منبع تحقیق درمورد آسیب پذیری، روش های ارزیابی، آسیب پذیری لرزه ای

دانلود پایان نامه ارشد

ديوار با ضربات شديدي همراه است که نيروهاي افقي بزرگي را ايجاد مي کنند.
اين نيروها که ناشي از اندازه حرکت ديوار مي باشند به اندازه بزرگ اند که مي توانند گسيختگي هاي برشي ايجاد نمايند.
ثالثاً حرکت تلوي ديوار باعث ضعيف شدن ساختمان و کاهش دوره تناوب سازه مي گردد که افزايش پاسخ را به دنبال دارد. يعني هم مقاومت سازه کم مي شود و هم نيروهاي زلزله بيشتر مي گردد و ساختمان را بيشتر تهديد مي نمايد.
علاوه بر ديوارهاي مصالح بنايي با نسبت زياد ارتفاع به طول، ديوارهاي بنايي مسلح با فولاد قائم کم نيز دچار گسيختگي خمشي مي گردند. اين در حالتي است که ديوار دچار گسيختگي کرنش تار فشاري منتهي اليه و جاري شدن ميل گردهاي کششي شده است نمونه هاي اي از شکست برشي را در ديوارهاي بنايي با بازشو و بدون بازشو و همچنين ميل گرد گذاري مؤثر بر شکست برشي را نشان مي دهد. در ديوارهاي بنايي بدون بازشو شکست برشي اتفاق مي افتد چنان چه در ديوار باشو موجود باشد، در پايه ها و تيرهاي بين بازشوها شکست برشي رخ مي دهد کاربرد ميل گردهاي افقي در کنترل عرض ترک برشي و جلوگيري از جا به جايي افقي نسبي است.
عمل شاخه اي(dowel action) ميل گردهاي قائم، مقاومت برشي نا چيزي ايجاد مي کند. بنابراين ميل گردهاي افقي در ديوارها و پايه ها و ميل گردهاي قائم در تيرها، نقش مؤثري در مقاومت برشي دارند.
در اين ديوارها با کم شدن نسبت ارتفاع به طول احتمال وقوع شکست برشي بيشتر مي شود. همچنين با زياد شدن نسبت فولاد قائم که عمدتاً نقش خمشي دارند و کم شدن نسبت ميل گردهاي افقي، شکست برشي محتمل تر مي گردد.
در اين حالت، شکست برشي ترد بوده و ظرفيت اتلاف انرژي آن نيز پايين است.

2-3-2 شکست دیوارهای عرضی
ديوارهاي عرضي که عمود بر جهت زمين لرزه قرار دارند دچار نيروي اينرسي ناشي از وزن خود مي گردند . گسيختگي در اين ديوارها به صورت شکست خمشي خارج از صفحه صورت مي گيرد.
رفتار خمشي ديوارهاي عرضي مانند دال هاي تخت مي باشد. چنان چه فاصله ديوارهاي عمودي در طرفين ديوار عرضي زياد نباشد، مانند دال دو طرفه با چهار تکيه گاه (زمين، سقف و دو ديوار برشي عمود بر ديوار) رفتار کرده و ترک هاي خمشي به فرم مخصوص تسليم در آن به وجود مي آيد.
چنان چه فاصله ديوارهاي عمودي طرفين زياد باشد، ديوار مانند دال يک طرفه رفتار کرده و خمش عمدتاً بين سقف و زمين صورت مي گيرد و ترک هاي خمشي در امتداد افقي ظاهر مي شوند. علاوه بر اين اگر اتصال ديوار عرضي و ديوارهاي متعامد خوب نباشند، در حين زمين لرزه، ترک هاي قائم در محل اتصال قائم ديوارها ايجاد شده و ديوارهاي متعامد از يکديگر جدا مي شوند.

