فهرست مطالب
فصل 1 مقدمه1
1-1 مقدمه2
1-2 ضرورت و اهداف تحقیق3
1-3 ساختار پایاننامه4
فصل 2 مروری بر منابع5
2-1 مقدمه6
2-2 مفاهیم اولیه انرژی6
2-2-1معادلات انرژی در سیستم یک درجه آزادی 7
2-2-2معادله انرژی مطلق 8
2-2-3معادله انرژی نسبی9
2-2-4معادلات انرژی در سیستم چند درجه آزادی با رفتار غیرخطی...................................9
2-2-5تجزیه انرژی ورودی به عبارتهای مختلف انرژی 10
2-2-5-1 انرژی ورودی )11
2-2-5-2 انرژی هیسترتیک()11
2-2-5-3 انرژی میرایی لزج یا ویسکوز()12
2-2-5-4 انرژی جنبشی ()12
2-2-5-5انرژی الاستیک()13
2-2-6 تأثیر پارامترهای سازهای بر انرژی ورودی13
2-2-6-1 تأثیر دوره تناوب سازه13
2-2-6-2 تأثیر نسبت شکلپذیری و مدل هیسترتیک در انرژی ورودی14
2-2-6-3 تأثیر نسبت میرایی در انرژی ورودی14
2-3 شاخصهای خسارت14
2-3-1شاخصهای خسارتی بیشینه تغییرشکل15
2-3-1-1 نسبت شکلپذیری15
2-3-1-2 تغییر مکان نسبی بین طبقه‌ای16
2-3-1-3 نسبت خسارت خمشی16
2-3-2 شاخصهای خسارتی تجمعی16
2-3-2-1 تغییر شکل‌های تجمعی نرمال شده17
2-3-2-2 انرژی تلف‌شده تجمعی نرمال شده17
2-3-2-3 خستگی سیکل کوتاه17
2-3-3 شاخصهای ترکیبی18
2-3-3-1 تغییر مکان حداکثر و اتلاف انرژی18
2-3-3-2 منحنی لنگر - انحنا19
2-3-4 شاخصهای خسارت بیشینه شکلپذیری19
2-3-5میانگین وزنی شاخصهای خسارت20
2-3-6 تاریخچه شاخص خسارت20
2-4 کنترل‌های لرزهای24
2-4-1 انواع سیستم های کنترل‌کننده لرزهای24
2-4-1-1 سیستم کنترل‌کننده غیرفعال25
2-4-1-2 سیستم کنترل‌کننده فعال26
2-4-1-3 سیستم کنترل‌کننده پیوندی27
2-4-1-4 سیستم کنترل‌کننده نیمه فعال28
2-5 میراگرها28
2-5-1 میراگرهای جرمی تنظیم شده29
2-5-2 میراگر مایع تنظیم شده31
2-5-3 میراگر ویسکوز42
2-5-4 میراگرهای تسلیمی (فلزی)35
2-5-5 میراگرهای آلیاژ فلزی با تغییرشکل حافظه ای38
2-5-6 میراگرهای اصطکاکی40
2-5-7 میراگرهای ویسکوالاستیک42
2-5-7-1 ساختار مواد ویسکوالاستیک42
2-5-7-2 مشخصات دینامیکی میراگرهای ویسکوالاستیک43
2-5-7-3 مدلسازی سازههای دارای میراگر ویسکوالاستیک46
2-5-7-4 روش انرژی کرنشی مودال48
2-5-7-5 روش طراحی49
2-5-7-6 پیشینه کاربردی میراگرهای ویسکوالاستیک51
فصل 3 معرفی و مدلسازی سازههای موردمطالعه54
3-1 مقدمه55
3-2 قابهای موردبررسی در این مطالعه55
3-3 بارگذاری و طراحی قابها در نرمافزار ETABS ver9.5.056
3-4 چگونگی انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی59
3-5 انتخاب شتاب‌نگاشت‌ها60
3-6 هم‌پایه کردن شتاب‌نگاشت‌های انتخابی61
3-7 خصوصیات نرمافزار Perform 3D61
3-7-1 المانهای مورداستفاده در نرمافزار Perform 3D61
3-7-2 گام زمانی در آنالیز غیرخطی نرمافزار Perform 3D62
3-7-3 تکنیک حل نرمافزار Perform 3D62
3-7-4 انرژی در نرمافزار Perform 3D62
3-7-4-1 محاسبه انرژیهای غیر الاستیک و کرنشی63
3-7-4-2 خطای انرژی65
3-7-5 فرضیات تحلیل دینامیکی و مدلسازی در نرمافزار Perform3D65
3-7-6 مدلسازی میراگر ویسکوالاستیک در نرمافزار Perform 3D65
3-7-7کنترل صحت مدلسازی میراگر ویسکوالاستیک در نرم افزارPerform 3D68
فصل 4 نتایج و تفسیر آنها71
4-1 مقدمه72
4-2 بررسی نتایج تغییر مکان نسبی طبقات73
4-2-1 قاب 4 طبقه73
4-2-2قاب 8 طبقه75
4-2-3 قاب 12 طبقه77
4-2-4نتایج میانگین تغییر مکان نسبی طبقات در قابها79
4-3 بررسی نتایج تاریخچه زمانی انرژی ورودی زمینلرزه81
4-3-1نتایج تاریخچه زمانی انرژی ورودی زلزله لندرز81
4-3-1-1 قاب 4 طبقه81
4-3-1-2 قاب 8 طبقه83
4-3-1-3 قاب 12 طبقه83
