در حالت بارگذاری دومحوره و پاسخ سهبعدی (شکل c.2-1)، اثر پاسخ خارج از صفحه مهم میباشد. بنابراین آسیب تخمین زده شده با شاخص آسیب سهبعدی به طور واضحی بیشتر از شاخص پارک و انگ میباشد. آسیب محاسبه شده به وسیله شاخص جابجایی نسبی بینطبقهای، دست پایین[۷۲] میباشد، چرا که هیچ کدام از اثرات پیچش و پاسخ خارج از صفحه را در نظر نمیگیرد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
مقایسه بالا نشان میدهد که شاخص آسیب سهبعدی، شاخص های مرسوم را نیز شامل می شود (آن شاخص ها حالتهای خاصی هستند، زمانیکه اثر دومحوری بودن یا پیچش وجود ندارد). استفاده از این شاخص جدید بهخصوص برای سازههای نامنظم در پلان تحت بارگذاری لرزهای دومحوره پیشنهاد می شود. اگر سازه دارای نامنظمی در پلان باشد و بارگذاری زلزله به صورت تکمحوره (یکجهتی) وارد شود، تنها اثر پیچش مورد نظر خواهد بود و هر شاخص آسیبی با تفکیک سطحی تخمین آسیب قابل قبولی خواهد داد. این شاخص آسیب جدید کاربردپذیری را به حالت عمومی دو درجه آزادی انتقالی و یک درجه آزادی چرخشی بسط میدهد.
۲-۳- معرفی روابط مربوط به چند شاخص آسیب شناخته شده
روابط مربوط به چند شاخص آسیب شناخته شده در ادامه آورده شده است.
۲-۳-۱- شاخص آسیب پارک و انگ[۷۳]
یکی از شناخته شدهترین شاخص های آسیب در رابطه با اعضای بتنآرمه، شاخص آسیب پارک و انگ است. این شاخص را میتوان هم برای کل قاب و هم برای هر یک از اعضای تیر و یا ستون به کار برد ]۲۹[. رابطه ۲-۱ برای کل قاب ارائه شده است:
: جابجایی جانبی بیشینه نقطۀ قرائت[۷۴] (نشانگاه)، که معمولاً بالاترین نقطۀ قاب است (بام)، به علت زلزلۀ طرح (جابجایی تقاضا[۷۵])،
: جابجایی جانبی نهایی نشانگاه زیر اثر تغییرشکل جانبی که به طور یکنواخت افزایش مییابد (ظرفیت نهایی جابجایی[۷۶])،
: اتلاف انرژی پلاستیک قاب به علت زلزلۀ طرح،
: اتلاف انرژی پلاستیک بیشینه قاب که کل سطح زیر منحنی نیرو-جابجایی است،
: پارامتری است که از آزمایش بدست می آید و مقدار ۱۵/۰ برای آن پیشنهاد شده است ]۴[.
برای یک عضو تیر و یا ستون رابطه شاخص آسیب پارک و انگ را میتوان به صورت رابطه ۲-۲ نوشت:
: انحنای بیشینه در مفصل پلاستیک به علت زلزلۀ طرح (انحنای مطالبه شده[۷۷])،
: انحنای نهایی در مفصل پلاستیک زیر اثر دورانی که به طور یکنواخت افزایش مییابد (ظرفیت نهایی انحنا[۷۸])،
: اتلاف انرژی پلاستیک در مفصل پلاستیک به علت زلزلۀ طرح،
: اتلاف انرژی پلاستیک بیشینه مفصل پلاستیک عضو که کل سطح زیر منحنی لنگر- انحنا است.
اگر باشد، نشاندهندۀ آسیب قابل ترمیم است. چنانچه باشد، نشاندهندۀ آسیب غیر قابل ترمیم بوده و در صورتی که شود، نشانۀ زوال است.
۲-۳-۲- شاخص آسیب شکلپذیری برای مقاطع
شاخص آسیب شکلپذیری توسط پاول و الله آبادی[۷۹] در سال ۱۹۸۸ ارائه شده است ]۳۲[. این شاخص به علت سادگی و مفهوم فیزیکی قابل لمسش در مرکز توجه بیشتر مهندسان، محققان و استانداردهایی از قبیل FEMA356 ]7[ قرار دارد. رابطه شاخص آسیب شکلپذیری برای مقاطع در روابط ۲-۳ و ۲-۴ آورده شده است.
: شاخص آسیب موضعی شکلپذیری،
: انحنای مطالبه شده تحت یک تاریخچه بارگذاری مشخص،
: انحنای حد زوال تحت شرایط بارگذاری یکنواخت[۸۰]،
: انحنای حد تسلیم تحت شرایط بارگذاری یکنواخت،
: شکلپذیری مطالبه شده تحت یک تاریخچه بارگذاری مشخص،
: شکلپذیری حد زوال تحت شرایط بارگذاری یکنواخت.
این شاخص می تواند برای چرخش یا جابجایی نیز تعریف شود.
۲-۳-۳- شاخص آسیب شکلپذیری برای قابها
در رابطه شاخص آسیب شکلپذیری مقاطع اگر به جای مقدار انحناهای مورد نظر مقادیر جابجایی تراز بام قرار بگیرد رابطه شاخص آسیب شکلپذیری برای قابها بدست می آید که روابط آن در معادلات ۲-۵ و ۲-۶ آمده است ]۳۲[.
: شاخص آسیب کلی شکلپذیری،
: جابجایی مطالبه شده در نقطه قرائت (بام) تحت یک تاریخچه بارگذاری مشخص،
: جابجایی حد زوال در تراز بام تحت شرایط بارگذاری یکنواخت،
: جابجایی حد تسلیم در تراز بام تحت شرایط بارگذاری یکنواخت،
: شکلپذیری مطالبه شده تحت یک تاریخچه بارگذاری مشخص،
: شکلپذیری حد زوال تحت شرایط بارگذاری یکنواخت،
، جابجایی مطابق با نقطه زوال میباشد که زوال برای قابها به صورت کاهش ظرفیت ۱۵ درصدی آنها تعریف شده است. محاسبه کاهش ظرفیت قاب با بهره گرفتن از backbone envelope منحنیهای هیسترزیس صورت میگیرد.
۲-۳-۴- شاخص آسیب انرژی
شاخص آسیب انرژی اولین شاخصی است که بر پایه آسیب تجمعی ارائه شده است ]۴۲[. در این روش فرض بر این است که زوال سازه هنگامی اتفاق میافتد که انرژیی برابر با یک مقدار حدی را مستهلک کرده باشد. رابطه ۲-۷برای محاسبه شاخص آسیب انرژی به کار میرود.
Ed = کل انرژی هیسترتیک مستهلک شده در اثر بارگذاری مشخص،
EU,Mono = انرژی مستهلک شده نهایی در شرایط بارگذاری یکنواخت.
۲-۳-۵- شاخص آسیب خستگی Low-Cycle
شاخص آسیب خستگی Low-Cycle نیز اثر چرخههای پلاستیک را در نظر میگیرد که روابط مربوط به آن در معادلات ۲-۸ و ۲-۹ نشان داده شده است ]۲۸[.
b : مقدار ثابتی است که با بهره گرفتن از آزمایش تعیین می شود،
n : تعداد کل چرخههای پلاستیک،
: انحنای مطالبه شده مربوط به چرخه iام.
۲-۳-۶- شاخص آسیب نرمشدگی بیشینه
شاخص آسیب نرمشدگی بیشینه ارائه شده توسط دیپاسکال و کاکمک بر اساس پارامترهای ارتعاشی سازه میباشد و با رابطه ۲-۱۰ تعریف می شود ]۳۹[:
Mδ : نرمشدگی بیشینه
T0 : دوره تناوب طبیعی اولیه یک سیستم خطی معادل
Tmax : دوره تناوب طبیعی بیشینه یک سیستم خطی معادل
۲-۴- نحوه مدلسازی رفتار سازه
یکی از مراحل مهم در رویکرد طراحی لرزهای بر اساس سطح عملکرد، ارزیابی عملکرد سازه میباشد. نحوۀ مدلسازی رفتار سازه جهت تحلیلهای غیرخطی از جمله مباحث مهم در ارزیابی عملکرد سازه است؛ به ویژه در رابطه با سازههای بتنآرمه به علت پیچیدگی رفتار و منابع متعدد غیرخطی: رفتار بتن محصور نشده[۸۱] و بتن محصور شده[۸۲]، ترکخوردگی بتن[۸۳]، جاری شدن فولاد در کشش و فشار[۸۴] و کمانش میلگردهای فشاری[۸۵] ، مسئله لغزش فولاد در بتن[۸۶] و غیره.
برای تخمین پاسخ لرزهای سازه شامل: جابجایی بیشینه، جابجایی نسبی طبقات، دوران گرهها و… نیاز است که سازه زیر اثر بارهای لرزهای به صورت غیرخطی تحلیل شود. قابهای خمشی بتنآرمه تنها شامل اعضای تیر و ستون هستند. در رابطه با این قابها میتوان این اعضا را به صورت سهبعدی با عناصر پوسته و یا با عناصر تیری (میلهای) مدلسازی نمود. اما به دلیل صرفهجویی در وقت و کاهش هزینه های محاسباتی، تمایل به استفاده از عناصر تیری بیشتر است. اثرات غیرخطی ناشی از مصالح در عناصر تیری را به دو صورت در نظر میگیرند: ۱- استفاده از مفهوم مفصل پلاستیک، ۲- استفاده از عناصر Fiber. تحلیلهایی که انجام می شود می تواند به صورت تحلیل دینامیکی غیرخطی و یا به صورت تحلیل غیرخطی استاتیکی معادل باشد. استفاده از تحلیلهای استاتیکی معادل به علت سادگی و صرفهجویی در وقت بیشتر رایج است ]۴[.
۲-۵- بررسی مود زوال قابهای بتنآرمه
مود زوال مفهومی اساسی در طراحی حالت حدی مقاوم در برابر زمینلرزه برای سازهها بوده و تحلیل مود زوال برای محاسبه قابلیت اعتماد سیستم سازهای مفید و اجتنابناپذیر میباشد. معمولاً تنها مود زوال لرزهای غالب در احتمال زوال سیستم شرکت می کند در حالیکه احتمال وقوع سایر مودها بسیار اندک است ]۴۳[. بنابراین شناسایی مود زوال غالب در محاسبه قابلیت اعتماد و پیشگیری از حوادث ناگوار از اهمیت بالایی برخوردار است.
در سال ۲۰۱۱ جیولین و جین پینگ[۸۷] روشی را برای اصلاح مود زوال لرزهای سازههای قابی بتنآرمه ارائه کردند ]۱۸[. آنها سه معیار زوال را به عنوان پیش فرض برای مود زوال قابهای بتنآرمه در نظر گرفتند که شامل بروز ناپایداری به علت تشکیل مکانیزم در سازه، کاهش ۱۵ درصدی در مقاومت جانبی سازه و تجاوز جابجایی نسبی بین طبقهای از یک مقدار حدی ۲% می شود. مود زوال و مسیر زوال غالب را از طریق انجام تحلیل پوشآور تحت سه الگوی بارگذاری جانبی (توزیع مثلثی معکوس، توزیع یکنواخت و توزیع بههنگام شونده) بدست آوردند و توالی شکست اعضا و احتمال تشکیل مفصلهای پلاستیک در سازه را تعیین کردند، به این ترتیب اعضای ضعیف را شناسایی و تقویت کرده و تأثیر آن را در اصلاح مود زوال لرزهای و افزایش ظرفیت لرزهای سازه بررسی کردند.
۲-۶- خلاصه
آنچه در این فصل مورد بررسی قرار گرفت را میتوان به این صورت خلاصه نمود:
