وبلاگ

شکل ۴- ۹ متوسط شاخص­ های آسیب ستون­ها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام ۹۲
شکل ۴- ۱۰ نسبت متوسط شاخص­ های آسیب ستون­ها به متوسط شاخص­ های آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام ۹۳
شکل ۴- ۱۱ متوسط شاخص­ های آسیب طبقه اول نسبت به جابجایی نسبی تراز بام ۹۴
شکل ۴- ۱۲ متوسط شاخص­ های آسیب طبقه دوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام ۹۴
شکل ۴- ۱۳ متوسط شاخص­ های آسیب طبقه سوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام ۹۵
شکل ۴- ۱۴ بیشینه شاخص­ های آسیب نسبت به متوسط شاخص­ های آسیب ۹۶
شکل ۴- ۱۵ متوسط شاخص­ های آسیب طبقه سوم نسبت به متوسط کل شاخص­ های آسیب مقاطع ۹۶
شکل ۴- ۱۶ متوسط شاخص­ های آسیب ستون­ها نسبت به متوسط شاخص­ های آسیب تیرها ۹۷
شکل ۴- ۱۷ شاخص آسیب شکل­پذیری قاب­ها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام ۹۷
شکل ۴- ۱۸ بیشینه شاخص آسیب نسبت به متوسط شاخص آسیب (در لحظه زوال) ۱۰۳
شکل ۴- ۱۹ Plastic g-Factor (در لحظه زوال) نسبت به شکل­پذیری نهایی قاب ۱۰۴
ستون ۱۰۴
ستون ۱۰۵
تیر ۱۰۶
ستون نسبت به دوره تناوب مود اول ۱۰۷
 قاب ۱۰۷
 ستون ۱۰۸
 ستون ۱۰۹
شکل ۴- ۲۷ شکل­پذیری نهایی نسبت به دوره تناوب مود اول ۱۰۹
 قاب نسبت به شکل­پذیری نهایی ۱۱۰
شکل ۴- ۲۹ متوسط شاخص­ های آسیب نسبت به g-Factor کاربردی ۱۱۱
شکل ۴- ۳۰ متوسط شاخص­ های آسیب ستون­ها نسبت به شکل­پذیری نهایی ۱۱۱
شکل ۴- ۳۱ متوسط شاخص­ های آسیب نسبت به شکل­پذیری نهایی ۱۱۲
شکل ۴- ۳۲ متوسط شاخص­ های آسیب تیرها نسبت به متوسط شاخص آسیب ستون­ها ۱۱۳
شکل پ۲- ۱ مدل مندر برای بتن ۱۳۱

شکل پ۲- ۲ مدل هوشیکوما برای بتن ۱۳۵
شکل پ۲- ۳ رفتار میلگرد مدفون در بتن ۱۳۷
شکل پ۲- ۴ اثر لغزش پیوند (Bond Slip) در رفتار عنصر ۱۴۰
عنوان صفحه
شکل پ۲- ۵ منحنیِ چرخه­ای فولاد ۱۴۰
فهرست جدول­ها
عنوان صفحه
جدول ۱- ۱ سطوح عملکرد سازه­ای در بعضی از دستورالعمل­های بهسازی لرزه­ای ۶
جدول ۱- ۲ بعضی از شاخص­ های آسیب متداول ۱۳
جدول ۲- ۱ شاخص­ های آسیب بر پایه مدل­های خطی معادل ۳۷
جدول ۳- ۱ مشخصات فیزیکی مصالح در مدل­های مورد استفاده برای بتن و فولاد ۵۶
جدول ۳- ۲ مشخصات قاب­های مدل شده ۶۰
جدول ۴- ۱ تعداد قاب­های انتخابی به تفکیک مود زوال ۸۲
جدول ۴- ۲ پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع و فضاهای بررسی شده توسط آن­ها ۸۹
جدول ۴- ۳ پارامترهای موردنظر برای تفکیک قاب­های با مود زوال مفصل پلاستیک و حدود آن­ها ۹۹
جدول ۴- ۴ فضاهای بررسی شده برای تفکیک و میزان خطای آن­ها برای دسته­بندی قاب­ها ۱۱۳
فصل اول
مقدمه
۱-۱- پیش­گفتار
کشور ایران از جمله مناطق زلزله­خیز جهان است که هر چند وقت یک بار زلزله­های شدیدی در آن به وقوع می­پیوندد و متأسفانه تاکنون خسارات مالی و جانی زیادی نیز در بر داشته است. تحقیقات در زمینه علم مهندسی زلزله همواره با هدف کاهش خسارات جبران ناپذیر پدیده زلزله ادامه داشته است. با توجه به پیشرفت علوم کاربردی و توان پردازش رایانه ­ها، ایده­ ها و دیدگاه­ های مهندسی زلزله نیز ارتقاء قابل توجهی پیدا کرده است. مقاوم­سازی ساختمان­های موجود در برابر زمین­لرزه نیز به دلیل تأثیر قابل توجهی که در نجات جان انسان­ها دارد به صورت چشمگیری در حال گسترش است. بی­تردید اساسی­ترین مرحله در طراحی یا مقاوم­سازی سازه­ها در برابر زمین­لرزه، تعیین نیروهای لرزه­ای در سازه­ها می­باشد.
یک سازه ایمن و مقاوم در برابر زمین­لرزه در درجه اول می­باید امنیت جانی ساکنان را فراهم ساخته و در درجه دوم خسارات مالی و اقتصادی ناشی از زلزله را کمینه سازد. برای رسیدن به این هدف باید اطمینان پیدا کرد که سازه موردنظر با پشت سر گذاشتن زمین لرزه­هایی با شدت­های مختلف در شرایط قابل قبولی باقی می­ماند. بنا به تعریف یک ساختار مقاوم لرزه­ای ساختاری است که در زلزله­های خفیف که تقریباً به صورت مداوم به وقوع می­پیوندند بدون خسارت باقی بماند، در زلزله­های متوسط دچار خسارات سازه­ای نشود و خسارات غیرسازه­ای اندکی به آن وارد شود و در زلزله­های بزرگ که به ندرت به وقوع می­پیوندد پایدار بماند و دچار خرابی کلی نشود، به طوری که جان ساکنین مورد تهدید قرار نگیرد ]۱[. رسیدن به این اهداف نیازمند به­ کارگیری روش­های نوین طراحی لرزه­ای و مهندسی زلزله، استفاده از سیستم­های باربر و مقاوم سازه­ای و سیستم­های ایمن غیرسازه­ای و بهره­ گیری از تکنولوژی­های اجرای مناسب می­باشد.
۱-۲- طراحی لرزه­ای
یک سازه در طول عمر مفید خود عموماً در معرض بارهای مختلف و ترکیبات آن­ها قرار می­گیرد. عملکرد بارهای لرزه­ای معمولاً عامل اساسی در طراحی سازه­­ها در نواحی لرزه­خیز می­باشد. طراحی لرزه­ای سازه­ها با هدف تأمین مقادیر ظرفیتی مورد نیاز سازه (از جمله مقاومت، سختی، شکل­پذیری و …)، در اعضای سازه­ای و غیرسازه­ای، به نحوی که با گذراندن سطح مشخصی از خطر زلزله، ساختمان با ضریب اطمینان قابل قبولی در سطح عملکردی مورد انتظار خود باقی بماند، صورت می­گیرد.
به این ترتیب سه مفهوم اصلی در طراحی لرزه­ای ساختمان­ها مطرح می­ شود:
- سطح خطر زلزله^[۱]
- سطح عملکرد^[۲] مورد انتظار پس از زلزله
- سطح اطمینان^[۳]
سطح خطر زلزله به عنوان تنها پارامتر طراحی سال­هاست که مبنای فلسفه طراحی لرزه­ای یک سطحی در بسیاری از آئین نامه­ های زلزله بوده است. با وقوع زلزله­های دهه ۱۹۹۰ از جمله زلزله سال ۱۹۹۴ نورتریج^[۴] و میزان خسارات بسیار زیاد ناشی از آن­ها، تفکر طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد^[۵] (PBSD) با انتشار دستورالعمل ^[۶]SEAOC Vision 2000 ]2[ متولد شد. با توجه به طبیعت تصادفی بودن زلزله و رفتار سازه، می­توان با تعیین حوزه اطمینان برای در نظر گرفتن احتمالات در طراحی، روش طراحی را به طراحی لرزه­ای احتمالاتی بر مبنای سطح عملکرد^[۷] تغییر داد ]۳[.
