نشریه زمین شناسی مهندسی، ویژه نامه دومین همایش لرزه خیزی البرز

اثر زلزله و پس لرزه های متوالی بر پاسخ غیرارتجاعی
قاب بتن مسلح

سیدامین حسینی، علی معصومی؛
دانشگاه خوارزمی، دانشکده فنی و مهندسی
تاریخ: دریافت 8/9/94 پذیرش 15/1/95چكيده
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

رخداد زلزله در مناطق زلزله خیز به صورت اتفاق تنها نیست، بلکه در اغلب موارد زلزله به صورت زنجیره ای از حرکات زمین با شدت های متفاوت و به صورت پی در پی در منطقه رخ می دهد. این سلسله زلزله ها اغلب به زلزله های پی در پی اصلی و پس لرزه ها یا زلزله های تکراری تعبیر می شود. در این پژوهش رفتار لرزه ای قاب بتن مسلح تحت اثر زلزله های متوالی با شدت های مختلف حداکثر شتاب پس لرزه به زلزله اصلی ارزیابی می شود. در پژوهش حاضر تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی روی قاب بتن مسلح تحت اثر زلزله اصلی و زلزله ها متوالی اجرا شده است. به منظور بررسی پاسخ لرزه ای قاب تحت اثر زلزله های متوالی از پارامتر جابه جایی نسبی ماندگار طبقات استفاده شده است. نتایج این تحقیق برای قاب بررسی شده نشان می دهد که، جابه جایی نسبی ماندگار طبقات به شدت حداکثر شتاب پس لرزه به زلزله اصلی وابسته است و با افزایش شدت پس لرزه این پارامتر افزایش می یابد. از طرفی رشد پاسخ ماندگار طبقات تحت اثر پس لرزه نسبت به زلزله اصلی در طبقات بالا محسوس تر بوده است.

واژه های كليدی: زلزله های متوالی، قاب بتن مسلح، جابه جایی نسبی ماندگار طبقات، تحلیل تاریخچۀ زمانی غیرخطی
مقدمه
در مناطق لرزه خیز اغلب علاوه بر زلزله اصلی یک سری پیش لرزه یا پس لرزه با شدت هایمتفاوت )ضعیف تا قوی( رخ می دهد. این زلزله های متوالی با فاصله زمانی کوتاه و یا حتی چند روز و تا چند ماه بعد از وقوع زلزله اصلی رخ می دهند. با توجه به تجربیات گذشته ،پس لرزه ها اغلب به صورت ناگهانی بعد از زلزله اصلی و به دلیل تنش های استاتیکی و دینامیکی در طی فرآیند زلزله رخ خواهند داد ]1[.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

در این نوع رخدادها سازه هایی که تحت اثر زمین لرزه های اصلی خسارت دیده اند، در صورتی که پس لرزه ها با فاصله زمانی کوتاه به سازه اعمال شوند به دلیل این فاصله زمانی کوتاه بین زلزله اصلی و پس لرزه های متوسط و قوی و هم چنین با توجه به این که سازه های آسیب دیده تحت اثر زلزله اصلی هنوز تقویت و مقاوم سازی نشده اند امکان پیشرفت ناحیۀ خسارت دیده در سازه تحت اثر پس لرزه افزایش می یابد ]1[، ]2[. حتی سازه ها تحت اثر پس لرزها می توانند بدون افزایش خسارت و فقط با افزایش جابه جایی دائمی تا حد تخریب پیش روند ]3[. این پدیده به صورت خسارت تجمعی در نتیجه زلزله های متوالی به وجود می آید که در بررسی های محلی زلزله های متوالی گذشته تأیید شده است. در زلزله متوالی طبیعی تعداد زیادی پس لرزه بعد از وقوع زلزله اصلی رخ می دهد که تحلیل سازه با در نظرگرفتن تمام پس لرزه ها زمان بر است و در نتیجه تنها تعدادی پس لرزه با شرایط مشخص و یا فقط بزرگ ترین پس لرزه در نظر گرفته می شود ]1[.
به عنوان نمونه پس از وقوع زلزله اصلی ماموت لیکس1 که در سال 1981 با حداکثر شتاب PGA=0.441g اتفاق افتاد حدود یک روز بعد پسلرزه ای با حداکثر شتاب PGA=0.390g به دنبال زلزله اصلی رخ داد. شکل 1 شتابنگاشت مربوط به زلزله متوالی ماموت لیکس را نشان می دهد ]4[.
در شکل 2 شتاب طیفی مربوط به زلزله متوالی ماموت لیکس در مقایسه با زلزله اصلی نشان داده شده است. با توجه به شکل 2 شتاب طیفی زلزله های متوالی به شدت این پارامتر

1

Mammoth Lakes
مربوط به زلزله اصلی خیلی نزدیک است ، و می توان گفت که طیف شتاب زلزله متوالی بهمیزان چشم گیری به طیف زلزله اصلی وابسته است.

1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

با توجه به بررسی های صورت گرفته تقریباتقریباً در تمامی آیین نامه های طراحی لرزه ای سازه ها هیچ گونه اشاره ای به تأثیر زلزله ای متوالی بر عمل کرد لرزه ای سازه ها نشده است. از طرفی در آیین نامه های ساختمانی موجود به منظور مقاصد تحلیل و طراحی فقط یک زلزله مشخص تحت عنوان «زلزله طرح» استفاده می شود. شایان ذکر است که در آیین نامه های موجود مقادیر مشخصی برای ارزیابی خسارت وارد بر سازه با استفاده از اندازه گیری جابه جایی نسبی ماندگار طبقات ارائه نشده است ]5[، ]6[، ]7[.
در این مقاله پاسخ لرزه ای قاب بتن مسلح تحت اثر زلزله های متوالی با شدت های مختلف حداکثر شتاب پس لرزه به زلزله اصلی )PGAas/PGAms( ارزیابی شده است. به منظور بررسی پاسخ غیرارتجاعی قاب بتن مسلح از پارامترجابه جایی نسبی ماندگار طبقات1)RIDR( استفاده شده است.
در این تحقیق به منظور بررسی عمل کرد لرزه ای قاب بتنی مورد نظر تحت اثر زلزله های متوالی در مقایسه با زلزله اصلی، تحلیل تاریخچۀ زمانی غیرخطی با استفاده از نرم افزار تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه ها 0.6.IDARC-2D V، اجرا می شود. در مدل سازی قاب مورد نظر در نرم افزار IDARC از المان بر مبنای پلاستیسیته گسترده استفاده می شود، هم چنین در

1. Residual Interstory Drift Ratio
تمامی تحلیل ها اثرات P-Delta در نظر گرفته می شود. به منظور انجام تحلیل های غیرخطیپارامترهای هیسترتیک اختصاص داده شده به المان های قاب مذکور مطابق با مثال 4.2 راهنماینرم افزار در جدول 1 ارائه شده است. شایان ذکر است در این مدل از ضرایب افت سختی و افت مقاومت ناچیزی استفاده شده است ]8[.
جدول 7.پارامترهای هيسترتيک متناظر با نتایج آزمایشگاهی ]9[
پارامتر لغزش
)لهیدگی(
(HS) پارامتر افت مقاومت
)بر مبنای انرژی (
(HBE) پارامتر افت مقاومت
)بر مبنای شکل پذیری(
(HBD) پارامتر افت سختی
(HC)
1/1 1/11 1/11 211
بدون له شدگی افت ناچیز افت ناچیز کاهندگی ناچیز

پژوهش های پيشين در زمينۀ زلزله های متوالی
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

