مقدمه
در طیف فوریه نگاشت زمین لرزه های حوزه نزدیک به جای آنکه دامنه طیفی در یک محدوده بزرگ پریودی دارای حداکثر مقدار باشد، در یک محدوده کوچک یا به نوعی در یک پریود خاص دارای حداکثر خود می باشد. وجود چنین خصوصیاتی در زلزله های حوزه نزدیک باعث می شود رفتار سازه از حالت مدگونه که در آن یک یا چند مد از سازه تعیین کننده رفتار سازه اند، خارج شده و به صورت موج گونه در آید که در این حالت، رفتار سازه ناشی از جمع اثرات امواج گذرنده از سازه می باشد.
آنچه در فوق از آن به عنوان اثرات موج گونه نام برده شد، دلیلی است بر تاثیر حرکات در حوزه نزدیک بر رفتار سازه های بلند. در مورد این پالس های با پریودهای بلند باید گفت که به دلیل نزدیکی پریود این حرکات با پریود نوسانی طبیعی سازه های بلند، رفتار سازه به سمت پدیده تشدید سوق پیدا می کند. این امر باعث ایجاد تغییرمکان های بزرگ در سازه می شود. نتیجه این امر افزایش اثر P-Δ در رفتار نوسانی سازه های بلند است.
بروز پالس در ابتدای رکورد نشانگر آزاد شدن یک انرژی جنبشی قابل توجه در مدت زمان کوتاه، ناشی از شکست گسل می باشد. در یک دامنه زمانی کوتاه، انرژی جنبشی بزرگی به سازه القا می گردد. این مساله یکی از مهمترین ویژگی های رکوردهای جنبش زمین در حوزه نزدیک گسل به حساب می آید. این امر علاوه بر اینکه باعث بوجود آمدن پدیده تشدید در سازه های با پریودهای بلند می گردد، مصالح مصرفی در ساخت سازه ها را نیز به دلیل اعمال نیرو به صورت ضربه تحت تاثیر قرار داده و سازه رفتار تردتری از خود نشان می دهد[29].
از طرف دیگر از آنجایی که این حرکات پالس گونه در مدت زمان کوتاهی به سازه وارد می شوند، سازه زمان کافی برای نشان دادن پاسخ به نیروهای وارده را نخواهد داشت. به دلیل بروز پدیده تشدید در پاسخ سازه ها با پریودهای بلند و پل ها با دهانه های بزرگ، استفاده از طیف پاسخ به تنهایی کفایت لازم برای بیان رفتار واقعی این سازه ها را ندارند. بنابراین در مناطق نزدیک گسل استفاده از طیف پاسخ سازه به تنهایی برای سازه ها خصوصاً سازه های بلند تحت اثر نیروهای وارده ناشی از زمین لرزه کافی نبوده و نمی تواند بیان کننده رفتار واقعی سازه تحت اثر نیروهای وارده در شرایط فوق باشد.
در مورد پارامترهای ثبت شده در نزدیک گسل، ملاحظه شده است که مقادیر ماکزیمم شتاب(PGA)، ماکزیمم سرعت(PGV) و ماکزیمم تغییرمکان(PGD) در نزدیک گسل، بیشتر از مقادیر ثبت شده در نواحی دور از گسل است. هر اندازه که به مرکز زلزله نزدیک تر می شویم این مقادیر افزایش می یابند. پارامترهای PGV ،PGA و PGD در نواحی نزدیک به گسل، به ویژه برای رکورد ثبت شده در امتداد عمود بر امتداد گسیختگی، مقادیر بزرگی را دارا می باشند.
هدف از این بخش مطالعه، مطالعه موردی سه سازه فولادی و بررسی پاسخ آنها تحت زلزله تولید شده به روش تابع نظری گرین می باشد. جهت انجام تحلیل ها سه سازه فولادی انتخاب و مدل سازی می شوند. سپس این سازه ها تحت زمین لرزه تولید شده دارای خصوصیات زمین لرزه نزدیک گسل، تحلیل شده و پاسخ آنها مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد.
معرفی سازه ها
در این تحقیق برای انجام تحلیل ها از سه سازه 3 ، 9 و 20 طبقه دارای سیستم قاب خمشی فولادی پروژه SAC طراحی شده در لوس آنجلس استفاده می شود. سازه های مورد مطالعه در این تحقیق به طور وسیعی توسط محققین در تحقیقات مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند.
سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی در این ساختمان ها، سیستم قاب خمشی فولادی می باشد. برای هر ساختمان، یکی از قاب های خمشی پیرامونی شمالی – جنوبی انتخاب، و مورد تحلیل قرار گرفت. شکل های شکل ‏51، شکل ‏52 و شکل ‏53 به ترتیب مشخصات سازه 3 ، 9 و 20 طبقه را نشان می دهد. همچنین جداول 5-1 و 5-2 مشخصات هندسی المان های این سازه ها را نشان می دهد.
اتصال تیر به ستون در قاب های داخلی، اتصال مفصلی است و این قاب ها تنها وظیه انتقال بارهای ثقلی را بر عهده دارند. قاب های خمشی پیرامونی وظیفه تحمل بارهای جانبی را بر عهده دارند. مشخصات مودال ای سازه ها در جدول ‏51 ارائه گردیده است. توجه شود که جرم سازه ها در تراز کف مترکز گردیده و بنابراین تعداد درجات آزادی سازه ها برابر تعداد کف ها می باشد.
جدول ‏51 مشخصات مودال سازه های 3 ، 9 و 20 طبقه SAC
پریود سازه
مود اول
مود دوم
مود سوم
مود چهارم
مود پنجم
سازه 3 طبقه
98/0
30/0
14/0


سازه 9 طبقه
23/2