بسم الله الرحمن الرحیم توسعه منحنی های شکنندگی لرزه ای برای ساختمان های فولادی مسکونی در شهر کرد ابراهیم باقری دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران-زلزله دکتر افشین کلانتری استادیار پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله چکیده:که در این تحقیق ا بتدا به اهمیت لرزه خیزی ایران پرداخته، پس از آن نیاز به یک روش برای ارزیابی سازه های فولادی در کشور پرداخته و بعد از آن توابع فزیکی برای تعیین آسیب پذیری ساختمان ها در برابر زلزله پرداخته وپس از آن مروری بر مقالات گذشته در مورد منحنی های شکنندگی را توضیح داده و پس از ان ارائه منحنی های شگنندگی و روابط ان و در نهایت بررسی سازه های فولادی چهار طبقه با مهار بند هم محور و رسم منحنی های شکنندگی می باشد. واژگان کلیدی : منحنی های شکنندگی – منحنی پوش آور – تحلیل تاریخچه زمانی – معیارهای شکست تحلیل شکنندگی لرزه ای – تغییر شکل – منحنی نیرو – تغییر مکان – شاخص خسارت مقدمه: کشور ایران با قرار داشتن در کمر بند آلپ -هیمالیا همواره در معرض زلزله های مخرب بزرگ بوده است بطوریکه در هشتاد سال گذشته ما بطور متوسط در هر سال یک زلزله با بزرگی بیش از6 ریشتر به خود دیده است و در این مدت تعداد 10 زلزله با بزرگی بیش از هفت ریشتر اتفاق افتاده است. با توجه به مطالب فوق باید در هر چند وقت یکبار انتظار زلزله های کم و بیش بزرگ را در یکی از نقاط ایران داشته باشیم. زلزله یک واقعیت زندگی در ایران است و مردم باید زندگی با زلزله را بیاموزند. نیاز به یک روش برای ارزیابی لرزه ای ساختمانهای فولادی کشور: سابقه تاریخی زلزله های ایران نشان می دهد که هر چند گاه یک بار زلزله ی شدیدی در یکی از مناطق ایران رخ داده و موجب تلفات و خسارات سنگینی شده است. گزارشات بسیاری از این زلزله ها عموماً به طول و عرض جغرافیایی، مرکز زلزله و نهایتاً به بزرگی زلزله ها محدود شده اند. اگر چه اعداد ارائه شده در این گزارشها از نظر علمی صد درصد معتبر نمی باشند ولی به هر جهت می توانند بیانگر سابقه و شدت لرزه خیزی مناطق مختلف کشور باشند. خوشبختانه در آئین نامه استاندارد 2800 زلزله ایران رکورد زلزله های طبس و ناغان برای تحلیل دینامیکی سازه ها ارائه شده اند. اگر چه آئین نامه 2800 کاربرد این رکوردها را برای تمامی ساختمان ها مجاز می داند اما بایستی به این نکته نیز توجه نمود که این زلزله محتوای فرکانس مشخص دارند که با شرایط لرزه خیزی مناطق مختلف کشور به ویژه پریود زمین مطابقت ندارد. در این تحقیق به بررسی آسیب پذیری سازه های فولادی سه و چهار طبقه موجود در شهر شهرکرد (به عنوان نماینده ساختمانهای سه الی شش طبقه که تقریبآ اکثر سازه های ساخته شده و در حال ساخت را دربر میگیرد) پرداخته شده است که با توجه به مشترکات زیاد نحوه ساخت و ساز در کشور نتایج آن می تواند به سازه های مناطق دیگر کشورمان نیز تعمیم یابد. مقدمه ای بر آسیب پذیری سازه های فلزی در اثر زلزله: در هنگام زلزله، خسارت یا انهدام ساختمان از نقاط ضعف آنها (weak Links) شروع می شود. بعد از شکست اولین نقاط ضعیف، نیروهای زلزله نقاط بعدی را به خطر می اندازد، بنابراین شناسایی نقاط ضعف ساختمان ها یا به عبارتی استاندارد ضعف ((Disgnosis standard به عنوان گام اول و پس از بررسی روش های مناسب ترسیم و تقویت و یا به عبارتی استاندارد درمان (Therapy standard) به عنوان گام دوم اساس مطالعات آسیب پذیری سازه ها را در مقابل خطرات زلزله تشکیل می دهد. توابع فیزیکی برای تعیین آسیب پذیری ساختمان ها در اثر زلزله: 1ـ تابع خسارت بر اساس برش پایه 2ـ تابع خسارت بر مبنای مقاومت و شکل پذیری 3ـ تابع خسارت بر مبنای تغیر مکان (Δـ Q) طبقه 4ـ تابع خسارت بر مبنای تغیر مکان حداکثر و اتلاف انرژی 5ـ تابع خسارت بر مبنای جذب انرژی زلزله 6ـ تابع خسارت بر مبنای پارامترهای ارتعاشی سازه تابع خسارت بر مبنای تغییر مکان (Δـ Q) طبقه : شتاب و تغیر مکان نسبی بین طبقات دو عامل اساسی شکست اعضای سازه ای و غیر سازه ای در هنگام زلزله می باشند، برآورد دقیق این دو پارامتر برای زلزله مشخص می تواند در تعیین آسیب پذیری ساختمان ها اهمیت ویژه ای داشته باشد برای این منظور تحلیل دینامیکی غیر خطی سازه با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی اعضای سازه ای و غیر سازه ای ضروری است ارزیابی مقاومت ساختمان های فولادی با استفاده از نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی: مهمترین نتایج حاصل از یک تحلیل دینامیکی شامل مقادیر حداکثر تغییر مکان جانبی طبقات، تغییر مکان نسبی بین طبقات می باشد. و برای ارزیابی آسیب پذیری سازه ها مورد بررسی قرار می گیرد. در صورتی که عضو یا اعضایی وضعیت بحرانی داشته باشند، به روش های مختلف تقویت و اصلاح می شوند. پس از تحلیل دینامیکی مجدداً انجام گرفته و این مراحل تا زمانی که نتایج مطلوب حاصل شود تکرار می شوند برای بدست آمدن توابع آسیب پذیری مستلزم بدست آوردن منحنی های شکنندگی برای هر تیپ سازه و ترکیب آنها به روشهای مختلف احتمالاتی می باشیم یک منحنی شکنندگی ، احتمال خسارت متناظر با یک حالت خسارت ( شکست ) بخصوص را برای چندین سطح از جنبشهای لرزه ای زمین بیان می کند. منحنی شکنندگی یک ساختمان نسبت بین جنبش لرزه ای زمین و سطح شکست لرزه ای متحمل را بیان می کند . مروری بر مقالات گذشته: در این راستا می توان به منحنی های شکنندگی درHazuz ،جایکاه وتوکلی اشاره کرد گزارش جایکا : گزارش جایگا ساختمانهای شهر تهران به 9 گروه تقسیم بندی شده اند 1- آجری و فلزی یا سنگی و فلزی 2- فلزی نوع 1 : سازه فلزی ساخته شده بعد از 1371 با یک تا سه طبقه 3- فلزی نوع 2 ، ساخته شده قبل از 1370 یا با بیش از 4 طبقه 4- بتن مسلح نوع صفر سازه ای بتن مسلح از 6 طبقه 5- بتن مسلح نوع 1 : ساخته شده بعد از 1370 و با یک یا دو طبقه 6- سازه بتن مسلح نوع 2 : ساخته شده قبل از 1370 یا با بیش از 3 طبقه 7- تمام چوبی 8 ، بلوک سیمانی ( با هر نوع سقف ) 9- خشت و چوبی و خشت و گلی – تقسیم شده اند. در گزارش جایکا از رابطه عددی موجود بین نسبت خسارت و جنبش زلزله برای ساختمانهای ایران که گروه مطالعاتی به دست آورده اند به عنوان رابطه پایه ای برای برقرار نمودن تابع های خسارت سایر انواع سازه ها استفاده نموده اند . تابع خسارت برای سایر انواع سازه ها رامی توان بر اساس تابع خسارت مربوط به سازه های آجری – فولادی ( برادران توکلی ) و با روش انتقال منحنی های نسبت خسارت آن نوع سازه ها بر روی محور مقیاس شدت زلزله تعیین نمود در برآورد خسارت توجیه تابع آسیب امری ضروری می باشد . در این گونه مطالعات ایجاد پایگاه داده های موجود بر اساس داده های آمار سرشماری مسکن آماده و انجام می گردد . داده های سرشماری مسکن شامل اطلاعاتی از قبل سازه ساختمان ، تعداد ساکنان ، سال ساخت و غیره ... می باشد بر آورد خسارات وارده به ساختمانهای مسکونی در تهران برای 4 سناریوی زلزله محاسبه گردیه اند . Hazus: موسسه ملی علوم ساختمانی آمریکا برای ارزیابی آسیب پذیری ساختمانها روش Hazus را ارائه داده است . در این روش 36 گونه ساختمانی انتخاب گردیده است . این دسته بندی