پایان نامه با کلید واژه های دینامیکی، مقررات ملی

دانلود پایان نامه ارشد

جدیدي چون : ظرفیت، تقاضا، منحنی ظرفیـت، سـطوح عملکـرد اعضـاء

سازه اي ، سطوح عملکرد اعضاء غیر سازه اي و سطوح عملکرد ساختمان روبرو هستیم کـه اسـتفاده

مناسب از روش مذکور در گرو آشنایی وشناخت این مفاهیم می باشد.

از مهمترین منابع ومآخذي کـه در آنهـا پایـه مربـوط بـه طراحـی براسـاس عملکـرد ونیـز روش

غیرخطی استاتیکی ذکر شده است می توان به موارد زیر اشاره کرد:

(1گزارش شماره 40 کمیته فن آوري کاربردي (کالیفرنیا – آمریکا) [14]

این گزارش که بیشتر با نام ATC-40 از آن یاد می شود در سال 1996 در دو جلد منتشـر شـده

وتمرکز آن روي سازه هاي بتن مسلح قرار دارد ، دلیل تهیه این گزارش تعدد ساختمانهاي بتن مسـلح

13

قدیمی در کالیفرنیا ست. که با توجه به لرزه خیز بودن منطقه مذکور، لـزوم تهیـه دسـتورالعملی بـراي

بهسازي آنها ارائه شده است. در فصول ابتدایی جلد اول ایـن دسـتورالعمل مفـاهیم ابتـدایی طراحـی

براساس عملکرد همچون سطوح عملکرد ساختمان و انواع حرکت زمین وسطوح مختلف زلزله طرح

و… شرح داده شده وسپس یک فصل به تشریح روش غیرخطی استاتیکی اختصـاص یافتـه اسـت. در

فصل هاي انتهایی نیز ملاحظات خاص در مورد نحوه مدلسـازي وتعریـف مشخصـات اعضـاء ونیـز

حدود مجاز انواع پاسخ هاي سازه اي ماننـد تغییرمکانهـاي جـانبی سـازه وچرخشـها وتغییرشـکلهاي

اعضاء آورده شده است. جلد دوم نیز به ارائه چند مثال واقعی از بهسازي ساختمان موجـود پرداختـه

است.

(2گزارش شماره 273 آژانس فدرال مدیریت اضطراري (واشنگتن – آمریکا) [9]

این راهنما که بیشتر با نامFEMA – 273 شناخته می شود در سال 1997 منتشر شده وبـر مبنـاي

طراحی براساس عملکـرد قـرار دارد . امـا بـرخلاف ATC – 40 کـه بـه سـاختمانهاي بـتن مسـلح

اختصاص داشت. در برگیرنده کلیه ساختمانها با اسکلت فولادي ، بتن مسلح، چوبی یا ساخته شده بـا

مصالح بنایی است. با توجه به گسترده شدن این راهنما به کلیه سـاختمانها ،در فصـلهاي مختلـف آن

الزامات ونکات مرتبط با هرگونه تفصیل شرح داده شده است.

تفاوت بسیار مهم روش غیرخطی ذکرشده در این راهنما با روش مندرج درATC -40، روالهـاي

ذکر شده براي رسیدن به “نقطه عملکرد” مـی باشـد. ایـن روش در ATC-40 بـه کمـک نمودارهـا

وروندي گرافیکی انجام می شود وممکن است براي رسیدن به جواب نهایی تکـرار عملیـات در چنـد

مرحله لازم باشد، اما روش که درFEMA -273براي رسیدن به نقطه عملکرد ارائه شده است ، روشی

عددي است که با اعمال یک سري ضرایب روي تغییرمکان طیفی ، مقدار” تغییرمکـان ” بـه صـورت

مستقیم معلوم می گردد.

به همراه این گزارش ، گزارش دیگـري بـه نـام [15] FEMA-274 نیـز منتشـر گردیـد کـه در

حقیقت تفسیر گزارش FEMA-273 می باشد و در مواردي علاوه برتفسیر به تشریح مبـانی مربـوط

به طراحی براساس عملکرد و روش غیرخطی استاتیکی پرداخته است.

