جداسازی لرزه‌ای-ژئوتکنیکی ساختمان‌های کوتاه و میان مرتبه با ایجاد لایه منعطف برشی از مصالح ماسه و لاستیک

هزینه زیاد اجرای سیستم‌های نوینِ جداسازی، مانع توسعه آن‌ها در کشورهای در حال توسعه شده است. از این رو در این پژوهش سعی شده است با ارائه یک ایده،‌ راهکاری اقتصادی برای جداسازیِ ساختمان‌ها ارائه گردد. بدین منظور در زیر شالوده ساختمان، یک لایه با قابلیت تغیرشکل برشی با مصالح ماسه یا مخلوط ماسه-لاستیک اجرا می‌گردد. برای تامین حرکت جانبی لایه مورد نظر، درز انقطاعی پیرامون لایه خاک ایجاد شده و با مصالح انعطاف پذیر پر می‌گردد تا ضمن جلوگیری از مشکلات اجرایی، مانعی برای حرکت ایجاد نشود. وجود درز انقطاع در اطراف خاک زیر فونداسیون در عمقی مشخص باعث می‌شود که لایه مذکور قابلیت تغییرشکل‌های برشی را داشته و بدین ترتیب به دلیل سختی جانبی کم و میرایی نسبتا مناسب، دامنه شتاب نوسان ورودی سازه به طور قابل توجهی کاهش -یابد. برای بررسی عملکرد سیستم جداساز پیشنهادی، مدل‌های متعددی که عوامل موثر در سیستم جداساز شامل نوع مصالح لایه جداساز، عرض درز پیرامونی و ضخامت لایه را منظور کرده‌اند در محیط برنامه opensees ساخته شده‌اند. در این مدل‌ها یک سازه 9 طبقه قاب خمشی فولادی به همراه لایه خاک زیر آن با شرایط مذکور تحت روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با شتابنگاشت‌های مناسب تحلیل شده است. جهت ارزیابی عملکرد سیستم جداساز، پاسخ‌های حداکثر جابجایی نسبی جانبی طبقات، حداکثر جابجایی جانبی طبقات، حداکثر نیروی محوری ستون و حداکثر چرخش مفصل پلاستیک تیر در مدل‌های مختلف با یکدیگر مقایسه شده‌اند. نتایج ارزیابی نشان می‌دهد، سیستم جداساز پیشنهادی فارغ از نوع مصالح به کار رفته و اندازة درز پیرامونی و ضخامت لایه جداساز، در کاهش پاسخ‌های تعیین کنندة سطح عملکرد سازه، نظیر جابجایی نسبی طبقات و چرخش مفاصل پلاستیک بسیار تاثیرگذار بوده است. بهترین عملکرد مربوط به سیستم جداساز با مصالح ترکیبی ماسه و خرده لاستیک با ضخامت لایة 0.5 متر و عرض درز پیرامونی برابر 10 سانتی‌متر بوده است.

geotechnical seismic isolation for low‐to‐medium‐rise buildings using sand-rubber deformable layer

the high costs of base-isolation systems is one of the obstacles for their application in developing countries. in this research, a low-cost base-isolation system for low-to-medium-rise building has been proposed. for this purpose, a soil layer with plain sand or sand-rubber mixture is applied under building base. to provide lateral movement, a gap is created around the soil layer and filled with flexible materials. this gap let the layer have shear deformations and thus the amplitude of the structural response will be potentially decreased. to evaluate the performance of the proposed base-isolation system, several models have been developed in opensees software, with the aim to study the effective factors: the type of layer material, gap width and layer thickness. in these models, a 9-story structure of steel moment frame system including soil layer with the prescribed factors has been analysed by nonlinear time-history analysis procedure with appropriate ground motion records. to evaluate the performance of the proposed base-isolation system, the responses of peak story drift, peak story displacement, maximum axial force of the column and maximum rotation of the plastic hinge of the beam in different models have been compared. the results show that the proposed system, have been very effective in reducing the structural seismic responses. the base-isolation with sand-rubber mixture and layer thickness of 0.5 m and gap width of 10 cm, showed the best performance.