بخشی از مقاله
چکیده: امروزه ارزیابی عملکرد سازهها در برابر زلزله، به یکی از بحثهای رایج در بین محققین تبدیل شدهاست. یکی از ابزار های کلیدی در ارزیابی آسیب پذیری لرزهای سازه ها، توابع شکنندگی است که احتمال فراگذشت آسیب سازه از یک سطح آسیب مشخص را برای چندین سطح خطر از جنبشهای لرزهای زمین بیان مینماید. هدف از این مطالعه، تعیین منحنی شکنندگی آسیبپذیری لرزهای سیستم ساختمانی فولادی با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه طراحی شده بر اساس آیین نامهی طراحی ایران بر روی خاک نوع III در منطقهای با خطر لرزهای زیاد میباشد.
مدل مورد نظر، ساختمان های فولادی 5 طبقه با سیستم قاب مقاوم خمشی متوسط که در نرم افزار opensees با تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی - IDA - ، انجام گرفتهاست. در این بررسی، تغییر مکان جانبی نسبی سازه ها به عنوان معیار آسیب در نظر گرفته شده است. حدود تعیین شده برای تغییر مکان جانبی نسبی در دستورالعمل HAZUS برای تعیین حالات خرابی مورد استفاده در حالات خرابی عبارتند از: حالت خرابی کم، متوسط، گسترده و کلی نشان داده شده است.
مقدمه
با توجه به محدودیت داده های عددی موجود در رابطه با سطح خرابی، مشخصات و ویژگی های زمین لرزه، رابطه ی بین اندازه ی زمین لرزه و میزان خرابی از ابزار های ضروری برای ارزیابی وتخمین خرابی ساختمان ها در مقیاس شهری و منطقهای است. منحنی های شکنندکی یکی از ابزارهای مفید برای این منظورند. این منحنی ها نشان گر احتمال افزایثی شرایط محدود آسیب و خسارت در ساختارهای درمعرض تحریک زمین لرزه هستند. حالت های خسارت در آسیب پذیری ها معمولآ به عنوان تغییر مکان بیشینه بین طبقه و تغییرشکل محوری خمیری و چرخش مفاصل و... در نظرگرفته می شود.
پیشینه تحقیق
منحنی های شکنندکی برای برآورد خطرآفرینی زیر ساخت های شهری نیز قابل استفاده اند. این منحنی ها سطح محتمل خسارت بری سطوح مختلف شدت تاثیر زلزله را نشان میدهند. به کمک این منحنی ها میتوان با تعیین میزان آسیب پذیری سازه ها آنها را برای مقاوم سازی اولویت بندی کرد. همچنین مؤسسات مدیریت دولتی و اداری بیمه که عهده دار براورد میزان خسارت بعد از زلزله مستند می توانند از این منحنی ها بهره بگیرند.
- اککار و همکاران،2005؛ اناگنوس و همکاران، - 1994 رسم و تولید منحنی های شکنندگی از سازه های تاسیسات هسته ای آغاز شده است، چرا که این سازه ها جز سازه های بسیار مهم اند و آسیب دیدگی آنها در هنگام زمین لرزه بسیار خطرناک است. رسم این منحنی ها با استفاده از عوامل شکنندگی چون فشار آب، مقاومت بتن، جابه جایی و تنش ایجاد شده در پوسته های مخازن بر اساس سطوح مختلف PGA صورت گرفت. - کندی و همکاران، - 1980
می توان گفت که بعد از زمین لرزه نورتریج توجه بیشتری به تخمین میزان خسارت سازه ها شد، و مهندسین توجه بیشتری به پیش بینی میزان خسارت مالی سازه ها در زلزله های شدید نشان دادند. منحنی های شکنندگی برای ساختمان های فولادی قاب خمشی با استفاده از نرم افزار RAM PERFORM و با استفاده از تقلیل های دینامیکی غیر خطی بری قاب های 2، 3، 4، 6، 8 و 10 طبقه رسم کرد.او با استفاده از آیین نامه FEMA و بر اساس PGA و تغییر مکان بین طبقه یی، منحنی های شکنندگی را تولید کرد.
- اریگ، - 2006 منحنی های شکنندگی سازه های بتن مسلح دارای دیوار برشی رسم شد. برای این کار با لحاظ کردن اثرات توزیع سختی، مقاومت و پیچش بر روی منحنی های شکنندگی، 8 مدل یک طبقه با استفاده از نرم افزار Opensees تحت تقلیل های دینامیکی غیرخطی قرارگرفت، ومنحنی های شکنندکی بر اساس تغییرمکان بین طبقهیی وچرخش مفاصل وشکل پذیری درسطوح مختلف PGA رسم شدند. - ازمیجاد، - 2007
روش شناسی پژوهش
تولید منحنی شکنندگی به کمک تحلیل آنالیز دینامیکی غیر خطی افزایشی گام های تهیه منحنی شکنندگی به کمک تحلیل آنالیز دینامیکی غیر خطی افزایشی در این مقاله به شرح زیر است:
. 1 انتخاب سازه ها و مدل سازی با توجه به میرایی و رفتار غیر خطی اعضا
. 2 انتخاب شتاب نگاشت های زمین لرزه های گذشته
. 3 مشخص کردن عوامل مؤثر درشکنندگی لرزه ای مانند تغییرشکل محوری خمیری و تغییر مکان بیشینه بین طبقه ای
4. مشخص کردن محدودی شکست با توجه به آیین نامه ها و دستورالعمل ها
5. انحام تحلیل دینامیکی غیر خطی افزایشی برای هر سازه در سطوح مختلف PGA
6. انتخاب یک توزیع آماری ومعادله احتمال مناسب بر اساس دستورالعمل HAZUS
7. تولید جداول شکنندگی و رسم منحنی شکنندگی
مدلسازی سیستم اندرکنش خاک-سازه
در این مقاله، برای مدلسازی سیستم اندرکنش خاک- سازه از نرمافزارOpenSees استفاده شده است. این نرمافزار توسط زبان برنامهنویسی TCL/TK تولید شده است که قابلیت گسترش و تولید انواع مقاطع سازهای را داراست. این نرمافزار، محصول دانشگاه برکلی کالیفرنیا است و هدف از تهیه آن، پیشبرد هر چه بیشتر تحقیقات میباشد که دانشگاههای جهان روزانه با آن درگیر هستند. توسط زبان برنامهنویسی TCL/TK کاربر میتواند توسط این روش به اصل سیستم نرمافزاری راه داشته باشد و از این طریق کاربر میتواند توسط نوشتار، به تعریف هندسه مدل، بارگذاری، ساختار کمی، مواد استفاده شده و روش تحلیل بپردازد. زبان برنامه نویسی TCL از یک سری رشتهها تشکیل شده است که ویژگیهای زیر را میتوان در آن تعریف کرد :
· متغیرها و جایگزینی مقادیر آنها
· انجام محاسبات و نمایش آنها
· استفاده از روابط شرطی - for each، if، while، - for
· ساختن دستی فایل بهصورت نوشتن آن
نرمافزار OpenSees قادر به تحلیل انواع مدل های خطی و غیرخطی سازهای و ژئوتکنیکی میباشد. تحلیلها بهصورت انواع تحلیلهای استاتیکی و دینامیکی در حالت خطی و غیرخطی انجام میشود.
