بخشی از مقاله
چکیده
ضریب نامعینی ρ یکی از مفاهیم مورد بحث و مهم در تعیین عملکرد لرزهای سازهها در برابر زلزله میباشد، که می تواند در طراحی فنی و اقتصادی پروژه تاثیر قابل توجهی داشته باشد. در سازههای دارای نامنظمی هندسی تعیین این ضریب با پیچیدگیهایی همراه شده است که در صورت محاسبهی آن طبق آیین نامه برای طراح وقت گیر و بعضا منجر به ارائهی طرحی غیر اقتصادی میشود. حال در این تحقیق به بررسی نمونههای مختلف از سازهی بتن آرمه دارای نامنظمی هندسی در پلان که سیستم مقاوم جانبی آن از نوع قاب خمشی میباشد پرداخته شده است.
مدلسازی کامپیوتری با استفاده از نرمافزار Etabs2015 به صورت سه بعدی انجام گرفت و تحت آنالیز غیر خطی Push over قرار داده شد و نتایج آن مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت، تا منجر به ارائهی پیشنهادی جهت تعیین ضریب نامعینی ρ در این نوع سازهها شود که در نهایت بتوان سرعت و دقت طراحی را بهبود بخشید. همچنین رابطهای ساده برای حذف مقاومت خمشی اتصالات دو انتهای یک تیر جهت محاسبهی افت مقاومت طبقه با استفاده از نمودار کار مجازی بیان شده است.
-1 مقدمه
با اعمال آیین نامه 2800 ویرایش چهارم و مطرح شدن ضریب نامعینی برای اولین بار در آیین نامهی ایران، والزامی شدن استفاده از این آییننامه در طراحی ساختمان در برابر زلزله و اهمیت بالای این ضریب در تعیین نیروی زلزله و وجود ابهاماتی در برخی از موارد آیین نامهای جهت تعیین این ضریب، شناخت بهتر از عملکرد و تاثیر ضریب نامعینی در طراحی اهمیت یافته تا جایی که در صورت عدم آگاهی از آن تاثیرات منفی در طراحی سازهها از نظر فنی و اقتصادی در پروژه نمایان خواهد شد. طبق آیین نامه 2800 هرگاه ساختمانی دارای نامعینی کافی نباشد، ساختمان باید برای بار جانبی بیشتر طراحی شود که به افزایش نیروی زلزله وارد بر ساختمان منجر خواهد شد.
طبق آیین نامه هرگاه در طبقاتی از ساختمان که میزان برش در آن از 35 درصد برش پایه بیشتر باشد، در صورتی که پس از حذف جزئی از سیستم مقاوم جانبی، مقاوم جانبی طبقه به میزان بیشتر از 33 درصد کاهش پیدا نکند و همچنین نامنظمی شدید پیچشی در طبقه ایجاد نگردد، این سازه از نظر آیین نامه دارای نامعینی کافی بود و ضریب ρ برابر 1 خواهد بود و نیازی به افزایش نیروی زلزله نخواهد بود.
حذفیات بر اساس جدول 2-3 آیین نامهی 2800 خواهد بود. بر این اساس در یک سیستم قاب خمشی، که تمرکز این پژوهش بر این نوع سیستم مقام جانبی می باشد، هدف تضعیف سازه با حذف مقاومت خمشی یکی از تیرهای قاب خمشی در یکی از طبقات میباشد. لازم به ذکر است که در سیستم قاب خمشی، تضعیف سازه با دو سر مفصل کردن یکی از تیر های قاب خمشی در یکی از طبقات همراه خواهد بود.
با دو سر مفصل کردن تیر در حقیقت موجب از دست رفتن باربری جانبی آن دهانه خواهیم شد. تعیین مقدار مقاومت جانبی طبقه، جهت تعیین ضریب نامعینی آنگونه که در آیین نامه به آن اشاره شده است برای طراح هزینه بر بوده و بعضا مقرون به صرفه نخواهد بود. حال در این تحقیق چند نمونه از ساختمان بتنی 4، 8 و 12 طبقه با قاب خمشی دارای نامنظمی هندسی در پلان به صورت کامپیوتری با استفاده از نرم افزار Etabs 2015 مدل سازی شده و به روش غیر خطی Push over تحت آنالیز و بررسی قرار گرفته شد، تا در نهایت منجر به ارائهی روشهای آسانتر جهت تسهیل کار مهندس در تعیین ضریب نامعینی ρ در امر طراحی سازه شود.
