اثر توزیع میرایی برپاسخ های لرزه ای مدل ها

6. اثر توزیع میرایی  برپاسخ های لرزه ای مدل ها

 6.1. مدلسازی خصوصیات و حرکات زمین

به منظور یافتن پاسخ دینامیکی سازه با میرایی چسبناک تکمیلی ، تجزیه و تحلیل سابق چندین بار با استفاده از OpenSees [ [13انجام می شود. اثرات غیرخطی درنظر گرفته ازعناصر فیبر برای تیرها و ستون ها با رفتار سخت شونده استفاده می شوند. میراکننده ها به عنوان عناصر خطی چسبناک با طول صفر در هردهانه قاب در جهت متقارن مدل شده اند.

پاسخ ساختمانها معمولا به نوع حرکت زمین حساس هستند به منظور بررسی تفاوت اثرات متفاوت بین ثبتهای کارگاهی دور و نزدیک ، باید مطالعه جزئیات پارامتری آنها انجام شود. برای حذف این تاثیرات در این مطالعه ، هفت زمین لرزه در سختی خاک نوع B  ثبت (با توجه به NEHRP) برای تجزیه و تحلیل زمانی استفاده می شوند. همه گزارشات، به چهار گروه  PGA=0.15gو PGA=0.35g ، PGA=0.55g و PGA=0.75g ، تقسیم می شوند. جدول 3 مشخصات گزارشات را نشان می دهد .

پاسخ های مورد مطالعه شامل برش پایه ، جابجایی جانبی و شتاب جانبی سختی و انعطاف پذیری اطراف دیافراگم در جهت نامتقارن و چرخش دیافراگم. نتایج در دو مورد به دست آمده : در ابتدا ، مقدار متوسط مربع (MSV) از پاسخ مورد نظر در هنگام زلزله که برای مفهوم   WTBاستفاده می شود. ثانیا، مقدار حداکثر مطلق (MAV) طول پاسخ زلزله که در طراحی عناصر ساختمان موثراست. MSV و MAV برای هر زلزله درهر سطح PGA محاسبه می شود و سپس از آن مقادیر، مقدارمیانگین برای7 زمین لرزه در سطوح متفاوت PGA های مختلف به دست آمده است.

جدول 3 : مشخصات گزارشات حرکت زمین.

	Earthquake	Year	Magnitude	Duration (s)	PGA (g)	Site	Distance (km)
1	Chi-Chi	1999	7.6  m	35	0.413	TCU047	33
2	Manjil	1990	7.4  mw	25	0.184	Qazvin	49
3	Imperial Valley	1979	6.5  m	40	0.169	Cerro  Prieto	26.5
4	Kern  county	1952	7.4  mw	25	0.175	Taft	41
5	N. Palm  Spring	1986	6 m	20	0.228	San  Jacinto	32
6	Northridge	1994	6.7  m	20	0.256	LA-Century	25.4
7	San  Fernando	1971	6.6  m	20	0.324	Castaic	25

6.2. در اثر جابه جایی جانبی دیافراگم

 شکل 6 (a) تا (g) تفاوت بین MSV از تغییرمکان جانبی تفاوت بین MSV از جابجایی (رانش) ، انعطاف پذیری (سمت راست) و سختی لبه ها  (سمت چپ) در جهت Y در برابر خروج از مرکزیت میرایی ed برای 7 مدل نشان می دهد. (برای محورهای عمودی واحد ها m2  هستند). هر قسمت آن به یکی از چهار PGA از 0.15g ، 0.35g ، 0.55g 0.75g مربوط است .

