بخشی از مقاله
خلاصه
در بسیاری از آیین نامه های طراحی لرزه ای برای کاهش سطح نیروی الاستیک به سطح نیروی موردنظر در طراحی، از ضریبی بنام ضریب رفتار استفاده می کنند. از رایج ترین روش ها در تعیین ضریب رفتار می توان به تحلیل استاتیکی غیر خطی و آیده آل سازی منحنی بارآفزون بدست آمده توسط آن، اشاره نمود. از طرف دیگر دستگاه راه پله، عضویست که نقش بسزایی در رفتار سازه، خصوصا رفتار لرزه ای آن در زمان زلزله ایفا می کند و این امر در زلزله های گذشته ایران و جهان به وضوع ملاحضه شده است.
به همین منظور قاب های خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط و تعداد طبقات 3،4،7و9 به ابعاد 14/7×2/5، مطابق ویرایش چهارم استاندارد 2800 و مبحث9 مقررات ملی ایران، طراحی شده است و در نهایت با استفاده از تحلیل استاتیکی غیر خطی و به کمک نرم افزار ETABS-V9.5، ضریب رفتار و پارامترهای وابسته به آن برای قاب های اولیه و مجهز به دستگاه راه پله بدست آمده و با یکدیگر مقایسه شده است.
نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی غیر خطی برای قاب های با و بدون دستگاه راه پله نشان می دهد که دستگاه راه پله سبب کاهش ضریب رفتار قاب های خمشی بتنی تحت آنالیز استاتیکی غیرخطی خواهد شد.
.1 مقدمه
در طی سالهای اخیر، بیشتر آیین نامه های لرزه ای از ضریب رفتار برای تعریف نیروهای جانبی معادل استفاده میکنند که این نیروها برای طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله استفاده می شود. برای کاهش طیف طراحی الاستیک خطی، بمنظور در نظر گرفتن اتلاف انرژی سازه از ضریب رفتار - R - استفاده می شود. در نتیجه نیروی طرح از تقسیم نیروی ارتجاعی زلزله بر ضریب رفتار بدست می آید. یعنی:
استفاده از مفاهیم جذب و اتلاف انرژی، برای کاهش نیروهای طراحی بمنظور صرفه جویی اقتصادی، توسط طراحی لرزه ای ممکن می باشد. باتوجه به مطلب فوق که نیروهای طراحی خارج قسمت نیروهای کشسان و ضریب رفتار هستند، می توان نتیجه گرفت که این ضریب، نقش کلیدی و اساسی در پردازش طراحی لرزه ای ایفا میکند.
با جستجو در متون فنی و علمی می توان استنباط کرد از یک روش مدون و منطقی برای تعیین ضریب رفتار وجود ندارد با نگاهی به آیین نامه های مختلف در میابیم که جدول ضریب Rکاملاً سلیقه ای تعیین شده است در تعیین این ضریب سعی شده است حتی الامکان نیروی طرح مطابق با آنچه که قبلا محاسبه شده است باشد. از این رو، در این مقاله به بررسی ضریب رفتار در ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران پرداخته شده است تا در آینده عملکرد مطمئن تری در طراحی سازه ها داشته باشیم.
همچنین با توجه به اینکه در چند سال اخیر، تحقیقات گوناگونی در مورد دستگاه راه پله در قاب های بتن آرمه انجام شده است، به مسئله ضریب رفتار این سازه ها کمتر پرداخته شده است. بعنوان نمونه اکبری و ماهری [1] با بررسی ضریب رفتار قابهای بتن مسلج با مهاربندی های فولادی و ضربدری و زانویی نشان دادند که در سیستم های دوگانه کوتاه با مهاربند زانویی، مقادیر شکل پذیری و در نتیجه ضریب رفتار بزرگتر از مقادیر مربوط به قابهای با مهاربند ضربدری است. همچنین در مقاله ای دیگر عسکریان و شکرگذار [2] در مقاله ای به بررسی ضریب رفتار سیستم های BRBF پرداختند و در نهایت به این نتیجه رسیدند که با افزایش ارتفاع سازه ضریب رفتار کاهش می یابد.
