هشتهشتفهرست مطالبعنوانصفحهفهرست مطالب...هشتچکيده.......1فصل اول: طرح مسئله، اهداف و چارچوب رساله1-1- طرح مسئله و اهداف رساله..... 21-2- چارچوب رساله..... 4فصل دوم: شكلپذيري در سازههاي بتنآرمه- توسعه مفاهيم پايه و ارزيابي مطالعات انجام شده2-1- مقدمه....... 62-2- مفهوم شكلپذيري و ضرايب كاهش مقاومت................ 72-3- روشهاي تعيين شكلپذيري و ضرايب كاهش مقاومت......... 92-4- آناليز غيرخطي استاتيكي (Pushover)..................... 112-4-1- الگوي بار جانبي............................ 122-4-2- ايدهآلسازي منحني ظرفيت..................... 132-5- آناليز غيرخطي ديناميكي (NDA)....................... 152-6- مفاهيم پايه در مدلسازي رفتار غيرخطي............... 172-6-1- مدل مفصل پلاستيك متمركز..................... 182-6-2- مدل المانهاي اليافي........................ 232-7- مطالعات انجام شده در زمينه شكلپذيري............... 252-7-1- ارتباط شكلپذيري و ضرايب كاهش مقاومت........ 262-7-2- تقاضاي شكلپذيري در ارتفاع سازههاي بتنآرمه.. 322-8- جمع بندي و خلاصه................................... 41فصل سوم: توزيع مكاني شكلپذيري در قابهاي خمشي بتنآرمه تحت تحريك دوبعدي3-1- مقدمه............................................. 423-2- مطالعات پيشين در زمينه اثر زاويه تحريك بر نياز لرزهاي سازهها 433-3- مفهوم توزيع مكاني (سهبعدي) شكل پذيري.............. 503-4- مدلهاي نمونه قاب خمشي............................. 533-4-1- الگوي مدلهاي نمونه و مشخصههاي تعريفكننده... 54هشت3-4-2- فضاي تحليل و طراحي مدلهاي نمونه........... 543-4-3- مدلهاي تحليلي نمونه........................ 583-4-4- راستيآزمايي مدلهاي تحليلي قاب خمشي......... 583-5- آناليز غيرخطي تاريخچه زماني (NRHA)................. 603-5-1- روند انجام تحليلهايNRHA به شكل جهتدار...... 603-5-2- انتخاب و مقياس كردن مجموعه حركات زمين...... 613-6- آناليز غيرخطي استاتيكي (Pushover)..................... 673-7- توزيع نيازهاي لرزهاي در پلان قابهاي نمونه.......... 713-7-1- توزيع شاخص جابجايي كل در پلان............... 713-7-2- توزيع نياز شكلپذيري كل در پلان.............. 753-7-3- پيشبيني مقدار بحراني تقاضا در پلان سازه..... 793-7-3-1- پيشبيني مقادير بحراني شاخص جابجايي و نياز شكلپذيري....................................................... 793-7-3-2- پيشبيني ضرايب افزايش شاخص جابجايي و نياز شكلپذيري....................................................... 823-8- توزيع نيازهاي لرزهاي در ارتفاع قابهاي نمونه....... 863-9- جمع بندي و خلاصه................................... 92فصل چهارم: توزيع مكاني شاخصخسارت در قابهاي خمشي بتنآرمه تحت تحريكات دوبعدي4-1- مقدمه............................................. 954-2- مفهوم شاخص خسارت.................................. 964-3- طبقهبندي شاخصهاي خسارت............................ 974-3-1- شاخصهاي خسارت مبتني بر بيشينه تغييرشکل..... 984-3-2- شاخصهاي خسارت مبتني بر ميزان خسارت به صورت تجمعي 1004-3-3- شاخصهاي خسارت مبتني بر بيشينه تغييرشکل و خسارت تجمعي...................................................... 1014-4- شاخص خسارت و فرايند زوال......................... 1034-5- تاثير موقعيت تحريك بر شاخص خسارت................. 1064-6- مفهوم توزيع مكاني (سهبعدي) شاخص خسارت............ 