دانلود تحقیق در مورد ارزیابی عملکرد، دینامیکی، زمین لرزه

دانلود پایان نامه ارشد

استفاده از آنالیزهای غیرخطی دینامیکی مقادیر متناظر با ظرفیت فروریزش میانه و نسبت محدوده فروریزش (CMR) را بدست میآوریم.[12]

3-2-10-1. دسته رکوردهای زمینلرزههای انتخاب در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695
یکی از مهمترین بخشها که تأثیر مستقیمی در نتایج حاصله و در معیار ارزیابی عملکرد لرزهای سازهها در آنالیزهای دینامیکی افزایشی دارد، انتخاب رکوردهای زمین لرزه میباشد. در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 دو دسته رکورد مختلف جهت انجام پروسه ارزیابی عملکرد ارائه شده است:
1- دسته رکورد حوزه دور
2- دسته رکورد حوزه نزدیک
دسته رکوردهای حوزه دور شامل 22 جفت رکورد افقی زمین لرزههایی است که در سایتهایی با فاصله بیش از km10 از محل گسیختگی گسل ثبت شدهاند و دسته رکوردهای حوزه نزدیک نیز شامل 28 جفت رکورد افقی زمین لرزههایی است که در سایتهایی با فاصله کمتر از km10 از محل پارگی گسل ثبت گشتهاند. که در راستای رکوردهای مربوط به دسته رکورد حوزه دور نکات زیر مورد توجه قرار داشتهاند.[12] با استناد به این مسئله که جهت قائم رکوردهای زلزله تأثیر چندانی در ارزیابی عملکرد لرزهای سازهها ندارند لذا جهت انجام آنالیزهای دینامیکی غیرخطی نیازی به رکوردهای قائم نمیباشد.
به تعداد کافی رکورد زلزله از زمین لرزههای با شدت بالا که طولانیتر از سایر زمینلرزهها هستند از میان زمین لرزههای موجود در پایگاه داده مرکز تحقیقات مهندسی زلزله پاسفیک (PEER) انتخاب شدهاند، تا بدین ترتیب عدم قطعیت رکورد به رکورد (βRTR) به میزان کافی وجود داشته باشد و نیز امکان محاسبه واقعی شدت زلزله سطح فروریزش میانه وجود داشته باشد. البته در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 نیازی به محاسبه صریح و مستقیم پارامتر عدم قطعیت رکورد به رکورد وجود ندارد؛ در واقع با انجام مطالعات آماری بر روی دسته رکوردهای انتخابی استفاده از عدم قطعیت رکورد به رکوردی برابر با 0.4 (0.4 = βRTR) جهت ارزیابی عملکرد سیستمهای سازهای مختلف مناسب میباشد. زمین لرزههای با شدت بالای انتخابی نیز همگی دارای بزرگای بیش از 6.5 میباشند. که تمامی رکوردهای انتخابی شرایط زیر را دارا میباشند:
PGV 15 cm/s PGA 0.2g
از آن جایی که سازههای متداول طراحی شده مطابق با آییننامههای ساختمانی، برای یک سری سطوح لرزهخیزی مشخص طراحی میشوند و در طراحی آنها این فرض همواره وجود دارد که این سازهها به اندازه کافی دور از گسلهای فعال لرزهای میباشند لذا جهت ارزیابی عملکرد لرزهای آنها بهترین گزینه بهرهگیری از رکوردهای حوزه دور میباشد.[12] لذا در این پایاننامه با استفاده از دسته رکوردهای حوزه دور به ارزیابی عملکرد لرزهای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی در مناطق با لرزهخیزیخیلی زیاد میپردازیم.

جدول 3-5 مشخصات رکوردهای انتخابی زلزلههای حوزه دور در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]
Recording Station
Earthquake
ID
No.
Owner
Name
Name
Year
M

USC
Beverly Hills – Mulhol
Northridge
1994
6.7
1
USC
Canyon Country-WLC
Northridge
1994
6.7
2
ERD
Bolu
Duzce, Turkey
1999
7.1
3
SCSN
Hector
Hector Mine
1999
7.1
4
UNAMUCSD
Delta
Imperial Valley
1979
6.5
5
USGS
El Centro Array #11
Imperial Valley
1979
6.5
6
CUE
Nishi-Akashi
Kobe, Japan
1995
6.9
7
CUE
Shin-Osaka
Kobe, Japan
1995
6.9
8
ERD
Duzce
Kocaeli, Turkey
1999
7.5
9
KOERI
Arcelik
Kocaeli, Turkey
1999
7.5
10
CDMG
Yermo Fire Station
Landers
1992
7.3
11
SCE
Coolwater
Landers
1992
7.3
12
CDMG
Capitola
Loma Prieta
1989
6.9
13
CDMG
Gilroy Array #3
Loma Prieta
1989
6.9
14
BHRC
Abbar
Manjil, Iran
1990
7.4
15
CDMG
El Centro Imp. Co.
Superstition Hills
1987
6.5
16
USGS
Poe Road (temp)
Superstition Hills
1987
6.5
17
CDMG
Rio Dell Overpass
Cape Mendocino
1992
7.0
18
CWB
CHY101
Chi-Chi, Taiwan
1999
7.6
19
CWB
TCU045
Chi-Chi, Taiwan
1999
7.6
20
CDMG
LA – Hollywood Stor
San Fernando
1971
6.6
21

Tolmezzo
Friuli, Italy
1976
6.5
22

3-2-10-2. نحوه مقیاس نمودن رکوردهای زلزله
در راستای به دست آوردن شدت زمین لرزه سطح فروریزش میانه سیستمهای سازهای دو مرحله مقیاسبندی مورد نیاز است:
1-مقیاس نمودن رکوردها با استفاده از ضرایب نرمالیزاسیون
در این مرحله رکوردها با توجه به حداکثر سرعت زمین لرزه (PGV) مقیاس میشوند. در این گام هدف آن است که بدون آنکه تغییرات رکورد به رکورد مجموعه رکوردها عدم قطعیت متناظر با آنها، دستکاری شود تغییرات ناخواسته مربوط به تفاوتهای رکوردها در زمنیه بزرگی زمین لرزه، فاصله زمین لرزه از سایت ثبت رکورد، نوع گسل بوجود آورنده زلزله و شرایط ساختگاه حذف گردند؛ بدین ترتیب با انجام یک سری پردازشهای آماری بر روی دسته رکوردهای انتخابی ضرایب نرمالیزاسیون برای هریک از رکوردها استخراج شدند که میبایست از این ضرایب جهت محاسبه شدت زلزله سطح فروریزش سازهها استفاده شود. مقادیر این ضرایب در جدول (3-6) ارائه شدهاند.[12]

جدول 3-6 ضرایب نرمالیزاسیون و پارامترهای نرمالیز شده دسته رکورد زلزلههای حوزه دور در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]
Normalized Motion
Normalization Factor
As-Recorded Parameters
ID
No.
PGVmax (cm/s.)
PGAmax (g)

PGVPEER (cm/s.)
1-Sec. Spec. Acc(g)

Comp.2
Comp.1

41
0.34
0.65
57.2
0.94
1.02
1
38
0.40
0.83
44.8
0.63
0.38
2
39
0.52
0.63
59.2
1.16
0.72
3
46
0.37
1.09
34.1
0.37
0.35
4
43
0.46
1.31
28.4
0.48
0.26
5
43
0.39
1.01
36.7
0.23
0.24
6
39
0.53
1.03
36.0
0.29
0.31
7
42
0.26
1.10
33.9
0.23
0.33
8
41
0.25
0.69
54.1
0.61
0.43
9
54
0.30
1.36
27.4
0.11
0.11
10
51
0.24
0.99
37.7
0.33
0.50
11
49
0.48
1.15
32.4
0.36
0.20
12
38
0.58
1.09
34.2
0.28
0.46
13
39
0.49
0.88
42.3
0.38
0.27
14
43
0.40
0.79
47.3
0.54
0.35
15
40
0.31
0.87
42.8
0.25
0.31
16
42
0.53
1.17
31.7
0.34
0.33
17
36
0.45
0.82
45.4
0.39
0.54
18
47
0.18
0.41
90.7
0.95
0.49
19
38
0.49
0.96
38.8
0.43
0.30
20
40
0.44
2.10
17.8
0.15
0.25
21
44
0.50
1.44
25.9
0.30
0.25
22

