پایان نامه با کلید واژه های زمین لرزه، ایالات متحده، عدم تقارن

دانلود پایان نامه ارشد

ت وسیع انجام شده درمورد ساختمانهاي نامتقارن با درنظـر گـرفتن رفتـارغیرخطی بیشـتر

محدود به ساختمانهاي نامتقارن یک طبقه می باشد، بنابراین نمی توان با اطمینان نتایج حاصـل از ایـن

1

تحقیقات را به ساختمانهاي چند طبقه تعمیم داد و از طرفـی دیگـر مـدلهاي عـددي پیچیـده ،روشـی

کاربردي براي تحقیق نمی باشند.

هدف از این تحقیق بررسی رفتار ساختمانهاي چند طبقه نامتقـارن وارائـه یـک چـارچوب قابـل

درك، بدون انجام هرگونه تحلیل دینامیکی غیرخطی پیجیده می باشد.

این تحقیق در شش فصل گردآوري شده است:

فصل اول: به کلیات موضوع پرداخته شده واصول وپا یه هاي نظري مربـوط بـه روش پـوش آور

وضرورت تحقیق واهداف آن آورده شده است .

فصل دوم: مروري بر ادبیات موضوع می باشد واهداف عملکردي وسطوح عملکردي وروشـهاي

تحلیل بیان شده است.

فصل سوم: مشخصات کلی ساختمانها وفرضـیات طراحـی وهمچنـین طریقـه محاسـبه نیروهـاي

جانبی آورده شده ودر نهایت نتایج نهایی طراحی سازه ها بصورت جدول ارائه شده است.

فصل چهارم :نحوه ارزیابی ساختمانهاي طراحی شده ارائه شده است . مبانی وملزومات بهسـازي،

ترکیبات بارگذاري در تحلیل پوش آور در این فصل آورده شده است.

فصل پنجم:اعلام نتایج بدست آمده از تحلیل ،بررسی، مقایسه ونتیجـه گیـري آنهـا پرداختـه مـی

شود.

فصل ششم:نتیجه گیریهاي کل وپیشنهادات براي تحقیقات آتی ارائه می گردد.

2

فصل اول

کلیات

3

(1-1 مقدمه

عملکرد ساختمانها در زلزله هاي گذشته نشان داده است که معمولا ساختمانهاي نامتقارن نسـبت

به ساختمانهاي متقارن آسیب پذیرتر بوده ودر حین زلزله دچار آسیبهاي شدیدتر مـی گردنـدواحتمال

فروریزش آنها نسبت به ساختمانهاي متقارن بیشـتر مـی باشـد. خرابـی حـدود چهـل ودو درصـد از

ساختمانها در زلزله 1985 مکزیک به علت آثار پیچشی ، نشان داد که ساختمانهاي نامتقـارن از لحـاظ

سختی ومقاومت در پلان ،بسیار آسیب پذیر هستند . ارتباط موجود بین حرکات جـانبی وپیچشـی در

یک ساختمان با پلان نامتقارن که در اینجا به عنوان پیچش طبیعی معرفی می شود باعـث ایجـاد نیـاز

تغییر شکل غیر یکسان در صفحات مقاوم جانبی در سیستم می گردد.

با بررسی این نوع ساختمانها در زمان وقوع زلزله می توان نتیجه گرفت که آسیب پذیري اینگونـه

ساختمانها در نتیجه لنگرهاي پیچشی وتغییرمکانهاي دورانی اضافی است کـه در اثـر عـدم تقـارن در

دیافراگم هاي ساختمان ایجاد شده وسبب افزایش خسارات سازه اي وغیر سـازه اي بـویژه در وجـوه

بیرونی ساختمان می گردند. عدم تقارن درساختمان می تواند دراثرتوزیع نامتقـارن جـرم در دیـافراگم

هاي ساختمان یا در اثر توزیع نامتقارن سختی یا مقاومت در المانهاي باربر جانبی باشد. عـدم توزیـع

