي ويسکو الاستيک خطي ( فنر هاي نقطه اي ) استفاده شده است. در محاسبه پاسخ سيستمهاي سازه از مد ارتعاشي اول کمک گرفته شده و مجموعه سيستمهاي مورد نظر در معرض تحريکات مشابه زمين قرار داده شده است. همچنين در مدل­سازي، ايشان تاثير اختلاف فاز حرکت امواج را ناديده گرفته­اند. جهت در نظر گرفتن سختي ساختمان­ها نمودار نيرو تغيير مكان، بصورت شكل (2ـ3) در نظر گرفته شده است.

 

شکل (2-3) مدل آناگنوستوپولس]3[

 

بدين ترتيب معادله حركت بصورت زير نوشته شد:

(2-2)

که در آن:

: جرم سازه‌ها

: ميرايي

R : نيروي غير خطي ساختمان

: نيروي برخورد جرم i ام بخاطر برخورد با ساختمان­هاي i-1,i+1

: شتاب زمين

جهت حل معادله فوق از روش تفاضل مرکزي و شتاب خطي استفاده شده است. براي بررسي تاثير محاسبات دو نوع گام زماني را لحاظ شده:

1- گام زماني بزرگ 0.01s = t∆

2- گام زماني کوتاه 0.005s = t∆

زلزله‌هاي مورد استفاده ايشان مطابق جدول(1-2) مي‌باشد

 

جدول (2-1) زلزله هاي مورد استفاده در آناليز آناگنوستوپولس]3[

Earthquake		component	Max acceleration (g s)	Duration (sec)	Scale
El Centro	1940	NS	0.5	10	1
Taft	1952	S69E	0.18	15	1.75
Eureka	1954	N79E	0.26	10	1.33
Olympia	1949	N86E	0.28	23	1.25
Park field	1966	N65E	0.49	10	0.82

 

 

 

 

 

 

 

 

حالتهاي زير در تحليل در نظر گرفته شده است:

1- ساختمان مورد نظر در مجاورت ساختمان­هاي انعطاف‌پذير واقع شده باشد.

2- ساختمان مورد نظر در مجاورت ساختمان­هاي صلب واقع شده باشد.

ايشان در مقاله خودپارامترهاي زير را مورد بررسي قرار داده­اند:

 

 

2-1-3-1- تاثير مقاومت سازه اي

 

ايشان جهت بررسي اين پارامتر (مقاومت سيستم R) بر افزايش دامنه پاسخ سازه، يک سيستم ساز ه اي متشکل از چهار سازه يک درجه آزاد (SDOF)با T= 0.5 & 2 و مقاومت سازه اي را به شکل:

الف)=خيلي بزرگ (پاسخ الاستيک)

ب) = که برش پايه بر اساس ATC ميباشد

در نظر گرفت.

 

 

 

 

 

2-1-3-2- تاثير ميرايي اعضاء

 

ميرايي سازه ميزان انر‍ژي تلف شده در ساختمان را نشان مي‌دهد. در بررسي اين پارامتر مجدداً همان مجموعه چهار سازه اي قبل را در نظر گرفت. نسبت ميرايي را به ترتيب 0.0، 0.14، 0.35، 1.0لحاظ کرد. كه بجز در سيستم كاملاً الاستيك دامنه پاسخ نظير سيستم‌هاي سازه‌اي با ميرايي‌هاي مختلف بسيار به هم نزديك بودند.

 

 

2-1-3-3- تاثيربزرگي جرم‌ سازه

 

آنچه واضح است اينکه هنگامي که دو جسم دچارمکانيسم مي شوند، نتايج خرابي حاصل براي يک سيستم با افزايش جرم سازه ديگر افزايش مي يابد. براي بررسي تاثير جرم ‌سازه‌اي، ايشان از مدل‌ چهار سازه‌اي حالت قبل استفاده نمود و جرم سازه مياني را متغير گرفت ولي جرم‌ سازه خارجي ثابت ماند و مشاهده نمود كه افزايش جرم سازه دروني سبب افزايش دامنه پاسخ سازه خارجي مي‌گردد. در ساختمان­هاي صنعتي و يا ساختمان­هايي كه بر روي آنها متعلقات جانبي قرار دارد اين مسئله اغلب مشاهده مي‌شود.

 

بهطورخلاصه نتايج بدست آمده از تحقيق ايشان بصورت زير مي‌باشد:

1ـنيروي تنه‌اي که در اثر زلزله روي ساختمان­هايي كه در كنار هم در يك رديف قرار گرفته‌اند به وجود مي آيد، به عوامل زير بستگي دارد.

