بررسی تأثیر استفاده از سیستم‌های کنترل فعال برطراحی سازه‌ها براساس عملکرد

کاهش پاسخ سازه‌ها و حفظ ایمنی آن‌ها طی اعمال بارهای طبیعی مانند زلزله و بادهای قوی، که می‌توانند اثرات زیانباری بر سازه‌های عمرانی داشته باشند، همواره از دغدغه‌های مهندسان سازه بوده‌است. هم‌چنین به مرور زمان، سازه‌ها به سوی سازه‌های نرم‌تر مانند ساختمان‌های بلند و پل‌های طویل گرایش پیدا کرده‌اند، از این‌رو استفاده از سیستم‌های جدید، مانند سیستم‌های کنترل فعال، به یک ضرورت تبدیل شده‌ است. از سوی دیگر در سال‌های اخیر، نیاز به اراﺋه روش‌های جدید بر مبنای تحلیل‌های غیرخطی که رفتار واقعی مصالح را نیز درنظر می‌گیرند و ناتوانی بررسی وضعیت سازه پس از تسلیم در روش طراحی بر اساس نیرو، طراحی سازه‌ها را به سمت روش جدید طراحی براساس عملکرد، سوق داده است. در روش طراحی بر اساس عملکرد، امکان انتخاب اهداف عملکردی وسیعی متناسب با نیاز مورد نظر فراهم می‌آید و لذا سازه بر اساس حفظ یک سطح عملکردی مشخص طراحی می‌شود. در این مقاله حداکثر جابه‌جایی مجاز سازه برای حفظ آن در سطح مشخصی از عملکرد با استفاده از روش بیان شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان‌های موجود ایران (نشریه‌ 360) و با استفاده از تحلیل غیرخطی استاتیکی فزآینده (Pushover) به‌دست آورده شده و با تغییر مکانی که موجب خروج از سطح عملکردی بالاتر از سطح عملکرد فرضی اولیه می‌گردد، مقایسه می‌شود. سپس با استفاده از روش‌های محاسباتی کنترل فعال، نیروی کنترلی به‌گونه‌ای به سازه اعمال می‌شود که جابه‌جایی سازه در سطح عملکردی بالاتر از عملکرد فعلی آن قرار گیرد. بررسی‌ها روی دو قاب ساختمانی 5 و 10 طبقه که بر اساس سطح عملکرد ایمنی جانی (LS) طراحی شده‌اند و لازم است در برابر زلزله خاص با کاربرد سیستم کنترل فعال در سطح عملکردی قابلیت استفاده بی‌وقفه (IO) قرار گیرند، انجام شده و در نهایت نتایج حاصل از اعمال نیروی کنترل در کاهش پاسخ سازه‌ها، نشان داده شده است.

Keywords:

کنترل فعال سازه , طراحی براساس عملکرد , تحلیل غیرخطی استاتیکی فزآینده (Pushover) , سطح عملکرد ایمنی جانی (LS) , سطح عملکرد قابلیت استفاده بی‌وقفه (IO)