یکنواخت جرم ،سختی ومقاومت سبب می گردد تا نقطه اثر برآیند نیروهاي ناشی از زمـین لـرزه بـا

نقطه اثر برآیند نیروهاي المانهاي باربر جانبی یکی نبوده ودر صورتیکه ساختمان داراي دیافراگم هاي

صلب یا نیمه صلب باشد لنگرهاي پیچشی در این دیافراگم ها ایجاد گردد. وقتی که رفتـار سـاختمان

در محدوده الاستیک است نقطه اثر برآیند نیروهـاي مقـاوم جـانبی منطبـق بـر مرکـز سـختی (مرکـز

صلبیت)ساختمان می باشد، اما وقتی که در حین زلزله تعدادي از المانهاي بـاربر جـانبی جـاري مـی

گردند محل برآیند نیروهاي مقاوم جانبی تغییر کرده ونهایتا اگر تمامی المانهـاي بـاربر جـانبی جـاري

گردند نقطه اثر برآیند نیروهاي مقاوم جانبی بر مرکز مقاومت منطبق می گردد. بنـابراین بـا توجـه بـه

نحوه رفتار سازه در حین زلزله میزان لنگرهاي پیچشی ایجاد شده در حین زلزلـه تغییـر مـی نمایـد و

مراکز سختی ومقاومت نمایانگر وضعیت حدي این تغییرات درزمانیکـه سـازه در محـدوده خطـی یـا

غیرخطی (مصالح)رفتار می کند می باشد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که محل مراکز جـرم،سـختی

ومقاومت از پارامترهاي اصلی می باشند که رفتار سازه هاي نامتقارن را تحـت تـاثیر قـرار میدهنـد. از

4

پارامترهاي مهم دیگري که بر رفتارپیچشی سازه ها تاثیر می گذارند سختی ومقاومـت پیچشـی سـازه

وممان اینرسی جرمی طبقات می باشند.

دستورالعملها وآیین نامه هاي طراحی ساختمانها در برابر زلزله ضـوابط ویـژه اي بـراي طراحـی

سازه هاي نامتقارن دارند، این دستورات در آیین نامه ها ي طراحی بـر اسـاس عملکـرد نیزبـا وجـود

تفاوت زیادي که این آیین نامه ها با آیین نامه هاي عادي طراحی لرزه اي ساختمانها دارند تکرار شده

اند. این در حالی است که این دستورات درطراحی هاي معمول وبراي سطح خطر وعملکـرد از پـیش

تعریف شده آیین نامه هاي معمول نیز داراي کاستی هایی می باشند. با توجه بـه انتظـار رفتـار شـکل

پذیر ساختمانها در مقابل زلزله هاي متوسط وشدید که در آن با افـزایش نیرو هـاي داخلـی ، اعضـاي

مقاوم جاري شده ومقدار آن عملا در اعضا ثابت باقی می ماند، لذا خرابی عضو از آن پس با ظرفیـت

تغییر شکل پلاستیک آن (متناسب با ظرفیت شکل پذیري عضو)کنترل می گردد. بنابراین طراحی سـازه

براي سطوح عملکرد متفاوت بطور طبیعی با طراحی بر اساس تغییر مکان همخوانی بیشتري نسبت به

روشهاي معمول طراحی براساس نیرو دارد. لـذا در ایـن رابطـه روشـهاي طراحـی جدیـد بـر اسـاس

تغییرمکان توسعه داده شده اند. اما در این روشها هم عموما براي محاسبه مقاومت مـورد نیـاز عناصـر

باربر جانبی در طراحی سازه هاي جدید می بایست نیروي برش پایه بدست آمده وسـپس در طبقـات

وبین عناصر باربر جانبی توزیع گردند که مع مولا از روشهاي معمول آیین نامه هاي لرزه اي براي ایـن

منظور استفاده می گردد. ضوابط پیچشی آیین نامه ها بر این فرض اسـتوار اسـت کـه سـختی عناصـر