-2 نامنظمی در پلان
آیین نامه 2800 نامنظمی در پلان را به صورت موارد زیر تعریف میکند.
الف - نامنظمی هندسی: در مواردی که پس رفتگی همزمان در دو جهت در یکی از گوشه های ساختمان بیشتر از 20 درصد طول پلان در آن جهت باشد.
ب - نامنظمی پیچشی: در مواردی که حداکثر تغییر مکان نسبی در یک انتهای ساختمان در هر طبقه، با احتساب پیچش تصادفی و با منظور کردن A=1 بیشتر از 20 درصد متوسط تغییر مکان نسبی در دو انتهای ساختمان در آن طبقه باشد. در این موارد نامنظمی "زیاد" و در مواردی که این اختلاف بیشتر از 40 در صد باشد، نامظمی "شدید" پیچشی توصیف میشود.
-3 روش پژوهش
تمرکز این تحقیق در محاسبه میزان مقاومت جانبی طبقه بعد از حذف جزئی از سیستم مقاوم جانبی میباشد. در این تحقیق ساختمانهای بتنی با سیستم قاب خمشی دارای نامنظمی هندسی در پلان به صورت عددی در نرم افزار Etabs مدل سازی می شوند. برای دستیابی به نتایج مطلوب و قابل اتکا چند نمونه ساختمان با سیستم سازهای ذکر شده با تعداد طبقات 4، 8 و 12 طبق آیین نامه طراحی شده سپس تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی push over به مطالعهی مقاومت طبقات میپردازیم. سپس با اعمال بند 2-2-3-3 قسمت - ب - آیین نامه 2800، که به حذف جزئی از سیستم مقاوم جانبی سازه اشاره شده است، سازه را تضعیف و تحت آنالیز قرار میدهیم.
لازم به ذکر است که در این تحقیق برای تضعیف سازه تاثیر تمام تیرهای یک ساختمان مورد بررسی قرار میگیرد، بدین صورت که در تعیین میزان کاهش مقاومت طبقه یک ساختمان، تمام تیرهای طبقهی مورد مطالعه بعد از تضعیف، تحت آنالیز استاتیکی غیرخطی بررسی میشود و آن تیری را که با تضعیف، حداکثر کاهش را در مقاومت طبقه ایجاد کرده با مقاومت طبقه مقایسه میشود. با استفاده از نتایج آنالیز به بررسی و مقایسهی نتایج حاصله بین سازههای اولیه و سازههای تضعیف شده پرداخته و میزان مقاومت طبقه را مورد مطالعه قرار می دهیم تا درنهایت منجر به ارئهی یک روش ساده شدهای جهت تعیین ضریب نامعینی ρ در سازه شود.
-4 مدل سازی
به منظور مطالعه و بررسی ضریب نامعین در سازه، مدلهای ساختمانی متفاوتی بر اساس آیین نامه طراحی و با مدلسازی کامپیوتری تحت آنالیز استاتیکی غیرخطی قرار گرفت. مدلهای ساختمانی مورد مطالعه با کاربری مسکونی در هر دو جهت x و y دارای سیستم باربر جانبی قاب خمشی با شکل پذیری متوسط میباشند و همچنین سیستم کف از نوع تیرچه بلوک با بار مرده محاسباتی وارد بر کفها برابر 450 کیلوگرم بر مترمربع و بار زنده وارد بر طبقات 200 کیلوگرم بر مترمربع و همچنین وزن واحد خط دیوارها 600 کیلوگرم بر متر منظور شده است. شتاب مبنای طرح با توجه به ناحیه با خطر نسبی زیاد و ضریب اهمیت ساختمان، ساختمانهایی با اهمیت متوسط در نظر گرفته شده است. مدل - A - ساختمان چهار طبقه با پلان شکل 3 میباشد.
شکل : 3 مدل A
با استفاده از برش پایهی به دست آمده از خروجی نرمافزار درجهی نامعینی را برای تمام طبقات بررسی میکنیم. نتایج حاصل از تعیین مقاومت طبقات در سازه اصلی و سازه تضعیف شدهی نمونه - - A به صورت جدول - 1 - در جهت x و جدول - 2 - در جهت y میباشد. لازم به ذکر است که با توجه به نتایج، نسبت تغییر شکل حداکثر به تغییر شکل میانگین که از خروجی نرمافزار بدست آمده، بعد از تضعیف سازه دچار نامنظمی شدید پیچشی نشده است. در تمام مدلهای مورد مطالعه مقاومت طبقه برحسب tonf میباشد.