(3گزارش شماره 356 آژانس فدرال مدیریت اضطراري (واشنگتن – آمریکا)[16]

14

این گزارش که در واقع نسخه تکمیل شده وحاوي آخرین دستاوردهاي بحـث طراحـی براسـاس

عملکرد میباشد در کلیات مشابهFEMA – 273 می باشد وهمچنین مشابه سایر مراجع منتشـر شـده

می باشد ابتدا به صورت پیش استاندارد ونسخه پیشنهادي در اختیار جامعه مهندسی قرار گرفته اسـت

وپس از طی روال معمول با انجام اصلاحات لازم به صورت متن نهایی منتشر شد.

این گزارش به نامFEMA -356 شناخته می شود ودر نوامبر سـال 2000 مـیلادي منتشـر یافتـه

است .

(4دستورالعمل بهسازي لرزه اي ساختمانهاي موجود[22]

این دستورالعمل به طور کلی ترجمه واقتباسFEMA -356 می باشد که درمـواردي بنـدهایی از

آیین نامه بتن ایران ، مبحث 10 مقررات ملی ساختمان ایران ونیز آیین نامه 2800 اشاره کـرده اسـت .

با توجه به اهمیت مقاوم سازي وبهسازي ساختمانها در نقاط زلزله خیز ایر ان، این دستورالعمل جهـت

استفاده مهندسان انتشار یافته است ودر حقیقت اولین گام براي آشنا کردن جامعه مهندسی و طراحـان

سازه با مفاهیم طراحی براساس عملکرد به شمار می رود.

تلاشهایی که در سالهاي ابتدایی دهه 90 میلادي جهت بسط وتوسعه استفاده از تحلیـل غیرخطـی

استاتیکی انجام شد، منجر گردید در سالهاي پایانی همـین دهـه آیـین نامـه هـا وراهنمایهـایی جهـت

استفاده از این روش منتشر گردد. پس از انتشار راهنماي ATC-40 در سال 1996 با تمرکز بـر سـازه هاي بتن مسـلح و نیـز دسـتورالعملFEMA – 273 در سـال 1997 و در نهایـت FEMA-356 در

سال 2000 با درنظر گرفتن کلیه سیستم هاي سـازه اي بـا مصـالح مختلـف توجـه بخـش زیـادي از

محققان به روش تحلیل غیرخطی استاتیکی معطوف شد وتـلاش هـاي بسـیاري جهـت تعیـین دامنـه

اعتبار وصحت نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی استاتیکی انجام گردید که تاکنون نیز ادامه دارد .

( 4-1 تحقیقات انجام شده

اکثر روشهایی که در ابتدا براي تحلیل غیرخطی استاتیکی ارائه گردید محدود به سازه هاي صفحه

اي دوبعدي بو ده وبدیهی است چنین امري تنها براي سازه هاي متقارن قابـل قبـول مـی باشـد.امـا در

سالهاي اخیر تلاشهاي زیادي صورت گرفته تا این روش به سازه هاي نامتقارن که نیازمند تحلیل سـه

15

بعدي هستند نیز تعمیم داده شود. براي مثال می توان بـه مطالعـات فـائلا وکـیلار [6] در سـال 1998

اشا ره کرد که با استفاده از آنالیز پوش آور معمولی با الگوي بارگذاري مثلثی بـه بررسـی رفتـار سـازه

هاي نامتقارن پرداختند. در این روش براي در نظر گرفتن تاثیر پیچش،بارگذاري براساس تغییـر محـل

اثــر آن در چهــار نقطــه از ســازه ، بــه ترتیــب بــا وارد شــدن بــه مرکــز جــرم ســازه (CM)،

(CM+0.05L)،((CM-0.05L ، (CM+0.15L) صورت می گرفت (در این روابط L نشـانگر بعـد

سازه در جهت عمود بر بار جانبی می باشد). این تحقیق بر روي یک سازه بتن آرمه که از نظـر پـلان

متقارن بوده ولی با استفاده از این بارگذاري رفتار سازه بصورت نامتقارن مدلسـازي شـده بـود انجـام

گرفت . آنها با استفاده از این روش ومقایسه نتایج تحلیل غیرخطی دینامیکی نتیجه خوبی را در حالت

تغییرمحل اثر نیروي جانبی براي سازه بدست آوردند.

