بخشی از مقاله
خلاصه
در این مطالعه، به بررسی اثر تکرار زلزله بر روی پارامتر ضریب رفتار پرداخته شده است. ضریب رفتار سازه ها از مهم ترین پارامترها برای کاهش نیروی طراحی ناشی از زلزله می باشد. تکرار زلزله پدیده ای است که در اثر انباشت انرژی در گسل ها و پارگی آنها به طور مستمر ایجاد می شود. با توجه به نحوه آزاد شدن انرژی در گسل ها مشخص است که وقوع زلزله تنها یکبار انجام نمی گیرد و غالبا با پیش لرزه و پس لرزه هایی همراه خواهد بود که در بعضی از موارد بزرگی این پیش لرزه ها و یا پس لرزه ها به بزرگی زلزله اصلی نزدیک است. بنابراین انتظار می رود تا رفتار ساختمان ها تحت این گونه تکرار های لرزه ای با رفتار سازه ها تحت یک زلزله متفاوت باشد.
در این مقاله رفتار لرزه ای قاب های خمشی فولادی متوسط در تعداد طبقات 5 و10 تحت 7 شتاب نگاشت دارای تکرار زلزله مورد بررسی قرار گرفته و با انجام تحلیل های دینامیکی غیرخطی فزاینده ضریب رفتار این قابهای محاسبه شده اند.
نتایج نشان می دهد که قابهای طرح شده با ضریب رفتار حاصل از زلزله های اصلی - بدون در نظر گرفتن توالی لرزه ای - ، در مواجه با پدیده غالب زلزله اصلی و پس لرزه های آن، عملکرد مورد انتظار را تامین نمی نمایند . در این حالت با پیشنهاد ضریب اصلاحی، ضریب رفتار اصلاح شده و ملاحظه گردید که قابهای طرح شده با ضریب رفتار اصلاح شده تحت توالی لرزه ای انتظارات عملکری مورد نظر را تامین می نمایند.
.1 مقدمه
در اواسط دهه 70 میلادی ، مرکز مطالعات و تحقیقات و موسسه استاندارد های آمریکا طی گزارش ATC-3/060 [1] - Applied Technology council - چهارچوب اصلی توسعه آیین نامه ها ساختمانی را مشخص نموده است که این گزارش همچنان به عنوان پایه آیین نامه های طراحی لرزه ای ساختمان ها در سراسرجهان باقی مانده است. این آیین نامه ها مقاومت و شکل پذیری را مبنای طراحی لرزه ای سازه ها قرار داده اند و روش طراحی در آنها به گونه ای است که مقداری از انرژی ورودی زلزله ، باید توسط تغییر شکل های پلاستیک و حلقه های هیسترزیس اتلاف شود.
در برآورد نیاز لرزه ایسازه ها عمدتاً از یک رخ داد زلزله استفاده می شود، در صورتی که در مناطق لرزه خیزمعمولاً سازه ها در معرض بیش از یک لرزه قرار می گیرند. زمانیکه سازه تحت زلزله شدید قرار می گیرد رفتار آن از مرحله الاستیک عبور نموده و وارد ناحیه غیر الاستیک می شود. در این شرایط اگر پس لرزه ای که به دنبال آن رخ می دهد نیز شدید باشد - که در برخی از موارد به دلیل فاصله کانونی کمتر، حتی شدت پس لرزه از لرزه اصلی نیز بیشتر است - ، سازه آسیب دیده به سمت خسارت بیشتر و انهدام پیش می رود. در سال های اخیر مطالعات تئوری و عملی گسترده ای بر روی تعیین ضریب رفتار ساختمان ها انجام شده است. براساس این مطالعات دو عامل ظرفیت شکل پذیری و مقاومت افزون سازه ، اصلی ترین عوامل تاثیر گذار بر مقدار ضریب رفتار ساختمان ها می باشند که خود این دو عامل تحت تاثیر پارامتر های مختلفی قرار دارند.
بر طبق پژوهش صورت گرفته توسط داوران و هویدایی - 2009 - نوع جزییات اتصال به کار برده شده در قاب مهاربندی شده X شکل با عث افزایش % 28 ضریب رفتار نسبت به قاب با اتصال رایج می باشد. [3] در پژوهشی دیگر محمودی و زارع - 2010 - به مطالعه تاثیر دهانه های مهاربندی در ضریب رفتار پرداختند و همچنین دریافتند که ضریب رفتار BRBF بیشتر از CBF می باشد
همچنین در بررسی ضریب رفتار با در نظر گرفتن تاثیر الگوی بارگذاری جانبی مختلف بر روی سیستم قاب خمشی بتنی مشخص شد که الگوی بارگذاری مثلثی درمقایسه با سایر الگوهای بارگذاری استفاده شده - مستطیلی ، مولتی مودال ، سهموی و... - ضریب رفتار بیشتری از خود نشان داده است و در یک سازه 5 طبقه برشی با رفتار ارتجاعی خمیری نشان داده شده که انتخاب الگو بارگذاری مناسب می تواند از تغییر شکل و نرمی تحمیل شده در زلزله بکاهد
در طی مطالعات اخیر طی پژوهشی که توسط عبداله زاده و بنی هاشمی - 2013 - روی ضیب رفتار قاب خمشی دوگانه با مهاربند BRB صورت گرفته برای این نوع سیستم ضریب رفتاری ارائه شده است و در سال - - 2015 طی پژوهشی دیگر که توسط عبداله زاده و عباسی صورت گرفته برای سیستم مهاربندی زیپر معلق نیز ضریب رفتاری ارائه گردید
ضریب رفتار قاب خمشی فولادی با بکار گیری روش - - Adaptive pushover methods محاسبه گردید که طی آن ضریب رفتار و ضریب اضافه مقاومت برای تمامی روش های پوش آور با افزایش ارتفاع، کاهش می یابد.