2-4 روش های ارزیابی کمی آسیب پذیری ساختمان های بنایی غیرمسلح
با توجه به تعداد نسبتا زیاد ساختمان های بنایی در کشور که در فصل قبل مورد بررسی قرار گرفت و رفتار این سازه ها که در این فصل مورد بررسی قرار می گیرد و از آنجا که روشی قطعی برای ارزیابی آسیب پذیری آن ها وجود ندارد در این قسمت به بررسی پاره ای از این روش ها پرداخته می شود.
ارزیابی آسیب پذیری ساختمان های موجود در واقع پیش بینی عملکرد این ساختمان ها در زلزله های آتی می باشد و امکان قضاوت مهندسی برای ساخت مجدد یا مقاوم سازی ساختمان های موجود را فراهم می آورد. این ارزیابی در دو مرحله کیفی و کمی انجام می شود. به این صورت که در مرحله کیفی با توجه به شرایط لرزه خیزی و بر اساس تجربیات زلزله های گذشته اطلاعاتی از سیستم سازه ای مانند: پی، عناصر لرزه بر، نوع سقف جمع آوری شده و بر اساس نتایج این مرحله، ارزیابی کمی با انجام آزمایش برای تعیین مقاومت مصالح سازه ای و انجام تحلیل و کنترل معیارهای پذیرش انجام می شود. تاریخچه تحقیقات ارزیابی آسیب پذیری کمی در خصوص ساختمان های بنایی غیرمسلح شامل تحقیقاتی است که به انجام آزمایش بر روی سازه موجود برای تکمیل اطلاعات لازم برای ارزیابی کمی می پردازند و همچنین تحقیقاتی که به مدل سازی و ایجاد روابط ریاضی برای انجام ارزیابی کمی منتهی شده اند. تحقیقات نوع اول به ایجاد آزمایش هایی مانند آزمایش سرعت موج فراسونیک و آزمایش سرعت موج مکانیکی،[18] آزمایش سختی سطحی، [3] آزمایش ضربه انعکاسی، [19] آزمایش ارتعاش اجباری،[20] در ساختمان های بنایی منجر شده است. در مورد تحقیقات نوع دوم نیز می توان به مطالعات ترنسک و شپارد [31] بر روی مقاومت کششی قطری دیوار در سال 1980، مطالعات ابرمز [22] بر روی تنش فشاری و کششی در خمش حول محور قائم در سال 1992 و مطالعات لانگ و باخمن [23] در سال 2002 برای انجام تحلیل غیرخطی مبتنی بر تغییر شکل برای ساختمان های بنایی غیرمسلح شده اند که در ادامه به معرفی ساختار کلی سه روش دستورالعمل بهسازی لرزه ای، روش ارزیابی FEMA و روش لانگ- باخمن، پرداخته می شود. [10]

2-4-1 روش ارزیابی دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود
این فصل از دستورالعمل بهسازي لرزهاي ایران [7] که به ساختمانهاي بنایی غیر مسلح اختصاص دارد با روندي متفاوت از سایر فصول دستورالعمل که براساس طراحی بر پایه عملکرد می باشند، به کنترل ضوابط تجربی و اجرایی پیوست آیین نامه 2800 پرداخته است و تنها در مورد محاسبه مقاومت برشی ساختمان ارزیابی کمی به صورت کنترل دیوار نسبی مطابق نمودار شکل زیر انجام می شود. در این ارزیابی نیروي زلزله به صورت استاتیکی و با استفاده از رابطه ارائه شده براي سازه هاي بنایی محاسبه شده و براساس آن بدون توزیع بین عناصر سازهاي(دیوارها) مقدار برش در هر طبقه به دست می آید که مقدار آن باید از ظرفیت برشی طبقه کمتر باشد. لازم به ذکر است که این برآورد نیاز و ظرفیت منحصرا براي ساختمانهاي تا حداکثر سه طبقه و سطح عملکرد ایمنی جانی می باشد.

