پایان نامه سیستم دوگانه و اعتمادپذیری

برای تعیین مقدار ضریب اضافه مقاومت علاوه بر روش‌های آزمایشگاهی می‌توان از روش‌های تحلیلی همچون روش استاتیکی غیر خطی استفاده نمود. تحلیل غیر خطی استاتیکی می‌تواند برای تخمین مقاومت یک ساختمان یا یک قاب مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به رفتار کلی سازه مقدار مقاومت ذخیره شده در سازه از مقاومت حد اولین جاری شدن محسوس سازه Cs تا حد مقاومت نهاییCy اضافه مقاومت سازه نامیده می‌شود. در واقع مقدار مقاومتی است که در اثر عوامل مختلف در سازه ذخیره شده است و انهدام سازه را به تأخیر می‌اندازد.
برای تعیین مقدار اضافه مقاومت سازه به این صورت عمل می‌شود که نیروهای جانبی طراحی (ناشی از زلزله) به همراه نیروهای ثقلی به سازه اعمال می‌شوند و مقدار تغییر مکان جانبی طبقات به همراه برش پایه ثبت می‌شوند (نمودار برش پایه-تغییر مکان طبقه). سپس به طور مداوم مقدار نیروهای جانبی افزایش داده می‌شوند و مقدار برش پایه و تغییر مکان جانبی طبقات ثبت می‌شوند. این عمل تا آنجا که اولین المان سازه جاری شده و به صورت مفصل پلاستیک در آید ادامه می‌یابد. افزایش نیرو بعد از این مرحله باعث باز توزیع نیروها در سایر اعضاء شده و قاب قادر به تحمل نیروهای جانبی بیشتر می‌گردد. نیروهای جانبی مجدداً افزایش داده می‌شوند تا اینکه در سایر اعضاء سازه مفاصل پلاستیک تشکیل شود. این روند تا جایی ادامه می‌یابد که سازه ناپایدار شده و یا شکل‌پذیری محلی یکی از اعضاء از حد مجاز آن بیشتر شود (المان گسیخته شود). در این حالت از حاصل تقسیم حداکثر نیروی جانبی تحمل شده توسط قاب به نیروی حد اولین جاری شدن قاب ضریب اضافه مقاومت قاب به دست می‌آید.
(2-5)
در تغییر مکان متناظر با حالت حدی پاسخ مقدار نیروی برشی V0 در ساختمان محاسبه می‌گردد و مقدار رزرو مقاومت ساختمان اختلاف Vd نیروی برش طراحی و V0 می‌باشد.
(2-6)
2-3-1-3- ضریب نامعینی:
یک قاب ساختمانی نامعین از چند خط عمودی قاب تشکیل شده است که نیروهای ناشی از زلزله را به شالوده منتقل می‌کنند. تحقیقات کمی بر تأثیر نامعین قاب‌های مقاوم در برابر زلزله از لحاظ کمّی انجام شده است. با وجود این، چنین تحقیقاتی برای قاب‌های مقاوم در برابر نیروی باد توسط موسس(1974) انجام گرفته است. در این مطالعه خاطرنشان شده است که حاشیه ایمنی برای مد خرابی قاب‌های مقاوم در برابر باد(و بالطبع در برابر زلزله) بستگی به جمع متغیرهای باد ومقاومت دارند، بنابراین اعتمادپذیری به سیستم‌های قابی، بزرگ‌تر از اعتمادپذیری به قاب‌های منفرد بیشتر است. موسس نتیجه گرفت که ضریب ایمنی نسبت کوچکتر و یا مساوی یک برای سیستم‌های نامعین مناسب است و چنین پیشنهاد داد که ضریب کاهش مقاومت میانگین به طور معکوس با جذر تعداد جملات مقاومت غیر وابسته(مفصل پلاستیک در یک مکانیسم جانبی) در یک سیستم نسبت داد. چنین استنباطی نیز می‌تواند برای قاب‌های مقاوم در برابر زلزله انجام گیرد. الزامات (NEHRP) می‌گوید که قاب خمشی (در یک سیستم دوگانه) باید قابلیت مقاومت در برابر 25% نیروی زلزله را به تنهایی داشته باشد. به عنوان مثال اگر سختی قاب در یک سیستم دوگانه قاب خمشی و دیوار برشی خیلی کمتر از سختی دیوار برشی باشد قاب خمشی نه، اساساً در پاسخ نیرو-تغییر مکان اثر می‌گذارد و نه انرژی قابل توجهی در تغییر مکان متناظر با ظرفیت نهایی تغییر مکان دیوار برشی جذب می‌کند. بنابراین برای قاب‌های خمشی به منظور شرکت در سیستم دوگانه، سختی و مقاومت آنها باید مشابه دیوارهای برشی باشد.