1-1 ويژگيهاي ديناميكي ساختمان مورد نظر، و ساختمان­هايي كه در دو طرف آن واقع شده‌اند.

1-2 ساختمان مورد نظر ساختمان كناري باشد و از يك طرف تحت تاثير نيروي تنه‌اي قرار گيرد يا اينكه يك ساختمان مياني باشد كه از دو طرف در معرض نيروي تنه‌اي مي‌باشد.

1-3 فاصله بين ساختمان_­ها ( اندازه درز انقطاع)

2ـ ساختمان­هايي كه از يك طرف تحت تاثير نيروي تنه‌اي قرار مي‌گيرند (ساختمان­هاي كناري) مي‌تواند تغيير مكانهاي بزرگي را داشته باشند. در مقابل سازه‌هاي دروني كه از دو طرف تحت تاثير دو سازه همجوار است با توجه به نسبت پريود ساختمان به ساختمان­هاي هم جوار مي‌تواند افزايش يا كاهش در پاسخ تحت اثر نيروي تنه‌اي داشته باشد. اگر اين نسبت كوچكتر از يك باشد در اكثر موارد نيروي تنه‌اي تغيير مكان ساختمان داخلي را بزرگ مي‌كند و اگر اين نسبت بزرگتر از يك باشد در اكثر موارد تغيير مكان­هاي ساختمان­هاي داخلي را كوچك مي‌كند.

3ـ با افزايش درز انقطاع اثرات برخورد ساختمان­ها كمتر شده و اگر با روش مجذور مجموع مربعات پاسخ (SRSS) درز انقطاع محاسبه شود از برخورد ساختمان­ها جلوگيري مي‌گردد.

4ـ در ساختمان­هايي با اختلاف جرم زياد اثرات برخورد ساختمان­ها نسبت به ساختمان­هايي داراي جرم يكسان بيشتر مي‌باشد.

5ـ افزايش دامنه تغيير مكان سازه در هنگام تشكيل نيروي تنه‌اي در مقابل تغيير در پارامترهاي المان ارتباطي در سازه چندان حساس نمي‌باشد.

6ـ استفاده از يك ماده ويسكو الاستيك نرم براي پر كردن فاصله درز انقطاع بين دو سازه جهت كاهش تاثير نيروي تنه‌اي در اكثر موارد موثر مي‌باشد و مي‌تواند اثرات نيروي تنه‌اي را به اندازه كافي كاهش دهد، اگر چه تاثيري در مكانيزم كاهش حركت ندارد.

 

2 -1-4-ميسون، کاسائي، جنگ[7] ،[5]، در سال 1992 از روش تفاضل طيفي براي محاسبه تغيير مكان نسبي بين دو ساختمان استفاده كردند. ايشان در مدل سازي خود فرض نمودند كه ميرايي دو ساختمان براي تمامي مودها يكسان مي‌باشد، در نتيجه تغييرمكان­هاي نسبي ساختمان­هاي مجاورa و b از رابطه زير بدست مي‌آيد.

(2-3)

: تغيير مكانمود اول ساختمان a كه براساس طيف پاسخ زلزله بدست مي‌آيد.

: تغيير مكان مود اول ساختمان b كه براساس طيف پاسخ زلزله بدست مي‌آيد.

: ضريب همبستگي مد اول ساختمان a وb كه از رابطه زير بدست مي‌آيد.

 

(2-4)

(2-5)

: زمان تناوب ساختمان a

: زمان تفاوت ساختمان b

: نسبت ميرايي ساختمان­ها

 

نتايجي كه ايشان بدست آوردند بصورت زير مي‌باشد:

1- تاثير ميرايي بر روي ميزان فاصله بين ساختمان­ها مهم است.

2- روش تحليلطيفي در مقايسه با روش تاريخچه زماني ساده‌تر است.

3- فاصله مورد نياز بدست آمده از اين روش در مقايسه با ديگر روشها مثل جمع مقادير مطلق و روش جذر مجموع مربعات دقيق‌تر است.

 

2- 1-5- لين[8]،]6[، در سال 1997 جهت تعيين فاصله بين دو ساختمان از روش ارتعاشات تصادفي (Random Vibration) استفاده نمود. فرضياتي كه ايشان در مدل خود انجام دادند بصورت زير مي‌باشد.

1- مدل مفروض به گونه‌اي است كه مي‌توان جرم آن را بصورت متمركز در طبقه در نظر گرفت.

2- رفتار اعضاء در مدل ايشان خطي است.

3- ميرايي مدل خيلي كم است (سيستم باند باريك)

4- تحريكات زلزله از نوع فرايند پيشاي گوسي با ميانگين صفر مي‌باشند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (2-4)مدل تحليلي-MDOF لين]6[

 

در نتيجه معادله حركت به صورت زير مي‌باشد

(2-6)

: بردارنيروي اينرسي

: بردار نيروي ميرايي

: بردار نيروي الاستيك

: بردار نيروي خارجي (تحريكات جانبي زلزله)

 

 

 

حال اگر اختلاف تغيير مكان نسبي دو ساختمان همجوار aو b را با نشان دهيم آنگاه خواهيم داشت:

(2-7) ,: تعداد درجات آزادي سيستم‌هاي a وb

بنابراِين براي جلوگيري از برخورد بين دو ساختمان مي‌بايست حداقل درز انقطاع از رابطه زير تبعيت کند

در ادامه به کمک روش ارتعاشات تصادفي و تئوري مختصات نرمال به حل معادله حرکت پرداخت. در اين روش ابتدا لازم است ميانگين و انحراف معيار تغيير مكان و سرعت سازه محاسبه شده آنگاه به كمك رابطه ارائه شده توسط داونپارت[9] ، ميانگين و انحراف معيار درز انقطاع مورد نياز براي جلوگيري از برخورد را بدست آورد.

در مدل­سازي، ايشان 40 حالت با پارمترهاي ديناميكي مختلف را بررسي نمود. به اين ترتيب که تعداد طبقات ساختمانa را ثابت و ساختمان b را از 2 تا 20 طبقه تغيير داد. براي هر چهل حالت نمودار پريودـ متوسط درز انقطاع، را ترسيم نمود. نتايجي که ايشان در تحقيقات خودشان بدست آورند به صورت زير مي باشد:

1- چنانچه پريود دو سازه نزديك به هم باشند درز انقطاع مورد نياز كم مي‌شود و چنانچه پريود دو سازه دقيقاً مساوي هم باشند در اين صورت درز انقطاع به حداقل ممكن مي‌رسد و چنانچه اختلاف بين زمان تناوب دو ساختمان همجوار افزايش يابد درز انقطاع مورد نياز نيز افزايش مي‌يابد.

2- تمام نتايج حاصل از روش فرآيند پيشا با نتايج حاصل از روشهاي شبيه سازي اثراتبرخورد مقايسه و هماهنگي بسيار خوبي مشاهده شده است.

3- براي ساختمان­هاي مجاور هم که پريود طبيعي بلندي دارند، درز انقطاع محاسباتي در مقايسه با ساير ساختمان­ها بيشتر است.

4- روش موجود در تعيين درز انقطاع تنها براي محاسبه پاسخ سيستم­هاي با تعادل استاتيکي مفيد است به شرطي که فرکانس مودي ساختمان­ها به اندازه کافي نسبت به هم اختلاف داشته باشند، همچنين ميرايي ساختمان کوچک فرض شود.

 

2-1-6- لين[10] ،]7[، در سال 2001 برخورد لرزه اي ساختمان­هاي مجاور را بررسي کردند. آنها فرض کردند پاسخ ديناميکي يک ساختمان مي تواند به وسيله سيستم سازه­هايي با جرم متمرکز به خوبي بيان شود و تحريک مي تواند به صورت يک فرايند تصادفي گاوسي غير مانا با ميانگين صفر در نظر گرفته شود.

فرضياتي که ايشان در مدل­سازيهاي خود انجام دادند عبارتند از :

1- سيتم سازه اي ساختمان­ها به صورت قاب خمشي فولادي در نظر گرفته شده است.

2- براي ساده سازي، ساختمان­ها به صورت سازه هاي چند درجه آزادي از نوع برشي مدل شده­اند.

3- رفتار الاستوپلاستيک که نشان دهنده شکل يک رابطه نيرو جابجايي ذخيره هيسترزيس است براي ساختمان­ها در نظر گرفته شده است.

4- از اثرات پيچشي روي پاسخ ساختمان­ها صرفنظر شده است.

5- ارتفاع طبقات براي تمامي ساختمان­ها يکسان فرض شده تا برخورد تنها در ارتفاعاتي که جرمها متمرکز مي باشند اتفاق بيافتد.

6- براي ساختمان­هاي مجاور داراي ارتفاع­هاي مختلف، برخورد در تراز ساختمان کوتاه­تر اتفاق مي افتد.