اموری درسال 1895 بررسی روی اثرات پس لرزه ها را بر پاسخ غیرارتجاعی سازه ها شروع کرد، نتیجه کار اموری نشان داد که میزان پس لرزه ها با افزایش زمان بعد از زلزله اصلی کاهش می یابد ]9[. پس از این پژوهش، مهین )1972( اولین بررسی تحلیلی بر سازه های تک درجۀ آزاد و غیرخطی را تحت اثر شتاب نگاشت های ثبت شده زلزله های متوالی سال 1972 ماناگوا انجام داده است، او مشاهده کرد که جابه جایی و شکل پذیری تقاضا )µ( که برابر نسبت حداکثر جابه جایی غیرارتجاعی نرمال شده به جابه جایی تسلیم سیستم، در مورد سیستم های الاستو پلاستیک با سرعت کمی در انتهای پس لرزه نسبت به زلزله اصلی افزایش می یابد.
هم چنین وی به این نتیجه رسید که مدت زمان زلزله های قوی می تواند اثرات چشم گیری بر تغییر شکل غیر ارتجاعی و اتلاف انرژی تقاضا داشته باشد ]11[.
با توجه به بررسی های صورت گرفته، علاوه بر پژوهش های یاد شده، چندین محقق بررسی های خود را روی ارزیابی عمل کرد سازه های تحت اثر زلزله های متوالی انجام دادند.
بعضی از این محققان مانند آمادیو و همکاران )2113(، هاتزیجورجیو و بسکاس )2119(، دی سارنو )2113( و ژی و همکاران )2114( تحقیقات خود را بر پاسخ غیر ارتجاعی سازه های تک درجۀ آزاد تحت اثر زلزله ای متوالی مانند نسبت جابه جایی غیرارتجاعی، شکل پذیریتقاضا و طیف خسارت متمرکز کرده اند ]2[، ]11[، ]12[، ]13[. از طرفی گارسیا )2112(، فیصل و همکاران )2113(، گارسیا و همکاران )2114(، گارسیا و آگیار )2114(، جیون و همکاران )2115( بررسی هایی بر پاسخ سازه های چند درجۀ آزاد تحت اثر زلزله های متوالی انجام داده اند. در ایران رضایی و معصومی )1391( و معصومی و حسینی )2115( در زمینه ارزیابی عمل کرد سازه های چند درجۀ آزاد تحت اثر زلزله های متوالی پژوهش هایی را انجام داده اند ]1[، ]3[، ]5[، ]14[-]17[.
سازۀ بررسی شده تحت اثر زلزله های متوالی
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

در این پژوهش، یک قاب میانی از ساختمان شش طبقه و سه دهانه بتنی با کاربری بیمارستان و در محل شهر تهران در نظر گرفته شده است. قاب مذکور دارای دهانه 5 متری و ارتفاع آزاد 21/3 متر است. سیستم سقف از نوع تیرچه بلوک و سیستم باربر جانبی از نوع قاب خمشی ویژه انتخاب شده است. اتصال تیر به ستون به صورت کاملاًکاملا صلب و اتصال پای ستون ها گیردار است )شکل 3(.
طراحی قاب یاد شده مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و تحت اثر بارهای مرده ،زنده و زلزله تعیین شده بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان و ویرایش سوم استاندارد 2811 صورت گرفته است. همۀ قاب ها دارای عرض باربر 5 متر و در تمام طبقات سازه دارای بار مرده 711 کیلوگرم بر مترمربع و بار زنده 211 کیلوگرم بر مترمربع هستند. در فرآیند تحلیل و طراحی این قاب، مقاومت فشاری بتن برابر 28 مگاپاسکال، مقاومت کشش آرماتور طولی 411 مگاپاسکال و مقاومت کششی آرماتور عرضی311 مگاپاسکال فرض شده اند.

نگاشت های زلزله های متوالی انتخاب شده
در پژوهش حاضر به منظور بررسی پاسخ غیرارتجاعی قاب بتن مسلح تحت اثر زلزله های متوالی، سه دسته زلزله متوالی که فاصله وقوع زلزله اصلی با بزرگ ترین پس لرزه متناظر با آن کم تر از یک هفته بوده است، از پایگاه اطلاعات زمین لرزه های قوی )PEER( انتخاب شده است )جدول 2(. در انتخاب شتاب نگاشت ها سعی شده است از رکوردهای حوزه دور و فاقدپالس استفاده شود. باید توجه داشت که بر اساس تجربیات گذشته، در بعضی از موارد سازهخسارت دیده از زلزله اصلی تحت اثر پس لرزه هایی با شدت های مختلف قرار می گیرد، و این در حالی است که عملیات ترمیم و به سازی بر سازه خسارت دیده هنوز صورت نگرفته است.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017

791464-10794



قیمت: تومان

دسته بندی : زمین شناسی

دیدگاهتان را بنویسید