4-3-2نتایج تاریخچه زمانی انرژی ورودی زلزله طبس84
4-3-2-1 قاب 4 طبقه84
4-3-2-2 قاب 8 طبقه85
4-3-2-3 قاب 12 طبقه86
4-4 بررسی انرژی هیسترزیس در سازه87
4-4-1 قاب 4 طبقه88
4-4-2 قاب 8 طبقه89
4-4-3 قاب 12 طبقه90
4-4-4بررسی میانگین انرژی هیسترزیس وارد بر قابها91
4-5 بررسی انرژی باقیمانده در سازه91
4-5-1قاب 4 طبقه92
4-5-2 قاب 8 طبقه93
4-5-3 قاب 12 طبقه94
4-5-4بررسی میانگین انرژی باقیمانده در قابها 95
4-6 بررسی نسبت انرژی هیسترزیس به انرژی ورودی در قابها95
4-7 بررسی توزیع خسارت در ارتفاع قابهای موردبررسی96
4-7- قاب 4 طبقه 96
4-7-2 قاب 8 طبقه98
4-7-3 قاب 12طبقه 100
4-7-4 نتایج میانگین شاخص خسارت طبقات در قابها102
4-8 بررسی شاخص خسارت کل سازه در قابهای موردبررسی104
4-9 بررسی برش پایه در سازه105
4-9-1 قاب 4 طبقه106
4-9-2 قاب 8 طبقه107
4-9-3 قاب 12طبقه108
4-9-4 نتایج میانگینبرش پایه قابهای موردبررسی109
4-10 بررسی جابجایی بام در سازه110
فصل 5 جمع‌بندی و پیشنهادها111
5-1 مقدمه112
5-2 نتیجه‌گیری112
5-3 پیشنهادات113
مراجع115
فهرست شکل‌ها
شکل (1-1) خسارت جانی ناشی از زمینلرزههای مهم3
شکل (2-1) مدل ریاضی حرکت یک سیستم یک درجه آزادی8
شکل (2-2) تاریخچه زمانی انرژِی یک قاب خمشی فولادی 5 طبقه با میرایی 5 درصد11
شکل
(2-3) نحوه عملکرد میراگر جرمی، راست - چگونگی وارد شدن نیروی اینرسی
میراگر، وسط - حرکت ساختمان به سمت راست، ثابت ماندن جرم و جمع وکشیده شدن
فنرها، چپ - حرکت ساختمان به سمت چپ، ثابت ماندن جرم و جمع وکشیده شدن
فنرها30
شکل (2-4) میراگر مایع تنظیم‌شده ستونی در برج ملینیوم31
شکل (2-5) میراگر مایع تلاطمی32
شکل (2-6) میراگر ویسکوز به همراه جزئیات آن33
شکل (2-7) حلقه کامل انرژی تلف‌شده برای میرایی ویسکوز35
شکل (2-8) میراگر تسلیمی مثلثی شکل (TADAS) و منحنی پسماند آن36
شکل (2-9) میراگر تسلیمی X-شکل(ADAS)36
شکل (2-10) سیستم بادبند شکل‌پذیر37
شکل (2-11) میراگرهای تسلیمی در بادبندهای هم‌محور37
شکل (2-12) منحنی‌های تنش و کرنش و جزییات انتقال حرارت برای اصطلاحاً رفتار فوق الاستیک39
شکل (2-13) منحنی‌های تنش و کرنش و جزییات انتقال انرژی برای حالت میرایی هیسترزیس فلز ترد39
شکل (2-14) حلقه‌های هیسترزیس برای میراگرهای آلیاژی با تغییر شکل حافظه‌ای a) رفتار فوق الاستیک SMA و b) میرایی هیسترزیس فلز ترد40
شکل (2-15) حلقه‌های پسماند انواع میرایی‌ها41
شکل (2-16) میراگر ویسکوالاستیک42
شکل (2-17) منحنی پسماند میراگر ویسکوالاستیک44
شکل (2-18) ضریب افزایش دینامیکی برحسب فرکانس بار وارده به فرکانس طبیعی سیستم مدلسازی46
شکل (2-19)مدل تحلیلی ماکسول برای مواد ویسکوالاستیک47
شکل (2-20) مدل تحلیلی کلوین برای مواد ویسکوالاستیک47
شکل (3-1) مشخصات مقاطع قاب 4 طبقه57
شکل (3-2) مشخصات مقاطع قاب 8 طبقه57
شکل (3-3) مشخصات قاب 12 طبقه58
شکل (3-4) جانمایی میراگر در قاب 8 طبقه59
شکل (3-5) بارگذاری و باربرداری یک المان غیرخطی63
شکل (3-6) تغییرات انرژی برای مسیرهای شکل (3-5)64
شکل (3-7) نمودار مدول ذخیره برشی برحسب فرکانس.66
شکل (3-8) نمودار مدول اتلاف برشی برحسب فرکانس.66
شکل (3-9) ابعاد و اندازه ساختمان مورد آزمایش68
شکل (3-10) منحنی هیسترزیس میراگر ویسکوالاستیک تحت زلزله السنترو 69
شکل (3-11) منحنی هیسترزیس حاصل از مدلسازی در Perform3D70
شکل (4-1) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور بدون میراگر74
شکل (4-2) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور با میراگر74
