بررسی میزان مقاومت سازه های لوله در لوله فولادی در مقابل خرابی پیشرونده تحت اثر زلزله

طی سالیان اخیر مطالعات زیادی درباره خرابی پیشرونده در سازه های ساختمانی صورت گرفته است. خرابی پیشرونده پدیده ای است که در آن خرابی جزئی محلی از المانی به المان دیگر گسترش می یابد و نهایتاً باعث خرابی کل سازه یا گسترش غیرمتجانس خرابی اولیه می گردد. اغلب مطالعات صورت گرفته در این زمینه بر سازه های قابی متمرکز بوده است. مطالعات محدودی طی چند سال اخیر روی بحث خرابی پیشرونده در سازه های لوله ای صورت گرفته که شیوه کار در آنها بر پایه حذف گزینشی برخی ستونها و کنترل میزان پتانسیل خرابی کلی در سازه لوله ای استوار بوده است. در این تحقیق، خرابی پیشرونده در سازه های لوله در لوله فولادی تحت اثر بارهای لرزه ای بررسی شده است. به این منظور سه تیپ سازه لوله در لوله فولادی با سه ارتفاع متفاوت طراحی و مورد آنالیز قرار گرفته است. این سازه ها در سه نوع با فواصل ستونهای 2، 2/67 و 3/2 متر و تعداد طبقات 30، 45 و 60 طبقه مدلسازی شده اند. آنالیز انجام شده به صورت دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی بوده است. به این منظور سه زوج شتابنگاشت متناسب با شرایط محل احداث سازه ها انتخاب و برای آنالیز مقیاس شده اند. با اعمال شتابنگاشتهای افزایش یافته با ضرایب متفاوت، سطوح عملکرد در المانهای تیر و ستون بررسی و براساس آن المانها با اعضای مدل شده منطبق بر زاویه چرخش انتهای عضو جایگزین شده اند. برخی المانها که سطح عملکرد آستانه فروریزش را پشت سر گذاشته اند از محل خود حذف و نیروهای درون آن در محل گره های اتصال به صورت تاریخچه زمانی اعمال شده است. سپس سازه مدل شده جدید آنالیز و میزان تغییرمکان قائم و افقی به عنوان معیار کنترل خرابی پیشرونده بررسی شده است. نتایج آنالیزهای صورت گرفته نشان می دهد در سازه های با تعداد طبقات کمتر (30 و 45 طبقه)، با افزایش فاصله ستونها پتانسیل خرابی پیشرونده افزایش می یابد. علت این امر شکل گیری مفاصل پلاستیک در طبقات پایینی سازه و وجود تأخیر برشی منفی در طبقات بالای سازه است. در سازه 60 طبقه با افزایش فاصله ستونها تا 2/3 متر، پتانسیل خرابی پیشرونده کاهش یافته است. علت این موضوع توزیع مفاصل پلاستیک در ارتفاع سازه و عدم وجود تأخیر برشی منفی در سازه است. نتایج بالا کفایت سیستم لوله در لوله برای سازه بلند مرتبه را بیشتر توجیه می نماید. افزایش ارتفاع سازه، افزایش فاصله ستونها و کاهش پتانسیل خرابی پیشرونده نتایج مطلوبی است که در این تحقیق در سازه های با سیستم لوله در لوله فولادی مدل شده، قابل مشاهده است.