نتايج بدست آمده از اين تحقيق نشان مي دهد که خطر برخورد ساختمان­هاي مجاور متأثر از زمان تناوب يک ساختمان و نسبت زمان تناوب ساختمان­هاي مجاور مي باشد. همچنين، هرگاه زمان تناوب ساختمان­هاي مجاور به زمان تناوب خاک آن منطقه ميل کند خطر برخورد ساختمانهاي مجاور افزايش مي يابد.

 

2- 1- 7- قارسيا[11] ،]8[، در سال 2005 در تحقيق خود درز انقطاع مورد نياز بين دو ساختمان هم جوار را با فرض رفتار الاستيك و غير الاستيك بررسي كرد. مدل سازه‌اي ايشان يك سيستم يك درجه آزاد SDOF بوده و براي تعريف شتاب زمين از تابع چگالي طيفي کانائي-تجيمي[12] اصلاح شده استفاده نمود. دو نوع تحريك باند باريك4 و باند پهن5 را به عنوان تحريكات وارده به سازه در نظر گرفت و با استفاده از روش­هاي جمع مطلق، مجذور مجموع مربعات پاسخ، روش تركيب تفاضلي دو گانه و روش شبيه‌سازي با ميز لرزه‌اي درز انقطاع بين دو سازه را بررسي كرد.

همچنين ايشان در تحقيقات خود پريود ساختمان يک ()، را ثابت و پريود ساختمان دو () را متغير در نظر گرفت و چگالي طيفي شتاب وارد بر سازه را يك فرايند پيشا فرض نمود و از روش ارتعاشات تصادفي براي محاسبه فاصله بين دو ساختمان استفاده نموده و جهت بررسي دقت نتايج، از يك مدل شبيه‌سازي نيز استفاده نمود.

 

 

2-1- 7-1- مدل خطي

نتايج حاصل از مدل خطي ايشان به شرح زير است:

الف) اگر پريود ساختمان­هاي مجاور نزديك به هم باشد در اين حالت روش ترکيب تفاضلي دوگانه در مقايسه با ساير روشهاي داراي دقت زيادي است و نتايج بدست آمده از روشهاي جمع مطلق ومجذور مربعات پاسخ اغلب محافظه كارانه مي‌باشند.

ب) مواقعي كه پريود دو ساز با هم اختلاف زيادي داشته باشند.چنانچه تحريكات سازه از نوع باند پهن باشند درز انقطاع محاسبه شده توسط روش مجذور مربعات پاسخ و ترکيب تفاضلي كمتر از حد مورد نياز است وچنانچه تحريكات سازه از نوع باند باريك باشند درز انقطاع محاسبه شده توسط روش مجذور مربعات پاسخ و ترکيب تفاضليدر برخي موارد كمتر از حد مورد نياز و در برخي موارد غير افتصادي مي‌باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1- 7- 2- حالت رفتار غير خطي

نمودار نيرو تغيير مكان را در اين حالت يك نمودار دو خطي كه شيب غير الاستيک آن، 5 درصد شيب الاستيك مي‌باشد، در نظر گرفت و همچنين ضريب كاهش نيرو براي هر دو نوع تحريك باند پهن و باند باريك برابر 3 در نظر گرفت .نتايج حاصل از آناليز مدل غير خطي براي مطابق شکل (2-6) مي باشد.

شکل (2-6) نتايج حاصل از تحليل مدل غير خطي براي دو نوع تحريک زلزلهR1=R2=3

 

بررسي نمودارهاي ارائه شده در تحقيق نشان مي دهد:

1- روش جمع مطلق براي هر دو نوع تحريك باند پهن و باند باريك نتايج محافظه كارانه‌اي مي‌دهد.

2- روش مجذور مربعات پاسخ براي تحريكات از نوع باند پهن نتايجي شبيه حالت رفتار خطي دارد و براي تحريكات باند باريك، نتايج محافظه كارانه‌اي ارائه مي‌دهد.

3- روش ترکيب تفاضلي دوگانه در تعيين درز انقطاع در مقايسه با ساير روشهاي داراي دقت بيشتري است اما براي تحريكات نوع باند پهن، درز انقطاع محاسبه شده غالباً فراتر از حد نياز و براي تحريكات باند باريك در بعضي مواقع محافظه كارانه و در بعضي مواقع فراتر از حد نياز است، خواه پريود () نزديک به هم بوده يا با هم اختلاف داشته باشند

ايشان همچنين براي کاهش ضريب کاهش نيرو (R) از مقادير و استفاده کرد که نتايج حاصل از آناليز مربوطه مطابق شکل (2-7) مي باشد.