شکل (4-3) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک بدون میراگر75
شکل (4-4) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک با میراگر75
شکل (4-5) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور بدون میراگر76
شکل (4-6) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور با میراگر76
شکل (4-7) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک بدون میراگر77
شکل (4-8) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک با میراگر77
شکل (4-9) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور بدون میراگر78
شکل (4-10) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور با میراگر78
شکل (4-11) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک بدون میراگر79
شکل (4-12) نتایج تغییر مکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک با میراگر79
شکل (4-13) نتایج میانگین تغییرمکان نسبی طبقات در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک80
شکل (4-14) نتایج میانگین تغییرمکان نسبی طبقات در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک80
شکل (4-15) نتایج میانگین تغییرمکان نسبی طبقات در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک81
شکل (4-16) قاب 4 طبقه تحت رکورد دور لندرز بدون میراگر82
شکل (4-17) قاب 4 طبقه تحت رکورد دور لندرز با میراگر82
شکل (4-18) قاب 4 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز بدون میراگر82
شکل (4-19)قاب 4 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز با میراگر82
شکل (4-20) قاب 8 طبقه تحت رکورد دور لندرز بدون میراگر83
شکل (4-21) قاب 8 طبقه تحت رکورد دور لندرز با میراگر83
شکل (4-22)قاب 8 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز بدون میراگر83
شکل (4-23)قاب 8 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز با میراگر83
شکل (4-24) قاب 12 طبقه تحت رکورد دور لندرز بدون میراگر84
شکل (4-25) قاب 12 طبقه تحت رکورد دور لندرز با میراگر84
شکل (4-26) قاب 12 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز بدون میراگر84
شکل (4-27)قاب 12 طبقه تحت رکورد نزدیک لندرز با میراگر84
شکل (4-28) قاب 4 طبقه تحت رکورد دور طبس بدون میراگر85
شکل (4-29) قاب 4 طبقه تحت رکورد دور طبس با میراگر85
شکل (4-30) قاب 4 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس بدون میراگر85
شکل (4-31)قاب 4 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس با میراگر85
شکل (4-32) قاب 8 طبقه تحت رکورد دور طبس بدون میراگر86
شکل (4-33) قاب 8 طبقه تحت رکورد دور طبس با میراگر86
شکل (4-34) قاب 8 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس بدون میراگر86
شکل (4-3)قاب 8 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس با میراگر86
شکل (4-36) قاب 12 طبقه تحت رکورد دور طبس بدون میراگر87
شکل (4-37) قاب 12 طبقه تحت رکورد دور طبس با میراگر87
شکل (4-38) قاب 12 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس بدون میراگر87
شکل (4-39)قاب 12 طبقه تحت رکورد نزدیک طبس با میراگر87
شکل (4-40) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، دردوحالت با و بدون میراگر88
شکل (4-41) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر88
شکل (4-42) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، در دو حالت با و بدون میراگر89
