۱مقدمه

به طور کلی هر سازه که در معرض زلزله قرار گرفته است را میتوان به منزله یک مدل آزمایشگاهی با مقیاس واقعی دانست. از این رو مدل سازی عددی چنین سازهای نقش بسیار مهمی در زمینه افزایش دقت روش های تحلیل عددی و نیز رسیدن به درک درستتر از رفتار سازهها در اثر زلزله خواهد داشت. بر این اساس تاکنون پژوهشهای مختلفی در نقاط مختلف جهان بر روی عملکرد لرزهای سازههای آسیب دیده در زلزلههای واقعی انجام شده است ۴]و۳و۲و.[۱

در تاریخ ۲۳ اکتبر ۲۰۱۱ میلادی زمینلرزهای در استان وان در کشور ترکیه به وقوع پیوست. مرکز این زلزله با عرض شمالی ۳۸/۶۲۸ و طول شرقی ۴۳/۴۸۶ با بزرگای گشتاوری ۷/۲ و عمق تقریبا ۲۰کیلومتر گزارش شده است .[۵] در شکل (۱) نقشه تکتونیکی و محل رومرکز زلزلهی وان را میتوان مشاهده نمود. سازوکار کانونی بدست آمده موید گسلش راندگی با مولفه امتداد لغز است .[۴] در این پژوهش یک ساختمان ۷

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳ و ۴ اردیبهشت ماه۱۳۹۳ ، جهاد دانشگاهی استان کرمان

طبقهی بتن مسلح با سیستم مختلط به همراه دیوار های پرکننده در هر دو راستا، که در زلزلهی وان آسیب دیده، مورد مطالعه قرار گرفته است (شکل .(۲ به کمک نرمافزار [۶] PERFORM-3D یک مدل غیرخطی از ساختمان آسیب دیده ساخته شده و تحت تحلیلهای دینامیکی غیرخطی و استاتیکی غیرخطی قرار گرفته است. تحلیل دینامیکی غیرخطی با استفاده از شتاب نگاشتهای زلزلهی وان انجام شده است. آسیبهای وارده به عضوهای ساختمان در واقعیت با نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی مقایسه گردیده است. مدلهای غیرخطی تیرها، ستونها، دیوارهای برشی و دیوارهای پرکننده بر اساس دستورات [۷] FEMA-356 ساخته شده است. معیار مقایسهی خسارتها سطح عملکردی ایمنی جانی (LS) میباشد.

-۲ساختمان مورد مطالعه

پلان طبقهی همکف و زیرزمین در شکل (۳) و پلان سایر طبقات در شکل (۴) نمایش داده شده است. در این ساختمان طبقههای زیرزمین و همکف بهترتیب دارای کاربریهای ورزشی و تجاری هستند و سایر طبقات دارای کاربری مسکونی هستند. در طبقهی زیرزمین، که ۳/۵ متر ارتفاع دارد، پیرامون ساختمان را دیوار حایل یکپارچه با سازه در بر گرفته است. طبقه هم کف دارای ارتفاع ۴ متر و طبقات مسکونی دارای ۳ متر ارتفاع می-باشند.

تیرها در تمام طبقات ساختمان دارای ابعاد سطح مقطع یکسان ۳۰ x 60 سانتیمتر میباشند(شکل .(۳ در هر تیر ساختمان مورد نظر از ۴ آرماتور با قطر ۱۸ میلیمتر استفاده شده است که برای تمام تیرها این مقدار آرماتور یکسان میباشد. ابعاد سطح مقطع ستونها نیز در تمام طبقات یکسان و برابر ۳۰ x 80 سانتیمتر میباشد که در شکل (۴) نمایش داده شده است. در تمام ستونهای ساختمان مورد مطالعه از ۲۴ عدد میلگرد با قطر ۱۶ میلیمتر استفاده شده است.

دیوارهای برشی در تمام طبقات، با ضخامتهای ۳۰ و ۲۰ سانتیمتر، علاوه بر اینکه داخل ساختمان قرار گرفتهاند، پیرامون ساختمان را نیز فرا گرفته اند. مساحت آرماتورهای طولی دیوار به صورت درصدی از مساحت بتن برابر ۰/۰۰۲۵ در نظر گرفته شده است، که مقدار حداقل است.

دیوارهای پرکننده از نوع بلوک سیمانی سبک میباشند. دیوارهای پیرامونی ساختمان دارای ضخامت ۲۰ سانتیمتر و دیوارهای داخلی ساختمان دارای ضخامت ۱۰ سانتیمتر میباشند.