۱-۳- مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد
به مجموعه ­ای از فرآیندهای طراحی، ارزیابی، ساخت و نگهداری سازه­های مهندسی به طوری که سازه حاصل بتواند شدت­های متفاوتی از ارتعاش زمین­لرزه را با تحمل سطوح محدودی از خسارت پشت سر بگذارد، مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد^[۸] گفته می­ شود. در واقع مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد شامل انتخاب سیستم سازه­ای و هندسه مناسب، انتخاب معیارهای مناسب طراحی و ارائه جزئیات اجرایی اجزای سازه­ای و غیرسازه­ای، همچنین اعمال نظارت به کیفیت اجرا و عملیات مراقبت و نگهداری سازه در طول زمان است، به گونه ­ای که خسارت ایجاد شده در سازه موردنظر، در سطح مشخصی از ارتعاش پایه با حوزه اطمینان مناسب، از مقدار حدی مجاز تجاوز نکند. طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد زیر مجموعه ­ای از مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد می­باشد که به فرایند طراحی می ­پردازد. به عبارتی مجموعه اقدامات در مرحله طراحی اعم از انتخاب سطوح عملکرد، بررسی و ارزیابی ساختگاه، انتخاب الگوی طراحی، طراحی اولیه و نهایی، کنترل کفایت طرح و … به نام طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد خوانده می­ شود ]۴ و ۳[.
فلسفه طراحی در بسیاری از آیین­ نامه­ های موجود طراحی لرزه­ای مانند آیین­ نامه ۲۸۰۰ ایران ]۱[، بر مبنای طراحی لرزه­ای یک­سطحی است. هدف طراحی در این آیین­ نامه­ ها به این صورت است که با ارائه برخی ضوابط و مقررات طراحی، سازه­ها در برابر سطح خطر زلزله­های معادل با احتمال وقوع ۱۰% در۵۰ سال، در سطحی از عملکرد که به نام ایمنی جانی^[۹] شناخته می­ شود باقی بمانند. تأمین هدف عملکردی در این آیین­ نامه­ ها با انجام تحلیل­های ارتجاعی^[۱۰] خطی و با بهره گرفتن از روش­های غیرمستقیمی نظیر طراحی براساس مقاومت، صورت می­گیرد. مشخصاً این روش­ها به علت استفاده از ابزارهای نامناسب و تقریب بسیار در فرایند طراحی لرزه­ای، از دقت بالایی برخوردار نبوده و اطمینانی از عملکرد مطلوب سازه و یا بهینه بودن طرح وجود ندارد.
طراحی بر مبنای سطح عملکرد تفاوت زیادی با روند طراحی یک سطحی آیین­ نامه­ ها دارد. به این صورت که در فلسفه طراحی بر مبنای سطح عملکرد امکان تنظیم سطوح مختلف عملکرد سازه برای محدوده­های مختلفی از شدت خطر زمین­لرزه وجود دارد. سطح عملکرد سازه را می­توان براساس وضعیت خرابی اجزاء (ترک­های ایجاد شده، ریخته شدن پوشش در سازه­های بتنی، کمانش­های محلی، ایجاد ترک در جوش در سازه­های فولادی و…)، بر اساس وضعیت کل سازه (پایداری، جابجایی کلی و…)، براساس میزان خدمت­دهی ساختمان پس از وقوع زلزله هدف و یا براساس میزان خسارت اقتصادی وارده بر ساختمان پس از وقوع زلزله هدف، تعیین کرد. با ترکیب سطح عملکرد مطلوب و شدت خطر زلزله یک هدف عملکرد^[۱۱] تعیین می شود.