بخشی از مقاله
چکیده
در تعیین پاسخ هر سازه برای اعمال خصوصیات مختلف طراحی باید اطلاعات لازم از نحوه کارایی سازه و چگونگی عملکرد سازه و تاثیر بارگذاری موجود بر آن برای مهندسان طراح فراهم باشد. در این صورت میتوان در طراحی اعضای مختلف یک سازه با توجه به نتایج مذکور به طور صحیح اقدام کرد. یکی از نتایج مورد نیاز در تحلیل سازه برای آنکه بتوان به اهداف طراحی در آن، محاسبه تغییر مکان هدف در هر سازه است. میزان این تغییرمکان در سازههای مختلف را با روشهای مختلفی از جمله محاسبات دستی و نرمافزاری میتوان برآورد کرد. در این تحقیق به شرح چکونگی برآورد این تغییرمکان در یک سازه هشت طبقه بتنی با استفاده از روش نرم افزاری میپردازیم. نرم افزار مورد استفاده در این تحقیق نرم افزار پرفرم تری دیٌ که نرم افزاری با قدرت تحلیل سازه براساس عملکرد میباشد، مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش تحقیق با استفاده از مدلسازی سازه با معرفی سطوح مختلف عملکردی در آن مشاهده شد که میزان تغییر مکان هدف و در پی آن میزان جابجایی سازه با افزایش رفتار غیرارتجاعی در سازه افزایش پیدا میکند .
1 مقدمه
در دهههای اخیر با افزایش روزافزون تعداد طبقات و توقعات مردم از طراحان، لزوم بررسی دقیق عملکرد یک سازه مهندسی بیش از پیش احساس شده و اهمیت این موضوع روزبهروز روبه افزایش است و به همین منظور طراحان سازه باید شناخت کافی از نحوه رفتار سازه و مدلسازی و معیارهای شکست داشته باشند. نظر به اینکه نحوه محاسبه دقیق عملکرد در یک سازه بستگی به پارامترهای مختلف طراحی دارد، در برآورد نحوه عملکرد در یک سازه، باید تک تک پارامترهای حساس و اثرگذار سازه را به صورت جزبهجز بررسی کرد. در همین راستا انتخاب آیین نامه طراحی مناسب بسیار امر مهمی است. امروزه سازههای ساخته شده به دست مهندسان، هر یک برای برآورده کردن یک هدف عملکردی خاص طراحی میشوند. در همین راستا و برای آن که یک سازه بتواند انتظارات مورد نظر طراحان آن را برآورده کند، باید دارای محدودیت در تغییر مکانها و دورانهای اعضای خود باشد که این محدودیتها در تعریف سطوح مختلف عملکردی در سازههای مختلف مطرح میشود. به همین دلیل در سراسر جهان آییننامههای مختلف طراحی بر مبنای عملکرد مورد انتظار از یک سازه مورد مطالعه تنظیم شدهاند تا هر سازه با هر نوع عملکردی را پوشش دهند. در ایران نیز نشریه[1] 360 که زیر نظر سازمان مدیریت و برنامهریزی تهیه و تنظیم شده است، اهداف عملکردی در هر یک از سازهها بیان شده است. در این نشریه که تا حد زیادی ترجمه آیین نامه فیماٍ 3]و[2 در ایالات متحده امریکا است، سطوح مختلف عملکردی در سازههای مختلف به صورت جداگانه و برای هر المان از سازه با رفتاری سازهای و یا غیرسازهای مشخص شده است .
در تعیین سطوح مختلف عملکردی در تمامی آیین نامههای طراحی بر اساس عملکرد، سطوح مختلفی از رفتار المانها برای اعضا تعریف شده است که با توجه به این سطوح میتوان المانهای مختلف یک سازه را از لحاظ عملکردی دستهبندی کرد. نحوه تعریف این حدود رفتار در المانها در هر سطح از بهرهبرداری، با توجه به میزان و شدت خرابی برای المانهای مختلف مشخص شده است. حال با توجه به این میزان میتوان سطوح مختلف عملکردی را در هر یک از اعضا در یک سازه مشخص کرد که با توجه به نحوه این دسته بندی، برای سازههای مختلف، سطوحی مختلف از رفتار را مشخص میکنند که به آن سطوح مختلف عملکردی در سازه گفته میشود .
هر سطح از عملکرد سازه وابسته به نحوه پاسخ المانهای تشکیل دهنده در آن سازه میباشد که با تعریف حدود معینی از تغییر مکان از یکدیگر تفکیک میشود. در هر یک از سطوح مذکور حد تغییر مکانی مشخص برای سازه در هر سطح از عملکرد تعیین شده است که به آن تغییر مکان هدف نظیر آن سطح از عملکرد گفته میشود. تغییر مکان هدف در تحلیل پوشآور به تغییر مکانی گفته می شود که در آن حد از تغییر مکان، سازه به نهایت تغییر مکان خود در سطح عملکردی مورد نظر میرسد. حال اگر این تغییر مکان افزایش یابد سازه وارد سطح عملکردی دیگری میشود و به همین ترتیب در نهایت نیز میتوان تغییر مکان نظیر حد خرابی را در سازه مورد نظر بدست آورد. این تغییرمکان با استفاده از منحنی پوش جابجایی در هر سطح از عملکرد محاسبه میشود. سپس برای برآورد میزان تغییرمکان سازه در هر یک از سطوح مختلف عملکردی، تغییرمکان هدف سطح مورد نظر را در ارتفاع سازه ضرب میکنیم .