همچنین می توان به مطالعات مقدم و تسو [7] روي تحلیل سه بعدي اشـاره کـرد کـه آنهـا یـک

روش اصلاح شده براي در نظر گرفتن تاثیرات پیچش در سازه هاي نامتقارن پیشنهاد کردنـد. در ایـن

روش تغییرمکان هدف از آنالیز الاستیک سازه حاصل می شود و برا ي المانهاي مقاوم در برابـر زلزلـه

تغییرمکانهاي مختلفی بدست می آید که به این طریق تعداد زیادي تغییرمکان هدف براي سازه حاصل

میشود ،در ادامه براي آنالیز پوش آور ،از بارگذاري براساس نیروهاي حاصل از آنالیز طیفـی الاسـتیک

استفاده شد که با این نوع بارگذاري در واقع تا ثیر مدهاي بالاتر نیز تا حد زیـادي لحـاظ مـی شـود و

براي تحلیل سه بعدي سازه ،آنرا به قابهاي مجزا از هم تقسیم کرده و آنها را تحت بارگذاري الاستیک

طیفی بصورت دوبعدي مورد تحلیل قرار می دادند بطوریکه این آنالیز را تا زمانیکـه المانهـا بـه تغییـر

مکان هدف برسند یا تا زمانی که با این روش سه سازه بتنی با مشخصات قاب خمشی ،سازه با دیوار

برشی بطور متقارن در پلان قرار داشتند وهمچنین سیستم سازه اي با المانهاي مقـاوم خمشـی توزیـع

شده در پیرامون سازه را مورد بررسی قرار دادند و با استفاده از ایـن روش نتـایج خـوبی را در مـورد

سازه با سیستم قاب خمشی بدست آوردند.

درسال 2003 منوئل لوپزو و روي پینهو [8] در روشی که در پیش گرفته بودند یک ساختمان بتن

آرمه را به صورت سه بعدي مدل کرده و تحت آنالیز پوش آور سه بعدي با دو نوع بارگـذاري مثلثـی

وثابت قرار دادند که در این تحقیق براي مدلسازي دقیق رفتار غیرخطی اعضاء بتنـی از مدلسـازي بـه

16

روش المانهاي فیبري استفاده کردند که با این نوع مدلسازي رفتـار غیرخطـی بـتن در کـل المـان بـه

صورت گسترده وغیر متمرکز در نظر گرفته می شود.

البته لازم به یادآوري است که انتخاب یک نرم افزار مناسب که بتواند قادر به انجام تحلیـل هـاي

غیرخطی سه بعدي باشد نیز یک مساله مهمی است . زیرا در مورد سازه هـاي بـتن آرمـه کـه شـامل

مواردي مانند بتن و فولاد می باشند تحلیلهاي سه بعدي غیرخطی کار دشواري است کـه ایـن مسـاله

توسط منوئل لوپزو و روي پینهو در سال 2003 حل شد . این افراد در یک پایان نامه دکتري در رشـته

زلزله با استفاده از مدلهاي فیبري گسترده در طول المانها و در مقاطع المانهـا توانسـتند ایـن مسـاله را

حل کنند بطوریکه یک ساختمان بتن آرمه را که مقاطع آن شامل مواردي مانند بتن وفولاد اسـت را بـا

استفاده از این مدل تحلیل پوش آور، سه بعدي کردند.