نتیجه کلی اینکه خطوط چندگانه قاب‌های زلزله‌ای در یک ساختمان فراهم شوند بلکه خطوط چندگانه قابی باید از لحاظ مقاومت و تغییر مکان سازگار باشند. قاب‌های زلزله‌ای که این شرایط را فراهم نمی‌کنند نباید سیستم‌های نامعین در نظر گرفته شوند.
باید به این نکته نیز توجه داشت که هر چند ضریب نامعینی، ضریبی نسبتاً کوچک و نزدیک به یک است امّا اثر درجات نامعینی همان‌طور که در قسمت قبل گفته شد می‌تواند تأثیر به سزایی بر روی مقاومت افزون سازه و تعداد مفصل‌های پلاستیک داشته باشد.[2]
2-3-1-4- ضریب میرایی:
میرایی یک مفهوم عمومی است که اغلب برای بیان خاصیت جذب انرژی در قاب‌های ساختمانی بکار می‌رود. صرف‌نظر از اینکه انرژی جذب شده با رفتار هیسترزیس یا رفتار لزجی انجام می‌گیرد میرایی که از طریق هیسترزیس در یک ساختمان در محدوده الاستیک صورت می‌گیرد عموماً میرایی معادل لزجی نامیده می‌شود و 5% میرایی بحرانی در نظر گرفته می‌شود که البته این مقدار در سازه‌های فضاکار 2% در نظر گرفته می‌شود زیرا اتلاف انرژی سازه‌های فضاکار در مصالح فولادی می‌باشد و مصالح بنایی در این اتلاف انرژی نقشی ندارند. در حالی که در حالت اول عمده اتلاف انرژی به وسیله مصالح بنایی می‌باشد.
رویه طراحی رایج با استفاده از R بر مبنای نیرو است. ولی می‌دانیم که اضافه کردن میرایی لزجی به یک سازه ساختمانی همیشه تغییر مکان‌ها را کاهش می‌دهد ولی نیروهای داخلی می‌توانند افزایش یابند. با توجه به این مطلب این ضریب نباید برای کاهش نیروی مورد تقاضا به کار رود مگر اینکه نیروهای ناشی از میرایی به صورت صریح در فرآیند طراحی به حساب آمده باشند.
انرژی اعمال شده به سیستم غیر الاستیک به وسیله زلزله به علت هر دو مکانیسم تسلیم و میرایی کاهش می‌یابد. نسبت به سیستم الاستیک، تأثیر میرایی در کاهش پاسخ سیستم‌های غیر الاستیک کوچکتر است و با افزایش تغییر شکل‌ها این تأثیرات کاهش می‌یابد. لذا افزودن میراگرهای لزج، فایدۀ کمتری در کاهش پاسخ‌های سیستم‌های غیر الاستیک نسبت به سیستم‌های الاستیک دارد.
شکل (2-12) اثر سختی ثانویه بر میرایی لرزج معادل[40] [38]
با توجه به پارامترهای موثر بر ضریب رفتار و توضیحات ارائه شده می‌توان نتیجه گرفت که هدف از طرح و محاسبه سازه‌های مقاوم در برابر زلزله فقط تأمین مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی استاتیکی نمی‌باشد؛ بلکه هدف به وجود آوردن سیستمی است که ترکیب مطلوبی از مقاومت (strenght)، سختی (stiffness)، قابلیت جذب انرژی (Energy Apsorption) و ظرفیت تحمل تغییر شکل‌های بزرگ (Deformation Ductility) باشد.
2-4- مروری بر تحقیقات انجام شده:
2-4-1- نیومارک و هال
در این مطالعه بر اساس طیف‌های خطی و غیر خطی حاصل از مولفه‌های شمالی-جنوبی زلزله ال‌سنترو و رکوردهای دیگر، روش تخمین طیف غیر خطی از طیف خطی زلزله ارائه شده است و همچنین ضریب کاهش نیرو ارائه شده است. نمودار این ضریب به صورت یک تابع وابسه به متغیرهای مستقل شکل‌پذیری و پریود سازه ارائه شده است. نمودار این ضریب کاهش در شکل (2-14) نشان داده شده است.
شکل (2-13) رابطه بین ضریب شکل‌پذیری و پریود سازه(نیومارک و هال)
شکل(2-14) طیف پاسخ شکل‌پذیری ثابت برای سیستم الاستوپلاستیک تحت زلزله ال سنترو[44]
نیومارک و هال روابطی را به دست آوردند که برای تخمین نسبت شکل‌پذیری برای سیستم‌های یک درجه آزادی SDOF الاستوپلاستیک به کار می‌رود.
برای فرکانس بالای Hz 33 (2-7)
این نوشته در علمی ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.