بخشی از مقاله
چکیده
تهیهی منحنی شکنندگی لرزهای یکی از مراحل اصلی در تحلیل خطرپذیری لرزهای یک سازه میباشد. در این مقاله نحوهی تهیهی منحنی شکنندگی لرزهای اعضای سازههای بتن مسلح برای تلاشهای برشی تشریح میگردد. این منحنیها برای ستونهای یک نمونه قاب ساختمانی بتن مسلح که در کشورهای جنوب اروپا در دهههای 50 و 60 ساخته میشده است تهیه گردیده است. قاب مورد نظر در مطالعات پروژه ELSA1 ساخته شده و تحت آزمایشات لرزهای قرار گرفته است.
جهت تعیین ظرفیت برشی اعضا برای تهیهی منحنیهای شکنندگی برشی از روابط ارائه شده در آییننامهی یوروکد 8 استفاده شده است. برای تهیهی منحنیهای شکنندگی از تحلیلهای دینامیکی پیشرونده - IDA - 2 استفاده شده است. نرم افزار SeismoStruct جهت انجام تحلیلهای IDA مورد استفاده قرار گرفته است. منحنیهای شکنندگی ارائه شده در این مطالعه بر اساس استفاده از توزیع لاگ نرمال برای دادههای بدست آمده از تحلیلها میباشد.
-1 مقدمه:
ارزیابی ریسک لرزهای و بررسی پیامدهای وقوع زلزله، یکی از ضروریات برنامهریزی مواجه با بحران و تهیهی برنامهی کاهش ریسک میباشد. مهمترین بخشهای ارزیابی ریسک لرزهای، که توسط غفوری آشتیانی و همکاران ارائه شده است، عبارتند از:
- تحلیل خطر لرزهای و نمایش آن به صورت حداکثر شتاب زمین - PGA - 3 یا شتاب طیفی - Sa - 4؛
- جمع آوری داده سرمایههای تحت خطر از قبیل تعداد، موقعیت و مشخصات سیستمها، سازهها، افراد و ... در معرض زلزله؛
- تهیهی توابع شکنندگی5 که مرتبط کنندهی خطر به سرمایه است؛
- تجمیع خطر و شکنندگی برای محاسبهی ریسک. شاید مهمترین روش متداول تحلیل ریسک، تحلیل آسیبپذیری و تعیین میانگین فرکانس رخداد سالیانه - MAF - 1 در یک حالت حدی مشخص - LS - 2 با استفاده از چارچوب تعیین شده توسط مرکز تحقیقات مهندسی زلزله دانشگاه برکلی3 - PEER - میباشد.. این روش به صورت رابطهی - 1 - ظاهر میگردد: که در رابطهی - 1 - ، EDP بیانگر پارامتر تقاضای مهندسی4 مانند حداکثر تغییر مکان نسبی بین طبقهای، IM بیانگر معیار شدت زمینلرزه 5 مانند شتاب طیفی در زمان تناوب طبیعی اول سازه با نسبت میرایی مشخص، G - LS|EDP - بیانگر احتمال تجاوز از LS با توجه به مقادیر EDP و G - EDP|IM - بیانگر احتمال تجاوز از EDP با توجه به IM است. در این رابطه تابع G - LS|EDP - به عنوان تابع شکنندگی شناخته میشود. در ادامه روشهای مختلف تعیین تابع شکنندگی بیان میگردد.[1]
-2 تعریف توابع شکنندگی:
وضعیت آسیبپذیری یک سازه میتواند به وسیلهی توابع آسیبپذیری و یا توابع شکنندگی بیان گردد. توابع آسیبپذیری احتمال خسارتها - از قبیل اقتصادی، اجتماعی و ... - را در سطح مشخصی از حرکت زمین و توابع شکنندگی احتمال تجاوز از حالات حدی مختلف - از قبیل آسیبهای سازهای، سطوح خرابی و ... - در سطح مشخصی از حرکت زمین را بیان میکنند. شکل شمارهی - - 1 مثالهایی از توابع آسیبپذیری و شکنندگی را نشان میدهد. توابع آسیبپذیری قابل استخراج از توابع شکنندگی با استفاده از توابع پیامدها - که احتمال خسارت را بیان میکنند. - است. توابع شکنندگی همانگونه که در قسمت قبل بیان شد یکی از المانهای کلیدی در ارزیابی ریسک لرزهای است. این توابع شدت زلزله را به احتمال رسیدن یا تجاوز از یک سطح مشخص آسیب - از قبیل کم، متوسط، زیاد و شدید - برای هر ایمان در ریسک را مشخص میکنند.
-3 تهیه منحنی شکنندگی با استفاده از تحلیل دینامیکی فزاینده - IDA -
روشهای تحلیلی مختلفی برای تهیهی منحنی شکنندگی سازهها و تجهیزات وجود دارد. یکی از متداولترین این روشها، روش تحلیل دینامیکی فزاینده، IDA، میباشد. در این روش یک دسته رکورد شتاب زمین انتخاب میگردد، این رکوردها براساس مشخصات سایت و سازه انتخاب میشود، سپس با تحلیل دینامیکی سازه با استفاده از رکوردهای انتخابی در سطوح مختلف، میزان IM هایی که موجب رسیدن پاسخها به حالات حدی مورد نظر، تعیین میگردد. به عبارتی دیگر در این روش جهت تهیه-ی منحنی شکنندگی مراحل زیر صورت میپذیرد.
-1 انتخاب مدلی مناسب برای سازه یا تجهیزات مورد نظر
-2 انتخاب نگاشتهای زمینلرزههای گذشته با توجه به نوع خاک و شکل طیف و مقیاس کردن آنها به سطوح مختلف
-3 مشخص کردن عوامل موثر در شکنندگی لرزهای مانند تغییرمکان بیشینهی بین طبقهای، دوران انتهای عضو و ...
-4 مشخص کردن محدودهی شکست با توجه به آییننامهها و دستورالعملها
-5 انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی برای سازه در سطوح مختلف IM
-6 انتخاب یک توزیع آماری و معادلهی احتمال مناسب
-7 تولید جداول شکنندگی و رسم منحنی شکنندگی. توزیع احتمالاتی که برای توابع شکنندگی مناسب معرفی شده است، توزیع لاگ نرمال میباشد. جهت استفاده از این توزیع همانگونه که در معادلهی - 1 - نشان داده شد، نیاز به تعیین و است. در ادامه نحوهی تعیین این پارامترها بیان میگردد.
-1-3تعیین پارامترهای تابع شکنندگی:
تحلیل دینامیکی فزاینده، IDA، مطابق تعریف مقیاس سازی یک مجموعه نگاشت لرزهای مناسب و اعمال آن به سازه تا رسیدن به LS مشخص است . انجام این فرآیند منجر به تولید یک مجموعه از مقادیر IM میگردد که مربوط به رسیدن سازه به LS مشخص میباشد. این مورد در شکل - 2a - نشان داده شده است.