در زلزله هاي گذشته آسیب پذیري بیشترساختمانهاي نامتقـارن نسـبت بـه سـاختمانهاي متقـارن

مشهود بود و براساس آن ضوابط طراحی لرزه اي ویژه اي بـراي سـاختمانهاي نامتقـارن وضـع شـده

است. هازنر وآتینن [3] در سال 1958 نشان دادند که نتایج حاصل از آنالیز استاتیکی که در آن خروج

از مرکزیت نیروي برش طراحی برابـر بـا فاصـله مرکـز سـختی از مرکـز جـرم ( خـروج از مرکزیـت

استاتیکی) در نظر گرفته می شود عملا در حاشیه اطمینان نبوده وتاثیر ممـان اینرسـی جرمـی طبقـه و

رفتار دینامیکی پیچشی سبب بوجود آمدن لنگرهاي پیچشی بزرگتري نسبت به لنگر پیچشی استاتیکی

می گردد. در سالهاي 1960 و پس از آن محققین با تعریف مفهوم خروج از مرکزیت دینـامیکی سـعی

کردند تا با استفاده از نتایج آنالیز دینامیکی وکالیبره کردن نتایج آن با نتایج آنالیز اسـتاتیکی خـروج از

مرکزیت طراحی را با تشدید خروج از مرکزیت استاتیکی تعریف نمایند [4]، این امر منجر به معرفـی

روابط متداول خروج از مرکزیت طراحی گشت. اکثر ساختمانها به شکلی طراحـی مـی شـوند کـه در

زلزله وارده محدوده غیرخطی شده والمانهاي آنها جاري شوند . رفتار غیرخطی سازه هاي نامتقارن از

سالهاي 1970 مورد توجه قرارگرفت . در اکثر مطالعات انجام شده بر روي رفتـار غیرخطـی ،پـارامتر

شکل پذیري به عنوان معیار خسارت و رفتار غیرخطی سازه در نظر گرفته شده است . اشـکال بـزرگ

این پارامتر این است که قادر به ملحـوظ نمـودن اثـرات زوال مقاومـت وکـاهش سـطح حلقـه هـاي

هیسترزیس نمی باشد. در این مطالعات معمولا رفتار المانها بصورت دو خطی با سخت شـدگی پـس

17

از جاري شدن و یا الاستو پلاستیک در نظر گرفته شده است. البته برخی مطالعات دقیق تر با اسـتفاده

از مدلهاي هیسترزیس با در نظر گرفتن اثرات کاهش سختی ،زوال مقاومت وکاهش سطح حلقه هـاي

هیسترزیس نشان داده است که شکل پذیري محاسبه شده بوسیله این مدلها تفاوت چندانی با مـدلهاي

دو خطی ندارند. [4] مطالعه رفتار غیرخطی سازه هاي نامتقارن نشان داده که برخلاف نتایج مطالعـات

در محدوده خطی ،پارامتر نسبت زمان تناوب مود انتقالی به مود دورانی تاثیر کمتـري در تغییـر میـزان

شکل پذیري نیاز المانها ي مقاوم جانبی دارند. در مقابل نشان داده شده که میزان خـروج از مرکزیـت

مرکز سختی نسبت به مرکز جرم تاثیر قابل توجه در شدت تقاضاي شکل پـذیري داشـته ونیـز نحـوه

توزیع مقاومت تاثیر قابل توجه در کنترل شکل پذیري نیازحداکثر در اعضاء باربر جانبی دارد. بنابراین

نتیجه گرفته شد که خروج از مرکزیتهاي مرکز سختی ومرکز مقاومت از پارامترهـای ی هسـتند کـه مـی

بایست در حین طراحی سازه هاي نامتقارن مورد توجه قرار گیرند. .[4]

سو ویینگ [5] پیشنهاد کردند که براي کاهش شکل پذیري تقاضا در سمت نرم در ساختمانهاي با

توزیع نامتقارن سختی بهتر است تا مرکز مقاومت تا حد امکان به مرکز جرم نزدیـک گـردد. همچنـین

آنها خروج از مرکزیت مقاومت را پارامتري کم اثر در سیستمهاي بـا

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژه های دینامیکی، زمین لرزه، ایالات متحده Next Entries پایان نامه با کلید واژه های مقررات ملی، زمین لرزه، دینامیکی