بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به تغییرات آئین نام ها با گذشت زمان، نیاز است بررسی شود که آیا ساختمان های طراحی شده بر اساس آنها از نقطه نظر سطح عملکرد، معیارهای پذیرش دستورالعمل های بهسازی را برآورده می کنند یا نیاز به مقاوم سازی دارند. در این مقاله جدیدترین روش های طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد - PBSD - مورد بررسی قرار گرفته است. طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد یک روش طراحی الاستیک است که روی عملکرد احتمالی سازه تحت اثر زمین لرزه های مختلف صورت می گیرد. روش دیگری که بر گرفته از روش - PBSD - می باشد روش طراحی خمیری بر اساس عملکرد - PBPD - می باشد که به عنوان روشی ایده آل در طراحی لرزه ای سازه ها در آینده مورد استفاده قرار می گیرد و در این مقاله مورد بررسی و بحث قرار گرفته است. طراحی خمیری بر اساس عملکرد روش طراحی به صورت مستقیم است که از قبل از اندازه گیری عملکرد اجزاء شروع شده و در طی آن برای نشان دادن جزئیات اجزای قاب و اتصالات تا رسیدن به رفتار و مکانیزم تسلیم به کار می رود. یافته ها نشان می دهند که دامنه وسیعی از اقدامات پژوهشی در جهت توسعه روش طراحی خمیری بر اساس عملکرد - PBPD - برای سازه های خاص گام برمی دارند.
کلمات کلیدی: طراحی لرزه ای براساس عملکرد، عملکرد اجزا، ارزیابی لرزه ای
مقدمه
از زلزله های مهم اخیر دریافتیم که خطر لرزه ای در مناطق شهری در حال افزایش است و تسهیلات زیر ساختی در سطح قابل قبولی از نظر اجتماعی B اقتصادی قرار ندارند. با وجود این مسئله نیازمند فوری در تغییر این وضعیت می باشیم و اعتقاد بر این است که یکی از تاثیر گذارترین روش برای انجام آن عملکرد براساس مهندسی زلزله - PBEE - می باشد که طراحی آن بر مبنای پیش بینی عملکرد سازه در هنگام زلزله می باشد. عملکرد براساس مهندسی زلزله - PBEE - همچنین به عنوان عملکرد بر اساس مهندسی لرزه ای نیز شناخته می شود و ایده و روشی به سرعت در حال گسترش است که در آئین نامه ها و دستورالعمل های اخیر چاپ شده است.[1,2,3,4]
عملکرد بر اساس مهندسی زلزله - PBEE - بر طراحی، محاسبات، ساخت و ساز، نظارت بر عملکرد و نگهداری از تسهیلات مهندسی اشاره دارد که عملکرد آن تحت بارهای لرزه ای به نیازهای گوناگون مالکان، استفاده کنندگان و جامعه پاسخ می دهد. به عبارت دیگر سازه باید تحت بارهای متناوب یا نادر لرزه ای که در طول عمر مفید خود متحمل می شود طراحی گردد. بنابراین ساختمان در طول عمر 50 ساله خود ممکن است متحمل بارهای لرزه ای یا متناوب نشود و یا متحمل تا 50 درصد صدمه و خسارت گردد. سازه باید طوری طراحی گردد که در 10 درصد احتمال از 50 سال عمر مفید خود علارغم تحمل بعضی خسارات، قابل تعمیر باقی بماند و در درصدی معادل با 2 درصد احتمال از 50 سال عمر مفید خود در مقابل صدمات مهیب سازه فرو بریزد. بدیهی است چنین روش طراحی می تواند برای انواع سازه ها و اجزای آن ها مناسب تر باشد. یعنی برای سازه های با اهمیت بالا مانند بیمارستان، ساختمان باید بعد از تجربه حوادث و صدمات شدید قابل استفاده باقی بماند و در سازه های با درجه اهمیت پایین تر انعطاف پذیر عمل کند.
