روشهای تحلیل دینامیکی

روشهای تحلیل دینامیکی

در این روشها نیروی جانبی زلزله با استفاده از بازتاب دینامیکی که سازه در جریان حرکت زمین ناشی از زلزله از خود نشان می دهد تعیین میگردد. این روشها شامل روش تحلیل طیفی و روش تحلیل تاریخچه زمانی است. کاربرد هر یک از این دو روش در ساختمانهای مشمول این مقررات اختیاری است. اثرات حرکت زمین به یکی از صورتهای طیف بازتاب شتاب و تاریخچه زمانی تغییرات شتاب مشخص می شود. طیف بازتاب شتاب برای این زلزله طیف طرح نامیده می شود. در این آیین نامه برای طیف طرح استاندارد و یا از طیف طرح ویژه ساختگاه مطابق ضوابط خاص خود استفاده نمود. استفاده از هر یک از طیفها برای کلیه ساختمانها اختیاری است. تنها در مورد استفاده از طیف طرح ویژه ساختگاه باید توجه داشت که مقدار آن نباید کمتر از دو سوم مقدار نظیر در طیف طرح استاندارد باشد.

الف : طیف طرح استاندارد

این طیف از حاصلضرب مقادیر ضریب بازتاب ساختمان در پارامترهای نسبت شتاب مبنا، ضرایب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار بدست می آید.

این طیف با فرض نسبت میرائی 5 درصد تعیین شده است.

ب : طیف طرح ویژه ساختگاه

این طیف با توجه به ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی، میزان ریسک و مشخصات خاک در لایه های مختلف ساختگاه و با در نظر گرفتن نسبت میرائی 5 درصد تعیین می شود . در صورتیکه نوع ساختمان و سطح زلزله مورد نظر منظور نمودن میرائی متفاوتی را ایجاب نماید می توان آن را مبنای تهیه طیف قرار داد . مقادیر محاسبه شده این طیف باید در ضریب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار ساختمان ضرب گردد. مقادیر طیف حاصل نباید از 3/2 مقادیر نظیر طیف طرح استاندارد کمتر باشد.

پ : تاریخچه زمانی تغییرات شتاب ( شتاب نگاشت )

شتاب نگاشت باید حد امکان نمایانگر حرکت واقعی زمین در محل احداث بنا در هنگام زلزله باشد . بدین منظور باید حداقل سه شتابنگاشت با ویژگیهای زیر در تحلیل مورد استفاده قرار گیرد

در صورتیکه شتاب نگاشت ها مربوط به زلزله های واقعی اتفاق افتاده در منطق دیگر باشند باید حتی المقدور سعی شود ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی و به خصوص مشخصات لایه های خاک در محل شتاب نگار با محل ساختمان مورد نظر مشابهت داشته باشند.

مدت زمان حرکت شدید در شتاب نگاشتها باید زمانی حداقل برابر 10 ثانیه و یا 3 برابر زمان تناوب اصلی سازه مورد نظر هرکدام بیشتر است باشد.

شتاب نگاشتهای انتخاب شده باید به مقیاس در آیند. به مقیاس در آوردن باید به گونه ای باشد که طیف بدست آمده از هر از شتاب نگاشتها با نسبت میرایی 5 درصد در محدوده زمان تناوبی ثانیه با طیفی که مطابق ضوابط قسمتهای (الف) یا (ب) بالا به دست می آید تقریباً مطابقت نماید . m شامل شماره کلیه مدهایی است که با میزان حداقل 10 درصد در جرم موثر سازه مشارکت دارند.

در به مقیاس درآوردن شتاب نگاشتها باید اثر نسبت شتاب مبنا، ضریب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار (در صورتیکه سازه با روش الاستیک خطی تحلیل می شود) منظور شوند.

به مقیاس درآوردن شتاب نگاشت در صورت غیر خطی بودن روش تحلیل باید با استفاده از روشهای تحقیقاتی قابل قبول انجام گیرد.

روش تحلیل دینامیکی طیفی با استفاده از آنالیز مدها :

در این روش تحلیل دینامیک با فرض رفتار الاستیک خطی سازه و با استفاده از حداکثر بازتاب کلیه مدهای نوسانی سازه که در بازتاب کل سازه اثر قابل توجهی دارند انجام می گیرد.

حداکثر بازتاب در هر مد با توجه به زمان تناوب آن مد از طیف طرح به دست می آید و بازتاب کلی سازه از ترکیب آماری بازتابهای حداکثر هر مد تخمین زده می شود .

الف : تعداد مدهای نوسان

در هریک از دو امتداد متعامد ساختمان باید حداقل سه مد اول نوسان یا تمام مدهای نوسان با زمان تناوب بیشتر از 4 درصد ثانیه یا تمام مدهای نوسان که مجموع جرمهای موثر ساختمان در آنها بیشتر از 90 درصد جرم کل سازه است هر کدام که تعدادشان بیشتر است در نظر گرفته شود.