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳ و ۴ اردیبهشت ماه۱۳۹۳ ، جهاد دانشگاهی استان کرمان

شکل :۲ نمای شرقی ساختمان مورد مطالعه شکل :۱ نقشه تکتونیک منطقه و رومرکز زمینلرزه وان[۴]

شکل :۳ پلان طبقه همکف (تیرهای همهی طبقات دارای ابعاد یکسان موجود در نقشه هستند)

شکل :۴ پلان طبقات مسکونی (ستونهای همهی طبقات دارای ابعاد یکسان موجود در نقشه هستند)

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳ و ۴ اردیبهشت ماه۱۳۹۳ ، جهاد دانشگاهی استان کرمان

-۳آسیب های وارده به ساختمان مورد مطالعه در اثر زلزله

ساختمان مورد مطالعه در مقایسه با سایر ساختمانهای مجاور عملکرد نسبتا مناسبی هنگام زلزله از خود نشان داده است. در اثر زلزله در این ساختمان هیچ گونه آسیب مشهودی در زیرزمین ایجاد نشد. در برخی از ستون های طبقه همکف مفاصل پلاستیک در محل بحرانی ستون مشاهده شد. نمونه هایی از آسیب ایجاد شده در ستونهای این ساختمان در شکل -۶)الف) نشان داده شده است. در تیرهای سازه مورد نظر آسیب سازهای مشاهده نشد. همانگونه که در شکل -۶)ب) مشاهده می شود، برخی از پرکننده های میان قابی در این ساختمان دچار ترک خوردگی قطری شدند.

شکل :۵ نمایی از ساختمان مورد مطالعه

الف ب

شکل :۶ آسیبهای مشاهده شده در ساختمان آسیب دیده

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳ و ۴ اردیبهشت ماه۱۳۹۳ ، جهاد دانشگاهی استان کرمان

-۴نحوهی مدلسازی

برای ارزیابی لرزهای ساختمان، محاسبهی خسارتها و نیز مقایسهی این خسارتها با خسارتهای واقعی، مدل غیرخطی از ساختمان تهیه گردید. پس از تهیهی مدل به منظور مطالعهی رفتار اعضا، تحلیل دینامیکی غیرخطی با کمک نرمافزار PERFORM-3D بر روی مدل انجام شد. برای هر عضو منحنی نیرو – تغییرمکان تعیین گردیده است. خصوصیاتی که برای مدل کردن اعضا بکار رفته است برگرفته از نشریهی FEMA-356 می-باشد.

آرماتورهای بکار رفته در اجزای سازه از نوع A2 و دارای مقاومت نهایی Fu = 300 MPa میباشد. کرنش متناظر گسیختگی، براساس FEMA-356، برابر ۰/۰۵ در نظر گرفته شده است. بتن بکار رفته در اعضای سازه دارای مقاومت فشاری ۲۸ روزهای برابر fc = 20 MPa میباشند. برای ستونها سطح تسلیم اندرکنش P-M2-M3 در نظر گرفته شده است. به منظور ایجاد مدل غیر خطی ستونها از المانهای فایبر استفاده شده است. المانهای فایبر در ناحیهی پلاستیک ستونها (مقطع بحرانی) و بهمنظور تعریف مفصل پلاستیک، بکار میروند.

در تیرهای ساختمان مورد مطالعه، اثری از رفتار پلاستیک مشاهده نشد و تیرها هنگام وقوع زلزله رفتاری الاستیک داشتهاند. با این حال برای در نظر گرفتن رفتار پلاستیک احتمالی در مدل، تیرها با استفاده از ملزومات FEMA-356 بهصورت غیرخطی مدل گردیدهاند. نمودار لنگر- چرخش مربوط به مفصل بتنی پلاستیک در تیرها و نیز سطوح عملکرد آنها را میتوان در شکل (۷) مشاهده نمود. چون تیرها در پلان دارای طولهای متفاوتی هستند، میزان چرخش الاستیک در شکل (۷) آورده نشده است. لازم به ذکر است که تیرها محصور نشده بودهاند.

سطح مقطع دیوار برشی از مقاطع فایبر ساخته میشود. از مقاطع فایبر غیرالاستیک برای محاسبهی تاثیرات محوری و خمشی در دیوارهای برشی استفاده میشود. مشخصات برشی دیوار باید جداگانه تعریف شود و سپس همراه با خصوصیات محوری و خمشی به المان دیوار اضافه شود.

دیوارهای پرکننده در ساختمان مورد مطالعه دارای ضخامت ۲۰ سانتیمتر میباشند. مصالح این دیوارها بلوک سیمانی سبک، با مقاومت فشاری برابر با ۴ مگاپاسکال و مدول الاستیسیته برابر با ۲۲۰۰ مگاپاسکال می-باشد. سختی جانبی یک دیوار پرکننده را میتوان با فرض دستک فشاری معادل با عرض a (شکل (۸، محاسبه نمود .[۷] قابل توجه است که، تغییرشکلهای حد تسلیم و حد نهایی دیوارها با توجه به نسبت طول به ارتفاع هر دیوار و نیز با در نظر گرفتن نسبت برش دیوار به قاب پیرامونی بر اساس نشریه FEMA-356 بدست آمده است.