شکل (4-43) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر89
شکل (4-44) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، در دو حالت با و بدون میراگر90
شکل (4-45) انرژی هیسترزیس وارد بر قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر90
شکل (4-46) میانگین انرژی هیسترزیس وارد بر قابها تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر91
شکل (4-47) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، دردوحالت با و بدون میراگر92
شکل (4-48) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر92
شکل (4-49) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، در دو حالت با و بدون میراگر93
شکل (4-50) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر93
شکل (4-51) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور، در دو حالت با و بدون میراگر94
شکل (4-52) نمودار انرژی باقیمانده در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر94
شکل (4-53) میانگین انرژی باقیمانده در قابها تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک، در دو حالت با و بدون میراگر95
شکل (4-54) نسبت میانگین انرژی هیسترزیس به انرژی ورودی در قابها تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک96
شکل (4-55) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت بدون میراگر97
شکل (4-56) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت با میراگر97
شکل (4-57) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت بدون میراگر98
شکل (4-58) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت با میراگر98
شکل (4-59) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت بدون میراگر99
شکل (4-60) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت با میراگر99
شکل (4-61) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت بدون میراگر100
شکل (4-62) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت با میراگر100
شکل (4-63) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت بدون میراگر101
شکل (4-64) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در حالت با میراگر101
شکل (4-65) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت بدون میراگر102
شکل (4-66) نتایج توزیع خسارت در طبقات قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در حالت با میراگر102
شکل (4-67) نتایج میانگین توزیع خسارت در قاب 4 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک103
شکل (4-68) نتایج میانگین توزیع خسارت در قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک103
شکل (4-69) نتایج میانگین توزیع خسارت در قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک104
شکل (4-70) نتایج میانگین خسارت کلی در قابهای موردبررسی تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک105
شکل (4-71) برش پایه قاب 4طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در دو حالت با و بدون میراگر (تن)106
شکل (4-72) برش پایه قاب 4طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در دو حالت با و بدون میراگر (تن)106
شکل (4-73) برش پایه قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در دو حالت با و بدون میراگر (تن)107
شکل (4-74) برش پایه قاب 8 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در دو حالت با و بدون میراگر (تن)107
