بررسی رفتار غیر خطی ساختمان های متعارف بتنی در برابر زلزله های نزدیک گسل

چکیده: آیین نامه 2800 محدودیت خاصی برای سازه های نزدیک به گسل در نظر نگرفته است و اثر مولفه قائم زلزله را تنها برای بالکن ها و پیش آمدگی های طره ای، تیرهای با دهانه بیش از 15 متر و تیرهای با بار متمرکز قابل توجه لحاظ می کند. در زلزله اخیر بم که در امتداد گسل بم رخ داد در ایستگاه بم مولفه افقی 0.8g و مولفه قائم نزدیک 1g گزارش شد که نشان دهنده بزرگ تر بودن مولفه قائم زلزله از مولفه افقی آن می باشد از آنجا که 85 درصد از شهر های ایران در فاصله کمتر از 30 کیلومتری گسل ها قرارگرفته اند بررسی رفتار لرزه ای ساختمان ها در حوزه نزدیک به گسل ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق قاب های میانی بتن مسلح 3، 6، 9 و 12 طبقه با پلان یکسان از ساختمان های مسکونی در منطقه با خطر لرزه خیزی بسیار بالا و با عرض بارگیر 5 متر در نظر گرفته شده است. بارگذاری ثقلی ساختمان بر اساس آئین نامه 519 ایران و بارگذاری زلزله از آئین نامه 2800 (ویرایش سوم) انجام شده و قاب ها با توجه به ضوابط شکل پذیری متوسط طراحی شده اند. نمونه های مدل شده ابتدا توسط نرم افزار sap2000 تحلیل استاتیکی معادل شده و سپس طراحی گردیده و در ادامه تحت 10 شتابنگاشت افقی و قائم مربوط به 5 زلزله شامل زلزله های طبس، لوما پریتا، کوبه، بم و نورثریج برای دو حالت تحت شتابنگاشت های افقی و قائم با هم و افقی به تنهایی به روش دینامیکی غیر خطی با انتگرال گیری مستقیم آنالیز شده اند. رفتار غیر خطی مصالح با تعریف مفاصل خمشی(m3) در ابتدا و انتهای تیرها و مفاصل خمشی- محوری(p-m3) در دو انتهای ستون ها مطابق با fema-356 مدل شده است. در تمامی تحلیل ها اثر p.? لحاظ شده است. تمامی تحلیل های دینامیکی از شرایط اولیه ای که قاب ها تحت بار ثقلی موثر میباشند آغاز شدند. با مقایسه نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی قاب های بتنی تحت اثر هم زمان شتاب افقی و قائم زلزله و تحت مولفه افقی به تنهایی تغییرات نیروهای داخلی اعضاء به صورت درصد افزایش نیروی داخلی عضو ناشی از لحاظ کردن شتاب قائم زمین برای قاب های تحلیل شده، محاسبه و نتایج زیر حاصل شد: لحاظ کردن شتاب قائم زمین بیشترین تأثیر را بر نیروی محوری ستون ها گذاشت. لحاظ کردن شتاب قائم زمین نیروی محوری ستون ها در طبقات بالاتر را بیشتر تحت تأثیر قرار داد. این تأثیر در ستون های داخلی بیشتر از ستون های خارجی قاب است. لحاظ کردن شتاب قائم بیشترین افزایش را بر نیروی محوری ستون ها در قاب های 6 و 9 طبقه موجب شد. برای قاب 3 طبقه افزایش نیروی محوری ستون ها در شدیدترین حالت به 40% رسید در حالیکه برای قاب های 6 و 9 این افزایش در شدیدترین حالات نزدیک به 100% بود. در قاب 6 طبقه تحت زلزله لوما پریتا و قاب های 9 و 12 طبقه تحت زلزله بم کاهش نیروی محوری منجر به ایجاد کشش در ستون های خارجی شد. در تیرها تغییرات نیروی برشی و لنگر خمشی تنها در طبقات بالا مخصوصا طبقه آخر دیده شد و در بقیه طبقات قاب ناچیز بود. در تیرها بیشترین افزایش درنیروی برشی و لنگر مثبت وسط دهانه مشاهده شد که افزایش در لنگر مثبت شدیدتر بود.