بخشی از مقاله
چکیده
فلسفه کاربرد ضریب رفتار در آیین نامه های طراحی لرزهای سازه ها، احتساب اتلاف انرﮊی لرزه ای سازه ها از طریق تغییر شکلهای غیر الاستیک می باشد . فرم آیین نامه ای این ضرایب وابسته به نوع سیستم است در حالیکه اصالتاﹰ ضریب رفتار تابعی از انواع پارامترهای سازه ای و رکورد زلزله، علاوه بر نوع سیستم سازه می باشد .
در این مطالعه، بررسی های تحلیلی بر ضریب رفتار سازه های فولادی قاب خمشی که بخش قابل توجهی از ساخت و سازهای موجود در کشور ایران را شامل می شوند ، انجام شده است. تاکید عمده این تحقیق بر تاثیر ارتفاع این سازه ها در مقادیر ضریب رفتارواقعی آنها است. در این پژوهش ، با انجام آنالیزهای خطی و غیر خطی سازه های نمونه - قابهای سه دهانه با تعداد طبقات متفاوت ٣، ٦، ٩، ١٢و ١٥ - تحت تعدادی از رکوردهای حرکت زمین ، رفتار سازه ها با تغییر ارتفاع آنها بررسی شده وضرایب رفتار استخراج شده است . نتایج نشان می دهد که مقادیر ضریب رفتار واقعی سازه ها، تاحدودی کمتر ا زمقادیر آیین نامه ای می باشد . همچنین با افزایش ارتفاع ، تغییراتی به صورت کاهشی - بسته به نوع رکورد - در مقادیر این ضریب مشاهده می شود .
۱- مقدمه
مقاومت جانبی در نظر گرفته شده در آیین نامههای طراحیهای لرزهای سازهها عموماﹰ خیلی کمتر از مقاومت جانبی مورد نیاز آنها برای باقیماندن در محدوده الاستیک در حین رخداد یک زلزله قوی است.
فلسفه چنین مسألهای در واقع مربوط به احتساب اتلاف انرﮊی لرزهای با تشکیل مفاصل پلاستیک در اعضای سازهای، مقاومت ذخیره و میرایی است. ارائه مقادیر مختلف ضریب رفتار در آییننامهها، اساساﹰ بر پایه مشاهده رفتار انواع سیستمهای سازهای در زلزلههای گذشته است.
در آییننامههای موجود، ضرایب رفتار با عناوین مختلفی چون ضریب کوچکنمایی، ضریب کاهش مقاومت، ضریب رفتار و … ودر قالبهای مختلف مانندفرم تابعی - بر حسب پریود - و یا فرم عددی وجود دارد کنترل تغییر شکلها در اعضای سازهای یک ساختمان - که در واقع معرف خسارت است - نیازمند تخمین خوبی از ضریب رفتار میباشد. مطالعات مختلفی در طول سالهای اخیر بر ضرایب رفتارصورت گرفته ولی تاکنون قسمت خیلی کوچکی از نتایج بدست آمده از این تحقیقات در آییننامهها گنجانده شده است. به نظر می رسد از دلایل اصلی این مساله، مشکل بودن ارائه یک فرم ساده ولی مطمئن برای این ضریب بر حسب مهمترین متغیرهای آن باشد.
٢- روش تحقیق
جهت انجام این تحقیق ابتدا به انتخاب تعدادی نمونه ساختمانی متعارف با تعداد طبقات مختلف می پردازیم بطوریکه بتواند تا حد زیادی واقعیت موجود را پوشش دهد سپس این نمونه ها را توسط نرم افزار ] SAP2000١[ طراحی می کنیم - لازم به ذکر است طراحی ها بر اساس] AISC-ASD89۲[ انجام گرفته، کلیه ضوابط مربوط به طراحی، نظیر: کنترل کمانش در ستونها، بررسی فرضیه تیر ضعیف ستون قوی، کنترل نسبت تنش در اعضا و.... در نظر گرفته شده است - بعد از طراحی، این سازه ها را دو حالت خطی و غیرخطی تحت رکوردهای متعارف به صورت تاریخچه زمانی آنالیز می کنیم،
این آنالیزها توسط نرم افزار ] DRAIN-2DX۳[ انجام شده است. اساس کار چنین است که سازه های طراحی شده مورد نظر را در حالت غیرخطی و خطی آنالیز کرده، پاسخ های مورد نظر را استخراج نموده، آنگاه روابط بین این پاسخها را بررسی کنیم وازجمله می توان ضریب رفتار این سازه ها را بدست آورد و بین سیستم های با تعداد طبقات مختلف مقایسه های مورد نظر را از نقطه نظر رفتار لرزه ای - پاسخ ها، مکانیسم، ضریب رفتار و - … انجام داد و ارتباط بین پارامتر مورد نظر ما یعنی ارتفاع سازه با ضریب رفتار را پیدا کرد.
٣- آنالیز مدلها
الف- نرم افزار تحلیلی
برنامه کامپیوتری DRAIN-2DX یک برنامه آنالیز استاتیکی و دینامیکی سازه ها ی دو بعدی در حالات خطی و غیر خطی می باشد. برای استفاده از برنامه DRAIN-2DX باید مشخصات هندسی و مکانیکی و بارگذاری سازه بصورت یک فایل ورودی با نام DRAIN.INP تهیه شده، در کنار فایل اجرایی برنامه ذخیره شود. برای مدلسازی سیستم فولادی قاب خمشی، از المان تیر- ستون این برنامه استفاده می شود.
این اعضا دارای سختی خمشی و محوری هستند و انتهایی از عضو که دارای ترکیب لنگر و نیروی محوری خارج از سطح اندرکنش عضو باشد، دچار مفصل پلاستیک می شود. اثرات کمانش را می توان درهمین سطح اندرکنش لحاظ کرد. اثر رفتار غیر خطی مصالح با کاهش مدول ارتجاعی لحاظ می گردد بطوریکه ماتریس سختی سازه در مرحله غیر خطی از مدول کاهش یافته محاسبه می شود.
ب - رکوردهای زلزله
آنالیزهای دینامیکی تاریخچه زمانی سازه ها در دو حالت خطی و غیرخطی سازه ها تحت رکوردهای ناغان - ۶۵۳۱ - ، طبس - ۷۵۳۱ - و ال سنترو - مؤلفه شمال – جنوب - - ۰۴۹۱ م. - انجام شده است. این رکوردها درشکلهای - ١ - و - ٢ - و - ٣ - ترسیم شده اند.
شکل ١- رکورد شتاب زلزله ناغان
شکل ٢- رکورد شتاب زلزله طبس
شکل ٣ - رکورد شتاب زلزله ال سنترو
