بخشی از مقاله
چکیده
بطور کلی در پروسه طراحی براساس سعی و خطا برای تحلیل و طراحی یک سازه قاب ویژه بتنی، یکی از مواردی که همواره باید برای تخمین ابعاد اعضاء تیر و ستون مورد ارزیابی و کنترل قرار گیرد، کنترل تیر ضعیف- ستون قوی - کنترل خاص شکل پذیریهای زیاد - و کنترل برش در گرههای اتصال در اعضاء سازه میباشد. در این تحقیق تلاش شد تا با مدلسازی قابهای بتن آرمه با سیستم قاب خمشی ویژه با روش تحلیل استاتیکی غیرخطی یا روش بار افزون به ارزیابی تاثیر روابط کنترل تیر ضعیف- ستون قوی بر دریفت طبقات براساس آیین نامه های مختلف طراحی - ایران و کانادا - پرداخته شود. به همین منظور برای انجام تحقیق، مدل ساختمان یا قاب بتن آرمه با تعداد طبقات 8 که محدوده وسیعی از سازههای بتنی متداول در حال ساخت در کشور را تشکیل می دهند، با سیستم قاب خمشی ویژه انتخاب گردیده و سپس بر مبنای آییننامه طراحی سازههای بتنی ایران - آبا - بارگذاری، تحلیل و طراحی شدهاند . سپس نتایج این تحلیلها با نتایج حاصل از تحلیل بار افزون مدلها تحت اثر شکلهای بارگذاری مختلف مقایسه میگردد و در نهایت شکل یا اشکال بارگذاری جانبی مناسب انتخاب شده و پیشنهادات لازم جهت بهبود نتایج تحلیل بار افزون ارائه گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که استفاده از عدد 1/1 یا 1/15 به جای عدد 1/2 می تواند نتایج بهتری را در پی داشته باشد. لذا می توان انتظار داشت که در این اعداد نیز سازه قابلیت استفاده بی وقفه را دارا باشد.
-1مقدمه
کشور ایران به علت واقع شدن بر روی کمربند زلزله از یک سو و عدم رعایت دقیق ضوابط و مقررات آیین نامه ای توسط طراحان از سوی دیگر، هر از چند گاهی در اثر وقوع زلزله های مهیب و وقوع خسارات شدید در ساختمانها، شاهد آسیبهای جانی و مالی فراوانی بوده است. تجربه حاصل از زلزله های گذشته در سراسر جهان و ایران بیانگر این موضوع هستند که ساختگاهی که در آن ساختمانها بایستی بطور مناسب برای تقویت خمشی بتن مسلح طراحی شده باشند، به دلیل یک یا ترکیبی از عوامل زیر از عملکرد قابل قبولی برخوردار نیستند . - 1 مقاومت جانبی ناکافی با توجه به گسلهای موثر منطقه و یا محاسبه بارهای لرزه ای براساس آیین نامه های قدیمی - 2 تشدید امواج در اثر وجود خاک نرم و روانگرایی در یک منطقه بخصوص - 3 کمبود شکل پذیری در انحصار و خطای طراحی و ساخت که باعث می شود در بعضی مواقع حتی بعضی از قابهای بتنی مسلح تحت بارهای لرزه ای متوسط و ضعیف نیز از خود ضعف نشان دهند که این ضعفعمدتاً به علت جزئیات نامناسب طرح و اجرای اعضاء و ناکافی بودن مسیرهای انتقال بار در سازه ایجاد می گردد.
