چکیده

مهندسین همواره در تلاش بوده اند تا سهم خسارت ناشی از جانب نقصان دانش خود در وقوع حوادثی مانند زلزله که پدیده ای ناگهانی و بدون اعلام قبلی است را به حداقل برسانند. بزرگترین مشکل مهندسین در این سیر عدم قطعیت های فراوان در پدیده زلزله، طراحی و اجرای یک ساختمان می باشد. از طرفی یکی از مهمترین دغدغه ها توجیه اقتصادی و ریسک ناشی از طراحی و اجرای ساختمان ها می باشد. یکی از مهمترین راهکارها جهت کاهش مخاطرات زلزله، مقاوم نمودن ساختمان های موجود و طراحی ساختمان های مقاوم تر برای زلزله های آینده می باشد. اما روند طراحی موجود در آیین نامه های نیروی مختلف نتوانسته است از مشکلات و دغدغه های طراحان دراین مسیر بکاهد. لذا ارائه و بسط روش هایی که بتواند مسائل فنی و مالی موجود در یک طراحی را به طور همزمان مورد بررسی قرار دهد، ضروری به نظر می رسداخیراً. و در اولین دهه از قرن بیست و یکم، توجه روز افزونی در کلیه کشورهای توسعه یافته و تا حدودی در کشورهای در حال توسعه به لزوم در نظر گرفتن صحیح، صریح و در عین حال اصولی عدم قطعیت های موجود در پارامترهای مختلف طراحی از جمله بارهای محتمل در طول عمر مفید سازه به ویژه زلزله و همچنین پارامترهای مقاومتی می شود. این موضوع منجر به شکل گیری تفکر طراحی بر اساس عملکرد در فضای کاملاً احتمالاتی به جای طراحی بر مبنای ضرایب بار و مقاومت در فضای تعیینی شده است.

واژه های کلیدی: طراحی لرزهای، عملکرد، قطعیت، خسارت

۱

مقدمه

روند کلی طراحی ساختمان ها در آیین نامه های نیرویی این بوده است که با توجه به کاربری ساختمان و منطقه لرزه خیزی ، بارهای وارد بر ساختمان به دست آمده و بر این اساس با در نظرگیری مسائل فنی و مهندسی و توجیه اقتصادی طرح ، سیستم قاب ساختمانی تعیین می گردد. قاب های خمشی از جهت شکل پذیری به سه دسته قاب خمشی با شکل پذیری ویژه، شکل پذیری متوسط و شکل پذیری معمولی طبقه بندی می شوند. اینکه کدامیک از سیستم های قاب خمشی بهترین گزینه برای طرح می باشد، جدا از مسائل فنی و مهندسی، نیازمند توجیه های اقتصادی طرح می باشد. روش تخمین خسارت روشی است که چشم انداز آیین نامه های طراحی بر اساس عملکرد نسل دوم به جهت ارزیابی های اقتصادی می باشد. این روش با در نظر گیری اصولی عدم قطعیت های موجود در پارامترهای مختلف، خسارت ناشی از وقوع زلزله های با شدت مختلف را به صورت احتمالاتی بیان می دارد.

مروری به تاریخچه طراحی براساس عملکرد

برای سالیان متمادی هدف آیین نامه های نیرویی، معرفی سیستم های سازهای مقاوم دربرابر زلزلـه بـدون آسـیب هـای سـازه ای عمده بود. به عنوان مثال قاب های خمشی از آنجایی که قابلیت تغییر شکل های غیر خطی بزرگی را بدون هرگونه کـاهش ناگهـانی در مقاومت داشتند، با استقبال عمومی خیره کننده ای روبه رو شدند. ضعف قاب های خمثی فولادی در زلزله های سال ۱۹۹۴ نـورثریج و ۱۹۹۵ کوبه مشهود شد. دامنه ی خرابی ها به حدی فراگیر بود که ساختمان های مرتفع و کوتاه را هم شامل می شد. آسـیب هـای بـه وجود آمده منجر به تحقیقات بسیاری در زمینه ی قاب های خمشی فولادی گردید که از نتایج آن می توان به معرفی اتصالات جدید و مقاوم تر اشاره کرد. اما آسیب های مشاهده شده از زلزله های نورثریج و کوبه ضعف روش های طراحـی و ارزیـابی قـاب هـای خمشـی بتنی را هم آشکار کرد و بر ضرورت ارائه روش های جدیدی در طراحی و ارزیابی شاخمان ها با توجه به عملکرد مورد انتظار آنها تاکید نمود. در سال ۱۹۹۵ انجمن مهندسین سازه ای کالیفرنیا با انتشار گزارشی با عنوان “مهندسی ساختمان ها بر اساس عملکـرد” روشـی جدید برای طراحی ساختمان ها ارائه داد. این چنین شد که آیین نامه های نسل اول طراحی براساس عملکرد پا به میدان گذاشتند.

مهندسی زلزله براساس عملکرد در نسل اول، طراحی یک سازه را برای چندین سـطح عملکـرد از پـیش تعیـین شـده ممکـن مـی ساخت. با استفاده از این روش امکان طراحی و در نهایت ارزیابی ساختمان ها به گونـه ای کـه عملکـرد آنهـا پاسـخگوی نیـاز اسـتفاده کنندگان باشد، میسر شده بود. این آیین نامه ها نسبت به آیین نامه های نیرویی که هدف اصلی آنها جلوگیری از فروریزش کلـی سـازه بود، اصلاحات قابل توجهی داشتند، اما کاستی هایی هم داشتند. برای رفع کاستی های فـوق الـذکر ، در روش هـای طراحـی براسـاس عملکرد، تحقیقاتی با هدف توسعه مهندسی زلزله براساس عملکرد در حال انجام است تا روشی جامع جهت جـایگزینی نسـل اول روش های مهندسی زلزله که در بالا اشاره شد، پیشنهاد شود. چشم انداز ایـن روش توسـط مرکـز تحقیقـات مهندسـی زلزلـه پاسـفیک۱ در چارچوب رابطه ۱ ترسیم شده است.