بررسی تاثیر اندرکنش خاک - سازه بر سیستم مهاربند ستون فقراتی تحت اثر زلزله های حوزه ی دور و نزدیک

در طی سالیان گذشته محققان جهت بررسی رفتار سیستم قاب مهاربندی شده ایده های مختلفی را مورد مطالعه و بررسی قرار دادند که یکی از این ایده ها مهاربند ستون فقراتی می باشد. این نوع مهاربند، یک سیستم توسعه یافته ی نیرو - مقاوم لرزه ای است که با ثابت نگه داشتن مقدار جابه جایی نسبی بین طبقه ای، مانع ایجاد شکست طبقات می شود. این سیستم متشکل از اعضای قاب مهاربندی شده ی هم محور متعارف به همراه یک خرپای قوی می باشد که هدف آن توزیع یکنواخت جابه جایی های نسبی طبقه در ارتفاع ساختمان است. خرپای قوی همانند یک ستون فقرات، مانع تمرکز آسیب در یک یا چند طبقه در قاب مهاربندی شده ی هم محور می شود. از طرفی، زلزله هایی که در حوزه ی نزدیک رخ می دهند، هم به لحاظ دامنه و هم به لحاظ محتوای فرکانسی با حرکات لرزه ای دور از گسل متفاوتند. بنابراین لازم است به بررسی و شناخت ویژگی ها و ماهیت رکوردهای نزدیک گسل و تاثیر آن بر روی سازه ها پرداخته شود. علاوه بر زلزله، خاک زیر سازه نیز می تواند تغییراتی را در پاسخ سازه ایجاد کند به ویژه اگر سازه روی خاک نرم ساخته شده باشد. به طور معمول در آیین نامه ها، روش هایی که برای تحلیل سازه ها درنظر گرفته شده اند با این فرض است که سازه روی بستر صلب قرار دارد حال آن که در واقعیت همیشه این طور نیست و نرم یا سخت بودن خاک زیر سازه تاثیر متفاوتی روی پاسخ آن خواهد داشت. بنابراین بهتر است بحث اندرکنش خاک - سازه در طراحی ها درنظر گرفته شود. در این مقاله، اثر خاک های مختلف پی با لحاظ اندرکنش خاک - سازه بر روی رفتار سیستم مهاربند ستون فقراتی تحت زلزله ی حوزه ی دور و نزدیک مورد بررسی قرار می گیرد. مدل های استفاده شده در این مقاله، شامل سازه های 3، 6 و 12 طبقه با سه نمونه سیستم نیرو - مقاوم لرزه ای دارای پیکربندی مختلف در محل تقاطع مهاربندها به تیر می باشد. دو نمونه خاک سخت و نرم در زیر این سازه ها به ترتیب دارای ویژگی های خاک تیپ دو و چهار مطابق با استاندارد 2800 زلزله ی ایران ویرایش چهارم، مدل شده است. جهت تحلیل این سازه ها، از روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی برای هفت شتاب نگاشت زلزله ی حوزه ی دور و هفت شتاب نگاشت زلزله ی حوزه ی نزدیک، در دو حالت پایه ثابت و پایه اندرکنشی، استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که بیشینه تغییرمکان بام سازه های 3، 6 و 12 طبقه در دهانه های l/4، l/3 و 5l/12 در خاک های سخت (تیپ 2)، تحت هر دو زلزله ی دور و نزدیک با تغییرات ناچیز همراه است اما در خاک های نرم (تیپ 4) تحت زلزله های دور و نزدیک بین 93/2 تا 22/18 درصد افزایش می یابد. نسبت جابه جایی نسبی میان طبقه تحت زلزله های دور و نزدیک گسل در خاک سخت، در سازه های 3 و 6 طبقه افزایش ناچیز و در سازه ی 12 طبقه تا 75/6 درصد کاهش داشته است. در خاک نرم همه ی سازه ها در حوزه ی نزدیک تا 67/11 درصد افزایش و در حوزه ی دور سازه های 3 و 6 طبقه تا 86/4 درصد کاهش و سازه 12 طبقه تا 70/7 درصد افزایش داشته است. همچنین نسبت جابه جایی نسبی پسماند سازه های 3، 6 و 12 طبقه تحت میانگین زلزله های حوزه ی نزدیک، در خاک سخت تا 52/8 درصد کاهش و در خاک نرم تا 02/36 درصد افزایش داشته است.