چکیده

وجود نامنظمی در ارتفاع، نیازهای لرزه ای سازه بویژه در تراز ارتفاعی نامنظمی مورد نظر را به طور چشمگیری تحت تاثیر قرار میدهد. این موضوع به علت توزیع نامنظم جرم، سختی و مقاومت در ارتفاع ساختمان ایجاد شده که می تواند منجر به تمرکز ناخواسته تغییر شکل های غیر خطی حین وقوع زلزله گردد و انهدام موضعی یا کلی سازه را در پی داشته باشد. از سویی زلزله های نزدیک گسل در مقایسه با زلزله های دور از گسل حامل انرژی بیشتری هستند و با ساختار و مکانیسم تخریب متفاوت، باعث تفاوت در پاسخ و رفتار سازه ها می شوند. در این مقاله با بررسی پارامترهای تغییر مکان نسبی، برش طبقه ناشی از نیروی زلزله، تعداد مفاصل پلاستیک، توزیعفانرژی و آسیب پذیری ساختمان های با نامنظمی جرم در ارتفاع و مقایسه با شرایط نامنظمی سختی و مقاومت در ارتفاع، با شرایط بارگذاری لرزه ای نزدیک گسل و با تحلیل خطی و غیر خطی پرداخته شده است و نتایج آن جهت مقایسه با ساختمان های منظم در ارتفاع ارائه شده است.

واژه های کلیدی: نامنظمی سختی و جرم در ارتفاع، بارگذاری لرزه ای، زلزله حوزه نزدیک، تحلیل خطی و غیر خطی.

-۱ مقدمه

در هنگام وقوع زلزله، نقاط ضعیف ساختمان در معرض آسیب هستند یعنی اثر زلزله بر روی این قسمت ها میتواند مشکل ساز شوداین. نقاط ضعیف معمولاً در اثر تغییرات سریع در سختی و مقاومت و یا ترکیبی از این دو بوجود میآیند و اثرات این نقاط ضعیف با توزیع نادرست جرمهای موثر برجسته تر و نمایان تر میگردد.اصولاً نامنظمی سازه به دو دسته نامنظمی در پلان و نامنظمی در ارتفاع تقسیم شده است که چنانچه هر کدام از ضوابط این دو دسته رعایت نگردد ساختمان را نامنظم مینامند. نسبت به ساختمان های نامنظم در پلان، تحقیقات کمتری در دنیا بر روی ساختمان های نامنظم در ارتفاع صورت گرفته است ولی در سالهای اخیر تحقیق بر روی نامنظمی در ارتفاع با توجه به وجود برنامه های رایانه ای و امکان انجام تحلیل های غیر خطی در حال رشد می باشد. تحقیقات گذشته در این خصوص پارامترهایی مانند تغییر مکان نبسی، برش طبقه ناشی از نیروی زلزله، تعداد مفاصل پلاستیک، توزیعفانرژی و آسیب پذیری ساختمان را به صورت جداگانه و برای سازه های با قابهای مختلف بررسی کرده و نتایج آن را برای هر پارامتر به صورت جداگانه ارائه نموده اند. آنچه در علم مهندسی روز بیشتر مورد توجه است، سازه های با اشکال هندسی ویژه با نامنظمی در ارتفاع میباشد، دو نمونه معمولی از این نوع سازه ها در شکل (۱) نشان داده شده اند.[۱]

۱

شکل (۱) :دو نمونه سازه نامنظم در ارتفاع..[۱ ]

طراحی ساختمانهای عمومی مانند موزه ها و تالارها و همچنین بناهای تاریخی معمولاً با استفاده از ملاحظات علمی یا عملکردی صورت می گیرد که اغلب مانع از طراحی ساده آنها مانند ساختمانهای کم اهمیت میشود. به عنوان یک نتیجه، اهمیت چنین ساختمان هایی در نامنظمی هم در ارتفاع و هم در پلان میباشد.[۲]

از اواخر سال ۱۹۹۱ چندین مطالعه و تحقیق جنبه رفتاری ساختمان های نامنظم در ارتفاع و محدودیت های ضوابط آیین نامه های لرزه ای را برای آنها بررسی نمودند. برای مروری کوتاه Duan و Chandler در سال ۱۹۹۵ ناکافی بودن روشهای استاتیکی و تحلیل طیفی مودال را برای پیشگیری از آسیب متمرکز به اعضای نزدیک به طبقه دارای نامنظمی مطرح کردند[۳] ، در حالیکه Kappos و Scott در سال ۱۹۹۸ عدم وجود شواهد قطعی از محل آسیب احتمالی متمرکز را در این رده از ساختمانها ذکر نمودند.[۴] امروزه انواع مختلف نامنظمی از جمله سختی و مقاومت و جرمی با تحلیل های خطی و غیر خطی توسط محقّقین در حال بررسی میباشد. مانند مطالعه Antonio و Pinho در سال ۲۱۱۴ برای مناسب بودن روش پوش آور منطبق با جابجایی ( [۵] (DAP، کار Chintana Pakdee و Chopra در سال ۲۱۱۴ برای پیش بینی تقاضای لرزه ای با تحلیل پوش آور مودال (MPA)، [۶] و یا آزمایش های میز لرزه ای Lee و Ko که در سال ۲۱۱۴ بر روی سازه های ۱۷ طبقه با دیوار باربر انجام گرفت.