(a) Model 1 (es=0, er=0)                       (b) Model 2 (es=-0.05, er=-0.05)          (c) Model 3 (es=-0.1, er=-0.1)

(d) Model 4 (es=-0.1, er=-0.07)            (e) Model 5 (es=-0.15, er=-0.11)

 (g) Model 7 (es=-0.25, er=-0.21)         (h)

(f) Model 6 (es=-0.2, er=-0.16)

نقطه ای که هریک ازمنحنی ها با محور افقی تقاطع پیدا می کنند  یک مقدار بهینه ازخروج از مرکزیت میرایی » است یا ) (  برای این مورد. در این گریز از مرکز، MSV قسمتهای چپ و راست دیافراگم یکسان هستند و ECB(همانطور که در WTB نشان داد) به مرکز دیافراگم حرکت می کند.همانطور که در شکل نشان داده شد برای مقاومت و سختی متقارن نمونه (مدل 1 ( برابر است با صفر همانطور که انتظار می رود. با افزایش سختی وخروج از مرکزیت مقاومت  (تا 25/0- =es  و21/0-=er) ، 

افزایش با سرعت بالاتر در طرف مقابل  esو es نسبت به مرکز جرم. برای مدل 7 با 25/0- =es  حداکثر خروج از مرکزیت میرایی 5/0=ed  نمی تواند جابجایی ها را متعادل کند ونشان می دهد که یک مقدار بیشتراز ظرفیت میرایی که فرض شده است (1000kN.s/m ) احتیاج است شکل 6 (h) خلاصه ای از نتایج به دست آمده است و را در برابر  esبرای PGA های مختلف نشان می دهد. دراین شکل روشن است که نرخ تغییرات در  خیلی بیشتر از es است و سطح PGA تاثیر نمی گذارد.

تجزیه و تحلیل یافته ها نشان می دهد که اثرات غیر خطی آزمایشات سازه فقط در PGA برابر 0.55g و PGAبرابر 0.75g. اتفاقی می افتد.بنابراین تطابق ه چهار منحنی در شکل. 6 (h) نشان می دهد استقلال را با توجه به اثرات غیر خطی نشان می دهد. همچنین مقایسه  بین شکل. 6 (c) و (d) (که به مدل های 3 و 4 با خروج از مرکزیت سختی یکسان اما خروج از مرکزی مقاومت مختلف مرتبط است)  اثر کوچک رفتار غیرخطی سازه ها نشان می دهد. این نتیجه برای سازه های با میرایی تکمیلی منطقی است، زیرا انتظار می رود که میرایی انرژی ورودی زلزله را تلف کند و تمایل شکل پذیری در سازه ها را کم کند.

شکل. 7  در برابر  es برای سطوح مختلف PGA در مورد  MAV را نشان می دهد (زمانی که مقادیر حداکثر جابجایی در قسمتهای سخت و انعطاف پذیردیافراگم درنظر گرفته شده اند). مقایسه بین شکل. 7 و 6 (در h) نشان می دهد که با توجه به MSV یا به MAV به همان نتایج برای خروج از مرکز میرایی بهینه برای کنترل جابه جایی جانبی هدایت می کند.

6.3. اثرات برشتاب جانبی دیافراگم

 شکل. 8 (a) (g) تفاوت بین MSV  شتاب مطلق جانبی برلبه های راست و چپ در جهت Y درمقابل خروج از مرکزمیرایی بهینه ed برای 7 مدل را نشان می دهد.(واحد ها برای محورهای عمودی 2((m/s2 هستند)

همانطور که در این ارقام نشان داده شده است ، « خروج از مرکز بهینه میرایی برای شتاب جانبی » یا  تغییرات کمتر و متفاوتی نسبت به  دارد. در خروج از مرکزیت سختی کوچک ،  افزایش می یابد با سرعت پایین تر بر خلاف es با توجه به CM ، اما در مقادیر بزرگتر es به همان سمت از es حرکت می کند. شکل. 8 (h) بطور خلاصه تغییرات  در برابر es رابرای سطوح مختلف PGA  نشان می دهد. این رقم نشان می دهد که اثر PGA  روی  بیش از است اما هنوز هم ناچیز است که اثرات جزئی از رفتار غیر خطی را نشان می دهد. همچنین تطابق نتایج برای مدل های 3 و 4 (داشتن همان  es اما با مقادیر متفاوت  er) اثرات حاشیه ای از رفتار غیرخطی را نشان می دهد.