2 سطوح عملکردی نشریه360 و آیین نامه فیما
یک سطح عملکرد همچون مصونیت جانی به خودی خود با معنا نخواهد بود. مگر آنکه یک تراز لرزهای که در اثر آن سازه به این سطح از عملکرد برسد، مشخص شده باشد. رفتاری که به عنوان اهداف توضیح داده میشود، هدف عملکرد، یک حالت از سطح عملکرد مورد نظر برای ساختمان در یک سطح زمینلرزه طراحی میباشد. مطابق تعریف فوق اهداف عملکرد ارتباط سطوح عملکرد مختلف مورد نظر سازه و سطوح خطر لرزهای احتمالی میباشند. به منظور بررسی اهداف عملکرد، سطوح عملکرد در یک سازه را بررسی میکنیم. یک سطح عملکرد نشان دهنده حداکثر خرابی مورد انتظار سازه میباشد. به طوری که اگر خرابی از این حد افزایش پیدا کند، سطح عملکرد سازه تغییر پیدا خواهد کرد . [1 ] نشریه360 سازمان مدیریت و برنامه ریزی ایران [1] با رویکرد بهسازی لرزهای ساختمانهای موجود، و همچنین آیین نامه فیما 3]و[2، تعداد سطوح عملکرد سازه را به صورت یکسان دسته بندی میکنند . در این دو آیین نامه سطوح مختلف عملکردی در هر المان، بسته به اینکه نوع المان سازهای یا غیر سازهای، تقسیم بندی میشود. در ادامه به تشریح چگونگی تقسیم بندی انواع سطوح مختلف عملکردی در المانهای سازهای میپردازیم :
سطوح عملکرد اصلی عبارتند از:
.a سطح عملکرد : 1 قابلیت استفادهی بیوقفه؛ .b سطح عملکرد : 2 خرابی محدود؛
.c سطح عملکرد : 3 ایمنی جان؛
.d سطح عملکرد : 4 ایمنی جانی محدود؛ .e سطح عملکرد : 5 آستانهی فروریزش؛ .f سطح عملکرد : 6 لحاظ نشده .
در نشریه360 سازمان مدیریت و برنامه ریزی [1]، به دو سطح عملکردی خرابی محدود و ایمنی جانی محدود سطوح عملکرد میانی در سازه میگویند. در ادامه به تعریف حدود هر یک از سطوح عملکردی المانهای سازهای، طبق تعریف نشریه360 سازمان مدیریت و برنامه ریزی [1] میپردازیم :
سطح عملکرد -1 قابلیت استفاده بیوقفه :
سطح عملکرد قابلیت استفادهی بیوقفه به سطح عملکردی اطلاق میشود که قابل پیشبینی باشد. و در اثر وقوع زلزله مقاومت و سختی اجزای سازه تغییر قابل توجهی پیدا نکند و استفادهی بیوقفه از آن ممکن باشد .
سطح عملکرد -2 خرابی محدود :
سطح عملکرد خرابی محدوده به سطح عملکردی اطلاق میشود که قابل پیشبینی باشد. و در اثر وقوع زلزله خرابی در سازه به میزان محدود ایجاد شود. به گونهای که پس از زلزله با انجام مرمت بخشهای آسیبدیده ادامهی بهرهبرداری از ساختمان میسر باشد .
سطح عملکرد -3 ایمنی جانی :
سطح عملکرد ایمنی جانی به سطح عملکردی اطلاق میشود که قابل پیشبینی باشد و در اثر وقوع زلزله خرابی در سازه ایجاد شود اما میزان خرابیها به اندازهای نباشد که منجر به خسارت جانی شود .
سطح عملکرد -4 ایمنی جانی محدود :
سطح عملکرد ایمنی جانی محدود به سطح عملکردی اطلاق میشود که قابل پیشبینی باشد و در اثر وقوع زلزله خرابی در سازه ایجاد شود، اما میزان خرابیها به اندازهای باشد که منجر به خسارت جانی حداقل شود .
سطح عملکرد -5 آستانهی فروریزش :
سطح عملکرد آستانهی فروریزش به سطح عملکردی اطلاق میشود که قابل پیشبینی باشد. و در اثر وقوع زلزله خرابی گسترده در سازه ایجاد شود اما در ساختمان خرابی و فروریزش و تلفات جانی به حداقل برسد .
سطح عملکرد- 6 لحاظ نشده :
چنانچه برای عملکرد اجزای سازهای، سطح عملکرد خاصی انتخاب نشده باشد، سطح عملکرد اجزای سازهای لحاظ نشده نامیده میشوند .