ب : ترکیب اثرات مدها

حداکثر بازتابهای دینامیکی سازه از قبیل نیروهای داخلی اعضا، تغییر مکانها، نیروهای طبقات، برشهای طبقات و عکس العمل پایه در هر مد را باید با روشهای آماری شناخته شده مانن روش جذر مجموع مربعات و یا روش ترکیب مربعی کامل تعیین نمود. ترکیب اثرات حداکثر مدها در ساختمانهای نامنظم در پلان و یا در مواردی که زمانهای تناوب دو یا چند مد سازه با یکدیگر نزدیک باشند، باید صرفاَ با روشهایی که اندرکنش مدهای ارتعاشی را در نظر می گیرد مانند روش ترکیب مربعی کامل انجام شود.

روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی :

روش تحلیل دینامیکی ( محاسبه لحظه به لحظه بازتابهای ساختمان تحت تاثیر شتاب نگاشت های واقعی زلزله ) را می توان در مورد کلیه ساختمانها به کار برد . به طور کلی برای ساختمانهای کاملاً منظم و یا ساختمانهایی که در ارتفاع منظم هستند در صورتیکه از این روش استفاده شود می توان آنرا در دو امتداد متعامد ساختمان به طور جداگانه ای انجام داد ولی چنانچه ساختمان در پلان به حدی نامنظم باشد که نوسان آن در بعضی و یا تمام مدها عمدتاً به طور توام در دو امتداد متعامد انجام پذیرد یعنی ساختمان مدهای نوسانی داشته باشد که در آن مدها حرکت در یک امتداد توام با حرکت در امتداد عمود بر آن باشد برای ملحوظ نمودن اثرات این حرکات توام ساختمان باید بوسیله روش تحلیل دینامیکی و با استفاده از یک مدل سه بعدی محاسبه شود . در این روش بازتابهای سازه در هر مقطع زمانی در مدت وقوع زلزله با تاثیر دادن شتابهای ناشی از حرکت زمین (شتاب نگاشت) در تراز پایه ساختمان و انجام محاسبات دینامیکی مربوطه تعیین می گردد. این روش را می توان در تحلیل خطی الاستیک و یا تحلیل غیر خطی سازه های مورد استفاده قرار داد. مقایسه بین نتایج تحلیل الاستیک سازه با استفاده از طیف طرح استاندارد و یا طیف طرح ویژه ساختگاه یا آنچه از تحلیل تاریخچه زمانی خطی به دست می آید الزامی بوده و دلائل احتمالی بین آنها باید طی یک گزارش فنی جامع توجیه گردد.

طیف عکس العمل :

پیدا کردن تمام تاریخچه تغییر مکان ها و نیروها در اثر ارتعاشات زلزله با استفاده از معادلات دینامیکی کار پر زحمت و پر هزینه ای می باشد. برای بسیاری از سازه ها کافی است که فقط جواب ماکزیمم ها را ارزیابی کنیم.

طیف های طرح :

منحنی های ثبت شده شتاب زمین در حین وقوع زلزله های مختلف و طیف هایی که از آنها بدست می آیند اساس یک روش منطقی را برای طرح زلزله ای سازه ها فراهم می کنند. با وجود اینکه طیف های مختلف با یکدیگر اختلاف دارند در هر منطقه ای می توان بعضی خصوصیات مشترک در آنها پیدا کرد. با استفاده از خصوصیات مشترک و صاف کردن منحنی ها می توان برای هر منطقه ای طیف های طرح را رسم نمود که طراح سازه بتواند از آنها برای طرح سازه های مقاوم در مقابل زلزله استفاده کنند. این منحنی ها اساس تحلیل زلزله ای سازه ها به روش طیفی یا شبه دینامیکی را تشکیل می دهند.

هاوزنر بر اساس منحنی های شتاب ثبت شده در چهار تا از بزرگترین زلزله ها ی امریکا منحنی های ایده آل و صاف شده را برای طیف های تغییر مکان سرعت و شتاب رسم نموده است .

شکل منحنی های مزبور با حرکات زمین در جاهای دیگر ممکن است سازگاری نداشته باشد بلکه برای هر منطقه ای این منحنی ها شکل خاصی خواهند داشت. معمولاً این منحنی ها را برای مقدار معینی از شتاب ماکزیمم زمین (شتاب در T=0 ) میزان و مقیاس می کنند.

تحلیل سازه ها به روش شبه دینامیکی یا طیفی :

روش دینامیکی برای تعیین تغییر مکانها و نیروهای ناشی از زلزله در سازها پر زحمت و وقت گیر است و معمولاً باید به وسیله حسابگرهای الکترونیک صورت گیرد . اگر مابه جای تمام تاریخچه تغییر مکان فقط مقادیر ماکزیمم ناشی از مودهای مختلف را در بگیریم تحلیل دینامیکی سازه ها به مقدار قابل ملاحظه ای ساده می شود.

مقدار ماکزیمم Yn از انتگرال دوهامل بدست می آید.

چون ماکزیمم های مودهای مختلف در کی زمان اتفاق نمی افتد و همچنین لزوماً علامت یکسان ندارند نمی توان مقادیر ماکزیمم ها را با یکدیگر جمع نمود. بهترین کاری که در یک تحلیل شبه دینامیکی یا طیفی می توان انجام داد این است که جوابهای ماکزیمم بدست آمده از مودهای مختلف را بر اساس تئوری احتمالات ترکیب نود. فرمولهای تقریبی مختلفی برای ترکییب کردن ماکزیمم ها بکار می رود که متداولترین آنها فرمول جذر مجموع مربعات می باشد.

بیشتر انرژی ناشی از زلزله در چند مود اول جذب می شود. از این رو برای سازه های با درجات آزادی خیلی زیاد معمولاً کافی است که 3 تا 6 مد اول با یکدیگر ترکیب شود و بدین ترتیب در محاسبات صرفه جویی قابل ملاحظه ای نمود.

تحلیل دینامیکی طیفی

معمولا در تحلیل دینامیکی طیفی،برش پایه دینامیکی از استاتیکی کمتر می شود.بنابر آیین نامه 2800 استفاده از برش پایه دینامیکی کمتر از برش پایه استاتیکی غیر مجاز است و باید برش پایه دینامیکی به برش پایه استاتیکی برسد.برای این منظور کافیست طیف طراحی را در نسبت برش پایه استاتیکی به دینامیکی ضرب کنیم.برای ساختمان های منظم آیین نامه اجازه میدهد طیف طراحی(ضریب شتاب AI*g / R) در 0.9 نسبت برش پایه استاتیکی به دینامیکی ضرب شود. و آمده چنانچه برش پایه دینامیکی از 0.9 برش پایه استاتیکی بیشتر باشد می توان برش پایه دینامیکی را به نسبت استاتیکی کاهش داد.

سه شرط در تحلیل طیفی باید در تعیین مدها دخالت داده شود:
استفاده از حداقل 3 مود
تا زمان تناوب 0.4 ثانیه برای آخرین مد درنظر گرفت شود
تا ضریب جذب جرم 90%
- بر طبق آیین نامه 2800 میبایست 3 برابر تعداد طبقات سازه به عنوان تعداد مود های بکار رفته برای محاسبات آنالیز دینامیکی طیفی تعریف شود (که البته از این تعداد بیشتر هم مجاز هستیم)
- آخرین مد میبایست دارای پریود دینامیکی کمتر از 0.4 ثانیه باشد
- ضریب جذب جرم در آخرین مد (مجموع ضرایب مشارکت جرمی مدها)میبایست از 90% بیشتر شود.اگر ضریب تجمعی جرم در مد انتهایی از 90% کمتر بود باید تعداد مد ها را افزایش دهیم و از نوع آنالیز انجام گیرد.

چنانچه سقف از نوع دیافراگم صلب تعریف شود،هر طبقه تنها دارای سه درجه آزادی جرمی خواهد شد .بنابراین تعداد درجات آزادی سازه برابر3 برابر تعداد طبقات خواهد بود.
- مدی که دارای بیشترین ضریب مشارکت جرمی است باید دارای زمان تناوب کوچکتر از زمان تناوب بکاربرده شده برای نیروهای جانبی زلزله باشد(همان 1.25 زمان تناوب تجربی)
- باید پریود مودهای غالب(یعنی مدهایی که دارای بیشترین Uxیا Uyمیباشند) از 1.25 زمان تناوب تجربی(زمان تناوبی که بر حسب آن آنالیز انجام گرفته)بیشتر شود.که اگر برای یکی از مدها این اتفاق نیفتاد باید محاسبات نیروی زلزله در جهت مربوطه با پریود واقعی موجود تکرار شود که اگر این پریود به اندازه ای باشد که نیاز به تغییر در ضریب B شود باید طیف موجود را که بر حسب B قبلی بوده را اصلاح نمود.

- برای جمع آثار مدها از روش CQC استفاده میکنیم و میرایی سازه های معمولی 0.05 فرض میشود.دقت شود روش CQC همانند روش SRSS میباشد منتها در جزر مجموع مربعات اثر میرایی را نیز لحاظ خواهد کرد.چنانچه میرایی صفر بود نتایج جمع آثار CQC , SRSS باهم برابر بودند.

- در روش طیفی نیازی به پیچش تصادفی مثبت و منفی نیست زیرا در تحلیل طیفی با توجه به مثبت بودن پاسخ ها نیازی به در نظر گرفتن پیچش تصادفی منفی نیست. گزینه Directional Combination مربوط به فعال کردن طیف دو جهت متعامد میباشد که برای سازه های نامنظم در پلان میتوان زلزله هر جهت را با 30% زلزله متعامد آن جمع کرد.

بدلیل اینکه در تحلیل طیفی تمام نتایج مثبت هستند امکان استفاده از عکس العمل های تکیه گاهی برای طراحی پی وجود نداشته و باید از نتایج تحلیل استاتیکی معادل استفاده کنیم.

مقایسه روشهای طراحی لرزه ای براساس عملكرد

فصل اول:

۱ـ1ـ روش مقاومت درطرح لرزه ای

نخستین گام ها درمنظور نمودن اثرات بار جانبی ناشی از زمین لرزه در اواخر اولین دهه قرن حاضربرداشته شد. تجربیات كسب شده از رفتار سازه ها درزمین لرزه ای درایتالیا منجربه استخراج رابطه ای تقریبی برای نیروی معادل استاتیكی زمین لرزه شد. این نیروی جانبی برابر با 12/1 وزن كل بنا تخمین زده شد. درسالهای 1930 براساس قانون دوم نیوتن وبافرض برابری شتاب ایجاد شده درسازه صلب با شتاب زمین رابطه ای استخراج گشت كه تاكنون نیز اساس طراحی دربرابر زمین لرزه است :

C ضریب زلزله ( لرزه ای ) نام گرفت . باتوجه به احتمال رخداد زمین لرزه ، شكل پذیری ، رفتار غیرارتجاعی سازه ها وظرفیت جذب انرژی در آنها ، ضریب C برای سازه های مهم 1/0 وبرای سازه های معمولی 08/0 پیشنهاد شد. 10 سال بعد با پیشرفت علم دینامیك سازه ها ودرك تاثیر دوره تناوب برمیزان نیروی وارد بر سازه ها ضریب لرزه ای C برحسب تعداد طبقات ساختمان (N)كه رابطه مستقیم با دوره تناوب سازه دارد ، تعریف شد:

معرفی شد كه برحسب نوع سیستم سازه ای مقدار آن بین می باشد .

V=K C W

درسال 1975 با درك بهتر رفتار واقعی سازه ها برابر نیروهای زمین لرزه ، مقدار نیروی برشی پایه بصورت زیر تعریف شد.

V=ZIKCW

Z ضریب احتمال وقوع زلزله ،I ضریب اهمیت بنا ، K ضریب شكل پذیری ، C ضریب زلزله كه درصدی از شتاب اوج زمین لرزه برحسب شتاب ثقل است و S ضریب تشدید بنا وزمین كه به فركانس سازه وخاك وابسته است. از اعمال پالایش ها وبازنگری ها ضریب زلزله بصورت زیر تعریف می شود:

روش مقاومت معمول ترین روش طراحی لرزه ای است كه تاكنون بكار رفته است. این روش برمبنای تامین یك حداقل مقاومت جانبی برای سازه دربرابر بارهای لرزه ای است. بارهای لرزه ای همراه یك روش تحلیل مانند بار استاتیكی معادل یا روش جمع آثار مودها بكار می روند. وقتی كه نیروهای لرزه ای داخلی محاسبه شد وبا سایر بارها نظیر بارهای ثقلی تركیب شدند‌، ابعاد اجزاء سازه ای بوسیله روش طراحی تنش های مجاز یاروش طراحی مقاومت نهایی تعیین می شود. درروش طراحی تنش های مجاز اعضا طوری طراحی می شوند كه تنش بوجود آمده درآنها ازتنش مجاز مصالح كمتر باشد. درروش مقاومت نهایی محتمل ترین بار وارد بر المان تعیین می شود. سپس مقطع بحرانی كه برای یك مقاومت حدی اسمی كاهش یافته طراحی شده است، نباید از بارهای ضریبدار بیشتر باشد.

1ـ1ـ2ـ نواقص طرح برمبنای مقاومت

رابطه V=CW بعنوان اساس طراحی لرزه ای بسیاری از آیین نامه ها ، بیانگر برش پایه ناشی ا ز تحریك زمین لرزه است وازطریق الگوهای بارگذاری دركل ارتفاع ساختمان توزیع می شود. با تحلیل سازه برابر این بار جانبی مقاومت مورد نیاز اجزای آن بدست می آید . اما روند استخراج برش پایه خود مورد تردیداست . در ضریب C، ضرایب AB طیف پاسخ طرح را نشان می دهند. شكل این طیف كه بیشتر كاربرد آیین نامه ای دارد بسیار ساده است ودربسیاری موارد با طیف زمین لرزه های واقعی هم خوانی ندارد. زمین لرزه های اخیر ( مانند نور تریج ) انحراف قابل توجهی راازحدود متعارف طیف نشان می دهند. به این ترتیب میزان خواسته تخمین زده شده ازاین روابط مورد تردید است.

ضریب R كه ضریب رفتار نام دارد ، برای بیان قابلیت تغییر شكل غیرارتجاعی سیستم وشكل پذیری آن معرفی می شود. محاسبه R برپایه « قانون تساوی جابجایی ها » صورت می پذیرد. اما این قانون بویژه در سیستم هایی بادوره تناوب پایین صادق نیست ومطالعات گسترده ارتباط تنگاتنگ آن را بادوره تناوب ،میران شكل پذیری وضریب اضافه مقاومت نشان داده است. درحالی كه درآیین نامه ها R تنها بصورت تابعی ازسیستم سازه ای انتخاب می گردد.این نقصان دردرك عملكرد ورفتار سازه نیز تاثیر بسزایی دارد.

اشكال عمده درفرمول برش پایه این است كه مسئله مهم غیرخطی راكه درآن تغییر شكل های غیر الاستیك حاكم است می خواهد بایك ضریب رفتار ( كاهش مقاومت ) R به صورت یك مسئله ساده الاستیك كه در آن « نیروها » حاكم است ارائه نماید

چهار عامل موثر در

۱ ـ كاهش تاثیر زلزله به علت افزایش پریود سازه

2ـ كاهش تاثیر زلزله به علت افزایش اتلاف انرژی ( میرایی بیشتر ازمقدار عادی كه معمولا ً 5% درنظرگرفته می شود.)

3ـ افزایش مقاومت ازجاری شدن اسمی مقاطع تاحدنهایی آنها ( افزایش مقاومت )

4ـ افزایش مقاومت ازنیروهای طراحی تا تسلیم مصالح ( ضرایب بار )

تركیب سه عامل اول مربوط به توانایی سازه می باشد كه برپایه شكل پذیری استوار است.

ضریب چهارم كه مربوط به ضرایب بار می باشد فقط برای ساختمان هایی كه با روش تنش مجاز طراحی می شوند منظور می گردد. درشكل (1ـ1) ظرفیت سازه با یك منحنی نشان داده شده است كه از پریود اولیه سازه شروع می شود وبااین پریود باقی می ماند تا تعدادی از اعضای سازه به حد تسلیم برسند، پس ازاین وضعیت ، پریود ارتعاش سازه درسطح پاسخ افزایش می یابد.

پریود اولیه سازه در شكل (1ـ1) ، پریود واقعی آن را نشان می دهد ، كه مقداری بزرگتر از پریود سازه محاسبه شده براساس ضوابط آیین نامه ها می باشد.

طیف برش پایه الاستیك درشكل (1ـ1) نتیجه حاصلضرب ضرایب زلزله بدون اثر R است. این طیف در پریودهای كوتاه مقدار ثابتی است ودر پریودهای بلند كاهش می یابد. مقادیر این طیف تقریبا ً معادل با طیف طرح آیین نامه با 5% میرایی می باشد.

طیف نیاز زلزله همان طیف « برش پایه الاستیك » نشان داده شده درشكل (1ـ1) می باشد كه برای پریودهای بالاتراز كاهش یافته است.

مقدار ضریب رفتار به عوامل بسیاری همچون بی نظمی درارتفاع ، میرایی ، مدت دوام زلزله ،‌شتاب نگاشت های مختلف ،PGA، تعداد طبقات ، پریود سازه و…بستگی دارد. بنابراین نسبت دادن عددی ثابت مانندR به سازه برای تبیین عملكرد غیرخطی آن سبب می شود كه اثرات عوامل فوق منظور نشده واز قابلیت های گسترده عملكرد سیستم های سازه ای چشم پوشی شود. بنابراین اگرچه یك روش تحلیل خطی درك خوبی از ظرفیت خطی سازه واولین جاری شدن می دهداما نمی تواند ساز وكارهای خرابی وباز توزیع نیروها پس از جاری شدن نقاط دیگر را تشریح كند.

نكته دیگر لحاظ كردن اثر ساختگاه ازطریق ضرایب خاك درآیین نامه ها ست. واقعیت این است كه چنین ضرایبی هرگز نمی تواند اندركنش خاك ـ سازه رادریك زمین لرزه بیان نماید. بدین ترتیب تخمین واقعی خواسته به كمك روند حاضر كاملا ً امكان پذیر نیست . هرچند به نظر می رسد این روش ساده ترین راه موجود درمحاسبه خواسته لرزه ای سازه هاست. رفتار غیرالاستیك ، سطح نیروهای مربوط به مود اول را كاهش می دهد، درحالی كه اثر آن برمودهای بالاتر نسبتا ً كم است. بنابراین یك روش طراحی براساس نیرو كه یك ضریب كاهش نیروی ثابت رابرای همه مودها بكار می برد، احتمالا ً اهمیت مودهای بالاتررا بیش از حد دست پائین برآورد می كند.

درروش طراحی فعلی ، عموما‌ً ازسختی اولیه سازه ها واجزاء‌آن برای تحلیل وهمچنین برآورد تقاضای لرزه ای استفاده می شود ولی از آن طرف با كاهش سطح نیروهای الاستیك به وسیله ضریب كاهش نیرو واعمال نیروهای بدست آمده به سازه ، تغییرمكان هائی حاصل می شود كه هیچگونه ارتباط منطقی باتغییر شكل های غیرالاستیك سازه ندارند، هرچند در آئین نامه ها ضرائبی برای اصلاح تغییرمكان های حاصل بكار می رود ولی درنهایت نمی توان اعتبار چندانی برای تغییر مكان های حاصل شده ، قائل بود.

علاوه برنكات ذكرشده ، تعیین ظرفیت سازه ها به روش مقاومت دربسیاری موارد منطقی به نظر نمی رسد. بیان رفتار اجزای سازه ای ازطریق تك پارامتر مقاومت ( مقاومت تسلیم یا مقاومت نهایی بسته به روش طراحی ) به هیچ وجه قانع كننده نیست.

درواقع چنین برخوردی بامساله تعیین ظرفیت ها ،‌كوچكترین دیدی ازرفتار واقعی سازه دراختیار طراح قرارنمی دهد.

این پارامترها همچون شكل پذیری ، رانش ( دریفت ) كل ، رانش بین طبقه ای وانرژی، درتعیین قابلیت اعتماد سازه ها وتبیین عملكرد مورد انتظار آنها درزمین لرزه بكار می رود.

1ـ2ـ لزوم طراحی لرزه ای براساس عملكرد

مهندسی زلزله به دلایل مختلفی تحت تغییرات اساسی قرارگرفته است . ارتقاء‌، دانش دربارة وقوع زلزله ، حركت زمین ومشخصات پاسخ سازه ، همچنین نتایج به دست آمده اززلزله های اخیر آمریكا وژاپن كه خسارت مالی كثیری رادربرداشت دراین تغییرات نقش مهمی را ایفا نموده است . ازمهمترین دلایل آن است كه درروشهای طراحی آیین نامه های فعلی به صورت كافی ومنطقی به موارد ذیل پرداخته نشده است:

1ـ منظور طراح برای توضیح منطقی قوانینی كه از آنها جهت تصمیم گیری استفاده كرده است .

2ـ خواسته مالك ساختمان جهت قضاوت درباره هزینه ها وفواید مقاوم سازی دربرابر زلزله .

3ـ نیازهای جامعه ،‌جهت اتخاذ تصمیمات آگاهانه براساس تقاضای لرزه ای تصادفی اعمالی توسط تكانهای زمین وظرفیتهای لرزه ای نامشخص ساختمانهای موجود وجدید ] 5 [.

دراثر وقوع زلزله های شدید ، خسارات قابل ملاحظه ای به سبب رفتار غیرالاستیك سازه ها به آنها واردمی شود چرا كه باتوجه به منحنی نیرو ـ تغییر مكان ، سازه دراثر وقوع زلزله های شدید ، پس از گذراز محدوده الاستیك وارد محدوده غیرالاستیك می شود ودراین ناحیه تغییرات مقاومت ناچیز بوده وتغییر شكلهای خمیری كه ارتباط نزدیكتری باخسارت دارند، حاكم می شوند.] الف [

درروش طراحی براساس عملكرد (Performance Based Design) ، عملكرد غیرخطی اجزای سازه مورد بررسی قرارمی گیرد به همین علت می توان رفتار واقعی تری از سازه ها ، نسبت به قبل ،‌درصورت وقوع یك زمین لرزه مشخص ، به دست آورد.

شایدمهمترین دلیل اهمیت بحث روی طرح لرزه ای براساس عملكرد ، به نوع تشویق بكارگیری ابتكار درتوسعه روشهایی برای ارتقاء عملكرد باشد. درآیین نامه های فعلی ، این رویه یا تشویق به ابتكار وجود ندارد ،‌دلیل این امرآن است كه مفاهیم جدید ، قابل انطباق باچارچوب خشك و بسته چنین آیین نامه هایی نمی باشند. تاریخچه جداسازی پایه 1، كه حدود 20سال طول كشید تااز مرحله فكر به اجرا درآید، مثال خوبی برای نشان دادن این موضوع است كه تكنولوژی جدید به آهستگی وبه تدریج درچارچوب آیین نامه های ساختمانی فعلی پذیرفته می شود.

1. Base Isolation

عملكرد انواع مختلف بناها درطول زلزله های بزرگی كه درجهان به وقوع پیوسته است وخصوصا ً درزلزله سال 1989، لوما پریتا ودر پنج زلزله قابل توجهی كه دركالیفرینا بعداز زلزله لوما پریتا ، رخ داده است وهمچنین درزلزله سا ل1995 كوبه ، نه تنها نیاز به طرح ایمن تر لرزه ای بناها را به وضوح روشن ساخت ، بلكه مشخص كرد كه بكارگیری روشهای طراحی مهندسی زلزله ، لازم است منجربه ساخت بناهایی شود كه عملكرد قابل پیش بینی تری نسبت به آیین نامه های فعلی داشته باشند. این یك نیاز اساسی جهت طراحی ، ساخت ونگهداری بناهایی باكنترل خسارت بهتر ، نسبت به آنچه كه هم اكنون انجام می شود، می باشد.

1ـ3ـ مبانی ومفاهیم در طراحی لرزه ای براساس عملكرد

جامعه مهندسی زلزله ، تلاشی را جهت توسعه روشهای مهندسی زلزله براساس عملكرد ، آغازكرده است . همانطور كه توسط انجمن مهندسی سازه كالیفرنیا (SEAOC درگزارش Vision 2000 (SEAOC ,1998) ) تعریف شده است ، منظور مهندسی زلزله براساس عملكرد ،‌تهیه روشهایی برای جانمایی 1، طراحی ، ساخت ونگهداری ساختمان می باشد، به طوریكه این روشها بتوانند عملكرد سازه را زمانیكه تحت اثر زلزله قرارمی گیرد ، پیش بینی كنند. دراین جا ، عملكرد به صورت مقدار خسارت وارده به یك ساختمان ، هنگامیكه تحت زلزله قرارمی گیرد وهمچنین اثرات این خسارت دروضعیت ساختمان پس از زلزله ، تخمین زده می شود]4[.

بنابراین ، مهندسی زلزله براساس عملكرد ، مستلزم انتخاب معیارهای طراحی صحیح ، سیستم های سازه ای مناسب، تعیین محل قرارگیری ساختمان ، تعیین هندسه اعضاء 2 وارائه جزئیات برای سازه و اعضای غیرسازه ای ومحتویات ساختمان و اطمینان وكنترل كیفیت ساخت ونگهداری دراز مدت می باشد ، به طوریكه سازه دربرابر سطوح مشخص حركت زمین با قابلیت اطمینان مشخص ، رفتار كند.براساس این تعریف ، واضح است كه مهندسی زلزله براساس عملكرد ، روشی است كه با تعریف پروژه شروع می شود ودرمدت عمر ساختمان ادامه می یابد .

1. Siting 2.Proportioning

مفهوم طراحی براساس عملكرد ، تنها به ساختمان محدود نمی شود بلكه به صورت كلی ، برای همه سازه ها واجزای الحاقی غیرسازه ای متصل به آنها ومحتویات ساختمان ، قابل استفاده می باشد. درچارچوب پیشنهاد شده توسط SEAOCدر Vision 2000 به صورت مقتضی همه جنبه های مهندسی براساس عملكرد ، شامل طراحی سازه ای وغیرسازه ای ، اطمینان ازكیفیت اجرا ونگهداری مجموعه ساختمان درمدت عمر مفید آن دربرگرفته می شود ]4[.

هرچند توسعه اصول طراحی براساس عملكرد در مراحل ابتدایی كارقراردارد،مدارك واسنادی كه آیین نامه های آتی ساختمانی براساس آنها خواهند بود به سرعت بررهیافت طراحی براساس عملكرد متمركز شده اند. بیشتر تلاشهای اخیر دراین زمینه ، در آماده سازی راهنمای NEHRP جهت مقاوم سازی لرزه ای ساختمانها (ATC 1996) بوده است كه به عنوان یك مدرك مرجع برای استفاده ، جهت ارتقاء عملكرد لرزه ای ساختمانهای موجود ،‌درنظرگرفته شده است. اصول به كاررفته دراین مدرك درابتدابرای سازه های موجود ،‌منظورشده بود كه به سرعت توسط كمیته (SEAOC) Vision 2000 جهت كاربرد درطراحی سازه های جدید توسعه وپیشنهاد داده شد ] 4 [ .

اگر چه عنوان مهندسی زلزله براساس عملكرد جدیداست ،‌مفهوم پایه ای ایجاد ساختمانها و سازه هایی كه تحت زلزله های مختلف به سطوح عملكرد مورد نظر برسند مسلما ً جدید نیست . بیشتر از 20 سال است كه SEAOC نشان داده است كه سازه های طرح شده برطبق نیازهای نیروی جانبی توصیه شده توسط آن (SEAOC 1996) ، قادرند دربرگیرنده تعدادی از اهداف عملكرد معین باشند، به عنوان مثال :

ــ مقامت دربرابر زلزله های خفیف ، بدون خسارت .