 

شکل (2-7) نتايج حاصل از تحليل مدل غيرخطي براي دو نوع تحريک زلزلهR1=2.5, R2=4

 

 

 

به هر حال مطابق آنچه گفته شد مي توان نتيجه گرفت که هيچ کدام از روش­هاي فوق در تعيين درز انقطاع نتايج صحيحي ارائه نمي کند. نتايج حاصل از روشهاي مجذور مربعات پاسخ و ترکيب تفاضلي دو گانه متناسب ويژگي هاي تحريک وارده و مشخصات ديناميکي سيستمها ، در برخي موارد کمتر ودر برخي موارد فراتر از حد نياز است. در نتيجه خطر وقوع نيروي تنه اي عملا ناشناخته است.

 

2-1-8 فرزانه حامدي ،]9[، در سال 1374، از دو سيستم يک درجه آزاد (SDOF) مطابق شکل (2-7)استفاده نمود. در اين مدل تحليلي براي زمان تناوبهاي مختلف، تاريخچه زماني پاسخ تغيير مکاني هر دو سازه را به طور جداگانه محاسبه نمود و سپس قدر مطلق تفاضل تاريخچه زماني پاسخ سيستم (1) را از (2) محاسبه نموده، حداکثر آن را تعيين کرد. اين عدد بدست آمده را به عنوان درز انقطاع مورد نياز براي سيستم هاي همجوار در نظر گرفت.

 

شکل (2-8) مدل تحليلي فرزانه حامدي –ساختمان يک درجه آزاد مجاور هم

 

در مدل­سازي، ايشان از زلزله هاي مختلفي چون السنترو، ناغان، طبس و... جهت تعيين تاريخچه زماني پاسخ ساختمان (1) و (2) استفاده نمود. سپس در قالب نمودار هايي براي حالت­هاي مختلف از ميرايي و پريود ساختمان (1) و نسبت پريود دو سيستم سازه اي مجاور، درز انقطاع را نمايش داد. جهت تعيين نيروي اتصال بين دو ساختمان نيز، با در نظر گرفتن تعادل يکي از سازه ها نيروي اتصال در سازه ديگر را محاسبه نمود.

ايشان در تحقيق خود براي حالتي که (نسبت زمان تناوب دو سازه هم­جوار) و يا و ميرايي هر دو سيستم سازه اي 5 درصد باشد، رابطه (2-10) را جهت محاسبه درز انقطاع ارائه نمودند.

(2-8)

در اين رابطه :

: زمان تناوب معادل براي دو ساختمان همجوار مطابق رابطه (2-11)

H: ارتفاع ساختمان بر حسب متر

: حداکثر درز انقطاع مورد نياز

(2-9)

: جرمهاي سازه‌ها

: سختي‌هاي سازه‌ها

نکته قابل ذکر اينکه ايشان در تحقيق خوداز فرض رفتار خطي براي دو سازه استفاده نمودند.

نتايج حاصل از تحقيق ايشان بصورت زير مي‌باشد:

1. براي سازه‌هاي که زمان تناوب آنها كمتر از 7/0 ثانيه است درز انقطاع بدست آمده از رابطه کم بوده و نسبت نيروي اتصال دو سازه به وزن سازه اول زياد است. اما براي سازه‌هاي با زمان تناوب بالاتر نتيجه برعكس مي‌شود و درز انقطاع بايد بزرگ باشد در نتيجه براي ساختمان­هاي کوتاه بهتر است فاصله لازم بين دو سازه قرار داده شود اما براي ساختمان­هاي بلند با زمان تناوب معادل بزرگتر از 7/0 ثانيه که فاصله لازم بسيار بزرگ بدست مي آيد بهتر است كه دو سازه به يکديگر متصل شود.
2. با مقايسه نتايج اين تحقيق با روابط ويرايش اول آيين نامه 2800 ايران مشخص شد که در ساختمان­هاي کوتاه­تر از 12 طبقه ،آيين نامه 2800 نسبت به نتايج اين تحقيق مقادير کمتري را نشان مي دهد.

