اثرات مودهاي بالاتر و درجات آزادي بر نياز انرژي در سازه‌هاي بتن‌آرمه با ديوار برشي فولادي

Effects of higher modes and degrees of freedom on energy requirement in reinforced concrete structures with steel shear wall

لازم است جهت طراحي بهينه قاب‌هاي خمشي بتن‌ آرمه با ديوار برشي فولادي به ارائه معيارهاي طراحي لرزه‌اي سيستم‌هاي سازه‌اي به‌ طور مناسب پرداخته شود. محققين براي اندازه‌گيري و كمينه‌سازي خسارت‌هاي تجمعي به سازه‌ها از نيازهاي انرژي به‌ عنوان ابزاري مهم و كارآمد استفاده نموده كه اين نيازهاي انرژي به ‌شدت و زمان تداوم زلزله وابسته است. لذا در اين پژوهش تلاش مي‌شود تا با بررسي ويژگي‌هاي پاسخ انرژي حاصل از تحليل سيستم‌هاي يك درجه آزادي معادل در برابر شتاب‌نگاشت‌هاي نزديك گسل پالس گونه به تخمين انواع بيشينه انرژي و رابطه آن با سيستم چند درجه آزادي براي سه سازه بتن ‌آرمه با ديوار برشي فولادي كوتاه، ميان و بلند مرتبه تحت ضرايب شكل‌پذيري 1، 2، 3، 4 و 5 با مد‌ل‌سازي در نرم‌افزار OpenSees پرداخته شود. از طرفي كليه مدل‌ها به ‌صورت يك سازه يك درجه آزادي مد‌ل‌سازي شده‌اند. با توجه به اينكه در سال‌هاي اخير ديوارهاي برشي فولادي در قاب‌هاي بتن ‌آرمه مورد استقبال مهندسان قرار گرفته و در زمينه‌ي نياز انرژي با رويكرد تقاضاي شكل‌پذيري در سازه‌هاي بتني همراه با ديوار برشي فولادي كار تحقيقاتي مبسوطي صورت نگرفته است، لذا اهميت مطالعه در اين زمينه بيش ‌از پيش تبيين مي‌نمايد. نتايج بررسي تغييرات نسبت انرژي چرخه‌اي به‌ كل انرژي تلف ‌شده در سازه‌ها نشان مي‌دهد كه در سيستم چند درجه آزادي مستقل از دوره تناوب بوده به قسمتي كه اثر مودهاي بالاتر چندان بر آن قابل‌ توجه نيست. همچنين با افزايش ضريب شكل‌پذيري اين نسبت براي سيستم چند درجه آزادي به نتايج سيستم يك درجه آزادي نزديك‌تر شده و به تعبيري افزايش ضريب شكل‌پذيري منجر به كاهش اثرات مودهاي بالاتر مي‌گردد.

It is necessary to provide seismic design criteria for structural systems in order to optimally design bending reinforced concrete frames with steel shear wall. Researchers have used energy requirements as one of the most important and efficient tools to measure and minimize cumulative damage to structures, which depend strongly on the time and duration of the earthquake. Therefore, this study attempts to investigate the energy response properties of an equivalent single degree of freedom versus near pulse species acceleration accelerometers to estimate the maximum energy types and its relation to a multi-degree of freedom for three reinforced concrete structures with steel shear walls, low-rise, mid-rise and high-rise under ductile coefficients of 1, 2, 3, 4 and 5. The results of the study of the changes in the ratio of cyclic energy to total energy wasted in the structures show that in the multi-degree system, the period is independent of the periodicity to the extent that the effect of higher modes is negligible. Also, by increasing the ductility coefficient, this ratio for the multi-degree system is closer to the results of the one-degree system and, in a sense, increasing the ductility coefficient results in a decrease in the effects of higher modes.