 شکل. 9. تغییرات  در برابر es رابرای سطوح مختلف PGA  در مورد MAV نشان می دهد. همانطور که در شکل نشان داده شده ، تفاوت بین نتایج MSV و MAV بر پاسخ ها برای  بیشتر از است . بویژه برای سطوح بالای PGA . در PGA=0.15g و PGA=0.35g ، PGA=0.55g تغییرات  مشابه مورد MSV است اما در PGA=0.75g ، همیشه در همان سمت از es واقع است. پرش در منحنی مربوط به PGA=0.75g تفاوت بین نتایج مدل های 3 و 4 که سختی نا متقارن  یکسان اما مقاومت متقارن متفاوتی دارند را نشان می دهد. این نشان می دهد که نتایج MAV حساسیت بیشتری به اثرات غیر خطی، نسبت به نتایج MSV دارد.

6.4. اثرات چرخش دیافراگم

 شکل10 (a) (d). مقادیر MSV چرخش دیافراگم را در مقابل خروج از مرکزیت میرایی برای 7 مدل نشان میدهد. (واحد محور های عمودی است rad2). برای مقایسه بهتر نتایج هر پلات حاصل از همه مدل ها در هر PGA. خروج از مرکزیت میرایی مربوط به نقطه حداقل، از هر منحنی « خروج از مرکز بهینه میرایی برای چرخش دیافراگم » یا  را برای مدل نشان می دهد. برای مدل متقارن (مدل 1)  برابر با صفر است  و با افزایش es و er در سمت چپ دیافراگم ،  را در سمت راست با سرعت بالاتر افزایش می دهد. از نتایج روشن است که تغییرات   مشابه است اما متفاوت است از .

همانطور که شکلها نشان می دهد ، حساسیت  پاسخ به خروج از مرکزیت میرایی  ed ، ed کاهش می یابد از  0.5-  تا  0.5 . به عبارت دیگر، هنگامی که خروج از مرکزیت  میرایی در همان سمت است  به طوری که خروح از مرکزیت  سختی و مقاومت ، تفاوت بین چرخش مدل ها، خیلی بیشتر است همانطور که مقایسه شد با نمونه وقتی که خروج از مرکزیت میرایی روی طرف مخالف است . همانطور که در شکل ارائه شد در ed =0.5،MSV از چرخش دیافراگم در همه مدل ها یکسان است . مشابه  روشن است که اثرات غیر خطی و سطوح PGA تأثیر کمی درنتایج که می تواند نسبت داده شود به واقعیت که با استفاده از میرایی ، واضح است سازه ها به طورعمده در محدوده رفتار الاستیک باقی می مانند. نتایج درمورد MAV ها در شکل 11 (a) (d) ارائه شده ، روند مشابهی برای  نشان داده شده است.

6.5. اثرات  برش پایه  مدل ها

 شکل. 12 (a) (d) نشان دهنده تغییرات  MAV بر برش پایه برای 7 مدل در جهت Y (جهت نامتقارن که در آن شتاب زمین بکاربرده شده است) در مقابل خروج ازمرکزیت میرایی است. هر کدام از پلات ها برای یک PGA است. شکل نشان می دهد که اگر اثر توزیع میرایی مستثنی باشد (به عنوان مثال دمپر با خروج از مرکزیت ثابت) ، وجود خروج از مرکزیت سختی و مقاومت ، برش پایه را کاهش می دهد و مدل متقارن حداکثر برشی پایه را دارد .این معقول است به علت جفت شدن جابجایی جانبی و پیچشی در سازه نامتقارن. اما عدم تقارن ناشی از میرایی ، یک نتیجه متفاوت می دهد و برش پایه را افزایش می دهد. شکلها همچنین برای هر مدل نشان می دهد که ، خروج از مرکزیت میراگر () که در آن برش پایه حداقل است در همان سمت از خروج از مرکزیت  سختی و مقاومت است. نتایج نشان می دهد که منحنی منظم برای PGA=0.15g و PGA=0.35g  در خاصیت غیر خطی برپاسخها  تاثیر نمی گذارد. در این طرح ها  از صفر تا حدود 15/0- تغییر می کند . که مقایسه با es نرخ کمتر را نشان می دهد .  برای PGA=0.55g با اثرات حاشیه ای غیرخطی ، نظم منحنی کاهش می یابد و تغییرات  از صفر تا حدود  35/0- است. برای PGA=0.75g با اثرات غیر خطی بیشتر،  ، برای همه مدل ها  تا 5/0 =ed  حرکت می کند.