1084-7- بررسي نتايج توزيع مكاني شاخص خسارت در قابهاي خمشي1104-7-1- بررسي ظرفيت شكلپذيري در يك امتداد دلخواه . 1104-7-2- بررسي توزيع شاخص خسارت كل در پلان.......... 1144-7-2-1- پيشبيني مقادير بحراني شاخص خسارت... 1204-7-2-2- پيشبيني ضرايب افزايش شاخص خسارت.... 1224-7-3- بررسي توزيع شاخص خسارت در طبقات سازه...... 126نه4-8- جمعبندي نتايج و خلاصه............................. 134فصل پنجم: توزيع مكاني شكلپذيري و شاخصخسارت در سازههاي بلند بتنآرمه با هسته مركزي5-1- مقدمه............................................ 1365-2- تحليل و طراحي Building 2-B............................ 1385-3- مدلسازي رفتار غيرخطي در Building 2-B.................. 1395-3-1- مدلسازي ديوارهاي برشي در هسته مركزي....... 1405-3-2- مدلسازي تيرهاي همبند...................... 1415-3-3- مدلسازي تيرهاي قاب خمشي ويژه.............. 1435-3-4- مدلسازي ستونهاي قاب خمشي ويژه............. 1445-3-5- مدلسازي اندركنش خاك و سازه................ 1455-4- راستيآزمايي Building 2-B: تحليل مقدار ويژه و آناليز غيرخطي ديناميكي...................................................... 1465-5- آناليز غيرخطي استاتيكي........................... 1505-6- توزيع مكاني نيازهاي لرزهاي در پلان................ 1575-6-1- توزيع مكاني شاخص جابجايي كل در پلان........ 1585-6-2- توزيع مكاني شكلپذيري كل در پلان............ 1645-6-3- توزيع مكاني شاخص خسارت كل در پلان.......... 1685-6-4- مقايسه ميزان افزايش پارامترهاي تقاضا در پلان1725-7- توزيع مكاني نيازهاي لرزهاي در ارتفاع............. 1735-7-1- توزيع جابجايي نسبي طبقات در ارتفاع سازه... 1735-7-2- توزيع تقاضاي شكلپذيري طبقات در ارتفاع سازه1795-7-3- توزيع شاخص خسارت طبقات در ارتفاع سازه..... 1835-7-4- مقايسه ميزان افزايش پارامترهاي تقاضا در ارتفاع 1885-8- جمعبندي نتايج و خلاصه............................. 190فصل ششم: توسعه منحنيهاي شكنندگي در يک سازه بلند بتنآرمه با هسته مركزي تحت تاثير تحريكات دوجهتي6-1- مقدمه............................................ 1956-2- آناليز ديناميكي افزاينده و منحنيهاي شكنندگي...... 1966-3- تاثير عدم قطعيت بر منحنيهاي شكنندگي.............. 1996-4- تعريف حاشيه ايمني بر اساس آناليز شكنندگي......... 2016-5- مطالعات انجامشده در زمينه آناليز شكنندگي......... 2036-6- آناليز IDA بر مدل سازهاي Building 2-B.................. 2116-6-1- انتخاب مجموعه تحريكات زمين................ 211ده6-6-2- منحنيهاي IDA و آستانه فروريزش سازه......... 2146-7- نتايج منحنيهاي ظرفيت و شكنندگي................... 2186-7-1- نتايج آناليز شكنندگي در سطح كل سازه....... 2186-7-2- نتايج آناليز شكنندگي در سطح طبقات سازه.... 2296-7-3- تاثير موقعيت تحريك بر منحنيهاي شكنندگي سازه2376-7-3-1- تاثير بر منحنيهاي شكنندگي در سطح كل سازه 2376-7-3-2- تاثير بر منحنيهاي شكنندگي در سطح طبقات سازه...................................................... 2436-8- حاشيه ايمني (CMR) براي Building 2-B.................... 2476-8-1- ارزيابي CMR بر اساس پارامتر شدت تحريك..... 2476-8-2- ارزيابي CMR بر اساس پارامترهاي تقاضا در سطح كل سازه...................................................... 2486-8-3- ارزيابي CMR بر اساس پارامترهاي تقاضا در سطح طبقات سازه...................................................... 2526-8-4- حداقل CMR قابل پذيرش براي Building 2-B......... 2546-9- جمعبندي نتايج و خلاصه............................. 