تحقیقات وسیع در ارتباط با علل آسیب سازهها ناشی از زلزلههای قوی در مناطق مختلف جهان نشان داده است که تأثیر تشکیل مفاصل پلاستیک در عناصر سازه ای به هنگام وارد شدن نیروهای جانبی زلزله در تغییر شکل مودهای ارتعاشی سازه را میتوان در کنار عوامل متعدد صدمات زلزله از قبیل زمین لغزش، نشستهای غیریکنواخت، روانگرایی و. .. برشمرد. ملاکهای پیشنهادی اولیه اساسا به عنوان یک سری منابع و ماخذی به منظور تشکیل و توسعه آئیننامههای ساختمانی و متحدالشکل کردن روند طراحی و سایت سازههایی که تحت تاثیر زلزله قرار میگیرند، بوده و در این اثنا آئیننامه FEMA-273 اولین مرجع معتبری بود که در سال 1996 تحت گزارشی برای مقاومسازی سازهها از روشهای طراحی عملکردی استفاده کرد . - Tagawa, 2002 - روش منحنی ظرفیت در سال 1970 توسط Freeman معرفی شد. این روش در سال 1980 برای پیدا کردن رابطه بین زلزله وارده و عملکرد سازه توسط آئیننامه ATC10 معرفی شد در سالهای اخیر آئیننامه FEMA273 اولین مرجع معتبری بود که در سال 96 تحت گزارشی برای مقاومسازی سازهها از روشهای مطرح در طراحی عملکردی استفاده کرده بود. پس از این گزارش مرجع معتبر ATC40 نیز اقدام به ارائه گزارشی برای مقاومسازی سازههای بتنی نمود. مرجع معتبر سوم SEAOCvision2000میباشد که افق پیش روی طراحی عملکردی را به خوبی نمایان ساخت و مفاهیم اولیه طراحی عملکردی را روشن نمود. در این مرجع روشهایی مانند روشهای مبتنی بر مقایسه انرژی جذب شده در ساختمان با انرژی وارده به ساختمان معرفی شده است که برای عملی شدن چنین روشهایی احتیاج به تحقیقات فراوان محققین میباشد موسی زاده و کیوانی در سال 1390 پایان نامه ای با عنوان "بررسی عوامل موثر در شکل پذیری اتصاﻻت ساختمان های بتن آرمه در مناطق لرزه خیز" عنوان نموده اند که اتصال تیر به ستون یکی از مهمترین ناحیه در ساختمانهای بتن آرمه از لحاظ شکل پذیری در مناطق لرزه خیز می باشد و بر این اساس به بررسی عوامل موثر در تامین شکل پذیری اتصالات بتن آرمه و تاثیر محصورشدگی تیر و ستون در ناحیه مشترک پرداخته اند. رویکرد جدیدی که در این پژوهش در نظر گرفته شده، استفاده از کابل برای دورپیچ کردن تیرها و ستون ها در محل اتصال به یکدیگر بوده است و نتایج آنها با نتایج کارهای دیگران تقریبا همخوانی خوبی را نشان داده است.
و جایگزینی روش طراحی براساس سطح عملکرد بجای روش قدیمی طراحی براساس نیرو، بسیاری از آیین نامه های طراحی در حال گذار از یک سری تغییرات بنیادین می باشند. لزوم این تغییرات پس از زلزله های شدیدی نظیر لوماپریتا و نورتریج در ایالات متحده احساس شد و روش جدیدی به نام روش تحلیل غیرخطی استاتیکی ابداع گردید. آنها در تحقیقات خود با استفاده از این روش این روش به ارزیابی و بررسی عوامل موثر در شکل پذیری اتصالات ساختمانهای بتن آرمه در مناطق لرزه خیز پرداخته اند.
-2روش تحقیق
برای بررسی تئوری تیر ضعیف-ستون قوی، ساختمان فرضی 8طبقه تحت تحلیل استاتیکی خطی و تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفت تا نتایج مربوط به ایده تیر ضعیف- ستون قوی در مورد آنها مورد ارزیابی قرار بگیرد. بر این اساس، ابتدا مدل ها تحت تحلیل استاتیکی، مدلسازی و طراحی شدند. بدین طریق، نسبت لنگر ستون ها به تیرها به نسبت های 1/1 و 1/15 و 1/2 بسته شد و سپس مدل ها تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفتند تا با تشکیل مفاصل پلاستیک در تیرها و ستون ها بررسی شود که آیا در این حالت این سازه ها سطح عملکرد بی وقفه1 را اغنا می کند یا خیر و رفتار سازه چگونه خواهد بود.
تحلیل استاتیکی خطی
در پژوهش حاضر سازه ها با اهمیت خیلی زیاد - نظیر بیمارستان - مطابق آیین نامه 2800 و CSA تحلیل و طراحی شدند در جدول1 مشخصات سازه ها آمده است.
