اثر خرپشته بر رفتار ديناميكي ساختمان‌هاي كوتاه ‌مرتبه

اين مقاله اهميت تأثير خرپشته‌ها را در پاسخ ديناميكي ساختمان‌هاي كوتاه‌مرتبه نشان مي‌دهد. براي اين منظور، نخست ساختماني سه طبقه و با شش دهانه قاب مهاربندي با كمك آيين‌نامه‌هاي ASCE 7 و AISC طراحي مي‌شود. قاب‌هاي مهاربندي براي تحليل ديناميكي خطي در نرم‌افزار OpenSees ساخته مي‌شوند. سپس خرپشته مي‌تواند با افزودن جرم متمركز كوچكي همراه با المان‌هاي فنر خطي و ميراگر مدل شود. سه نسبت جرمي 0.01، 0.1 و 0.2 براي خرپشته درنظر گرفته مي‌شود. اكنون اگر بسامد طبيعي خرپشته، ، برابر هر درصدي از بسامد اساسي قاب پايه، ، گرفته شود، براي هر يك از نسبت‌هاي جرمي، مي‌توان طيف‌هايي را براي پاسخ سازه با خرپشته ارائه داد كه با طيف پاسخ همان سازه، اما بدون خرپشته، مقايسه مي‌گردند. اين طيف‌ها براي تحريك پايه‌ي همساز (موج سينوسي) به‌دست مي‌آيند. نتايج اين مقايسه‌ها نشان مي‌دهند كه خرپشته‌ها، با بسامدهاي كاملاً مشخصي (نسبت به بسامد اساسي قاب)، بازه تشديد سازه (ي بدون خرپشته) را به‌صورت پهن‌كردن، بالاتر بردن و كشاندن قله تشديد به سمت چپ طيف، گسترده‌تر مي‌سازند. از طرف ديگر مي‌توان، بسامد خرپشته‌ها را چنان تنظيم كرد كه با افزودن آن‌ها به سازه‌ي بدون خرپشته، پاسخ سازه در بسامد تشديد خود، تا 82% كنترل (كاهش) يابد. اين اثرات، به‌سامان، اثر تشديدكنندگي و اثر كنترلي خرپشته ناميده مي‌شوند و به‌صورت تابعي از نسبت جرمي خرپشته افزايش مي‌يابند. دليل رخ‌دادن چنين اثراتي با بررسي ويژگي‌هاي ديناميكي قاب در مودهاي مختلف آن، در برابر تغييرات جرم و بسامد خرپشته‌ها، در اين پژوهش روشن مي‌شود. ضمناً از نتايج اين پژوهش مي‌توان در روش‌هاي به‌سازي ساختمان‌هاي موجود يا طرح‌هاي اقتصادي‌تر براي ساختمان‌هاي نو بهره برد.