 

2-1-9-حسن شفائي ،]10[، در سال 1385در مدلسازي از ده مدل باطبقات 2، 4، 6، 8، 10، 12، 14، 16، 18، 20 به شکل دو سيستم چند درجه آزاد(MDOF) با جرم متمرکز گرهي استفاده نمود. فرضياتي که ايشان در مدل­سازي خود استفاده نمودند به شرح زير مي­باشد:

1. ساختمان­ها از نوع برشي هستند (اين فرض حاکي از آن هست که تيرها صلب هستند).
2. ارتفاع طبقات يکسان مي­باشد.
3. ميرائي براي تمام طبقات يکسان و برابر 5 درصد در نظر گرفته شده است.
4. محل برخورد دو ساختمان در تراز سقف بام ساختمان کوتاهتر است.
5. رفتار سازه به صورت خطي در نظر گرفته شده است.
6. ازاثرات تغييرشکلهاي محوري برشي صرفنظر شده است.
7. ساختمانها مورد بررسي فولادي مي باشند.
8. مود اول ارتعاشي تأثيرگذارتر است و از تأثير مودهاي بالاتر صرفنظر شده است.
9. زلزله يک فرايند اغتشاش سفيددر نظر گرفته شده است.

 

ايشان جهت تعيين درز انقطاع مورد نياز بين دو ساختمان a وb از رابطه (2-12) کمک گرفت

(2-10)

در اين رابطه به ترتيب تغيير مکان­هاي طبقه آخر ساختمان a و طبقه نظير آن در ساختمان b در لحظه t هستند ( با اين فرض که تعداد طبقات ساختمان a کمتر از ساختمان b است).

ايشان به کمک روش مختصات نرمال و با به کار گيري روابط مختصات نرمال در رابطه (2-12) و استفاده از تئوري ارتعاشات پيشا، مقادير متوسط حداکثر تغيير مکان دو ساختمان aو bو به کمک آن درز انقطاع مورد نياز و انحراف معيار درز انقطاع را براي حالتهاي مختلفي از پريود ساختمانهاي aو b و ميرايي هاي مختلف بدست آورد. در نهايت روش زير را براي محاسبه درز انقطاع پيشنهاد کرد.

ابتدا جذر ميانگين مربعات تابع تغيير مکان نسبي و سرعت نسبي ساختمان­هاي مجاور مطابق روابط زير به دست مي آيند.

 

(2-11)

که در آنN تعداد طبقات، نسبت ميرايي و T زمان تناوب اصلي ساخنمان وa نشانه ساختمان کوتاه­تر است. همچنين فرکانس اصلي ساختمان است.

نيز چگالي طيفي توان شتاب زمين مي باشد. با اين فرض که ميرايي براي ساختمان­هاي مجاور يکسان باشد، ضريب همبستگي بين ساختمان­هاي مجاور برابراست با :

(2-12)

 

به اين ترتيب فاصله بين ساختمان­ها ي مجاور از رابطه زير بدست مي آيد:

(2-13)

همچنين ايشان به مقايسه ضوابط موجود در آيين نامه هاي UBC97،IBC2006 و استاندارد 2800 ايران با نتايج حاصل از تحقيق خود پرداخت.

نقطه قابل ذکر اينکه کليه روابط ارائه شده توسط ايشان در حوزه رفتار خطي دو سازه داراي اعتبار مي باشد.

 

2-1-10-نويد سياه­پلو ،]11[، در سال 1387 درز انقطاع بين دو ساختمان را با در نظر گرفتن رفتار برشي _ پيچشي که به دليل عدم تطابق جرم بر مرکز سختي شکل صورت مي گيرد، محاسبه کرد و تاثير عوامل مختلفي چون ميزان خروج از مرکزيت دو ساختمان مجاور هم، ميرايي و زمان تناوب را بر درز انقطاع بررسي کرد.

ايشان براي محاسبه درز انقطاع از روش ارتعاشات تصادفي استفاده کرد. همچنين نتايج حاصل از تحليل خود را با روابط آيين نامه هاي استاندارد 2800 ايران، UBC97، IBC2006، مقايسه کرد.

فرضياتي که ايشان در مدلسازي خود استفاده کردندبه شرح زير مي باشد:

1- سيستمهاي سازه اي از نوع قاب خمشي بتن مسلح با شکل پذيري متوسط در نظر گرفته شده است.

2- جرم طبقات به صورت متمرکز در محل مرکز جرم طبقه در نظر گرفته شده است

3- تعداد درجات آزادي هر طبقه با فرض صلبيت ديافراگم 3 درجه مي باشد که در مرکز طبقه متمرکز است. اين درجات آزادي عبارتند از 2 درجه آزادي تغيير مکاني در راستاي x و y و يک درجه آزادي پيچشي.

4- به منظور اعمال خروج از مرکزيت هر ساختمان قابهاي راستاي x را متقارن در نظر گرفته و قابهاي راستاي y را به گونه اي جانمايي نمود که در صد خروج از مرکزيت مورد نظر تامين گردد.