باربر جانبی براساس ابعاد هندسی آن قابل محاسبه می باشد ودر نتیجه در خلال تعیین مقاومت اعضـا

در سازه هایی که ابعاد هندسی ال مانهاي باربر جانبی ثابت می مانند محل مرکز سختی ثابت بـاقی مـی

ماند. نحوه رفتار المانها با این فرض در شکل (a -1) نشان داده شده است مطالعات اخیر نشـان داده

است که این فرض در مورد بخش قابل توجهی از المانها که امروزه در ساخت سـاختمانها بکـار مـی

روند معتبر نمی باشد . در این سري از المانها که از آنها با المانهاي نوع D نام برده می شود بـا تغییـر

مقاومت ولی با فرض ثابت ماندن ابعاد، عملا تغییرمکان حدجاري شدن المان دچـار تغییـرات جزئـی

شده ولذا این سختی المان است که تابع میزان مقاومت وتغییرمکان حدجاري شدن می باشد. بنـابراین

در هنگام توزیع نیرو وتعیین مقاومت المانهاي باربرجانبی ، با تغییـر مرکـز مقا ومـت سـاختمان مرکـز

5

سختی المان نیزمتناسب با آن تغییرمی نماید. نحوه رفتار اینگونه المانها در شـکل (b -1) نشـان داده

شده است

شکل – (1-1) رفتار نیرو ـ تغییر مکان المانها

ساختمانهایی که با توجه به عملکرد هاي متفاوتی که در سطوح خطر محتمل از آنهـا انتظـار مـی

رود دچار درجات متفاوتی از رفتارهاي غیر خطی می گردند ممکن است بـراي آنهـا آرایـش مناسـب

مراکز سختی،مقاومت وجرم در هر سطح عملکرد متفاوت باشد. به عنوان نمونه زمانیکه سـاختمانی در

سطح خطرمشخص براي سطح عملکرد سـکونت بـی وقفـه طراحـی مـی گـردد، در ایـن صـورت از

ساختمان انتظار رفتارغیرخطی قابل توجهی نمی رود و می توان انتظار داشت که مناسب ترین آرایـش

مراکز مقاومت، سختی وجرم آرایشی است که در آن مرکز جرم برمرکز سختی منطبق گـردد. در حـالی

که احتمالا این آرایش براي ساختمانی که ازآن انتظار عملکرد ایمنی جانی می رود یعنی ساختمانی که

حین زلزله رفتار غیرخطی قابل ملاحظه از خود نشان میدهد مناسب نمی باشد. بطور کلی براي کنترل

عملکرد سازه، میزان خسارات وارده به ساختمان در حین زلزله محدود می گردد. براي این منظـور از

6

پارامترهاي خسارت مختلف که شرایط خسارات سازه اي وغیر سازه اي را نشان می دهند استفاده می

گرددمعمولا. براي کنترل خسارات سازه اي از تغییرشکل یا دوران پلاستیک، تغییرمکان نسبی طبقـات

ویا از شکل پذیري استفاده مـی شـود. بـراي کنتـرل میـزان خسـارات عناصـر غیـر سـازه اي نیـزاز

پارامترهایی نظیر تغییرمکان نسبی طبقات ویا شتاب طبقه استفاده می گردد. از جمله عوامل دیگري که

برآرایش مناسب مرکز جرم، سختی ومقاومت تاثیر می گذارد نوع پارامترمورد بررسـی مـی باشـد. بـه

عنوان نمونه آرایشی که می تواند میزان شکل پذیري در عضو بحرانـی را بهبـود بخشـد لزومـا سـبب

بهبود پارامتر تغییرمکان نسبی بین طبقات نمی گردد. رفتار پیچشی سازه ها معمولا بـه عوامـل متعـدد

وپارامترهاي متنوع که تابع مشخصات سازه است بستگی دارد. زمانیکه مسـاله در محـدوده غیرخطـی