شکل 2-2 ساختار ارزیابی کمی فصل هفتم دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود

2-4-2 روش ارزیابی فصل هفتم دستورالعمل FEMA273, FEMA356
در این دستورالعمل، ارزیابی کمی از ارزیابی کیفی جدا شده و مبنای کار در ارزیابی کمی طراحی بر اساس عملکرد می بشاد که در آن نیاز لرزه ای با روش های خطی و غیرخطی به نحوی محاسبه می شود که تغییر شکلی معادل تغییر شکل واقعی در اثر زلزله در سازه ایجاد شود. با تعیین نیاز لرزه ای برای محل سازه و سپس توزیع در طبقات در نهایت این نیرو به نسبت سختی اعضا باربر جانبی (دیوارها) بین آن ها توزیع شده و با مقاومت هر عضو با توجه به مدهای رفتاری شکست به صورت کنترل شونده توسط تغییرشکل یا نیرو مقایسه می شود. [8]و [9]

شکل 2-3 ساختار ارزیابی ارزیابی در فصل هفتم FEMA273-FEMA356 [8]و [9]

2-4-3 روش ارزیابی لانگ- باخمن
دراین روش برای ساختمان های بنایی، منحنی ظرفیت ساختمان (نیروی برشی بر حسب تغییرمکان سازه) از مجموع منحنی ظرفیت دیوارها در هر جهت حاصل شده و بر روی این منحنی درجات آسیب پذیری سازه (بر اساس EMS98 اروپا) [24] مطابق شکل 2-4 مشخص می شود. همچنین ساختمان به صورت سیستم یک درجه آزادی مدل شده و فرکانس آن در هر جهت تعیین می شود و با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی، تغییر مکان نهایی سازه بر اساس طیف طرح سازه حاصل می شود. با استفاده از این تغییر مکان و منحنی ظرفیت ساختمان مشخص می شد که سازه برای زلزله موردنظر در چه سطحی از آسیب پذیری قرار دارد. [24] روند این روش در نمودار شکل 2-5 و مراحل ترسیم منحنی ظرفیت برای این روش در شکل 2-6 مشاهده می شود.

شکل 2-5 ساختار ارزیابی کمی در روش لانگ-باخمن شکل 2-4 درجات آسیب پذیری در روش لانگ باخمن

شکل 2-6 منحتی ظرفیت ساختمان در روش لانگ- باخمن

با وجود روش های مختلف ارزیابی آسیب پذیری ساختمان های بنایی، این روش ها نتایج بسیار متفاتی از هم به دست می دهند و به این ترتیب هنوز روشی محکم و قطعی در مورد ارزیابی آن ها وجود ندارد به طوری که در جدول 2-1 خلاصه ای از نتایج ارزیابی کمی ساختمان یک مدرسه با مصالح بنایی آمده است، ساختمان مورد مطالعه یک مدرسه دو طبقه از نوع بنایی غیرمسلح کلاف دار با پلان شکل 2-7 می باشد. [10]
خلاصه نتایج ارزیابی کمی آسیب پذیری لرزه ای سازه بنایی مورد مطالعه با استفاده از سه روش ذکر شده در بندهای قبل، در جدول 2-1 مشاهده می شود که بر اساس آن نوعی عدم مطابقت بین نتایج حاصل از روش های آیین نامه های مختلف وجود دارد.
شکل 2-7 پلان سازه ای ساختمان مدرسه

جدول 2-1 مقایسه نتایج حاصل از ارزیابی ساختمان یک مدرسه
دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود ایران
جهت شمالی-جنوبی: ظرفیت برشی در دو طبقه کافی است.
جهت شرقی- غربی: ظرفیت برشی در دو طبقه ناکافی است.
روش FEMA356
(سطح عملکرد ایمنی جانی)
جهت شمالی- جنوبی: ظرفیت برشی در دیوارهای طبقه همکف کافی اما در طبقه اول در تمام دیوارها کمبود مقاومت وجود دارد.
جهت شرقی- غربی: در هر دو طبقه در تمامی دیوارها به شدت کمبود مقاومت وجود دارد.
روش لانگ- باخمن
ساختمان برای هر دو جهت در درجه آسیب پذیری 3 قرار دارد که این به معنای آسیب متوسط به اعضای سازه ای و آسیب زیاد به اعضای غیرسازه ای است.

2-5 استفاده از روش قاب معادل در ارزیابی ساختمان های مصالح بنایی
در این میان در مقالات و تحقیقات انجام شده اخیر سعی شده است یک روش مناسب در ارزیابی ساختمان های بنایی ارائه شود، یکی از معروف ترین این روش ها روش قاب معادل است. روش قابل معادل به عنوان یک روش تحلیلی ساده و کاربردی جهت ارزیابی لرزه ای ساختمان های با مصالح بنایی مطرح بوده است. روش قاب معادل بر پایه مطابقت سازه با یک قاب معادل فضایی و بر مبنای قوانین ساده تعادل در اجزای ساختمانی می باشد. در این روش با معادل سازی دیوارهای سازه ای با المان های تیر و ستون و تعریف پارامترهای مربوط به آن، تحلیل استاتیکی غیرخطی برای ساختمان انجام می گیرد و به این ترتیب می توان از این روش در برآورد کمی این ساختمان ها در برابر زلزله بهره جست. در شکل 2-8 نمونه ای از ساختمانی که دیوار نمای آن توسط این روش مدلسازی شده است صرفا جهت آشنایی با مبانی این روش ارائه شده است. [25]

شکل 2-8 مدلسازی نمای یک ساختمان بنایی توسط قاب معادل

2-6 دلیل بنیادی ناپایداری لرزه ای ساختمان های آجری غیرمسلح در برابر زلزله [1]
در چند صفحه قبل سعی شده است پاره ای از روش های ارزیابی ساختمان های بنایی بررسی گردد و بعضاً شاهد برخی تناقضات در نتایج حاصل از این ارزیابی ها می باشیم. با توجه به آمار و ارقام آسیب های جانی و مالی ناشی از خسارات این ساختمان ها و تجربیات زلزله های گذشته که در فصل قبل نشان داده شد، متوجه می شویم که ماهیت ساختمان های بنایی به گونه ای است که در مقابل بارهای لرزه ای به شدت آسیب پذیرند و این در حالی است که برخی روش ها ممکن است نتایجی بر خلاف این را نشان دهد. در ادامه سعی شده است دلیل اصلی ناپایداری ساختمان های بنایی تشریح گردد.
تجربه های گذشته نشان داده است که ساختمان های آجری، خشتی و سنگی غیرمسلح به راحتی در زلزله های مخرب و نیمه مخرب فرو می ریزند، به گونه ای که ساختمان های روستایی حتی در زلزله های متوسط یا نسبتا ضعیف خسارت می بینند. تاریخچه زلزله های کشور گواه آن است که در زلزله هایی با بزرگی بیش از 5، احتمال انهدام روستاها وجود دارد. ساختمان های شهری از مقاومت بیشتری برخوردارند. اما بدون شک در زلزله هایی با بزرگی بیش از 7 و در مناطق مرکزی زلزله شاهد انهدام بسیاری از این ساختمان های آجری خواهیم بود. [1] تکرار این پدیده تلخ موجب پدیدآمدن این گمان شده است که ساختمان های آجری اصولا فاقد مقاومتند. از سوی دیگر پژوهشگران بسیاری بی توجه به دلیل اصلی ناپایداری ساختمان های آجری، دست به آزمایش برشی دیوارهای بنایی

پایان نامه
Previous Entries منبع تحقیق درمورد مقاوم سازی، تاریخ ایران، روش های ارزیابی Next Entries منبع تحقیق درمورد مقاوم سازی، آسیب پذیری، دینامیکی