شامل نوع سازه ، ارتفاع ( کوتاه ، میانه و بلند مرتبه ) و میزان اعمال ضوابط لرزه ای ( قبل از وجود آیین نامه ، ضوابط اولیه ، متوسط و بالا ) می باشد.]4-2[ برای لحاظ کردن پایین بودن استانداردهای ساخت و ساز در ایران و برقراری تناظر بین گونه های Hazus میزان ضوابط بکار برده شده در دسته بدون ضوابط و ضوابط ضعیف قرار گرفته خواهد شد در جدول فوق(4-2) گونه ساختمانی فلزی در Hazus که با گونه های ایران نزدیکی بیشتر دارد ارائه شد است . در روش Hazus برای این گونه های ساختمانی فلزی چهار سطح خسارت کم ، متوسط، زیاد و کامل در نظر گرفته شده است و نکته اساسی دیگر تبدیل این سطوح خسارت به شاخص کمی در منحنی ظرفیت است که در جدول زیر آمده است با یک نگاه اجمالی به مقادیر ارائه شده در سطح خسارت کامل و مقایسه آن با مقادیر./.2H وH 025/0 ارائه شده در 2800 می توان نتیجه گرفت که مقادیر ارائه شده هر دو منبع نزدیک به یکدیگر می باشد . مثلاً حدود ارائه شده توسط 2800 برای سازه مورد تحلیل ما cm 30 میباشد و مقدار ارائه شده در Hazus برای ساختمان 4 طبقه کیفیت بالا حدود 12 اینچ میباشد . در Hazus برای لحاظ اثرات میرایی حاصل از تشکیل مفصل پلاستیک در سازه ( رفتار غیر خطی سازه باعث افزایش میرایی می گردد ) فرآیندی پیشنهاد شده است تا سطح منحنی تقاضا کاسته شود . برای این منظور یک میرایی موثر به صورت جمع میرایی الاستیک و میرایی هیسترتیک تعریف می شود شکل (4-5 ) منحنی های شکنندگی ارائه شده در Hazus برای سازه های فلزی معرفی مدهای شکست ( معیارهای شکست ) : آزمایشات و تحقیقات بسیاری به منظور تعیین رفتار اعضا و اتصالات ساز های فولادی تحت بارهای لرزه ای صورت گرفته است . رفتار سازه های فولادی در زلزله مبهم و پیش بینی عکس العمل اعضا باربر در آن پیچیده است . تجارت گذشته در مورد تیرهای و ستونها نشان داده شده است که عوامل سازه ای زیادی نظیر مقاومت فولاد ، دهانه برش ، و میزان تنش محوری ، مشخصات جذب انرژی و تغییر شکل را تحت تاثیر قرار می دهند . سه نوع مکانیزم شکست خمشی ، برشی و برشی – خمشی در نظر گرفته می شود . در شکست خمشی ، تعیین کننده مکانیزم ، شکست خمشی اعضا بوده و کل ساختمان شکل پذیردر نظر گرفته می شود شکل پذیر خواهد بود ) در شکست برشی ، تعیین کننده مکانیزم ، شکست برشی اعضا است که ترد بوده و شکل پذیر نمی باشد . در شکست برش – خمشی ترکهای برشی در اعضا پدید می آید ، اما مکانیزم شکست متاثر از خمش خواهد بود تغییرمکان هدف: یکی از معیار های شکست رسیدن تغییر مکان سازه به تغییر مکان هدف می باشد . که سازه با رسیدن به این تغییر مکان مقاومت خود را از دست می دهد . رفتار غیر خطی سازه که ارتباط بین برش پایه و تغییر مکان نقطه کنترل ( مرکز جرم بام ) را مشخص می کند به منظور محاسبه سختی جانبی موثر و برش تسلیم موثر محاسبه می گردد ایجاد مفصل های پلاستیکی: یکی دیگر از معیارهای خرابی برای ساختمانهای فلزی در روشهای غیر خطی تشکیل مفصلهای پلاستیک می باشد . تعریف مفصلهای خمیری برای سطح عملکرد های مختلف متفاوت است . در آیین نامه بهسازی برای روشهای غیر خطی پارمترهای مدل سازی و معیارهای کمی پذیرش برای تیرها ، ستونها ، اتصالات تیر ، ستون و دالهای دو طرفه ، ( اعضای کنترل شونده با خمش و برش ) مقادیر مشخصی ارائه شده است که با در نظر گرفتن نوع عضو و سطح عملکرد آن تعریف بخصوصی برای تغییر مکان و دوران مفاصل خواهیم داشت به طور خلاصه ایجاد مفصل خمیری در سازه نشان دهنده نقاط ضعف سازه می باشد زیرا علاوه بر اینکه شروع خسارت سازه از این نقاط می باشد ، شکست این نقاط ممکن است خود عاملی در جهت گسترش شکست به دیگر نقاط می باشد  