2-مقیاس نمودن رکوردها در آنالیزهای دینامیکی افزایشی
در این مرحله هدف آن است که سطح فروریزش سازهها تحت تأثیر هریک از زلزلههای موجود در دسته رکوردهای انتخابی مشخص شود. لذا با توجه به الگوی انجام آنالیزهای دینامیکی ارائه شده توسط و مواتسیکوز و کرنل (Vamvatsikos, Cornell(2002)) نسبت به مقیاس نمودن رکوردها از یک ضریب مقیاس کوچک تا ضریب مقیاس متناظر با سطح فروریزش سازهها اقدام میشود.
3-2-10-3. آنالیز استاتیکی غیرخطی (پوشاور)
طبق روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 ضرایب اضافه مقاومت (0Ω) و شکلپذیری مبتنی بر پریود (μT) با استفاده از آنالیزهای غیرخطی استاتیکی (پوشاور) محاسبه میشوند.که مبتنی بر شکل مودی مود اول (آنالیز پوشاور مودال) ارتعاش سازه میباشد و پروسه آن به شرح زیر میباشد:[12]
ابتدا ترکیب بار متناظر با بارگذاری ثقلی مشخص میشود. در گام بعدی ترتیب وزن سازه و نیروی برشی پایه معادل زلزله (V) تعیین شده و طبق الگوهای از پیش تعریف شده، بار جانبی معادل زلزله بین طبقات مختلف سازه توزیع یابد. در آنالیز پوشاور با شکل مودی توزیع نیروی جانبی معادل زلزله در ارتفاع سازه [Vx] بر روی تراز کف طبقات x متناسب با فرمول زیر میباشد.
(3-13) V_x=V×(m_x Φ_(l,x))/(∑_(X=1)^n▒〖m_x Φ_(l,x) 〗)
mx: جرم سازه در تراز طبقه x
Φ_(l,x): مختصات بردار شکل مودی مداول ارتعاش سازه در تراز طبقه x
پس از محاسبه مقادیر فوق، میبایست سازه را در معرض تغییر مکانهای یک طرفه فزاینده قرار داد، معمولاً در آنالیزهای پوشاور از تغییر مکان هدف که برابر با حداکثر تغییر مکان تراز بام سازه که معمولاً برابر با 1/0 الی 15/0 ارتفاع سازه است، انتخاب میشود. لذا در این مرحله بام سازه در معرض تغییر مکانهای افزایشی (با مقدار cm02/0 در هر گام) قرار گرفته و در هر گام نحوه توزیع نیروهای جانبی در سازه و برش پایه متناظر با مقاومت جانبی آن محاسبه شود. این پروسه تا فروریزش یک طرفه سازه یا اینکه دریفت بام به میزان از پیش تعیین شده (نسبت دریفت بام = 15/0 یا 1/0) برسد، ادامه پیدا نماید. در شکل (3-9) نمونهای از یک منحنی پوشاور ایدهآل ارائه شده است. در این شکل:
vmax: حداکثر ظرفیت برش پایه سازه
uδ: حداکثر ظرفیت تغییر مکان سازه
y,effδ: سطح دریافت بام موثر تسلیم سازه

شکل 3-9 منحنی پوشاور ایدهآل [12]