در این مقاله سعی شده است که یک روش کلی شامل تغییرات اثرگذار روی عملکرد سازه مانند : خطرات لرزه ای، اندازه گیری خسارات، فروریزش، خسارات مالی، طول مدت از کار افتادگی تحت اثر خسارات و نیازهای مهندسی از قبیل : جابه جایی نسبی طبقات، شتاب و جابه جایی طبقه و ...به صورت فرمول بندی منظم ارائه گردد.[5] محاسبه عملکرد سازه با استفاده از فرمول های پیچیده آماری انجام گردیده و فرایند طراحی با چندین پروسه تکراری انجام می گیرد.[6] طراحی لرزه ای براساس عملکرد - PBSD - از سال1994 و در زلزله نورث ریج به طور گسترده توسط مهندسان و موسسات پژوهشی مورد استفاده قرار گرفت، شاید می توان گفت پر خسارت ترین زلزله ای که در تاریخ کشور آمریکا و زلزله های مهم در سراسر دنیا به وقوع پیوسته در آخر قرن بیستم می باشد. روش PBSD در ساختمان ها از اوایل قرن بیستم در اروپا به کار گرفته میشد و کشورهای انگلستان، نیوزلند و استرالیا در آن زمان برای دهه ها از روش طراحی براساس آیین نامه ساختمان استفاده می کردند. شورای بین المللی آیین نامه ها - ICC - در کشور آمریکا از سال 2001 دارای یک آین نامه عملکردی قابل دسترس برای کشورهای با پذیرش داوطلبانه دارد.[7]
کمیته همکاری های بین المللی مقررات اداری و قضایی - IRCC - یک گروه بین المللی است که هدایت سازمان های مقرراتی ساختمان ده کشور را هدایت کرده و در جهت تسهیل مسائل و موارد بین المللی درباره عملکرد بر اساس قوانین سیستم ها با تمرکز بر مسائل تعیین خط مشی عمومی، تنظیم سازمان ها، آموزش و تکنولوژی مربوط به اجرا و نگهداری این سیستم ها شکل گرفته است. در سال 1989 پروژه های دارای بودجه سازمان مدیریت اضطراری فدرال - FEMA - برای توسعه رسمی راهکارهای مهندسی برای مقاوم سازی ساختمان های موجود به کار گرفته شد.[8] توصیه شده است که قوانین و راهکارها به اندازه کافی انعطاف پذیر باشند و طیف وسیعی از ساختمان های که هم در مواجهه با خطر لرزه ای قرار دارند و یا به صورت سنتی ساخته شدند در نظر گرفته شوند. ملاک اولیه طراحی، برنامه ملی کاهش خطرات زلزله - - NEHRP، راهکارهایی برای احیا و مقاوم سازی ساختمان های موجود، FEMA 273، در بردارنده اهداف عملکردی است که متناسب با سطح عملکرد خطر زلزله می باشد.
سطوح عملکرد با توصیف مجموع صدمات که با عنوان قابلیت استفاده، امنیت جان و مال، قابلیت کاربرد سریع و جلوگیری از تخریب و واژگونی بیان می گردد، عمومیت یافته است. این سطوح به منظور شناسایی حدود حالات عملکرد و حدود گسترده ای از اندازه گیری ها را شامل می شود، مانند: قابلیت استفاده از ساختمان بعد از رویداد، اقدامات ایمنی مهیا شده توسط آیین نامه های لرزه ای ساختمان، در بدترین مورد جلوگیری از فروریزش ساختمان. بعد از زلزله نورث ریج، انجمن مهندسان سازه کالیفرنیا در سال 1995 روش طراحی سازه بر اساس عملکرد را با عنوان ویژن 200 گسترش دادند که با وجود شباهت آن به FEMA 273 عمومیت و جامعیت بیشتری را داراست.[8] بعد از مدت زمان 10 سال از چاپ و انتشار FEMA 237، رویه و راه و روش آن مورد بررسی و بازبینی قرار گرفت و سرانجام در سال 2006 به عنوان استاندارد ملی انجمن مهندسین عمران آمریکا - ASCE - و احیا و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان های موجود - ASCE 41 - به چاپ رسید. با وجود اینکه قصد احیا و مقاوم سازی ساختمان های موجود بود، اهداف عملکردی و به همراه آن اطلاعات تخصصی در ASCE 41 به علایق عمومی در روش PBSD پاسخ داد و برای طراحی ساختمان های جدید با هدف رسیدن به اهداف عملکردی بالا و قابل اطمینان در مقایسه با آیین نامه ها و مقررات در دسترس مورد استفاده قرار گرفت. به عنوان اولین نسل از رویه و روش های طراحی بر اساس عملکرد در نظر گرفته شده است.
مواد و روش ها
ابتدا کاربرد و مزایای دو روش را بیان کرده سپس به روند طراحی این دو روش پرداخته در آخر به منظور توضیح بیشتر این مطلب مثال های سازه ای ارائه گردیده است.