5- جهت اعمال نيروي زلزله در راستاي y در نظر گرفته شده است.

 

نتايجي که ايشان در تحقيقات خود به دست آوردند به صورت زير مي باشد:

1- ضمن ثابت بودن زمان تناوب يک ساختمان و افزايش زمان تناوب ساختمان ديگر درز انقطاع مورد نياز افزايش مي يابد. بديهي است که چنانچه زمان تناوب دو ساختمان يکي باشد، بدين معني که کليه مشخصات دو ساختمان مجاور هم يکي باشد مطابق روش ارتعاشات پيشا نيازي به در نظر گرفتن درز انقطاع بين دو ساختمان نمي باشد. اين فرضيه در حالت کلي صحيح است کما اينکه در در آيين نامه هاي مختلف اين مسئله به عنوان يک حالت خاص بيان نشده است.

2- با افزايش درصد ميرايي، درز انقطاع بين دو ساختمان کاهش مي يابد. اثر ميرايي در تعيين درز انقطاع نشان مي­دهد که چون در کلان شهرها اکثر ساختمان­هاي بلند پيش از تدوين آيين­نامه­هاي ساختماني جديد ساخته شده اند و به تبع آن درز انقطاع کافي بين دو ساختمان همجوار رعايت نشده است، لذا مي توان با تعبيه يک سري ميراگرهاي اضافي جديد به مجموعه سيستم سازه اي، ضمن کاهش پاسخ تغيير مکان سازه، تا حد قابل توجهي ميزان درز انقطاع بين دو ساختمان را کاهش داد.

3- با افزايش درصد خروج از مرکزيت ساختمان مرجع در نسبتهاي پريود بزرگ (نسبت زمان تناوب ساختمان مجاور به زمان تناوب ساختمان مرجع )، زماني­که اختلاف بين پريود ساختمان مرجع با ساختمان مجاور آن زياد باشد، درز انقطاع مورد نياز کاهش مي يابد. در نسبت­هاي پريود کوچک، زماني­که زمان تناوب ساختمان مرجع به ساختمان مجاور آن نزديک مي شود، با افزايش ميزان خروج از مرکزيت ساختمان مرجع افزايش درز انقطاع را شاهد هستيم.

4- در حالتي­که درصد خروج از مرکزيت ساختمان مرجع ثابت است، با افزايش زمان تناوب ساختمان مجاور ( به شرط اينکه نسبت زمان تناوب بين ساختمان مرجع و ساختمان مجاور آن کوچک باشد) ميزان درز انقطاع مورد نياز افزايش مي يابد.

5- در حالتي­که ميزان خروج از مرکزيت در دو ساختمان مرجع و ساختمان مجاور آن با هم برابر و همزمان با هم افزايش مي يابد:

الف) در نسبت­هاي زمان تناوب بزرگ (اختلاف زياد بين زمان تناوب ساختمان مرجع و ساختمان مجاور آن) افزايش درصد خروج از مرکزيت سبب کاهش ميزان درز انقطاع مورد نياز بين دو ساختمان مي گردد زيرا در چنين حالتي مود ارتعاشي پيچشي دو ساختمان تقريبا مشابه هم مي گردد و همين مسئله سبب کاهش درز انقطاع مورد نياز بين دو ساختمان همجوار مي گردد. در اصل اين حالت شبيه حالتي است که دو ساختمان با فرض رفتار برشي، داراي مودهاي ارتعاشي يکساني باشند.

ب) در نسبتهاي زمان تناوب کوچک (اختلاف اندک بين زمان تناوب ساختمان مرجع و ساختمان مجاور آن) افزايش درصد خروج از مرکزيت همزمان دو ساختمان سبب افزايش ميزان درز انقطاع مورد نياز بين دو ساختمان مي گردد.

6- درز انقطاع محاسبه شده توسط آيين نامه UBC97 در مقايسه با آيين نامه هاي IBC2006 و استاندارد 2800 ايران، در اکثر زمان نسبتهاي زمان تناوب، بزرگتر برآورد مي شود. پس از آن استاندارد 2800 ايران نيز به دليل اينکه مشابه آيين نامه UBC97 در تعيين درز انقطاع فرض بر وقوع حداکثر پاسخ محتمل (پاسخ اوج) در يک زمان مساوي براي هر دو ساختمان مجاور هم در نظر مي­گيرد، در اکثر نسبتهاي زمان تناوب نسبت به آيين نامه IBC2006 مقادير بزرگتري را برآورد مي کند.

