روشي براي طراحي لرزه‌اي مبتني بر آسيب سازه‌هاي قاب خمشي فولادي داراي نامنظمي پيچشي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

طراحي لرزه‌اي سازه‌ها روش‌هاي مختلفي دارد. يكي از شيوه‌هاي طراحي لرزه‌اي، طراحي مبتني بر نيروست. در اين روش زمين‌لرزه به شكل نيروهاي افقي استاتيكي معادل‌سازي و ملاك طراحي قرار مي‌گيرد. در اين روش معمولاً اعضاي مشابه سازة مدنظر به صورتي طراحي مي‌شوند كه ظرفيت شكل‌پذيري يكساني داشته باشند اما در‌عمل فقط تعدادي محدودي از آن‌ها هنگام زلزله وارد ناحيه غيرخطي شده و از ظرفيت پلاستيك آن‌ها استفاده مي‌شود. يكي ديگر از شيوه‌هاي طراحي لرزه‌اي، طراحي بر مبناي عملكرد است. اين روش به مهندسان اين امكان را مي‌دهد كه با توجه به سطوح مختلف عملكرد، آسيب‌پذيري سازه‌ها را در زمان وقوع زلزله ارزيابي كنند و در نتيجه، طراحي بهتري ارائه دهند. از جمله زيرمجموعه‌هاي اين روش مي‌توان به روش‌هاي طراحي بر مبناي تغيير مكان و طراحي بر اساس كنترل آسيب اشاره كرد. در اين تحقيق از شيوة جديد براي طراحي لرزه‌اي سازه‌ها استفاده مي‌شود. هدف اصلي استفاده از اين روش اين است كه با كمك‌گرفتن از روش طراحي بر اساس تغيير مكان، بتوان سازه‌هاي داراي نا‌منظمي پيچشي را بر اساس خسارت معين، طراحي نمود. در اين روش ابتدا سازه‌هاي مورد‌مطالعه تحت تحليل ديناميكي فزاينده با 11 شتاب‌نگاشت قرار ‌گرفته و هر شتاب‌نگاشت 10 الي 15 مرتبه مقياس مي‌شود. در هر مقياس، شاخص آسيب پارك و آنگ براي طبقه‌اي كه بيشينة نسبت رانش حداكثر در بين زلزله‌ها را دارد، محاسبه مي‌گردد. پس از آن، شاخص خسارت و حداكثر نسبت رانش طبقه به‌عنوان نمايندة آن شتاب مقياس، به نقطه‌اي داخل نمودار نسبت رانش ـ شاخص خسارت براي هر ميزان از خروج از مركزيت جرمي تبديل خواهد‌شد. در مرحلة بعد، از نمودار نقطه‌اي به‌دست‌آمده رگرسيون خطي گرفته‌ مي‌شود و تابع حاصل‌شده از اين رگرسيون كه متغير وابستة آن نسبت رانش است، مشخص مي‌گردد. بعد از اين اقدام، با انتخاب شاخص خسارت مبنا و قراردادن آن در تابع رگرسيوني مشخص شده، مقدار نسبت رانش طراحي آن سازه محاسبه‌شده و با مبنا قرار‌دادن مقدار نسبت رانش طراحي و استفاده از آيين‌نامه طراحي بر اساس تغيير مكان، برش پاية متناظر با سازة مدنظر تعيين و سازه طراحي مي‌گردد. پس از آن، به‌منظور ارزيابي عملكرد سازه‌هاي طراحي‌شده به روش كنترل آسيب، اين سازه‌ها تحت تحليل ديناميكي غيرخطي قرار خواهند گرفت و مقادير شاخص خسارت طبقات براي آن‌ها مشخص خواهد‌شد. با بررسي نتايج مي‌توان به اين مسئله پي برد كه آيا شاخص آسيب طبقات از حد از‌پيش تعيين شده (شاخص خسارت مبنا) تجاوز مي‌كند يا در حدود مدنظر باقي خواهد ماند. اين روش طراحي، براي سازه‌هاي فولادي با قاب خمشي ويژه و نامنظم در پلان با خروج از مركزيت جرمي 0، 5 و 10درصد با ارتفاع 5 و 10 طبقه در منطقه‌اي با شدت لرزه‌خيزي زياد و خاك نوع C ارائه گرديده است. با بررسي نمودار نسبت رانش ـ شاخص خسارت سازه‌هاي مورد‌مطالعه، مشاهده شد كه پراكندگي نقاط نسبت به خط رگرسيوني كم مي‌باشد و تابع بدست آمده، تابع مناسبي است. با انجام تحليل ديناميكي غير‌خطي در سازه‌هاي طراحي‌شده به روش كنترل آسيب، نتايج نشان داد كه ميانگين شاخص آسيب طبقات در سازة 5 طبقه بدون نا‌منظمي پيچشي، سازة 5 طبقه با خروج از مركزيت پيچشي 5 درصد، سازة 5 طبقه با خروج از مركزيت پيچشي 10 درصد، سازة 10 طبقه بدون نا‌منظمي پيچشي، سازة 10 طبقه با خروج از مركزيت پيچشي 5 درصد و سازة 10 طبقه با خروج از مركزيت پيچشي 10 درصد به ترتيب 0/233، 0/226، 0/214، 0/255، 0/234 و 0/212 مي‌باشد. اين مقادير به اندازه‌ي كافي از شاخص آسيب مبنا (شاخص آسيب 0/4) كمتر هستند كه اين موضوع نشانگر اين است كه اين روش مناسب و ايمن است. همچنين بيشترين شاخص آسيب طبقات براي سازه‌هاي بيان شده به ترتيب 0/389، 0/375، 0/360، 0/392، 0/377 و 0/365 مي‌باشد. اين مقادير نشان مي‌دهند كه بيشترين شاخص آسيب طبقات (بحراني ترين حالت) در سازه‌هاي طراحي‌شده با روش كنترل آسيب، با اختلاف اندك برابر با آسيب از پيش تعيين شده (شاخص آسيب 0/4) مي‌باشند.

229663

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان