بخشی از مقاله
چکیده
در زلزلههای اخیر مشاهده شد که ساختمان های موجود دارای آسیب پذیری بالایی هستند. بنابراین به منظور دستیابی به یک دستورالعمل مناسب برای کاهش ریسک زلزله در مناطق شهری، پیش بینی آسیب پذیری ساختمان های موجود بر اثر زلزله های محتمل آینده یکی از الزامی ترین کارهای مهندسی سازه است. سازههایی که بر روی خاک نسبتا نرم ایجاد میشوند در هنگام وقوع زلزله ممکن است پاسخهای لرزه ای آنها افزایش یا کاهش یابد، لذا باید اثرات اندرکنش خاک و سازه در تحلیل و بررسی عملکرد لرزه ای سازهها درنظرگرفته شود.
در میان سیستمهای سازهای، قاب خمشی بتنی یک سیستم با شکل پذیری بالا به شمار آمده و در این مطالعه عملکرد لرزه ای سازه های قاب خمشی بتنی با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده بررسی شده است. در روش تحلیل دینامیکی فزاینده، سازه تحت یک مجموعه مشخص زلزلههای انتخابی در سطوح مختلف شدت لرزهای مورد تحلیل قرار می گیرد.
ابتدا سازه قاب خمشی بتنی مورد مطالعه بر اساس استانداردهای مربوطه در نرم افزار ETABS مدل سازی و توسط نرم افزار × OpenSees آنالیز شده و در مرحله بعد آنالیز دینامیکی افزایشی جهت بدست آوردن ظرفیت سازه ارائه شده است. برای تاثیر اندرکنش خاک و سازه، عملکرد لرزه ای×و آسیب پذیری سازهها در دو حالت با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش و بدون اندرکنش مورد بررسی قرار گرفته است. از مقایسه سازه در حالت با اندرکنش نسبت به حالت بدون اندرکنش، میتوان دریافت که اندرکنش باعث افزایش جابجایی نسبی طبقات میشود.
-1 مقدمه
زلزله به عنوان یک پدیده مخرب در اغلب مناطق دنیا ایمنی سازهها و زندگی ساکنان آن را در معرض تهدید قرار می دهد، به طوری که کاهش خسارت جبران ناپذیر زلزله همواره هدف نهایی محققین و دانشمندان علم مهندسی سازه و زلزله بوده است.یکی از اصول اساسی در طراحی، شکل پذیر بودن سازه می باشد. در میان سیستم های سازه ای، قاب مقاوم خمشی بتنی یک سیستم با شکل پذیری بالا بشمار می آید و اتصال خمشی تاثیر مستقیمی بر رفتار قاب خمشی شکل پذیر دارد.
وقوع زلزله های شدید از قبیل نورثریج 1994 و کوبه 1995 و ایجاد خرابی در اتصالات خمشی منجر به تحقیقات وسیعی در مورد رفتار این قاب ها، بخصوص اتصالات آنها گردید. تحلیل وطراحی سازه های مبتنی بر نظریه قابلیت اعتماد، موضوعی است که اخیرا به طور جدی مورد توجه قرارگرفته است. علت این توجه وجود طبیعتی تصادفی پارامترهای سازه ای از قبیل خواص مصالح، بارهای خارجی، ابعاد هندسی وغیره می باشد. به کمک نظریه قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای، می توان عدم قطعیت های ناشی از طبیعت آماری پارامترهای سازه ای را بصورت روابط ریاضی در آورده و ملاحظات ایمنی و عملکرد را بطور کلی وارد روند طراحی نمود.
طبق این نظریه، علاوه بر مطالعه احتمال خرابی یک المان خاص، می توان احتمال خرابی کل سیستم را نیز مورد مطالعه قرار داد. بدین ترتیب پس از اطمینان از ایمنی تک تک اعضا، اثر متقابل آنها برروی ایمنی کل سیستم قابل بررسی است. با استفاده از تحلیل قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای می توان کفایت سازه های جدیدا طراحی شده و یا ایمنی سازه های موجود، تحلیل احتمال اندیشانه مخاطرات سازه، استراتژی های حفاظت و نگهداری، بررسی ایمنی دوران فرسودگی و غیره را مورد بررسی قرار داد.
در روش تحلیل دینامیکی غیر خطی فزاینده، سازه تحت یک مجموعه مشخص زلزله های انتخابی در سطوح مختلف شدت لرزه ای - تمامی زلزله ها به این شدت مقیاس می شوند - مورد تحلیل قرار می گیرد. بنابر این رفتار سازه مورد مطالعه در کلیه سطوح شدت لرزه ای تعیین می شود. با گسترش شهر نشینی و تکنولوژی، پروژه های گسترده و وسیعی طراحی و اجرا می شوند که بعضی از این پروژه ها باید در شرایط نامطلوب ژئوتکنیکی اجرا شود .
در هنگام وقوع زلزله در چنین شرایطی، اثرات متقابل خاک-سازه حائز اهمیت می باشد و رفتار سیستم سازه ها را به مقدار قابل توجهی تحت تاثیر قرار می دهد. این امر باعث گردیده این موضوع از دو دهه اخیر مورد توجه محققین زیادی قرار گیرد. در هنگام وقوع زلزله به دلیل تغییر شکلهای ایجاد شده در خاک نزدیک به زیرسازه، حرکت پایه ساختمان نسبت به حرکت زمین در میدان آزاد در فاصله دورتر از سازه متفاوت میباشد و در نتیجه پاسخ سازه با توجه به خصوصیات فیزیکی خاک متفاوت خواهد بود.
چنین اصلاحاتی نمایانگر اثر اندرکنش خاک و سازه - Soil-structure interaction - میباشد. لذا سازه با خاک پیرامون خود در اندر کنش بوده و تغییراتی را در حرکات پایه ایجاد خواهد نمود. در نتیجه در نظر گرفتن اثرات اندر کنش خاک و سازه به طور دقیق ممکن است باعث افزایش دوره تناوب طبیعی و در نتیجه باعث کاهش ضریب زلزله در طراحی و متعاقباً کاهش هزینهها گردد. ٍ- کارهای انجام شده سالیان متمادی است که هدف آیین نامه های زلزله طراحی سازه ای با قابلیت اعتماد بالا جهت مقاومت در برابر زلزله می باشد.
به منظور رسیدن به این هدف - ابراهیمی و همکاران، × - 1386به بررسی ×تحلیل قابلیت اعتماد سیستم سازه-پی تحت بارهای بحرانی زلزله پرداختند. - امامی آزادی، - 1387 به ارزیابی تحلیل قابلیت اعتماد لرزه ای یک ساختمان با در نظر گرفتن اندرکنش خاک - شمع - فونداسیون - سازه پرداخت. در سال 89 در تحقیقی به بررسی پدیده اندرکنش لرزه ای خاک و سازه و مقایسه ی روشهای تحلیل آن در ×همایش ملی یافته های نوین در مهندسی عمران، نجف آباد پرداخته شد.
- حیدری و ملکی، - 1394 به تاثیر بارگذاری فشاری و جانبی بر اندرکنش خاک و دیوار بنائی با الگو های مختلف بارگذاری پرداختند. سال های زیادی محتوای آئین نامه های لرزهای تهیه شده، احداث ساختمان هایی با مقاومت بالا و بدون فروپاشی در برابر زلزله بود. اما با این پتانسیل موجود در ساختمان ها، باز هم ساختمان ها در اثر زلزله خسارات عمده ای میدیدند. به طور کلی بررسی ساختمان های آسیب دیده در زلزله نورتریج - 1994 - پایه ای جهت ساختار آئین نامه های جدید گردید. آئین نامه ×FEMA-273 اولین مرجع معتبری بود که در سال 1996 تحت گزارشی برای مقاوم سازی سازهها از روشهای طراحی عملکردی روش منحنی ظرفیت در سال 1970 توسط A.Freeman معرفی شد.
این روش در سال 1980 برای پیدا کردن رابطه بین زلزله وارده و عملکرد سازه توسط آئین نامه ATC10 معرفی شد در سال های اخیر آئین نامه FEMA273 اولین مرجع معتبری بود که در سال 96 تحت گزارشی برای مقاومسازی سازه ها از روش× های مطرح در طراحی عملکردی استفاده کرده بود. پس از این گزارش مرجع معتبر ATC40 نیز اقدام به ارائه گزارشی برای مقاوم سازی سازه های بتنی نمود. مرجع معتبر سوم ×SEAOCvision2000 میباشد که افق پیش روی طراحی عملکردی را به خوبی نمایان ساخت و مفاهیم اولیه طراحی عملکردی را روشن نمود. استفاده کرد.