شکل (4-75) برش پایه قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه دور در دو حالت با و بدون میراگر (تن)108
شکل (4-76) برش پایه قاب 12 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک در دو حالت با و بدون میراگر (تن)108
شکل (4-77) میانگین برش پایه قابهای موردبررسی، تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک در دو حالت با و بدون میراگر (تن)109
فهرست جدول‌ها
جدول (2-1) خواص یک میراگر ویسکوالاستیک نمونه45
جدول (2-2) مقادیر نسبت میرایی و تغییرات فرکانس منطبق با آن برای یک میراگر ویسکوالاستیک خاص با فرض میرایی متناسب48
جدول (3-1) مشخصات رکورد زلزلههای حوزه نزدیک مورد استفاده در این تحقیق60
جدول (3-2) مشخصات رکورد زلزلههای حوزه دور مورد استفاده در این تحقیق60
جدول (3-3) اطلاعات سختی و میرایی میراگر ویسکوالاستیک در قاب 4 طبقه67
جدول (3-4) اطلاعات سختی و میرایی میراگر ویسکوالاستیک در قاب 8 طبقه67
جدول (3-5) اطلاعات سختی و میرایی میراگر ویسکوالاستیک در قاب 12 طبقه67
جدول (3-6) مشخصات مقاطع المانهای مورداستفاده68
جدول (3-7) ابعاد و اندازه میراگر ویسکوالاستیک69
جدول (4-1) جدول حالات مختلف بررسی قابها در این پژوهش73
جدول (4-2) مقادیر جابجایی بام برحسب سانتیمتر برای رکوردهای حوزه دور110
جدول (4-3) مقادیر جابجایی بام برحسب سانتیمتر برای رکوردهای حوزه نزدیک110
فهرست نمادها
انرژی ورودی.................................
انرژی جنبشی ................................
انرژی میرایی................................
انرژی کرنشی الاستیک..........................
انرژی هیسترتیک..............................
شاخص خسارت پارک انگ........................
میراگر ویسکوالاستیک......................... VED
مدول ذخیره برشی ............................
مدول اتلاف برشی..............................
مدول مرکب برشی..............................
سختی میراگر.................................
میرایی میراگر...............................
نسبت میرایی معادل ..........................
مدول اتلاف....................................
فصل 1
مقدمه
1-1 مقدمه
سالانه در جهان، به‌طور متوسط 10000 نفر در اثر زلزله میمیرند (شکل
(1-1)). بررسیهای سازمان یونسکو نشان میدهد که خسارت مالی ناشی از زلزله
از سال 1926 تا 1950 میلادی، چیزی در حدود 10 میلیارد دلار بوده است. در
این فاصله زمانی در آسیای میانه دو شهر و 200 روستا تخریب شدند. از آن موقع
به بعد نیز چندین شهر ازجمله عشقآباد (1948)، اقادیر (1960)، اسکو پیه
(1963)، ماناگوا (1972)، گمونا و تانگ شان (1976)، مکزیکوسیتی (1985)،
اسپیتاکا (1988)، کوبه (1995)، شهرهایی در ترکیه و تایوان (1999) و صدها
روستا در اثر زمینلرزه با خاک یکسان شدند. نوشتههای تاریخی گواه نگرانی
دیرینه بشر از خطرات ناشی از زمینلرزه میباشند[1]. به همین دلیل است که
انسان درصدد مقابله با این پدیده طبیعی میباشد که در این راه پیشرفتهای
چشمگیری نیز کرده است. اما بااین‌وجود به دلیل پیچیدگی بیش‌ازحد این پدیده
کماکان نتوانسته چه ازلحاظ جانی و چه ازلحاظ مادی به ایمنی و تضمین کامل
برسد.
امروزه به‌خوبی مشخص‌شده است که سازههای طراحی‌شده بر اساس ضوابط
آیین‌نامه‌های موجود، در برابر زلزلههای شدید، متحمل خسارات سنگین خواهند
شد. ولی بااین‌وجود هنوز برخی ضوابط طراحی لرزهای ( خصوصاً در طراحی اولیه
سازهها ) بر پایه تحلیلهای ارتجاعی و استفاده از یک نیروی استاتیکی
معادل با زلزله بناشده‌اند[2و3].