258فصل هفتم: جمعبندي نتايج، پيشنهادها و زمينههاي تحقيقاتي پيش رو7-1- جمعبندي نتايج و خلاصه............................. 2627-2- پيشنهادها و زمينههاي تحقيقاتي پيش رو............. 265پيوست1: جزئيات طرح سازهاي Building 2-B.................. ....267مراجع.............................................. ....271چکيده لاتين........................................ ....283 چکيدهدر طرح لرزهاي سازهها عدم اطلاع كافي از موقعيت حرکت زمين نسبت به سازه، يك چالش اساسي براي مهندسين زلزله به شمار ميآيد و در نتيجه اين بحث مهم مطرح ميشود كه حركت زمين با چه وضعيتي نسبت به سازه بايد اعمال شود. اگرچه مطالعات انجام شده در اين زمينه گسترده است، اما اغلب آنها تنها به محاسبه پارامترهاي نياز مهندسي در راستاي محورهاي سازهاي يعني x-y تحت سناريوهاي متفاوت از موقعيت تحريك پرداختهاند. با اين وجود، ارزيابي نيازهاي لرزهاي در امتداد يك راستاي دلخواه از پلان سازه كه ممكن است متفاوت با زاويه حركت زمين باشد، مورد توجه قرار نگرفته است. بهعلاوه، به تاثير اين پديده بر توزيع پارامترهاي تقاضا در ارتفاع سازهها كمتر پرداخته شده است. از اين رو، در اين رساله سعي بر آن است تا با توسعه مفهوم مكاني شكلپذيري و شاخص خسارت در ساختمانهاي سهبعدي بتنآرمه تحت تحريك دوجهتي به چالشهاي فوق پاسخ داده شود. براي دستيابي به اين اهداف، از ايده قابهاي خمشي نمونه براي مدلسازي رفتار ساختمانهاي با ارتفاع كم و متوسط استفاده ميگردد. روش برخورد با مسئله مبتني بر انجام تحليلهاي غيرخطي استاتيكي و ديناميكي با به كار بستن مجموعهاي از رخدادهاي لرزهاي است كه در دو كلاس جداگانه، شامل حركات نزديك و دور از گسل، طبقهبندي ميشوند. نتايج اين مطالعه جامع و پارامتريك، ارزيابي پارامترهاي نياز در راستاي محورهاي دورانيافته است كه با انجام آناليز رگرسيون بر آنها مقدار بحراني نياز لرزهاي پيشبيني ميگردد. همچنين، روابطي ارائه خواهند شد كه بر اساس آنها ميتوان مقدار بحراني شكلپذيري و شاخص خسارت را (كه هميشه در راستاي محورهاي x-y رخ نميدهند) با در دست داشتن نتايج نظير در راستاي محورهاي x-y ارزيابي نمود. در ادامه و به عنوان كاربردي ديگر، توزيع مكاني نيازهاي لرزهاي در يك سازه بلند بتنآرمه با سيستم دوگانه (متشكل از هسته مركزي همبسته به همراه قاب خمشي ويژه) بررسي ميگردد كه در اصطلاح Building 2-B نام دارد. نتايج حاصل شده نشان ميدهد كه ناپايداري ديناميكي سازههاي بلند در اثر تشديد شاخص خسارت در طبقات تحتاني رخ ميدهد و بنابراين توصيه ميگردد كه فلسفه كنترل شاخص خسارت بر مبناي شكلپذيري به عنوان معيار پذيرش عملكرد در آييننامههاي جايگزين طراحي به كار گرفته شود. در گام بعدي ارزيابي عمكرد لرزهاي در Building 2-B بر مبناي آناليز ديناميكي افزاينده (IDA) مورد توجه قرار داده ميشود. توزيع سهبعدي پارامترهاي تقاضا، همزمان با دوران و مقياس گام به گام مولفههاي شتابنگاشت، پتانسيل فروريزش سازه در امتداد راستاهاي ديگر به جز محورهاي x-y را به اثبات ميرساند. اين موضوع نشان ميدهد كه آناليزهاي متداول شكنندگي كه در سازههاي بلند اغلب با استفاده از مدلهاي دوبعدي صورت ميگيرد، در خلاف جهت اطمينان است. با معيار قرار دادن شاخص جابجايي و شكلپذيري در تعريف منحنيهاي شكنندگي چنين استنباط ميشود كه ظرفيت فروريزش سازه تحت حركات دور از گسل به مراتب كمتر از ظرفيت نظير براي تحريكات نزديك گسل است. به علاوه، از ديدگاه شاخص خسارت چنين