مورد بررسی قرار می گیرد،تعداد پارامترهاي حاکم بر مساله افزایش می یابد. این مساله با توجـه بـه

محدودیتهاي محاسباتی در گذشته سبب شده تا اکثر مطالعات پیچشی انجام شده برروي مدلهاي ساده

انجام گیرند. این مدلها معمولا یک طبقه وبا المانهاي مقاوم برشی در یک جهت می باشند ومطالعـات

کمتري برروي مدلهاي چند طبقه یا مدلهاي با سیستم مقاوم در هر دو جهت وتحت اثر نگاشـتهاي دو

مولفه اي انجام گرفته است. واضح است که رفتارپیچشی سازه ممکن است اثرات مخربی را بـر رفتـار

سازه در حین زلزله هاي شدید داشته باشد. بـه دلیـل تعـداد زیـاد پارامترهـاي مـوثربر رفتـار پیچشـی

ساختمان هاي نامتقارن هنوز رفتار این نوع ساختمانها بـه طـور کامـل درك نشـده اسـت . هـر چنـد

مطالعات نسبتا وسیعی در زمینه رفتار غیرخطی ساختمانهاي یک طبقه نامتقارن صـورت گرفتـه اسـت

1]،[2 ولی هنوز نمی توان با اطمینان نتایج حاصل از این تحقیقات را به ساختمانهاي چندطبقه تعمیم

داد واز سوي دیگر مدلهاي عددي پیچیده ، روشی کاربردي براي تحقیق باشند.

با توجه به پیشرفت علم مهندسی زلزله در سالهاي اخیـر، شـناخت فاکتورهـاي جدیـد طراحـی

ساختمانها نیاز به مطالعات بیشتري دارد.در این زمینه بیشـترین تاکیـد در گسـترش طراحـی براسـاس

عملکرد خواهد بود که شامل حرکات زمین ومطالعات جدید تجربی وتحلیلی در مورد شناخت رفتـار

اجزاي ساختمان می باشدمحققین براساس مطالعاتی که بر روي اثرات زمین لرزه هایی همچون زمین

لرزه 6.7 ریشتري نورتریج در ایالات متحده در سال 1994 وزلزله 7.1 ریشتري لوما پریتا وهمچنین

زمین لرزه کوبه ژاپن در سال 1995وموارد دیگر انجام داده اند. مشاهده کردند سازه هایی که بـا آیـین

7

نامه هاي متداول طراحی شده اند ، از لحاظ تامین امنیت وسلامت جانی ساکنین ، عملکرد خـوبی از

خود نشان داده اند، اما بدلیل گستردگی خرابیهاي ساختمانها ، زیانهاي اقتصادي ومالی زیـادي بـه بـار

آمد. این امر سبب شد تا نیاز شدید به دستورالعملها وآیین نامه هایی که قابلیـت کنتـرل کـردن میـزان

خسارات در زلزله هاي متوسط را دارا باشند احساس شود. در نتیجه مجموعه آیین نامه ها ودستورات

مبتنی بر طراحی براساس عملکرد ایجاد شدند که به عنوان نمونـه مـی تـوان از دسـتورالعملهاي- 40

ATC،FEMA 356 نام برد. [3]

امروزه اعتقاد بر این است که تنها در نظر گرفتن سطح عملکرد مصونیت جانی براي طـرح لـرزه

اي در نواحی فعال لرزه اي کافی نیست. در ضمن طرح لرزه اي را از نظرهاي دیگر، که همان هزینـه

هاي مرمت وزمان بازسازي کامل هستند باید مد نظر قرار داد. از این رو در چنـد سـال اخیـر تـلاش

وتحقیقات بسیاري توسط محققین صورت گرفته تا راهکارها و روشهایی بـراي

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژه های ................................، تاریخچـه، مرکزیـت Next Entries پایان نامه با کلید واژه های دینامیکی، زمین لرزه، ایالات متحده