 نکته مهم : هنگام انتقال متون از فایل ورد به داخل سایت بعضی از فرمول ها و اشکال (تصاویر) درج نمی شود یا به هم ریخته می شود یا به صورت کد نشان داده می شود ولی در سایت اصلی می توانید فایل اصلی را با فرمت ورد به صورت کاملا خوانا خریداری کنید: سایت مرجع پایان نامه ها (خرید و دانلود با امکان دانلود رایگان نمونه ها) : jahandoc.com   منحنی های شکنندگی: جهت بیان آسیب پذیری لرزه ای اجزای سازه ای یا غیر سازه ای از منحنی های شکنندگی استفاده می کنند:شکنندگی لرزه ای به عنوان احتمال شرطی برای شکست یا خرابی سیستم مورد نظر به ازای شدت زمین لرزه ای می باشد.در طراحی لرزه ای براساس عملکرد،شکست یا خرابی به زمانی گفته می شود که سازه یا سیستم مورد نظر نتواند ملزومات سطح عملکرد مد نظر را ارضا کند.در این تحقیق سطح عملکرد ما برای ساختمان های مسکونی است یعنی برای اجزای سازمانی سطح عملکرد3-ایمنی جانی و برای اجزای غیر سازه ای سطح عملکردC و ایمنی جانی یا سطح عملکرد D ایمنی جانی محدود(LS)در نظر می باشد توسعه منحنی های شکنندگی نیازمند مشخصات جزءبه جزء زمین لرزه و همچنین شناسایی و تعریف سطوح خسارات مختلف در سازه می باشد به شدت زمین لرزه 2-محتوای فرکانسی3-مدت زمان زلزله و ...از جمله پارامترهایهستند که در میزان پاسخ سازه ها و سطح خسارات وارده تأثیر دارنده این پارماتر ها در بدست آوردن منحنی های شکنندگی مورد نظر هستند. در منحنی های شکنندگی باید مشخصات غیر خطی سازه و خصوصیات *زمین لرزه را جهت توسعه محتوای وسیع تر این منحنیها در نظر گرفت طوری که بتوان جهت برآورد سطوح خسارت برای محدوده وسیع تری از سازه ها مورد استفاده قرار گیرند. بسط و توسعه اطلاعات مربوط به آسیب پذیری لرزه ای در قالب منحنی های شکنندگی روشی است که دارای کاربرد بسیار وسیعی است به خصوص زمانی که لازم باشد اطلاعات برای پارامترهای زیادی از عدم قطعیت ها مثلاً در بدست آوردن خطر لرزه ای ،مشخصات سازه به اندر کنش خاک سازه و شرایط ساختگاهی توسعه داده شود دلایل استفاده از منحنی های شکنندگی جهت بیان آسیب پذیری: 1-پیچیدگی های مربوط به مدل سازه جهت تعیین رفتار واقعی سازه 2-استفاده از این منحنی ها برسی خرابی سازه را در مدهای خرابی متفاوت به صورت جداگانه و تلفیقی به ما می دهد. 3-وجود عدم قطعیت ها و اثر دادن آن ها در تعیین پاسخ دقیق سازه ها گامهای تحلیل شکنندگی ساخت ایجاد مدل حتی الا مکان نزدیک به واقعیت تحلیلی غیر خطی: 1-انتخاب جنبش ها ( زلزله ها ) واقعی 2-به مقیاس در آوردن رکوردها تحت سطوح مختلف PGA ( نرمالیزه کردن ) 3-انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی با استفاده از رکوردهای حاصل 4-گرفتن نتایج خروجی – شبیه پاسخ سازه ( بر اساس معیار شکست ) . 5-تعیین توابع خسارت لرزه ای 6-استخراج حالات شکست و تعداد وقوع آنها در سطوح مختلف جنبش ورودی 7-ایجاد منحنی ها شکنندگی با فرض توزیع نرمال لگاریتمی پارامترها چگونگی به مقیاس در آوردن: منظور از مقیاس کردن زلزله به مقدار مشخصی از شتاب یعنی ماکزیمم شتاب رکورد را به اندازه مقدار مورد نظر ( 1/1g تا 0/1 g ) کاهش یا افزایش دهیم . برای اینکار ابتدا با نرم افزارهای مختلف از جمله Excel و یا Bispec مقدار قدر مطلق ماکزیمم شتاب ( PGA ) زلزله را تعیین می کنیم سپس کل مقادیر رکورد را در مقدار ( PGA زلزله مربوطه / در مقیاس مورد نظر) ضرب می کنیم . در صورتی که شتاب را بر حسب بخواهیم ، همه مقادیر رکورد را در 81/9 ضرب می کنیم .