نتيجهگيري ميشود كه اين ظرفيت، تحت تحريك ركوردهاي نزديك و دور از گسل به ترتيب، 15% و 23% كمتر از مقدار پيشبيني شده توسط نتايج آناليز غيرخطي استاتيكي بوده كه با تئوري خرابي تجمعي سازگار است. بر پايه ارائه مفهوم ”نسبت طبقات با خسارت مشخص“، نتايج نشان ميدهد در صورتي كه شاخص خسارت در نسبت مشخصي از طبقات از يك حالت حدي تجاوز كند، احتمال فروريزش يك سازه بلند چقدر خواهد بود. تعيين نسبت حاشيه ايمني (CMR) موجود در سازه و مقدار قابل پذيرش آن براي Building 2-B موضوع مهم ديگري است كه مورد بررسي قرار داده ميشود كه محاسبه آن بر مبناي توابع شكنندگي انجام ميشود. در اين زمينه نتايج نشان ميدهند چنانچه بيشينه شتاب تحريك معيار محاسبه CMR قرار گيرد و ريسك فروريزش 10% به هنگام رخداد بيشينه زلزله مورد نظر براي سازه پذيرفته شود، Building 2-B از حاشيه ايمني كافي برخودار است. اين نتيجه با انتخاب توزيع مكاني شاخص جابجايي، تقاضاي شكلپذيري و شاخص خسارت كل در پلان سازه مجددا" تاييد ميگردد. با معيار قرار دادن تقاضاي لرزهاي طبقات در ارزيابي CMR نتيجهگيري ميشود كه نسبتهاي حاشيه ايمني با يكديگر تفاوت خواهند داشت و مويد آن است كه ماكزيمم تقاضاي لرزهاي براي پارامترهاي متفاوت لزوما" در يك طبقه رخ نميدهد. واژگان كليدي: موقعيت تحريك، شكلپذيري، شاخص خسارت،آناليز غيرخطي استاتيكي، سازه بلند، حاشيه ايمنيدر آييننامههاي كنوني طرح لرزهاي، از اين فلسفه استفاده ميشود كه امكان جذب و استهلاك انرژي در سازه توسط مكانيزم تسليم مناسب در سيستم مقاوم لرزهاي فراهم ميگردد. اين قابليت در اصطلاح شكلپذيري[1] يا نام دارد و در قالب ضريب رفتار سازه[2]، ، در طراحي لحاظ ميشود. بررسي مفهوم شكلپذيري در سيستمهاي سازهاي متفاوت همواره از موضوعات مورد توجه در مهندسي زلزله بوده است. بسياري از محققين به ارزيابي مقدار حدي اين پارامتر در آستانه فروريزش پرداختهاند كه ظرفيت شكلپذيري[3] خوانده ميشود و بسياري ديگر نياز شكلپذيري[4] سازه را مد نظر قرار دادهاند كه سازه آن را به هنگام رخداد يك زلزله تجربه ميكند.بررسي ادبيات موضوع (در فصل دوم) نشان ميدهد كه به منظور محاسبه پارامترهاي مورد بحث، ابتدا سيستمهاي ايدهآل تك درجه آزادي مورد توجه قرار داشتهاند اما به تدريج مفاهيم مورد نظر به سيستمهاي چند درجه آزادي مانند ساختمانهاي كوتاه يا با ارتفاع متوسط و حتي بلند تعميم يافته است. با اين وجود، اين موضوع محققين را با چالشهاي متفاوت روبرو كرده است. به عنوان مثال، تاثير زاويه تحريك بر نيازهاي لرزهاي مانند شكلپذيري سازه مسئلهاي است كه همواره مهندسين زلزله با آن مواجه بودهاند. طيف گستردهاي از تحقيقات انجامگرفته (فصل سوم) به اين موضوع پرداختهاند كه چگونه ميتوان زاويه بحراني تحريك[5] را تعيين نمود كه در نتيجه اعمال آن، سازه بيشترين تقاضاي لرزهاي را متحمل ميگردد. چالش مهم ديگر آنكه ارزيابي شكلپذيري يا ساير پارامترهاي نياز در راستاي محورهاي متعامد سازهاي صورت گرفته و به طور غيرصريح اين فرض را ميپذيرد كه پاسخ بحراني سازه در امتداد همين محورها رخ ميدهد. مسئله مهم ديگر كه در اينجا مطرح ميگردد، تعيين ظرفيت و تقاضاي شكلپذيري در يك امتداد دلخواه از پلان سازه است كه هميشه بر محورهاي منطبق نميشود. به طور خاص، كماكان اين سوال بدون پاسخ باقي مانده است كه زاويه تحريك چه تاثيري بر مقدار شكلپذيري در يك راستاي مشخص از پلان خواهد داشت و در اين صورت مقدار بحراني تقاضا چگونه پيشبيني شود؟
توسعه منحني هاي شكنندگي در سازه هاي بلند بتن-آرمه با هسته مركزي با توجه به ارائه مفهوم توزيع مکانی پارامترهای تقاضا تحت اثر تحريكات لرزه ای دوجهته
هشتهشتفهرست مطالبعنوانصفحهفهرست مطالب...هشتچکيده.......1فصل اول: طرح مسئله، اهداف و چارچوب رساله1-1- طرح مسئله و اهداف رساله..... 21-2- چارچوب رساله..... 4فصل دوم: شكلپذيري در سازههاي بتنآرمه- توسعه مفاهيم پايه و ارزيابي مطالعات انجام شده2-1- مقدمه....... 62-2- مفهوم شكلپذيري و ضرايب كاهش مقاومت................ 72-3- روشهاي تعيين شكلپذيري و ضرايب كاهش مقاومت......... 92-4- آناليز غيرخطي استاتيكي (Pushover)..................... 112-4-1- الگوي بار جانبي............................ 122-4-2- ايدهآلسازي منحني ظرفيت..................... 132-5- آناليز غيرخطي ديناميكي (NDA)....................... 152-6- مفاهيم پايه در مدلسازي رفتار غيرخطي............... 172-6-1- مدل مفصل پلاستيك متمركز..................... 182-6-2- مدل المانهاي اليافي........................ 232-7- مطالعات انجام شده در زمينه شكلپذيري............... 252-7-1- ارتباط شكلپذيري و ضرايب كاهش مقاومت........ 262-7-2- تقاضاي شكلپذيري در ارتفاع سازههاي بتنآرمه.. 322-8- جمع بندي و خلاصه................................... 41فصل سوم: توزيع مكاني شكلپذيري در قابهاي خمشي بتنآرمه تحت تحريك دوبعدي3-1- مقدمه............................................. 423-2- مطالعات پيشين در زمينه اثر زاويه تحريك بر نياز لرزهاي سازهها 433-3- مفهوم توزيع مكاني (سهبعدي) شكل پذيري.............. 503-4- مدلهاي نمونه قاب خمشي............................. 533-4-1- الگوي مدلهاي نمونه و مشخصههاي تعريفكننده... 54هشت3-4-2- فضاي تحليل و طراحي مدلهاي نمونه........... 543-4-3- مدلهاي تحليلي نمونه........................ 583-4-4- راستيآزمايي مدلهاي تحليلي قاب خمشي......... 583-5- آناليز غيرخطي تاريخچه زماني (NRHA)................. 603-5-1- روند انجام تحليلهايNRHA به شكل جهتدار...... 603-5-2- انتخاب و مقياس كردن مجموعه حركات زمين...... 613-6- آناليز غيرخطي استاتيكي (Pushover)..................... 673-7- توزيع نيازهاي لرزهاي در پلان قابهاي نمونه.......... 713-7-1- توزيع شاخص جابجايي كل در پلان............... 713-7-2- توزيع نياز شكلپذيري كل در پلان.............. 753-7-3- پيشبيني مقدار بحراني تقاضا در پلان سازه..... 793-7-3-1- پيشبيني مقادير بحراني شاخص جابجايي و نياز شكلپذيري....................................................... 793-7-3-2- پيشبيني ضرايب افزايش شاخص جابجايي و نياز شكلپذيري....................................................... 823-8- توزيع نيازهاي لرزهاي در ارتفاع قابهاي نمونه....... 863-9- جمع بندي و خلاصه................................... 92فصل چهارم: توزيع مكاني شاخصخسارت در قابهاي خمشي بتنآرمه تحت تحريكات دوبعدي4-1- مقدمه............................................. 954-2- مفهوم شاخص خسارت.................................. 964-3- طبقهبندي شاخصهاي خسارت............................ 974-3-1- شاخصهاي خسارت مبتني بر بيشينه تغييرشکل..... 984-3-2- شاخصهاي خسارت مبتني بر ميزان خسارت به صورت تجمعي 1004-3-3- شاخصهاي خسارت مبتني بر بيشينه تغييرشکل و خسارت تجمعي...................................................... 1014-4- شاخص خسارت و فرايند زوال......................... 1034-5- تاثير موقعيت تحريك بر شاخص خسارت................. 1064-6- مفهوم توزيع مكاني (سهبعدي) شاخص خسارت............ 1084-7- بررسي نتايج توزيع مكاني شاخص خسارت در قابهاي خمشي1104-7-1- بررسي ظرفيت شكلپذيري در يك امتداد دلخواه . 1104-7-2- بررسي توزيع شاخص خسارت كل در پلان.......... 1144-7-2-1- پيشبيني مقادير بحراني شاخص خسارت... 1204-7-2-2- پيشبيني ضرايب افزايش شاخص خسارت.... 1224-7-3- بررسي توزيع شاخص خسارت در طبقات سازه...... 126نه4-8- جمعبندي نتايج و خلاصه............................. 134فصل پنجم: توزيع مكاني شكلپذيري و شاخصخسارت در سازههاي بلند بتنآرمه با هسته مركزي5-1- مقدمه............................................ 1365-2- تحليل و طراحي Building 2-B............................ 1385-3- مدلسازي رفتار غيرخطي در Building 2-B.................. 1395-3-1- مدلسازي ديوارهاي برشي در هسته مركزي....... 1405-3-2- مدلسازي تيرهاي همبند...................... 1415-3-3- مدلسازي تيرهاي قاب خمشي ويژه.............. 1435-3-4- مدلسازي ستونهاي قاب خمشي ويژه............. 1445-3-5- مدلسازي اندركنش خاك و سازه................ 1455-4- راستيآزمايي Building 2-B: تحليل مقدار ويژه و آناليز غيرخطي ديناميكي...................................................... 1465-5- آناليز غيرخطي استاتيكي........................... 1505-6- توزيع مكاني نيازهاي لرزهاي در پلان................ 1575-6-1- توزيع مكاني شاخص جابجايي كل در پلان........ 1585-6-2- توزيع مكاني شكلپذيري كل در پلان............ 1645-6-3- توزيع مكاني شاخص خسارت كل در پلان.......... 1685-6-4- مقايسه ميزان افزايش پارامترهاي تقاضا در پلان1725-7- توزيع مكاني نيازهاي لرزهاي در ارتفاع............. 1735-7-1- توزيع جابجايي نسبي طبقات در ارتفاع سازه... 1735-7-2- توزيع تقاضاي شكلپذيري طبقات در ارتفاع سازه1795-7-3- توزيع شاخص خسارت طبقات در ارتفاع سازه..... 1835-7-4- مقايسه ميزان افزايش پارامترهاي تقاضا در ارتفاع 1885-8- جمعبندي نتايج و خلاصه............................. 190فصل ششم: توسعه منحنيهاي شكنندگي در يک سازه بلند بتنآرمه با هسته مركزي تحت تاثير تحريكات دوجهتي6-1- مقدمه............................................ 1956-2- آناليز ديناميكي افزاينده و منحنيهاي شكنندگي...... 1966-3- تاثير عدم قطعيت بر منحنيهاي شكنندگي.............. 1996-4- تعريف حاشيه ايمني بر اساس آناليز شكنندگي......... 2016-5- مطالعات انجامشده در زمينه آناليز شكنندگي......... 2036-6- آناليز IDA بر مدل سازهاي Building 2-B.................. 2116-6-1- انتخاب مجموعه تحريكات زمين................ 211ده6-6-2- منحنيهاي IDA و آستانه فروريزش سازه......... 2146-7- نتايج منحنيهاي ظرفيت و شكنندگي................... 2186-7-1- نتايج آناليز شكنندگي در سطح كل سازه....... 2186-7-2- نتايج آناليز شكنندگي در سطح طبقات سازه.... 2296-7-3- تاثير موقعيت تحريك بر منحنيهاي شكنندگي سازه2376-7-3-1- تاثير بر منحنيهاي شكنندگي در سطح كل سازه 2376-7-3-2- تاثير بر منحنيهاي شكنندگي در سطح طبقات سازه...................................................... 2436-8- حاشيه ايمني (CMR) براي Building 2-B.................... 2476-8-1- ارزيابي CMR بر اساس پارامتر شدت تحريك..... 2476-8-2- ارزيابي CMR بر اساس پارامترهاي تقاضا در سطح كل سازه...................................................... 2486-8-3- ارزيابي CMR بر اساس پارامترهاي تقاضا در سطح طبقات سازه...................................................... 2526-8-4- حداقل CMR قابل پذيرش براي Building 2-B......... 2546-9- جمعبندي نتايج و خلاصه............................. 258فصل هفتم: جمعبندي نتايج، پيشنهادها و زمينههاي تحقيقاتي پيش رو7-1- جمعبندي نتايج و خلاصه............................. 2627-2- پيشنهادها و زمينههاي تحقيقاتي پيش رو............. 265پيوست1: جزئيات طرح سازهاي Building 2-B.................. ....267مراجع.............................................. ....271چکيده لاتين........................................ ....283 چکيدهدر طرح لرزهاي سازهها عدم اطلاع كافي از موقعيت حرکت زمين نسبت به سازه، يك چالش اساسي براي مهندسين زلزله به شمار ميآيد و در نتيجه اين بحث مهم مطرح ميشود كه حركت زمين با چه وضعيتي نسبت به سازه بايد اعمال شود. اگرچه مطالعات انجام شده در اين زمينه گسترده است، اما اغلب آنها تنها به محاسبه پارامترهاي نياز مهندسي در راستاي محورهاي سازهاي يعني x-y تحت سناريوهاي متفاوت از موقعيت تحريك پرداختهاند. با اين وجود، ارزيابي نيازهاي لرزهاي در امتداد يك راستاي دلخواه از پلان سازه كه ممكن است متفاوت با زاويه حركت زمين باشد، مورد توجه قرار نگرفته است. بهعلاوه، به تاثير اين پديده بر توزيع پارامترهاي تقاضا در ارتفاع سازهها كمتر پرداخته شده است. از اين رو، در اين رساله سعي بر آن است تا با توسعه مفهوم مكاني شكلپذيري و شاخص خسارت در ساختمانهاي سهبعدي بتنآرمه تحت تحريك دوجهتي به چالشهاي فوق پاسخ داده شود. براي دستيابي به اين اهداف، از ايده قابهاي خمشي نمونه براي مدلسازي رفتار ساختمانهاي با ارتفاع كم و متوسط استفاده ميگردد. روش برخورد با مسئله مبتني بر انجام تحليلهاي غيرخطي استاتيكي و ديناميكي با به كار بستن مجموعهاي از رخدادهاي لرزهاي است كه در دو كلاس جداگانه، شامل حركات نزديك و دور از گسل، طبقهبندي ميشوند. نتايج اين مطالعه جامع و پارامتريك، ارزيابي پارامترهاي نياز در راستاي محورهاي دورانيافته است كه با انجام آناليز رگرسيون بر آنها مقدار بحراني نياز لرزهاي پيشبيني ميگردد. همچنين، روابطي ارائه خواهند شد كه بر اساس آنها ميتوان مقدار بحراني شكلپذيري و شاخص خسارت را (كه هميشه در راستاي محورهاي x-y رخ نميدهند) با در دست داشتن نتايج نظير در راستاي محورهاي x-y ارزيابي نمود. در ادامه و به عنوان كاربردي ديگر، توزيع مكاني نيازهاي لرزهاي در يك سازه بلند بتنآرمه با سيستم دوگانه (متشكل از هسته مركزي همبسته به همراه قاب خمشي ويژه) بررسي ميگردد كه در اصطلاح Building 2-B نام دارد. نتايج حاصل شده نشان ميدهد كه ناپايداري ديناميكي سازههاي بلند در اثر تشديد شاخص خسارت در طبقات تحتاني رخ ميدهد و بنابراين توصيه ميگردد كه فلسفه كنترل شاخص خسارت بر مبناي شكلپذيري به عنوان معيار پذيرش عملكرد در آييننامههاي جايگزين طراحي به كار گرفته شود. در گام بعدي ارزيابي عمكرد لرزهاي در Building 2-B بر مبناي آناليز ديناميكي افزاينده (IDA) مورد توجه قرار داده ميشود. توزيع سهبعدي پارامترهاي تقاضا، همزمان با دوران و مقياس گام به گام مولفههاي شتابنگاشت، پتانسيل فروريزش سازه در امتداد راستاهاي ديگر به جز محورهاي x-y را به اثبات ميرساند. اين موضوع نشان ميدهد كه آناليزهاي متداول شكنندگي كه در سازههاي بلند اغلب با استفاده از مدلهاي دوبعدي صورت ميگيرد، در خلاف جهت اطمينان است. با معيار قرار دادن شاخص جابجايي و شكلپذيري در تعريف منحنيهاي شكنندگي چنين استنباط ميشود كه ظرفيت فروريزش سازه تحت حركات دور از گسل به مراتب كمتر از ظرفيت نظير براي تحريكات نزديك گسل است. به علاوه، از ديدگاه شاخص خسارت چنين نتيجهگيري ميشود كه اين ظرفيت، تحت تحريك ركوردهاي نزديك و دور از گسل به ترتيب، 15% و 23% كمتر از مقدار پيشبيني شده توسط نتايج آناليز غيرخطي استاتيكي بوده كه با تئوري خرابي تجمعي سازگار است. بر پايه ارائه مفهوم ”نسبت طبقات با خسارت مشخص“، نتايج نشان ميدهد در صورتي كه شاخص خسارت در نسبت مشخصي از طبقات از يك حالت حدي تجاوز كند، احتمال فروريزش يك سازه بلند چقدر خواهد بود. تعيين نسبت حاشيه ايمني (CMR) موجود در سازه و مقدار قابل پذيرش آن براي Building 2-B موضوع مهم ديگري است كه مورد بررسي قرار داده ميشود كه محاسبه آن بر مبناي توابع شكنندگي انجام ميشود. در اين زمينه نتايج نشان ميدهند چنانچه بيشينه شتاب تحريك معيار محاسبه CMR قرار گيرد و ريسك فروريزش 10% به هنگام رخداد بيشينه زلزله مورد نظر براي سازه پذيرفته شود، Building 2-B از حاشيه ايمني كافي برخودار است. اين نتيجه با انتخاب توزيع مكاني شاخص جابجايي، تقاضاي شكلپذيري و شاخص خسارت كل در پلان سازه مجددا" تاييد ميگردد. با معيار قرار دادن تقاضاي لرزهاي طبقات در ارزيابي CMR نتيجهگيري ميشود كه نسبتهاي حاشيه ايمني با يكديگر تفاوت خواهند داشت و مويد آن است كه ماكزيمم تقاضاي لرزهاي براي پارامترهاي متفاوت لزوما" در يك طبقه رخ نميدهد. واژگان كليدي: موقعيت تحريك، شكلپذيري، شاخص خسارت،آناليز غيرخطي استاتيكي، سازه بلند، حاشيه ايمنيدر آييننامههاي كنوني طرح لرزهاي، از اين فلسفه استفاده ميشود كه امكان جذب و استهلاك انرژي در سازه توسط مكانيزم تسليم مناسب در سيستم مقاوم لرزهاي فراهم ميگردد. اين قابليت در اصطلاح شكلپذيري[1] يا نام دارد و در قالب ضريب رفتار سازه[2]، ، در طراحي لحاظ ميشود. بررسي مفهوم شكلپذيري در سيستمهاي سازهاي متفاوت همواره از موضوعات مورد توجه در مهندسي زلزله بوده است. بسياري از محققين به ارزيابي مقدار حدي اين پارامتر در آستانه فروريزش پرداختهاند كه ظرفيت شكلپذيري[3] خوانده ميشود و بسياري ديگر نياز شكلپذيري[4] سازه را مد نظر قرار دادهاند كه سازه آن را به هنگام رخداد يك زلزله تجربه ميكند.بررسي ادبيات موضوع (در فصل دوم) نشان ميدهد كه به منظور محاسبه پارامترهاي مورد بحث، ابتدا سيستمهاي ايدهآل تك درجه آزادي مورد توجه قرار داشتهاند اما به تدريج مفاهيم مورد نظر به سيستمهاي چند درجه آزادي مانند ساختمانهاي كوتاه يا با ارتفاع متوسط و حتي بلند تعميم يافته است. با اين وجود، اين موضوع محققين را با چالشهاي متفاوت روبرو كرده است. به عنوان مثال، تاثير زاويه تحريك بر نيازهاي لرزهاي مانند شكلپذيري سازه مسئلهاي است كه همواره مهندسين زلزله با آن مواجه بودهاند. طيف گستردهاي از تحقيقات انجامگرفته (فصل سوم) به اين موضوع پرداختهاند كه چگونه ميتوان زاويه بحراني تحريك[5] را تعيين نمود كه در نتيجه اعمال آن، سازه بيشترين تقاضاي لرزهاي را متحمل ميگردد. چالش مهم ديگر آنكه ارزيابي شكلپذيري يا ساير پارامترهاي نياز در راستاي محورهاي متعامد سازهاي صورت گرفته و به طور غيرصريح اين فرض را ميپذيرد كه پاسخ بحراني سازه در امتداد همين محورها رخ ميدهد. مسئله مهم ديگر كه در اينجا مطرح ميگردد، تعيين ظرفيت و تقاضاي شكلپذيري در يك امتداد دلخواه از پلان سازه است كه هميشه بر محورهاي منطبق نميشود. به طور خاص، كماكان اين سوال بدون پاسخ باقي مانده است كه زاويه تحريك چه تاثيري بر مقدار شكلپذيري در يك راستاي مشخص از پلان خواهد داشت و در اين صورت مقدار بحراني تقاضا چگونه پيشبيني شود؟