همچنین مطالعه ای برای بدست آوردن ضریب رفتار بر روی مخزن آب هوایی با پایه بتن آرمه صورت گرفته، که طی آن نتایج بررسی نشان دهنده اعتبار و صحیح بودن ضریب رفتار به کار گرفته شده در آیین نامه می باشد و نشان می دهد که اندازه مخزن تاثیر قابل توجهی بر رفتار لرزه ای غیر خطی سازه در مخازن آب هوایی می باشد.
مطالعات پیشین صورت گرفته بیشتر بر روی پاسخ سیستم ی.د.آ. تحت رکوردهای مصنوعی متوالی بوده است، که می توان به آثار Amadio و Luco اشاره کرد 11]و[12 و تعداد کمی از این مطالعات بر روی پاسخ غیرخطی سیستم چ.د.آ. تحت رکوردهای متوالی ثبت شده صورت گرفته است .
روئیز گارسیا و همکارانش مقاله ای را تحت عنوان" ارزیابی تقاضای جابه جایی نسبی در سازه های فولادی موجود تحت رکوردهای متوالی دور و نزدیک گسل " به چاپ رساندند . [2] ژای، ون، لی و ژیه، به مطالعه تاریخچه زمانی پاسخ در سیستم های ی.د.آ غیر الاستیک تحت انواع حرکت های زمین پرداختند. آنها پاسخ های مختلف پارامترهای تقاضا سازه در پس لرزه ها، مانند حداکثر شتاب ، حداکثر سرعت، حداکثر تغییر مکان پسماند را با مقادیر متناظر آن در زلزله ی اصلی مقایسه کردند
اکثر مطالعات روی سازه های دو بعدی انجام گرفته است. .[21-17] [16-14] [2] ماریا هاتزیو اسیلیو و گورگ هاتزیگورگیو برای اولین بار پاسخ های غیر خطی سازه های سه بعدی که تحت زمین لرزه های متوالی قرار گرفته اند را مورد بررسی قرار دادند.
تا بحال برای محاسبه ضریب رفتار سازه تنها از زلزله های اصلی استفاده می شد، حال آنکه غالبا مشاهده می شود با حضور پیش لرزه و یا پس لرزه، ساختمانها با توالی لرزه ای مواجه هستند. در این پژوهش با مقایسه نمونه ها از نقطه نظر تاثیر تکرار زلزله بر روی ضریب رفتار به بررسی این پارامتر پرداخت شده است. در سازه هایی که در آن به بررسی تکرار زلزله پرداخته شده سطح عملکرد یا دریفت سازه مورد نظر از ایمنی جانی یا حد آیین نامه ای تجاوز می نمود و با تصحیح ضریب رفتار طی چند مرحله وبدست آوردن ضریب رفتار همگرا شده به باز طراحی سازه پرداخته شده، که این امر موجب بهبود رفتار و پاسخ های سازه گردید.
.2 پارامترهای ضریب رفتار
با وجود اینکه طراحی سازه هایی با آسیب یا خسارت جرئی تحت رخداد زلزله شدید ممکن می باشد ولی تحلیل های الاستیک خطی به هیچ وجه اقتصادی نمی باشد و تنها به جهت سهولت آن اکثر آیین نامه ها مانندNEHRP [22] UBC [23] و آیین نامه زلزله ایران [24] نیروی زلزله وارده بر ساختمان ها را با تحلیل های الاستیک خطی برآورده می نمایند.
با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مولفه های سازه ای ، ساختمان ها وارد ناحیه پلاستیک شده لذا نیروی زلزله ای که از تحلیل خطی به دست آمده بود با فاکتور ضریب رفتار - R - تبدیل به نیروی غیر الاستیک واقعی می شود که متناسب با سیستم سازه ای به کار برده شده در سازه مقدار R می تواند تغییر کند . در شکل 1 مقادیر پارامترهای موثر بر ضریب رفتار آمده است. به عبارتی دیگر ضریب رفتار فاکتوری برای تغییر طیف پاسخ خطی به طیف پاسخ غیر خطی می باشد
که در این رابطه Ve مقاومت الاستیک مورد نیاز زلزله و Vs برش پایه متناظر با تشکیل اولین مفصل پلاستیک در سازه می باشد. دو مولفه اصلی که شامل ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری - - 5 و ضریب رفتار ناشی از اضافه مقاومت - - Rs می باشند موجب تولید ضریب رفتار نهایی سازه می شوند .
که در آن Ve ماکزیمم برش پایه وارد بر سازه در صورتی که رفتار سازه ارتجاعی باقی بماند و Vm ، ماکزیمم برش پایه متناظر با تشکیل مکانیزم خرابی - رفتار الاستیک- پلاستیک کامل - می باشد.
