بخشی از مقاله
چکیده
طبق تعریف ASCE/SEI تخریب پیش رونده به صورت گسترش شکست موضعی اولیه از المانی به المان دیگرتعریف میشود ، که سرانجام باعث تخریب کلی یا بصورت نامتناسبی - بخش عمده ای از سازه میشود ، که کلیه مسیرهای باز توزیع بار به دلیل تخریب دچار شکست شده و موجب شکست سایر المانهای سازه ای می گردد . دو دلیل ایجاد تخریب در ساختمانهای بتن آرمه ، بار زلزله و بارهای تصادفی هستند که به عنوان تخریب پیش رونده سازه ای و تخریب لرزه ای شناخته می شوند .
تخریب پیش رونده یک پدیده غیر خطی بوده و طبیعتا هرگونه مطالعه در این خصوص نیز بایستی به صورت غیر خطی باشد . در این پژوهش به بررسی و مقایسه 6 سازه ، 5 دهنه منظم بتن آرمه ، مدل سازی شده در نرم افزار OpenSEES و تحت زلزله های نزدیک گسل که با از دست دادن یک عضو باربر خود در حین زلزله دچار تخریب پیش رونده میگردند ، پرداخته و با انجام آنالیزهای مختلف - مانند تحلیل استاتیکی ، بارافزون ، تاریخچه زمانی ، چرخه ای و - IDA برای چند سازه با خصوصیات متفاوت طراحی ، تلاش می کنیم کاوشی در رابطه با اینکه آیا سازه های مورد بررسی نویسندگان متحمل خسارتی در حین زلزله به سبب تخریب پیش رونده میگردد یا خیر ، انجام دهیم
-1 مقدمه
منطق تخریب پیش رونده یک پدیده دفعی و به یکباره نیست و سازه در ابتدای زلزله سالم بوده و به دلیل تکان و لرزشی که متحمل میشود ، پس از چند ثانیه ، دچار یک آسیب شده ، لذا در این حال است که سازه باید پایدار باقی مانده و بتواند از سایر مسیرهای جایگزین به تحمل و بازتوزیع بار بپردازد و پس از آن است که باید مورد مطالعه قرار گیرد.
از جمله عواملی که در وقوع تخریب پیش رونده نقش مهمی ایفا می کنند ، می توان به نسبت بار محوری موجود در ستون ها ، مشخصات هندسی مقاطع و ابعاد طول المان ، خصوصیات مکانیکی از حیث میزان آرماتورهای طولی و عرضی ، نوع آرماتورهای به کارر رفته ، نوع بتن مصرفی و میزان محصور شدگی مقطع ستون و عوامل دیگر اشاره کرد .
2 آنالیز تخریب پیش رونده1
در این مطالعه برای انجام آنالیزهای تخریب پیش رونده ، سناریوهای مختلفی در نظر گرفته شد . در ابتدای امر سناریوهای مربوط به حذف ستون های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت . در این حالت ، حذف ستون های گوشه ، ستون های پیرامونی و ستون های میانی مورد بررسی قرار گرفت و مدل های مورد نظر در نرم افزار OpenSees ساخته شدند و نتایج خروجی مورد تحلیل قرار گرفتند . در این آنالیزها ، ستون های مورد نظر در لحظه ای که رکورد زلزله به بیشینه شتاب خود می رسد حذف می شوند و پس از این زمان ، کار آنالیز ساختمان های مورد نظر در حالت عدم وجود این ستون ها ادامه می یابد .
مشکلی که در سناریوهای ذکر شده وجود دارد این است که ، در ساختمان های مورد نظر در این مطالعه ، طراحی دیوارهای برشی به شکلی است که مشارکت آن ها در تحمل بارهای لرزه ای به مراتب بیشتر از ستون ها می باشد . بنابراین با حذف ستون ها و ادامه آنالیز ، تغییر قابل ملاحظه ای در رفتار لرزه ای ساختمان ها ایجاد نمی شود . برای مثال همانطور که در نمودار 1 مشخص است با اعمال سناریوی حذف ستون گوشه ، تغییر قابل توجهی در حداکثر جابجایی ساختمان ها در جهت X حاصل نمی شود . برای سایر سناریوها و معیارهای ارزیابی رفتار لرزه ای سازه ، نمودارهای مشابهی به دست می آید که ، حاکی از تاثیر ناچیز سناریوهای حذف ستون می باشند .
شکل :1 اثر سناریوی حذف ستون گوشه بر مقادیر بیشینه جابجایی ساختمان ها در جهت X
بنا بر توضیحاتی که داده شد لازم بود تا سناریوهایی طرح شوند که هم پدیده تخریب پیش رونده را به طوری که در واقعیت رخ می دهد مدل سازی کنند و هم اینکه اثر آن ها بر روی ساختمان ها قابل ملاحظه بوده و امکان بررسی روندها و نتیجه گیری های کلی فراهم آید . از آن جا که در ساختمان های طراحی شده در این مطالعه ، نقش دیوارهای برشی در تحمل بارهای ناشی از زمین لرزه بسیار قابل ملاحظه تر از ستون ها می باشد ، بنابراین در هنگام زلزله نیز دیوارهای برشی بار جانبی بیشتری تحمل می کنند .
بنابراین ورود دیوارهای برشی به ناحیه پلاستیک و یا تسلیم شدن کامل این اعضا در هنگام زلزله می تواند نقش بسیار مهمی در تعیین رفتار لرزه ای ساختمان ها داشته باشد . تخریب پیش رونده در صورت حذف المان باربر به وقوع میپیوندد که در سازه مدل ، این عضو باربر ، دیوار برشی است و باید دیوار برشی به عنوان المان باربر سازه حذف و رفتار آن پس از این حذف بررسی گردد .
بنا بر توضیحات فوق ، دو سناریوی متفاوت برای انجام آنالیزهای تخریب پیش رونده در نظر گرفته شد در سناریوی اول فرض می شود که با رسیدن رکورد زلزله به بیشینه شتاب خود ، یکی از دیوارهای برشی پیرامونی در جهت X و در طبقه اول ساختمان دچار فروریزش کلی شود و دیگر در تحمل بار جانبی نقشی نداشته باشد و در سناریوی دوم نیز اتفاق مشابهی برای یکی از دیوارهای برشی پیرامونی در جهت Y می افتد .
با انجام آنالیزهای تخریب پیش رونده با دو سناریوی فوق ، داده های خروجی برای ساختمان های مختلف و شش رکورد زلزله مختلف به دست آمدند . برای اینکه بتوانیم در مورد داده های خروجی به شکل مؤثرتری قضاوت کنیم ، از داده های مربوط به رکوردهای زلزله مختلف میانگین گیری شده است و داده های حاصله به شکلی که در ادامه توضیح داده می شوند به دست آمدند .
برای بررسی بیشینه جابجایی های سازه های مختلف ، مقادیر میانگین گیری شده ، در نمودارهای 2 و 3 نمایش داده شدهاند .
شکل:2 مقادیر حاصل از آنالیز تخریب پیش رونده برای بیشینه جابجایی ساختمان ها در جهت X
شکل:3 مقادیر حاصل از آنالیز تخریب پیش رونده برای بیشینه جابجایی ساختمان ها در جهت Y