از اهداف و ضروریات این تحقیق، می توان گفت که دستگاه راه پله و خصوصا نحوه ی اجرای آن یکی از مسائل مهم سازه است که باعث تغییر رفتار لرزه ای آنها می شود و از آنجائیکه معمولا بررسی ضریب رفتار قابها بدون در نظر گرفتن دستگاه راه پله انجام می گیرد و حضور دستگاه راه پله و عناصر آن شامل عرض راه پله، شیب آن، محل اتصال به قاب اصلی، دو طرفه یا چند طرفه بودن و... باعث ایجاد تغییر شکل قاب می گردد. این تحقیق درصدد است تا با بررسی تحلیلی قاب مجهز به راه پله، نقش و تاثیر آن را در مقدار عددی ضریب رفتار بدست آورد.
.2 ضریب رفتار
ضریب رفتار سازه ضریبی است که عملکرد غیرارتجاعی سازه را در بر دارد و نشانگر مقاومت پنهان سازه در مرحله غیر ارتجاعی است. به همین دلیل مقاومت مورد نیاز سازه از تقسیم مقاومت موردنیاز سازه در حالت کاملا ارتجاعی بر ضریب فوق محاسبه می گردد، و بدین ترتیب مقاومت موردنیاز سازه کاهش میابد. به همین دلیل در بعضی از کارهای تحقیقاتی و آئین نامه ها به آن ضریب کاهش نیرو نیز گفته می شود و معمولا با حرف - R - نشان داده می شود .
در سازه ها، ظرفیت تغییرشکل غیر ارتجاعی آنها به کمک ضریب شکل پذیری بیان می گردد،که عبارت است از تغییر شکل نهائی سازه به تغییرشکل لحظه تسلیم آن، بدین ترتیب ضریب رفتار سازه مستقیما به ضریب شکل پذیری آن بستگی پیدا میکند. هرچه ضریب شکل پذیری یک سازه که همان ظرفیت شکل پذیری آن است بیشتر باشد، میزان جذب انرژی بالاتر بوده و درنتیجه مقدار ضریب رفتار بزرگتر خواهد بود. نحوه ارتباط R و به عوامل مختلفی بستگی دارد. در سیستمهای یک درجه آزادی، نوع مصالح، زمان تناوب سیستم، میرایی سیستم، نوع بارگذاری، مدل بار تغییرشکل، عامل ناپایداری P-Delta، وضعیت تکیه گاه - نوع خاک - و میزان زیان قابل قبول در سیستم بر رابطه µ و R موثر می باشند
در سیستم های چند درجه آزادی علاوه بر موارد فوق عواملی نظیر، میزان مشارکت مودهای بالا، مقاومت افزون - Over-Strength - و نوع سیستم مقاوم سازه ای نیز دخالت دارند. ضریب رفتار سیستمهای چند درجه آزادی از دو قسمت تشکیل میگردد . قسمت اول آن مشابه سیستمهای یک درجه آزادی است و معمولا با [5] - در این مقاله از 4روش نیومارک وهال، ناسار کراوینکلر، میراندا و برترو و ویدیچ فجفر و فیشنگر استفاده شده است - نشان داده می شود، و قسمت دوم آن تاثیر عوامل مخصوص چند درجه آزادی را در بر میگیرد و با [6] Ω و[7] نشان داده می شود. ضریب رفتار - R - سیستمهای چند درجه آزادی از حاصلضرب و بدست می آید
شکل-1 منحنی پاسخ کلی سازه
.3 ضریب شکل پذیری
همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده است رفتار واقعی غیرخطی سازه، توسط یک رابطه دوخطی مدل می شود. بر اثر شکل پذیری، ساختمان، ظرفیتی برای استهلاک انرژی هیسترزیس خواهد داشت. بدلیل این ظرفیت استهلاک انرژی، نیروی طراحی ارتجاعی را می توان به تراز مقاومت تسلیم کاهش داد.
