مطالعه اثر میرایی .... - Structural Damping and Displacement Ductility Effects on Input Energy Spectrum of Earthquake

مطالعه اثر میرایی و شکل‌پذیری تغییرمکانی سازه بر طیف انرژی ورودی زلزله

چکیده

برای ارتقای طراحی لرزه‌ای سازه‌ها، ارایه معیارهای جامع‌تر نسبت به معیارهای رایج در طراحی لرزه‌ای برای جامعه مهندسی ضروری است. در مجامع تحقیقاتی استفاده از مفهوم انرژی به عنوان فلسفه طراحی لرزه‌ای مورد توجه قرار گرفته است لیکن برای کاربردی شدن مفهوم انرژی و توسعه آن در طراحی لرزه‌ای خلأ‌هایی وجود دارد که هدف اصلی این پژوهش پُرکردن بخش کوچکی از این خلأها است. معیار انرژی کمیتی ساده، اسکالر و مفهومی است. سهولت استفاده از طیف‌ها به عنوان ابزار کارآمد در مهندسی مورد توجه است؛ لذا مطالعه اثر میرایی و شکل‌پذیری بر روی طیف انرژی ورودی زلزله به سازه، برای بکارگیری معیار انرژی در طراحی لرزه‌ای گامی مؤثر است. در این پژوهش با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی برای 4 نسبت میرایی و 4 مقدار شکل‌پذیری، طیف‌های انرژی ورودی نسبی بر واحد جرم سازه برای 4 زلزله ایران تولید شده است. با بررسی 64 طیف تولید شده در این پژوهش، نتایج بدست آمده مورد بحث قرار گرفته است. بررسی طیف‌ها نشان می‌دهد که افزایش نسبت میرایی و شکل‌پذیری موجب هموارتر شدن طیف انرژی ورودی نسبی و کاهش تغییرات این طیف می‌شود. همچنین اثر تغییرات شکل‌پذیری بر طیف انرژی ورودی نسبی محسوس‌تر از اثر تغییرات نسبت میرایی بر طیف مذکور می‌باشد. تغییرات نسبت میرایی و شکل‌پذیری تأثیر ناچیزی بر تغییر پریود متناظر با قله طیف انرژی ورودی نسبی دارد. در مجموع و با تقریب مهندسی و در محدوده نسبت‌های میرایی و شکل‌پذیری مطالعه شده در این پژوهش نتیجه گیری شده است که در حوزه رفتار غیرارتجاعی و در محدوده وسیعی از پریودها، طیف انرژی ورودی نسبی بر واحد جرم سازه حساسیت چندانی نسبت به تغییرات نسبت میرایی و شکل‌پذیری ندارد و تابعی از پریود سازه می‌باشد؛ و با توجه به عدم اطلاع مهندسان طراح از مقادیر واقعی نسبت میرایی و شکل‌پذیری در زمان طراحی سازه، این موضوع یک مزیت محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

    طیف انرژی، نسبت میرایی، شکل‌پذیری تغییرمکانی، انرژی ورودی نسبی، انرژی ورودی بر واحد جرم

نویسندگان

• رضا وهدانی ¹
• محسن گرامی ²
• محمد علی واثقی نیا ³

¹ استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

² دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

³ دانشجوی دکتری مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

Structural Damping and Displacement Ductility Effects on Input Energy Spectrum of Earthquake

Abstract

To improve seismic design of structures, providing more comprehensive criterion than the common criteria in structural seismic design is essential for the engineering community. The concept of energy has been considering as a seismic design philosophy in research communities; But there are some gaps for application of energy concept and its development in seismic design, and filling a small part of these gaps is the main objective of this study. Energy criterion is simple, scalar and conceptual quantity. Easy using of spectrum as an efficient tool in engineering is noteworthy; therefore, study on effects of damping and ductility on input energy spectrum is effective step to exert the energy criterion in structural seismic design. In this research, by using nonlinear dynamic analysis for 4 damping ratios and 4 ductility factors, relative input energy spectra per unit mass of structure have been produced for 4 Iranian earthquakes. Then 64 spectra that produced in this study have been reviewed and obtained-results have been discussed. Scrutiny of spectra show that increasing of damping ratio and ductility have reduced spectrum’s changes. Also, variation of ductility factor is more effective than the variation of damping ratio on relative input energy spectrum. Variation of damping ratio and ductility factor have little effect on changing of peak corresponding period in relative input energy spectrum. Overall, with engineering estimate and in the range of damping ratios and ductility that have been studied in this research, has been concluded that in inelastic behavior range, input energy spectrum per unit mass has little sensitivity to changes of damping ratio and ductility in wide range of periods, and it is a function of structure’s period. Because lack of design engineer's awareness on real amounts of damping ratio and ductility when designing structure, it is one advantages of relative input energy spectrum.

Key Words:

Energy Spectrum, Damping Ratio, Displacement Ductility, Relative Input Energy, Input Energy Per Unit Mass

Authors in this article

• Reza Vahdani ¹
• Mohsen Gerami ²
• Mohamad Ali Vaseghi Nia ³

¹ Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran

² Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran

³ PhD Student in Earthquake Engineering, Department of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran

جهت دانلود اصل مقاله اینجا را کلیک کنید.

نیارش گستر ایران - Niaresh Gostar Iran

گام اول در عملیات گودبرداری - The First Step In Excavation

گام اول برای آغاز عملیات اجرای گودبرداری و پایدارسازی، تهیه بیمه‌نامه­‌ی مسوولیت مدنی کارفرما در قبال کارکنان پروژه­ های ساختمانی و بیمه‌نامه اشخاص ثالث می‌باشد، بدیهی است پوشش بیمه‌های مربوط با توجه به حساسیت پروژه و شرایط همجواری‌های آن تعیین می‌گردد. در پروژ‌ه‌های چالش برانگیز تهیه بیمه­‌نامه تمام خطر توصیه می­ گردد.

 گام دوم تجهیز کارگاه با در نظر گرفتن تهیه اصول ایمنی مطابق با ضوابط مندرج پلان HSE پروژه می‌باشد که به اهم موارد به صورت خلاصه اشاره می­ شود:

1.     نصب جان­‌پناه
2.     نصب پله مناسب
3.     تهیه تابلو برق و اتصالات الکتریکی
4.     ایزولاسیون جوی­‌های مجاور پروژه
5.     تهیه لباس، کفش کار، عینک، دستکش و. ..
6.     ارایه آموزش­های ایمنی اولیه به تیم اجرایی
7.     تهیه جعبه کمک­‌های اولیه متناسب با ابعاد پروژه
8.     نورپردازی مناسب جهت زمان‌های تاریکی
9.     نصب حریم مناسب برای گارگاه
10.     نصب تابلوهای ایمنی در محل­های موردنظر

انتخاب تیم فنی و اجرایی با تجربه و متعهد:

به دلیل حساسیت بالای عملیات اجرایی گودبرداری و پایدارسازی، دانش فنی و تجربه اجرایی افراد مستقر در کارگاه از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. بدون تردید عملکرد این تیم علاوه بر تضمین حسن انجام موارد اجرایی، موجب بروز عملکرد متناسب در شرایط استرس‌زا و فشارهای کاری خواهد بود. از ویژگی‌های مهم دیگر تیم اجرایی ایجاد تعامل مناسب میان مثلث کارفرما، نظارت و پیمانکار است که موجب پیشبرد هرچه بهتر کار می­ گردد.

پایش گود، کنترل کیفی و نظارت بر حسن انجام عملیات اجرایی:

پایش گود راهکار اصلی کنترل تغییر مکان‌ها و پیش‌بینی بحران است. ارزیابی تغییر مکان‌های غیرمجاز یا تغییر مکان‌های افزاینده می‌تواند مانع وقوع اشتباهات ناگوار شود. کنترل کیفی جوش و مصالح از قبیل فولاد، سیمان، مقاومت فشاری بتن و مقاومت بیرون کشش المان‌های نیل و انکر ضامن عملکرد صحیح سازه نگهبان است. نظارت بر حسن انجام عملیات اجرایی نیز در درجه اول باعث اجرای صحیح کار مطابق نقشه‌های اجرایی و در درجه دوم مانع از بروز خطاهای انسانی می‌شود. ارتباط موثر با تیم طراحی و به‌روزرسانی نقشه‌ها در صورت لزوم از دیگر وظایف دستگاه نظارت است.
اجرای سیستم زهکشی جهت هدایت آب‌های سطحی و زیرسطحی از اصلی‌ترین عوامل حوادث در زمینه گودبرداری، آب می­‌باشد. وجود آب از یک سو منجر به افزایش فشارهای وارد به دیواره گود می­‌شود و از سوی دیگر باعث تغییر رفتار خاک می ­شود. این تغییر رفتار خود تحت تاثیر  دانه­ بندی و جنس خاک می­ باشد. به همین خاطر هدایت صحیح آب­‌های سطحی و زیرسطحی از توصیه­‌های اکید حین گودبرداری به حساب می‌آید. ایجاد تغییر مکان‌های الاستیک خاک در حین گودبرداری و خزش المان‌های سازه­ نگهبان، جنس خاک، شرایط همجواری‌ها دو پدیده ناگزیر می‌باشند. لذا به کارفرمایان توصیه می‌گردد تا حد امکان فاصله زمانی بین گودبرداری و اجرای سازه اصلی به حداقل برسد.

منبع

نیارش گستر ایران - Niaresh Gostar Iran