بخشی از مقاله
چکیده
میزان قابلیت اطمینان به یک سازه سالهاست که مورد بحث و بررسی است و روشهای مختلفی هم برای آن ارائه شده است.یکی از این این روشها بر اساس آییننامه FEMA-350، روش طراحی بر اساس فاکتور ظرفیت و تقاضا برای مشخص کردن یک سطح اطمینان لرزهای است که در نهایت منجر به ارزیابی عملکردی دقیق سازه میشود.برای محاسبه قابلیت اطمینان از تحلیل دینامیکی افزایشی IDA بهره برده ایم .
برای این منظور در ابتدا سه قاب 4، 8 و 12 طبقه را بر اساس ویرایشهای سوم و چهارم استاندارد 2800 طراحی کرده و در قالب عملکردی FEMA-350 پی به پارامترهای شاخص اطمینان و در نهایت قابلیت اطمینان هر سازه می بریم. نتایج بررسی های انجام شده این قابها نشان از برتری نسبی احتمال قابلیت اطمینان بر اساس طراحی ویرایش چهارم نسبت به ویرایش سوم استاندارد 2800 دارد.
-1 مقدمه
هدف از تدوین ویرایشهای سوم و چهارم آییننامههای لرزهای، استاندارد 2800 بدست آوردن ضوابط و مقرراتی برای طراحی و اجرای صحیح سازه در برابر اثرات ناشی از زمینلرزههاست. اما در هر آییننامه اساس روشها با هم تفاوتهایی دارند به طوری که در ویرایش چهارم استاندارد 2800 شاهد حالات حدی هستیم که سعی دارد عدم قطعیتهای موجود در بار و مقاومت را به صورت صریح تری در طراحی در نظر بگیرد، اما در نقطه مقابل، ویرایش سوم استاندارد 2800 از روش تنش مجاز برای طراحی سازهها بهره میگیرد.در حالی که هر دو ویرایش از تحلیل استاتیکی خطی استفاده میکنند و سطح خطر هر دو آنها میزان ده درصد در پنجاه سال میباشد. سوال مهم و اساسی که مطرح است این است که طراحی یک سازه با کدام ویرایش استاندارد 2800 میتواند احتمال خرابی بیشتری بکاهد و یک سازهایمنتری را طراحی کند. به عبارتی طراحی یک سازه بر مبنای کدام ویرایش استاندارد 2800 باعث بالا بردن احتمال قابلیت اطمینان لرزهای آن سازه میشود.
برای پاسخ به این سوالها و پی بردن به عدم قطعیتهای موجود، سه سازه با سیستم قاب خمشی ویژه در تعداد طبقات 4، 8 و 12 را بر اساس نیازها و ضوابط هر ویرایش استاندارد 2800 ابتدا طراحی و سپس در قالب عملکردی آییننامه FEMA-350، قابلیت اطمینان در هر سازه را بررسی کنیم.
بر اساس آییننامه FEMA-350 برای رسیدن به احتمال قابلیت اطمینان لرزهای هر سازه باید پارامتر شاخص اطمینان بررسی شود که خود این امر مستلزم تحلیل دینامیکی افزایشیIDA هر سازه است تا بتوانیم پارامترهای مورد نیاز را به دست آوریم
در این تحقیق، روش تحلیل دینامیکی افزایشیIDA به کمک نرمافزار OpenSees انجام میپذیرد به نحوی که یک قاب از هر سازه را در این نرمافزار با استفاده از مدل پلاستیسیته متمرکز، مدل می کنیم و پس از آنالیز هر قاب توسط این برنامه میتوانیم منحنیهای IDA آن را بر اساس DM - شاخص خسارت - و IM - شاخص شدت تحریک زلزله - ترسیم کرد[2]، تا بتوانیم بر اساس این منحنیها پی به شاخص اطمینان و میزان قابلیت اطمینان هر سازه ببریم.
-2 طراحی لرزهای سازهها
به منظور مقایسه ضوابط لرزهای ویرایشهای سوم و چهارم استاندارد 2800، سه سازه که به ترتیب دارای 4، 8 و 12 طبقه و با سیستم قاب خمشی فولادی ویژه میباشند مورد طراحی هر یک از ضوابط این استانداردها قرار میگیرد.
طراحی این سازهها با استفاده از تحلیل استاتیکی معادل است. این سازهها از دو تیپ پلان، در خاک نوع III در نظر گرفته شدهاند که طبق ضوابط هر دو استاندارد، هم در پلان و هم در ارتفاع منظم میباشند.طیف طرح مورد استفاده در این تحقیق، طیف طرح ویژه ساختگاه میباشد و شتاب طیفی بدست آمده در سطوح مختلف برای هر سازه مطابق این طیف طرح است.
پارامترهای ضریب زلزله، C، بر اساس ضوابط لرزهای ویرایشهای سوم و چهارم استاندارهای 2800 و مشخصات کلی سازهها متفاوت باشند3] و [4، که نتایج هر کدام از این پارامترها برای هر سازه را در جدول - 1 - مشاهده میکنید. برمبنای این نتایج، مشاهده میشود هر سازه که بر اساس ویرایش چهارم استاندارد 2800 طراحی شده است دارای ضریب زلزله بیشتری نسبت به همان سازه ایست که با ویرایش سوم استاندارد 2800 طراحی شده است. با افزایش ضریب زلزله مشاهدهگر افزایش نیروی برش پایه، V، و در نهایت نیروی جانبی به سازه هستیم که این امر میتواند در طراحی مقاطع فولادی تأثیر گذار باشد.
جدول-1مشخصات ضریب زلزله طراحی سازهها
قاب انتخاب شده از هر سازه، یکی از قاب های میانی میباشد. برای نمونه درشکل 1 و 2، دو قاب انتخاب شده از سازه 8 طبقه را مشاهده می کنید که دهانه آن به ترتیب دارای 3.5 متر و 5.9 متر می باشد، ارتفاع تمامی طبقات با یکدیگر مساوی و برابر 3.2 متر می باشد. فولاد مورد استفاده به منظور طراحی، ST37 میباشد و در طراحی قابها مقاطع فولادی انتخابی برای ستونها به صورت BOX مربعی شکل و برای تیرها پروفیل IPE انتخاب شده است.
