فهرست مطالب عنوان صفحهفصل اول: مقدمه 11-1- پیشگفتار.. 21-2- طراحیلرزهاي.. 31-3- مهندسیلرزهایبرمبنايسطحعملکرد.. 41-3-1- چارچوبکلیطراحیلرزهايبرمبنايسطحعملکرد.. 71-3-2- شکلپذیری (Ductility).. 101-3-3- شاخص آسیب.. 111-4-سیستمباربرلرزهاي.. 141-5- روشهای مختلفتحلیلغیرارتجاعی.. 151-5-1- تحلیلدینامیکیغیرخطی.. 161-5-2- تحلیلاستاتیکیغیرخطی بارافزون.. 171-5-2-1- توصیف تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون.. 171-5-2-2- برخی از روشهای تحلیل استاتیکی غیرخطی.. 191-5-2-3- شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان.. 211-6- معیارهای زوال (Failure Criteria).. 251-7- بیان مسئله و هدف تحقیق.. 261-8- روند دستیابی به هدف تحقیق.. 261-9- خلاصه.. 28 عنوان صفحهفصل دوم: تاریخچه تحقیقات گذشته 302-1- پیشگفتار.. 312-2- شاخص آسیب.. 332-2-1- شاخصهای آسیب موضعی.. 332-2-2- شاخصهای آسیب کلی.. 362-2-3- بررسی مقایسهای چند شاخص آسیب.. 392-3- معرفی روابط مربوط به چند شاخص آسیب شناخته شده 422-3-1- شاخص آسیب پارک و انگ.. 422-3-2- شاخص آسیب شکلپذیری برای مقاطع.. 432-3-3- شاخص آسیب شکلپذیری برای قابها.. 442-3-4- شاخص آسیب انرژی.. 452-3-5- شاخص آسیب خستگی Low-Cycle. 462-3-6- شاخص آسیب نرمشدگی بیشینه.. 462-4- نحوه مدلسازی رفتار سازه.. 472-5- بررسی مود زوال قابهای بتنآرمه.. 482-6- خلاصه.. 48فصل سوم: نحوه مدلسازی و انجام تحلیل غیرخطی 513-1- پیشگفتار.. 523-2- معرفی نرمافزار OpenSees. 523-3- معرفی و مدلسازی قابهای دو بعدی بتنآرمه مورد مطالعه 543-3-1- مشخصات فیزیکی قابهای دو بعدی انتخابی.. 543-3-2- نحوه بارگذاری قابها.. 543-3-3- چگونگی مدلسازی قابهای دو بعدی بتنآرمه در نرمافزار OpenSees 553-4- چگونگی انجام تحلیل و پایش پاسخهای موردنظر سازه 573-5- طراحی قابها.. 573-6- محاسبه شاخص آسیب.. 713-6-1- شاخص آسیب انتخابی.. 713-6-2- محاسبه شاخص آسیب شکلپذیری برای مقاطع بحرانی.. 72عنوان صفحه3-6-3- محاسبه شاخص آسیب شکلپذیری برای قابها.. 743-7- خلاصه.. 74فصل چهارم: ارائه و بررسی نتایج تحلیلهای غیرخطی قابهای مورد مطالعه 774-1- پیشگفتار.. 784-2- روند انجام تحلیل غیرخطی قابها و نتایج مربوط به آن 794-2-1- دستهبندی قابها بر اساس مود زوال آنها.. 794-2-2- توزیع مفصلهای پلاستیک در لحظه زوال قابها.. 824-2-3- بررسی تغییرات پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع در طول تحلیل.. 884-2-4- بررسی تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری در نوع زوال قابها.. 984-3- خلاصه.. 114فصل پنجم: خلاصه، نوآوری و نتیجهگیری 1165-1- خلاصه تحقیق.. 1175-2- نوآوری تحقیق.. 1195-3- نتیجهگیری.. 119فهرست منابع و مآخذ 121پیوست یک: امكانات نرمافزار OpenSees 125پیوست دو: بررسی مدلهای مختلف ارائه شده برای مصالح 130رفتار بتن محصور شده و محصور نشده.. 131رفتار میلگردهای فولادی مسلح کننده.. 136فهرست منابع و مآخذ پیوست دو.. 143 فهرست شکلها عنوان صفحه شکل 1- 1 نمودار جریانی فرآیند طراحی بر اساس سطح عملکرد.. 8شکل 1- 2 نمودار تعیین نقاط لازم برای محاسبه شکلپذیری.. 11شکل 1- 3 نمودار جریانی روش تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 16شکل 1- 4 منحنی ظرفیت کلی (بارافزون) یک سازه.. 18شکل 1- 5 روش طیف ظرفیت و نمودارهای ظرفیت و تقاضا نمونه.. 20شکل 1- 6 منحنی نمونه طیف تقاضا برای شکلپذیریهای ثابت در روش N2 21شکل 1- 7 شکلهای توزیع بار جانبی در تحلیل بار فزآینده.. 25شکل 2- 1 مقایسه نتایج ارزیابی آسیب با شاخص آسیب سهبعدی، شاخص آسیب پارک و انگ، و شاخص آسیب جابجایی نسبیبینطبقهای: (a) بارگذاری تکمحوره، 2D؛ (b) بارگذاری تکمحوره، 3D؛ و (c) بارگذاری دومحوره، 3D 40شکل 3- 1 ایدهآل سازی منحنی لنگر– انحنا.. 73شکل 3- 2 ایدهآل سازی منخنی ظرفیت قاب.. 74شکل 4- 1 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال مفصل پلاستیک) 84شکل 4- 2 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال طبقه) 85شکل 4- 3 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال قاب) 86شکل 4- 4 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال ترکیبی طبقه و مفصل پلاستیک).. 87 عنوان صفحهشکل 4- 5 مشخصات قاب، نحوه توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال ترکیبی قاب و مفصل پلاستیک).. 88شکل 4- 6 بیشینه شاخصهای آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 91شکل 4- 7 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 91شکل 4- 8 متوسط شاخصهای آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 92شکل 4- 9 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 92شکل 4- 10 نسبت متوسط شاخصهای آسیب ستونها به متوسط شاخصهای آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام.. 93شکل 4- 11 متوسط شاخصهای آسیب طبقه اول نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 94شکل 4- 12 متوسط شاخصهای آسیب طبقه دوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 94شکل 4- 13 متوسط شاخصهای آسیب طبقه سوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 95شکل 4- 14 بیشینه شاخصهای آسیب نسبت به متوسط شاخصهای آسیب 96شکل 4- 15 متوسط شاخصهای آسیب طبقه سوم نسبت به متوسط کل شاخصهای آسیب مقاطع.. 96شکل 4- 16 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به متوسط شاخصهای آسیب تیرها 97شکل 4- 17 شاخص آسیب شکلپذیری قابها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 97شکل 4- 18 بیشینه شاخص آسیب نسبت به متوسط شاخص آسیب (در لحظه زوال) 103شکل 4- 19 Plastic g-Factor (در لحظه زوال) نسبت به شکلپذیری نهایی قاب 104شکل 4- 20 درصد میلگرد طولی به عرضی، ρl/ρs، تیر نسبت به ρl/ρsستون 104شکل 4- 21 ρ Ratio نسبت به ρl/ρsستون.. 105 شکل 4- 22 ρRatio نسبت به ρl/ρsتیر.. 106شکل 4- 23 ρl/ρsستون نسبت به دوره تناوب مود اول.. 107شکل 4- 24 g-Factor کاربردی نسبت به ρl/ρs قاب.. 107شکل 4- 25 g-Factor کاربردی نسبت به ρl/ρs ستون.. 108شکل 4- 26 Plastic g-Factor نسبت به ρl/ρs ستون.. 109شکل 4- 27 شکلپذیری نهایی نسبت به دوره تناوب مود اول.. 109شکل 4- 28ρl/ρsقاب نسبت به شکلپذیری نهایی.. 110شکل 4- 29 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به g-Factor کاربردی.. 111شکل 4- 30 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به شکلپذیری نهایی 111شکل 4- 31 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به شکلپذیری نهایی.. 112شکل 4- 32 متوسط شاخصهای آسیب تیرها نسبت به متوسط شاخص آسیب ستونها 113 شکل پ2- 1 مدل مندر برای بتن.. 131شکل پ2- 2 مدل هوشیکوما برای بتن.. 135شکل پ2- 3 رفتار میلگرد مدفون در بتن.. 137شکل پ2- 4 اثر لغزش پیوند (Bond Slip) در رفتار عنصر.. 140عنوان صفحهشکل پ2- 5 منحنیِ چرخهای فولاد.. 140 فهرست جدولها عنوان صفحه جدول 1- 1 سطوح عملکرد سازهای در بعضی از دستورالعملهای بهسازی لرزهای 6جدول 1- 2 بعضی از شاخصهای آسیب متداول.. 13جدول 2- 1 شاخصهای آسیب بر پایه مدلهای خطی معادل.. 37 جدول 3- 1 مشخصات فیزیکی مصالح در مدلهای مورد استفاده برای بتن و فولاد 56جدول 3- 2 مشخصات قابهای مدل شده.. 60جدول 4- 1 تعداد قابهای انتخابی به تفکیک مود زوال.. 82جدول 4- 2 پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع و فضاهای بررسی شده توسط آنها.. 89جدول 4- 3 پارامترهای موردنظر برای تفکیک قابهای با مود زوال مفصل پلاستیک و حدود آنها.. 99جدول 4- 4 فضاهای بررسی شده برای تفکیک و میزان خطای آنها برای دستهبندی قابها.. 113 فصل اول کشورایراناز جمله مناطقزلزلهخیزجهاناستکههر چند وقت یک بار زلزلههای شدیدی در آن به وقوع میپیوندد و متأسفانه تاکنون خسارات مالی و جانی زیادی نیز در بر داشته است. تحقیقات در زمینه علم مهندسی زلزله همواره با هدف کاهشخساراتجبرانناپذیرپدیده زلزله ادامه داشته است. با توجه بهپیشرفتعلوم کاربرديوتوانپردازشرایانهها،ایدههاو دیدگاههايمهندسیزلزلهنیزارتقاءقابلتوجهی پیدا کرده است. مقاومسازيساختمانهای موجود در برابر زمینلرزه نیزبهدلیلتأثیرقابل توجهی کهدرنجاتجانانسانها دارد به صورت چشمگیری در حال گسترش است. بیتردیداساسیترینمرحلهدر طراحییامقاومسازيسازههادربرابر زمینلرزه،تعییننیروهايلرزهايدر سازههامیباشد.یک سازه ایمن و مقاوم در برابر زمینلرزه در درجه اول میباید امنیت جانی ساکنان را فراهم ساخته و در درجه دوم خسارات مالی و اقتصادی ناشی از زلزله را کمینه سازد. برای رسیدن به این هدف باید اطمینان پیدا کرد که سازه موردنظر با پشت سر گذاشتن زمین لرزههایی با شدتهای مختلف در شرایط قابل قبولی باقی میماند. بنابهتعریفیکساختارمقاوم لرزهايساختارياستکهدرزلزلههايخفیفکه تقریباًبهصورتمداومبهوقوعمیپیوندند بدونخسارتباقیبماند،درزلزلههايمتوسطدچار خساراتسازهاينشودوخساراتغیرسازهاياندکیبهآنواردشودودرزلزلههايبزرگکهبه ندرتبهوقوعمیپیونددپایداربماندو دچارخرابیکلینشود،بهطوريکهجانساکنینمورد تهدیدقرارنگیرد ]1[. رسیدن به این اهداف نیازمند بهکارگیری روشهای نوین طراحی لرزهای و مهندسی زلزله،استفادهاز سیستمهايباربرومقاومسازهايوسیستمهايایمنغیرسازهايوبهرهگیری ازتکنولوژيهای اجراي مناسبمیباشد. یک سازه در طول عمر مفید خود عموماً در معرض بارهای مختلف و ترکیبات آنها قرار میگیرد. عملکرد بارهای لرزهای معمولاً عامل اساسی در طراحی سازهها در نواحی لرزهخیز میباشد.طراحی لرزهای سازهها با هدف تأمین مقادیر ظرفیتی مورد نیاز سازه (از جمله مقاومت، سختی، شکلپذیری و ...)، در اعضايسازهايوغیرسازهاي، به نحوی که با گذراندن سطح مشخصیازخطرزلزله، ساختمان با ضریب اطمینان قابل قبولی در سطح عملکردی مورد انتظار خود باقی بماند، صورت میگیرد.بهاینترتیبسهمفهوماصلیدرطراحیلرزهايساختمانهامطرح میشود:- سطحخطرزلزله[1]- سطحعملکرد[2] موردانتظارپساززلزله- سطحاطمینان[3]سطحخطرزلزلهبهعنوانتنهاپارامترطراحیسالهاستکهمبنايفلسفهطراحیلرزهاي یکسطحیدربسیاريازآئیننامههايزلزلهبودهاست. باوقوعزلزلههايدهه1990از جمله زلزلهسال1994نورتریج[4] ومیزانخساراتبسیارزیادناشیازآنها،تفکرطراحیلرزهايبر مبنای سطح عملکرد[5] (PBSD) با انتشار دستورالعمل [6]SEAOC Vision 2000]2[ متولد شد.باتوجهبهطبیعتتصادفیبودنزلزلهورفتارسازه،میتوانباتعیین حوزهاطمینانبراي درنظرگرفتناحتمالاتدرطراحی،روشطراحیرابهطراحیلرزهاي احتمالاتیبرمبناي سطحعملکرد[7]تغییرداد ]3[. بهمجموعهايازفرآیندهايطراحی،ارزیابی،ساخت و نگهداری سازههای مهندسیبه طوری کهسازهحاصلبتواندشدتهايمتفاوتیاز ارتعاش زمینلرزه راباتحملسطوحمحدودياز خسارتپشتسربگذارد، مهندسیلرزهایبرمبنايسطحعملکرد[8] گفته میشود. در واقع مهندسیلرزهای بر مبنايسطحعملکردشاملانتخابسیستمسازهايوهندسهمناسب، انتخاب معیارهاي مناسب طراحیوارائهجزئیاتاجراییاجزايسازهايوغیرسازهاي،همچنین اعمال نظارتبه کیفیت اجراوعملیاتمراقبتونگهداريسازهدرطولزماناست،بهگونهای که خسارت ایجاد شدهدر سازهموردنظر،درسطحمشخصیازارتعاشپایهباحوزهاطمینان مناسب،از مقدار حديمجاز تجاوزنکند. طراحیلرزهايبرمبنايسطحعملکرد زیر مجموعهای از مهندسی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد میباشد که به فرآیند طراحی میپردازد. به عبارتی مجموعهاقداماتدرمرحلهطراحیاعم ازانتخاب سطوح عملکرد، بررسیوارزیابی ساختگاه،انتخابالگويطراحی،طراحیاولیهو نهایی،کنترل کفایت طرحو ... بهنام طراحی لرزهايبرمبنايسطحعملکرد خواندهمیشود ]4 و 3[.