بارهای لرزهای اصولاً ماهیتی قراردادی و اعتباری داشته و نیروهای طراحی
لرزهای پیشنهادشده توسط آیین‌نامه‌ها عموماً به‌مراتب کوچک‌تر از
نیروهایی میباشند که در هنگام زلزله به سازه وارد میگردند. نیروهای بکار
گرفته‌شده به‌وسیله زلزله به ویژگیهای الاستیک و پلاستیک سازه بستگی
دارند.
پژوهشهای مختلف نشان میدهند که در پاسخ لرزهای سازهها، پارامترهای
دیگری نیز دخیل میباشند و صرف بحث نیرو - تغییر مکان در ارتجاعی یا حتی
الاستوپلاستیک کامل دوخطی نمیتواند توجیه‌کننده تمامی رفتارهای لرزهای
سازه باشد. درنتیجه پژوهشگران، به دنبال پیشنهاد روشی نوین در طرح لرزهای
سازهها میباشند. در همین راستا و طی دو دهه اخیر بحث انرژی بسیار
موردتوجه قرارگرفته است. زیرا با پیشرفتهای حاصل‌شده در این روش، بسیاری
از پارامترها و رفتارهای مطرح در طرح لرزهای سازهها قابلیت توجیه و اعمال
در فرآیند طراحی را یافتهاند. بااین‌وجود، هنوز هم ناشناختهها و
کاستیهای فراوانی درروش انرژی وجود دارد که مانع از ارائه آن به‌عنوان یک
روش جامع در قالب آیین‌نامه‌ای مطمئن گشته است. با توجه به تحقیقات و
پژوهشهای گسترده‌ای که در حال حاضر روی این موضوع در سطح جهان صورت
میگیرد، آتیهای روشن برای آن پیش‌بینی میگردد و چه‌بسا در آیندهای
نزدیک، اصول و ضوابط موجود فعلی در آیین‌نامه‌ها با اصول و ضوابط روش انرژی
جایگزین گردند.
شکل (1-1) خسارت جانی ناشی از زمینلرزههای مهم[1]
1-2 ضرورت و اهداف تحقیق
بامطالعه رفتار ساختمانهایی که به روش مقاومتی طراحی‌شده‌اند و تحت
آنالیزهای دینامیکی غیرخطی قرارگرفته‌اند میتوان مشاهده کرد که در طراحی
بر اساس مقاومت علیرغم توزیع یکنواخت مقاومت در طبقات، این روش دارای
ضعفهایی است و نمیتواند روش کاملی برای طراحی ساختمانها باشد و همواره
یک تمرکز انرژی و خسارت در یک یا دوطبقه مشاهده میشود. مطالعات نشان
میدهد که بررسی سازهها بر اساس مفاهیم انرژی میتواند رفتار سازه را در
هنگام زلزله بهتر نشان دهد، ازاین‌رو در این مطالعه سعی شده که سازه بر
اساس مفاهیم انرژی موردبررسی قرار گیرد.
با وقوع زلزله انرژی زیادی به سازه وارد میشود، سازه باید این انرژی را
به‌صورتهای مختلف جذب و یا تلف کند. اعضای سازه در برابر انرژی زلزله که
مقدار قابل‌توجهی است، وارد محدوده غیر ارتجاعی میشوند تا با تغییرشکلهای
خود بتوانند این انرژی را جذب کنند. با وارد شدن اعضای سازهها به محدوده
غیر ارتجاعی، تغییرشکلهای ماندگاری در سازه به وجود میآید که برای ادامه
بهرهبرداری از سازه، باید آن اعضایی که بیش‌ازحد تغییر شکل دادهاند یا
دیگر قابلیت بهرهبرداری را ندارند را با اعضای جدید جایگزین و یا آنها را
تقویت نمود که اجرای این کار دشوار و هزینه آن نیز بالا میباشد. لذا با
قرار دادن میراگرها در سازه، این میراگرها با جذب انرژی زلزله از وارد شدن
دیگر اجزای سازه به محدوده غیر ارتجاعی جلوگیری به عمل میآورند و درنتیجه
بعد از زلزله اجزای مختلف سازه همچنان قابلیت بهرهبرداری خود را حفظ
کردهاند و فقط میتوان با بازدید میراگرها در صورت لزوم آنها را تعویض و
یا تعمیر نمود.
