بررسی حرکت گهواره‌ای در ساختمان‌های بتنی دارای سیستم دوگانه قاب خمشی با دیوار برشی

معمولا در طراحی ساختمان‌ها، فونداسیون به صورت صلب فرض می‌شود و نوع خاک و تاثیری که می‌تواند بر انعطاف‌پذیری شالوده داشته باشد، به صورت مستقیم در مدلسازی‌ها اعمال نمی‌شود. این در حالیست که در نظر گرفتن اندرکنش بین خاک و سازه می‌تواند پاسخ سازه را تحت تاثیر قرار دهد. از سویی امروزه دیوارهای برشی به صورت گسترده‌ای در ساختمانهای بتنی بکار برده می‌شوند. هنگامی که این دیوارها تحت تاثیر زلزله‌های شدید قرار می‌گیرند، بلند شدگی و حرکات نوسانی را می‌‌توان در پایه این سیستم‌ها مشاهده کرد. در نتیجه، شالوده این سیستم‌ها تحت شرایط خاصی از روی زمین بلند میشود. در این مطالعه به بررسی شرایط تکیه‌گاهی پای ستون‌ها و دیوارهای برشی در ساختمان‌های بتنی دارای سیستم دوگانه قاب خمشی با دیوار برشی پرداخته شده است. برای این منظور در ابتدا یک ساختمان بتنی 8 طبقه با سیستم باربر جانبی دوگانه قاب خمشی با دیوار برشی مطابق با مقررات ملی ساختمان ایران و با استفاده از نرم افزار sap2000 تحلیل و طراحی شد. در مرحله بعد، قاب بیرونی سازه با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم افزار abaqus تحت دو شرایط مرزی مختلف شبیه‌سازی شد. در حالت اول اثر شالوده به صورت صلب و در حالت دوم اثر شالوده با امکان بلند شدگی (ایجاد حرکت گهواره‌ای) ارزیابی شد. برای در نظر گرفتن امکان بلند شدن فونداسیون و غیرخطی شدن موضعی خاک (حرکت گهواره‌ای)، در زیر دیوارهای برشی و ستون‌های سازه، فنرهایی متناسب با نوع خاک و به کمک مقادیر سختی ارائه شده توسط باولز تعریف شدند. متغیرها به ترتیب شامل نوع شرایط مرزی، مقاومت بتن (بتن با رده‌های c21، c40 و c60) و نوع خاک زیر شالوده (خاک رسی، ماسه‌ای سست و ماسه‌ای متراکم) بودند. نتایج حاصل نشان داد که در نظرگیری امکان بلند شدن سازه با حرکت گهواره‌ای، بستگی به مشخصات خاک زیر شالوده دارد؛ به طوری که نوع خاک می‌تواند نقش تاثیرگذاری بر تنش، تغییرمکان جانبی سازه و برش پایه سازه داشته باشد. همچنین در قاب‌هایی که شرایط مرزی پای ستون‌ها به صورت انعطاف‌پذیر در نظر گرفته شد، تغییر در نوع خاک سبب گردید بیشینه تغییرات تنشِ ایجاد شده در قاب حدوداً به میزان 60 درصد برسد.

Investigation of the Rocking Motion of RC Buildings Dual Shear Wall-Frame Structures

The foundation is usually assumed to be rigid, in the design of buildings and the impact of soil type on the flexibility of the foundation is not directly applied in simulations. However, considering the interaction between soil and structure can affect the structure’s response. On the other hand, shear walls are widely used in concrete buildings today. When these walls are affected by severe earthquakes, elevation and oscillating movements can be seen at the base of these systems. As a result, the foundations of these systems are lifted from the ground under certain conditions. In this study, the support conditions of columns and shear walls in concrete RC buildings with dual shear wallframe were investigated. For this purpose, at first, an 8storey concrete building with a dual RC shear wallframe system was analyzed and designed in accordance with the national building regulations of Iran using SAP2000 software. In the next step, the outer frame of the structure was simulated using finite element method and ABAQUS software under two different boundary conditions. In the first case, the effect of the foundation was evaluated as rigid and in the second case, the effect of the foundation was evaluated with the possibility of lifting (creating a rocking motion). In order to consider the possibility of lifting the foundation and localnonlinearity of the soil (creating a rocking motion) springs depending on the type of soil were defined with Bowles stiffness values. The variables include the type of boundary conditions, the strength of the concrete (C21, C40, and C60) and the type of soil (Clay, loose sand and dense sand). The results showed that considering the possibility of lifting the structure by a rocking motion depends on the characteristics of the soil under the foundation, so that the type of soil can play a role in stress, lateral displacement and base shear of the structure. Also, in frames where the boundary conditions of the column and shear walls were considered to be flexible, the change in soil type caused the maximum stress changes of the frame to reach about 60%.