در یک آنالیز پوشاور، حداکثر ظرفیت تغییر مکان سازه (uδ) برابر است با تغییر مکان نقطهای از منحنی که در آن نقطه افتی معادل 20%، در ظرفیت مقاومت برشی حداکثر سازه (Vmax) رخ داده باشد یعنی تغییر مکان نقطهای که میزان مقاومت برشی سازه در آن برابر با Vmax8/0 باشد.
ضریب اضافه مقاومت (Ω) برای یک مدل نمونه شاخص برابر است با نسبت حداکثر مقاومت برشی پایه سازه (Vmax) به برش پایه مبنای طراحی سازه (V) که با استفاده از ضرایب آییننامهای محاسبه میشود:
(3-14) Ω= V_Max/V
ضریب شکلپذیری مبتنی پریود (Tμ) برای یک مدل نمونهای شاخص برابر است با نسبت حداکثر ظرفیت تغییر مکان بام سازه (uδ) به تغییر مکان موثر تسلیم بام سازه (y,effδ):
(3-15) μ_T=δ_u/δ_(y,eff)
برای محاسبه تغییر مکان موثر تسلیم بام سازه (y,effδ) داریم:
(3-16) δ_(y,eff)=C0V_max/W [g/4π2] (max⁡(T,T_1))^2
V_max/W: حداکثر ظرفیت برش پایه سازه که نسبت به وزن سازه نرمال شده است.
g: شتاب ثقل
T: پریود اساسی سازه که مطابق با روابط آییننامهای برای سیستمهای سازهای مختلف محاسبه میشود.
T1: پریود مداول ارتعاش مدل نمونهای شاخص که از طریق آنالیز مقادیر ویژه محاسبه میشود.
C0: ضریبی است که تغییر مکان موردی متناظر با مود اول سازه را به تغییر مکان بام مرتبط مینماید و مطابق با رابطه زیر محاسبه میشود:
(3-17) C_0=Φ_(l,r)× (m_x Φ_(l,x))/(∑_(X=l)^n▒〖m_x Φ_(l,x)^2 〗)
mx: جرم سازه در تراز طبقه x
Φ_(l,x) (Φ_(l,r)): مختصات بردار شکل مودی مود اول ارتعاش سازه در تراز طبقه x (در تراز بام)
N: تعداد طبقات سازه
در نهایت لازم است نتایج آنالیز پوشاور برای مدلهای نمونهای شاخص مختلف انتخاب شده برای پوشش فضای طراحی سیستم مقاوم لرزهای مورد بررسی در جدول واحدی گردآوری شده و با بررسی و مقایسه نتایج صحت مدلهای غیرخطی مختلف مورد سنجش قرار گیرد و مقادیر مناسب Tμ و 0Ω برای سیستم سازهای مورد بررسی تعیین شوند.[12]

3-2-10-4. آنالیزهای غیرخطی دینامیکی (تاریخچه زمانی)
هدف از آنالیزهای غیرخطی دینامیکی محاسبه ظرفیت فروریزش میانه و سپس نسبت محدوده فروریزش برای مدلهای نمونهای مختلف میباشد. در روش ارزیابی عمکلرد FEMA P695، پارامتر شدت زلزله مورد استفاده (IM) عبارتست از شتاب طیفی در پریود مود اول ارتعاش سازه به ازای میرایی 5% [S_a (T_1,5%)] لذا میبایست برای تمامی رکوردهایی که قرار است در پروسه ارزیابی عملکرد استفاده شوند، طیفهای بازتاب شتاب با میرایی 5% محاسبه شوند.[12]

3-2-10-5. آنالیز دینامیکی افزایشی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695
در راستای محاسبه سطح فرو ریزش میانه از مفهوم آنالیز دینامیکی افزایش (IDA) که توسط و مواستیکوز و کرنل (Vamvatsikos, Cornell (2002)) ارائه گردید، استفاده میشود.[15] در این آنالیز هر رکورد زلزله تحت ضرایب مقیاس افزاینده قرار گرفته و آنالیزهای دینامیکی بر روی مدلهای سازهای تا آن مقیاسی که منجر به فروریزش سازه گردد، ادامه مییابند.
نمونهای از نتایج آنالیز

پایان نامه
Previous Entries دانلود تحقیق در مورد ارزیابی عملکرد، توسعه مدل، مدل غیرخطی Next Entries دانلود تحقیق در مورد ارزیابی عملکرد، دینامیکی، عدم قطعیت