7- درز انقطاع محاسبه شده به روش ارتعاشات پيشا همواره نسبت به آيين نامه IBC2006 و استاندارد 2800 ايران مقادير بيشتري را براي درز انقطاع محاسبه مي کند. البته در مقايسه با استاندارد 2800 نتايج اختلاف چنداني ندارند. ضمن اينکه تمامي مقادير محاسبه شده توسط آيين نامه UBC از روش ارتعاشات پيشا نيز بزرگتر است.

8- با افزايش زمان تناوب ساختمان مرجع، درز انقطاع محاسبه شده توسط آيين نامه IBC در مقايسه با استاندرد 2800 در نسبتهاي زمان تناوب بزرگ مقادير بيشتري را برآورد مي نمايد.

 

 

 

 

2-2- روش­هاي آيين نامه اي

 

 

 

2-2-1- آيين نامه IBC 2006

 

در آيين نامه IBC 2006 ، [12] فاصله مورد نياز بين دو ساختمان همجوار از طريق روش جذر مجموع مربعات تغيير مکان جانبي دو ساختمان همجوار بدست مي آيد.

(2-14)

در اين رابطه به ترتيب تغيير مكان جانبي ساختمان a و b مي‌باشد و از رابطه زير بدست مي‌آيد.

(2-15)

در اين رابطه ضريب اهميت ساختمان، ضريب بزرگنمايي تغيير مكان، تغير مكان حداكثر ساختمان تحت از نيروي زلزله در تحليل خطي مي­باشند.

درز انقطاع محاسباتي در اين روش زماني که دو ساختمان همجوار خصوصيات ارتعاشي شبيه به هم داشته باشند فراتر از حد نياز مي باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (2-9) درز انقطاع برای ساختمانها مطابق آيين نامه IBC2006

 

2-2-2- استاندارد 2800 ايران

ويرايش سوم آيين نامه طراحي ساختمان­ها در برابر زلزله، استاندارد 2800، [13]، در بند 1ـ4ـ1 آورده است:

براي حذف و يا كاهش خسارت و خرابي ناشي از ضربه ساختمان­هاي مجاور به يكديگر، ساختمان­ها بايد با پيش‌بيني درز انقطاع از يكديگر جدا شده و يا با فاصله حداقل از مرز مشترك با زمين‌هاي مجاور ساخته شوند.

 

ضابطه مربوط به درز انقطع در بند 1-6-3 به صورت زير بيان شده است.

حداقل عرض درز انقطاع در هر طبقه برابر يک صدم ارتفاع آن طبقه از روي تراز پايه مي باشد. در ساختمان­هاي «با اهميت خيلي زياد » و « زياد » ويا در ساختمان­هاي با هشت طبقه و بيشتر اين عرض در هر طبقه نبايد کمتر از حاصلضرب تغيير مکان جانبي نسبي طرح آن طبقه ضرب­در ضريب رفتار R در نظر گرفته شود. هر يک از ساختمان­هاي مجاور يکديگر ملزم به رعايت فاصله اي معادل حاصل­ضرب 0.5R در تغيير مکان جانبي نسبي طرح آن ساختمان در هر طبقه مي­باشد

تغيير مکان جانبي نسبي طرح هر طبقه، تغيير مکاني است که با فرض رفتار خطي سازه، زير اثر بار زلزله طرح تعيين مي شود.

فاصله درز انقطاع را مي توان با مصالح کم مقاومت که در هنگام وقوع زلزله، بر اثر برخورد دو ساختمان به آساني خرد مي شوند به نحو مناسبي پر نمود به طوري که پس از زلزله به سادگي قابل جايگزين کردن و بهسازي باشد.

ضوابط استاندارد 2800 به صورت تصويري در شکل­هاي (2-10) و (2-11) نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (2-10) درز انقطاع براي ساختمان­هاي «با اهميت كم» و «متوسط» تا هشت طبقه مطابق استاندارد 2800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (2-11) حداقل درز انقطاع براي ساختمان­ها «با اهميت خيلي زياد» و «زياد» و

ساختمان­هاي «با اهميت کم» و «متوسط» هشت طبقه بيشترمطابق استاندارد 2800

 

Anchorage Westward 2 Alaska [1]

SanFernando 4 3Venezuela

Hyago-KenNanbu 5

Hanshin [3]

[4]Anagnostopouls

Westermo [5]

Anagnostopouls[6]

[7]Maison, Kasai, Jeng

[8]Jeng-Hasiang lin

[9]Davenport

Weng Lin [10] Diego Lopez garcia 2

Tohimi-Kanai 3 Narrow band 4

Wide band 5