چکیده
در دو دهه اخیر بدلیل وقوع زلزله هاي مخرب در دنیا, توجه جامعه مهندسین سازه و زلزله به ارزیابی رفتار واقعی تر سازه و همچنین ماهیت خود زلزله بیشتر جلب شده است. از طرفی در طراحی لرزه اي سازه ها احتمال فروریزش ساختمان از اهمیت زیادي برخوردار است. براي محاسبه فروریزش سازه ها از تحلیل دینامیکی افزایشی IDA استفاده شده است. روش تحلیل دینامیکی افزایشی, روشی تحلیلی است که اخیرا در صورت هاي گوناگون, جهت محاسبه عملکرد سازه تحت بارهاي لرزه اي توسعه داده شده است. از مزیت این روش نسبت به تحلیل استاتیکی غیر خطی استفاده از منحنی هیسترزیس رفتار اعضاي سازه و نیز نداشتن مشکل الگوي بارگذاري جانبی و توزیع در ارتفاع است, چرا که در تحلیل دینامیکی غیرخطی خود شتاب نگاشت از پایه به سازه اعمال شده و هیچ الگوي توزیع باري به سازه تحمیل نمیشود.

در این مقاله به بررسی عملکرد قاب هاي خمشی بتنی تحت اثر زلزله هاي متوالی با ماهیت حوزه دور پرداخته شده است. قاب هاي سه و پنج طبقه بتنی با رفتار مشخصی در نرم افزار اپن سیس مدل شده و سپس منحنی ظرفیتشان مقایسه شده است, در انتها دو قاب مشخص تحت آنالیز دینامیکی فزاینده قرار گرفته شده و منحنی شکنندگی آنها مقایسه شده است. در نهایت در قاب هاي ۵ طبقه نسبت به ۳ طبقه عملکرد بهتري رو مشاهده می کنیم, همچنین با افزایش ارتفاع طبقات میزان برش ماکزیمم و تغییرمکان طبقه بام افزایش میابد.

واژگان کلیدي: قاب خمشی بتنی, تحلیل استاتیکی غیرخطی, تحلیل دینامیکی فزاینده, زلزله حوزه دور

.۱ مقدمه
یکی از مباحث مهم در طراحی و ارزیابی عملکردي سازه ها در برابر نیروهاي زلزله, تعیین نیروهاي وارد بر سازه و نیروها و تغییرشکل هاي اعضاي سازه در اثر وقوع زلزله است. به این فرایند در حالت کلی تحلیل سازه در برابر نیروهاي زلزله گفته می شود که خود شامل دو بخش زیر می باشد:

– ۱ تعیین نیروهاي زلزله

– ۲ تحلیل سازه در برابر این نیروها

این دو بخش در واقع مستقل از هم نیستند چراکه با توجه به روش انتخابی جهت انجام تحلیل سازه باید نیروهاي لازم را در قالب فرمی مناسب ارائه شوند. انواع روشهاي تحلیل سازه در شکل ۱ ارائه شده است .[۱]

پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور ۱۱، ۱۲ و ۱۳ شهریورماه ۱۳۹۳، دانشگاه ارومیه

شکل :۱ انواع روشهاي تحلیل سازه

.۲ تحلیل دینامیکی فزاینده
روش تحلیل دینامیکی افزایشی, روشی تحلیلی است که اخیرا در صورت هاي مختلف, جهت محاسبه عملکرد سازه تحت بارهاي لرزه اي توسعه داده شده است .در این روش مدل سازه تحت یک یا چند شتاب نگاشت ثبت شده زمین لرزه که هر کدام به سطوح مختلفی از شدت مقیاس شده اند مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرارگرفته و یک یا چند منحنی پاسخ سازه در برابر سطح شدت زلزله نظیر آن پاسخ, بدست می آید.

روش IDA امروزه روشی کاملا عملی و چند منظوره محسوب شده و داراي مزایایی به شرح زیر است : [۲]

– ۱ درك عمیق تر محدوده پاسخ سازه در برابر سطوح محتمل شدت یک شتاب نگاشت زلزله – ۲ درك بهتر خسارت وارده به سازه در برابر زلزله هاي شدید – ۳ براورد ظرفیت دینامیکی سازه

– ۴ فهم بهتر طبیعت پاسخ سازه اي و تغییرات آن با افزایش شدت زلزله به عبارت ساده تحلیل دینامیکی فزاینده یا بار افزون دینامیکی, مجموعه اي از تحلیل هاي غیرخطی دینامیکی است که تحت تصویرهاي
مقیاس شده شتاب نگاشت انجام می شود. شاخص شدت ها به گونه اي اختیار می شود که تمام نواحی الاستیک تا غیرخطی و در نهایت فروریزش سازه را پوشش دهند. هدف از IDA بدست آوردن پارامتر تقاضاي مهندسی مدل سازه اي در هر سطح شاخص شدت براي زمین لرزه مقیاس شده میباشد و معمولا مقادیر پاسخ سازه در برابر سطح شدت به صورت منحنی هاي پیوسته رسم می شوند. منحنی IDA نشان دهنده رفتار متغیر سازه (DM) براي یک یا چند شاخص شدت (IM) می باشد. معمولا محور افقی بیان کننده معیار خرابی و محور قائم بیان کننده شاخص شدت می باشد

.[۳]

در این مقاله معیار خرابی بیشینه تغییرمکان نسبی طبقات بوده و محور قائم شتاب طیفی مد اول با میرایی ۵ درصد((%(Sa(T1,5 می باشد.

.۳ مدل سازي رفتار غیرخطی المان ها
در این مقاله به بررسی رفتار قاب هاي خمشی بتنی سه و پنج طبقه پرداخته شده است.آیین نامه هاي مورد استفاده, آیین نامه آمریکا

[۴] ACI318-11 و آیین نامه بارگذاري [۵] ASCE 7-05 می باشد.

براي مدل سازي رفتار المان هاي تیر و ستون, از مدل مفصل پلاستیک متمرکز استفاده شده است. تیرها و ستون ها با مصالح clough در نرمافزار OpenSees مدل شده اند که مدل رفتاري آن در شکل ۲ نشان داده شده است. در این مدل پارامترهاي اصلی سختی اولیه, مقاومت تسلیم, سختی قسمت سخت شدگی و مقاومت نهایی, تغییرمکان نهایی و سختی بعد از نقطه تسلیم و .. می باشد .[۶]

پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور ۱۱، ۱۲ و ۱۳ شهریورماه ۱۳۹۳، دانشگاه ارومیه

شکل :۲ مدل رفتاري توسط ایبارا و کراوینکلر