7. نتیجه گیری

این تحقیق بر پاسخ لرزه ای غیرخطی متمرکزشده است، سازه یک طبقه ، طرح نامتقارن با میرایی های تکمیلی خطی الاستیک و خصوصیات دینامیک ارتجاعی. ساختمانهای هفت طبقه با سختی یکطرفه و خروج از مرکزیت مقاومت رده بندی شده، همانطور سازه هایی بازاویه پیچشی همان مقاومت جانبی را دارند، در نظر گرفته شده اند و یک مقدار ثابت از ظرفیت میرایی جانبی که بین قابهای آنها توزیع شده است. نتایج به نتایج نهایی زیرهدایت شده اند :

(1)   توزیع میرایی اثر قابل توجه درتعیین نسبت میرایی سازه دارد. حرکت مرکز میرایی تکمیلی (CSD) به سمت مرکز سختی (CS) با توجه به مرکز جرم (CM) باعث می شود که نسبت میرایی از حالت حاکم پیچشی (GTM) را افزایش و نسبت میرایی از حالت حاکم جانبی (GLM) را کاهش دهد.

(2)   توزیع میراکننده ها ممکن است سازه پیچشی سخت را به یک سازه انعطاف پذیر پیچشی تغییردهند، در مورد میرایی باخروج از مرکزیت بالا یا حالتی که در آن حالت حاکم جانبی و پیچشی را نزدیک دوره های تناوب بسته دارند.

(3)    خروج از مرکزیت بهینه میرایی برای کنترل جابه جایی جانبی() وچرخش دیافراگم()   همیشه در طرف مقابل  esهستند، با توجه به CM اما با یک مقدار بزرگتر در مقایسه با es. اگر چه، خروج از مرکزیت میرایی بهینه برای کنترل شتاب () تغییرات متفاوت است. در مقادیر کمی از es ، در طرف مقابل  esباتوجه به CM ، اما در مقادیر بالایی از es ، آن را به سمت همان es هدایت می کند.

(4)    به نظر می رسد که در سازه های با مقادیر کمی از es ، اگر CSD در طرف مقابل از CS با توجه به CM قرار گیرد در یک طرف که es= ed ، جابجایی جانبی ، شتاب جانبی و چرخش دیافراگم می تواند کنترل کارآمد داشته باشد. اما برای بزرگ مقدارهای بالای es (یعنی es > 0.15 ) برای کنترل هر دو پاسخ هیچ توزیع مناسبی نمی تواند وجود داشته باشد.

(5)    برای پیدا کردن توزیع مناسب دمپر ، موارد MAV و MSV منجر به نتایج یکسان برای جابجایی جانبی و چرخش دیافراگم می شود. اما برای شتاب جانبی در سطح PGA ، نتایج حاصل از دو جنبه ممکن است متفاوت باشد. همچنین سطح PGA و رفتار غیر خطی دارای اثرات قابل اغماض در نتیجه به جز شتاب در مورد MAV.

(6)    مقایسه (1) با (4) نشان می دهد که برای کنترل چرخش در سازه های نامتقارن، توزیع میرایی ویسکوز باید به گونه ای باشد که نسبت میرایی از GLM (و نه GTM) را افزایش دهد.

(7)    خروج از مرکزیت میرایی که در آن  مقداربرش پایه حداقل است) ( .همیشه در همان سمت از es با توجه به CM قرار گرفته است ، اما آن برای سطوح مختلف PGA متفاوت است. برای سطوح کوچک PGA با رفتار سازه ای الاستیک اما برای مقادیر بزرگی از PGA با سازه های غیر قابل انعطاف تا زمانی که به 5/0 می رسد برابر است با  .