الأداء الزلزالي للمباني الخرسانية المسلحة مع أو بدون جدران القص، دراسة باستخدام طريقة العناصر المحدودة لارتفاعات المباني

الملخص

نظرًا لهشاشة المباني الخرسانية المسلحة أمام الزلازل، اتجه المهندسون الإنشائيون إلى اعتماد أنظمة مقاومة للأحمال الجانبية لتحسين أداء المباني تحت تأثير الزلازل. وتُعد الجدران القصية من أكثر هذه الأنظمة فاعلية في الحد من الإزاحات الجانبية وزيادة قدرة المبنى على تبديد الطاقة الزلزالية. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير الجدران القصية على السلوك الزلزالي لمبانٍ خرسانية ثلاثية الأبعاد بارتفاعات مختلفة (10، 20، و30 طابقًا)، من خلال نمذجة العناصر المحددة والتحليل الزمني للتاريخ الإنشائي باستخدام برنامج LUSAS FEA 14.03.

تم تحليل ستة نماذج: ثلاثة بدون جدران قصية وثلاثة أخرى تحتوي على جدران قصية موزعة حول نواة المصعد. استُخدم سجل زلزال إل سنترو لعام 1940 كمدخل زلزالي على مدى 10 ثوانٍ، وتم استخراج قيم الإزاحة والسرعة والتسارع وشكل الأطوار الطبيعية. أظهرت النتائج أن استخدام الجدران القصية خفّض الإزاحات القصوى من 0.1263 إلى 0.0571 متر (بنسبة 54.7%) في نموذج العشرة طوابق، ومن 0.4666 إلى 0.2669 متر (بنسبة 42.7%) في نموذج العشرين طابقًا، ومن 0.6466 إلى 0.3033 متر (بنسبة 53.1%) في نموذج الثلاثين طابقًا. كما تم التحقق من النتائج بمقارنتها مع برنامج ETABS، وكانت نسبة التفاوت أقل من 3%.

أظهرت التحليلات الديناميكية أن الجدران القصية تؤثر بشكل كبير على خصائص المبنى الزلزالية، من خلال رفع الترددات الطبيعية وتحويل مشاركة الكتلة إلى أطوار أعلى. على سبيل المثال، تجاوزت نسبة مشاركة الكتلة 90% في الطور الخامس للنموذج بدون جدران قصية، بينما تحققت في الطور الخامس والثلاثين عند وجود الجدران القصية. تؤكد هذه النتائج على أهمية إدماج الجدران القصية في تصميم المباني الخرسانية المسلحة الواقعة في المناطق المعرضة للزلازل.