بررسی اثر انعطاف پذیری فونداسیون بر ضریب سازه های قابی بتن آرمه

به دلیل وجود ظرفیت های جذب انرژی در محدود? رفتار غیرخطی سازه ها، طراحی سازه ها به گونه ای که در مقابل زلزله طرح، الاستیک رفتار کند، امری غیر اقتصادی است. از این رو در اغلب آیین نامه ها، در روش های متعارف تحلیل لرزه ای که مبتنی بر روش های طراحی بر اساس نیرو می باشد، نیروهای زلزله با استفاده از یک ضریب کاهنده، موسوم به ضریب رفتار، به نیروهای حد طراحی کاهش داده می-شوند. با توجه به نقش کلیدی ضریب رفتار در تعیین نیروهای طراحی و نیز تاثیر عوامل متعدد بر رفتار خطی و غیر خطی سازه ها و پیچیدگی های موجود در ارزیابی این ضریب، برآورد مقادیر واقع بینانه و بررسی عوامل مختلف بر ضریب رفتار هم چنان مورد توجه محققین می باشد. در اغلب تحقیقات صورت گرفته جهت ارزیابی ضریب رفتار، سازه متکی بر تکیه گاه ثابت فرض شده و اثر انعطاف پذیری فونداسیون لحاظ نشده است. در حالتی که سازه روی بستری از خاک نرم قرار گرفته باشد، پاسخ دینامیکی سازه، تحت اثر اندرکنش خاک و سازه دستخوش تغییر می گردد. هدف اصلی از این تحقیق، ارزیابی تاثیر انعطاف پذیری فونداسیون بر ضریب رفتار سازه-های قابی شکل بتن آرمه می باشد. برای دستیابی به این هدف، مجموعه ای از مدل های ژنریک 5، 10 و 20 طبقه به منظور بررسی پاسخ قاب های ساختمانی بتن آرمه بسط داده شده اند. مدل های ژنریک مذکور به صورت قاب های دو بعدی تک دهانه می باشند که با استفاده از المان های تیر و ستون مدل سازی گردیده اند. در این مدل ها، رفتار غیر خطی در عضو خمشی تیر با استفاده از تیوری لنگر-انحنا و در عضو ستون به وسیله المان های الیافی مدل سازی شده است. در مدل المان های الیافی از فنرهای محوری چندگانه که مبتنی بر منحنی تنش-کرنش پایه مصالح می باشند، استفاده می شود که بر اساس آن اندرکنش بین نیروی محوری و خمشی در نظر گرفته می شود. هم چنین اثر انعطاف-پذیری فونداسیون با استفاده از روش زیر سازه و با محاسبه سختی های دینامیکی (توابع امپدانس) فونداسیون، در نظر گرفته شده که به صورت المان های فنر و میراگر در زیر سازه قابی مدل سازی شده است. به منظور تعیین ضریب رفتار سازه، از تحلیل دینامیکی غیر خطی استفاده گردیده است. بدین ترتیب که هر مدل ژنریک با سختی و مقاومت مشخص، در حالت های مختلف انعطاف پذیری فونداسیون، تحت تحریک زمین لرزه، با نسبت های pga مقیاس شده به صورت افزاینده، تحلیل تاریخچه زمانی می گردد. با افزایش تدریجی حداکثر شتاب نرمال رکورد، آنالیز سازه تا رسیدن به حد تسلیم و سپس تا رسیدن به حد نهایی ادامه می یابد که در نتیجه آن مقاومت الاستیک و غیر الاستیک سازه به دست می آید. ضریب رفتار از نسبت مقاومت غیر الاستیک به مقاومت الاستیک مدل سازه ای، به ازای شرایط مختلف انعطاف پذیری پایه و نیز در حالت پایه ثابت، به دست می آید. نتایج حاصل از این تحقیق، تحت اثر پنج رکورد مصنوعی مورد استفاده نشان می دهد که تاثیر اندرکنش خاک و سازه بسته به شرایط خاک تکیه گاهی می تواند موجب کاهش یا افزایش ضریب رفتار گردد. میزان این تغییرات بسته به سختی سازه، مقاومت در برابر بار جانبی و محتوای فرکانسی تحریک متفاوت می باشد؛ به طوری که در برخی از موارد، صرف نظر از اثر اندرکنش می تواند طراحی سازه را نسبت به حالت فرض تکیه گاه ثابت در جهت خلاف اطمینان قرار داده و در برخی حالات، می توان از این اثر صرف نظر نمود.