ــ مقاومت دربرابر زلزله های متوسط باخسارت سازه ای وغیرسازه ای جزئی .

ــمقاومت دربرابر زلزله های بزرگ باخسارت قابل ملاحظه به اعضای سازه ای وغیرسازه ای اما با احتمال اندك برای به خطر افتادن ایمنی جانی .

ــ مقاومت دربرابر سطوح شدید زلزله ، كه احتمال وقوع آن وجوددارد،‌بدون فروریزش .

اهداف عملكرد پایه ای به این شكل كه امروزه به صورت جامع تر وكمی تری تعریف شده اند،‌توسط بیشتر راهنماهای طراحی مهندسی براساس عملكرد ، درنظرگرفته شده اند. درحقیقت طبیعت كمی این اهداف است كه اخیراً پذیرفته شده است وهمچنین ، كوشش دردقت وقابلیت اعتماد است كه نتایج جدید رادرمهندسی براساس عملكرد ، صرفنظر از روش پیشین قرارمی دهد] 4 [.

همانگونه كه دربخش پیش عنوان شد درروش سنتی ، طراحی لرزه ای تنها برای یك سطح زلزله انجام می شده است كه درآن عموما ً یك سطح عملكرد ، تحت عنوان ایمنی جانی هدف قرارداده شده است.

تلاشهای جدید در مهندسی براساس عملكرد به دنبال تهیه روشهای قابل اعتماد جهت دستیابی به اهداف چندمنظوره ازمیان روشهای صریح طراحی می باشد] 4 [.

1ـ4ـ اهداف عملكرد

به طور ذاتی مفهوم طراحی براساس عملكرد مستلزم تعریف سطوح چندگانه عملكرد هدف (خسارت ) می باشد كه انتظار می رودسازه ، تحت اثر زلزله باشدت مشخص به این سطوح برسد یا حداقل از آن تجاوز نكند]4[.

یك هدف عملكرد ، مشخص كنندة سطح عملكرد مطلوب ساختمان درهرسطحی از زلزله طراحی می باشد.درمورد یك ساختمان اهداف عملكرد طراحی ، باید براساس مواردذیل انتخاب شوند:

ــ كاربری ساختمان .

ــ اهمیت ساختمان ازلحاظ فعالیتهای مرتبط با آن .

ــ ملاحظات اقتصادی ، شامل هزینه های مربوط به تعمیر ساختمان وایجاد وقفه دربهره برداری ساختمان .

ــارزش ساختمان به عنوان یك اثر تاریخی یافرهنگی .

بنابراین ، اهداف عملكرد ، درواقع عملكرد لرزه ای مورد نظر سازه راتعیین می نمایندوعملكرد لرزه ای نیز توسط سطوح عملكرد ، كه حداكثر مقدار مجاز خسارت وارد به سازه رابرای یك زلزله تعیین می نماید، توصیف می شود. بعلاوه هرهدف عملكرد می تواند ، بادرنظر گرفتن حالات مختلف خسارت برای زمین لرزه های متعدد تعریف شود كه درآن صورت به آن ، هدف دومنظوره یاچندمنظوره اطلاق می گردد. بامشخص شدن یك هدف عملكرد ، یك مهندس قادر است زلزله طرح را جهت تحلیل انتخاب نموده ومعیارهای قابل قبولی ارزیابی سازه ای وغیر سازه ای راتعیین نماید ] 2 [.

سند Vision 2000 پیشنهاد می كند كه ساختمانهایی كه ، براساس سكونت وكاربریشان مشخص می شوند، اهداف عملكرد نشان داده شده درشكل (1ـ2) راتامین كنند.درشكل هرتركیبی ازدوره بازگشت یك زلزله وسطح عملكرد، باعلامتی نشان داده شده است كه یك هدف عملكرد مشخص طراحی رانشان می دهد. منظوراین است كه :

ــ درنتیجه عملكرد ساختمانهای معمولی تحت زلزله های محتمل وارد برآنها ، احتمال به خطر افتادن جان افراد پایین باشد.

ــ درزلزله های معمولی (زلزله باشدت پایین )، استفاده كننده ازساختمان متحمل تعمیرات زیاد یا ضرر نشود.

ــ ساختمانهایی كه درمواقع اضطراری لازم هستند واماكن عمومی ضروری ، باید احتمال خسارت كمی ، درسطحی كه استفاده از آنها مجاز است ، داشته باشند.

ــ تاسیساتی كه شامل سیستم ها وموادی هستند كه درصورت آزادشدن ، ایجاد خطر برای عده زیادی خواهند كرد،‌احتمال خسارت كمی داشته باشند .

درنشریه راهنمای NEHRP چنین اهداف عملكردی رابه عنوان پایه طرح بازسازی برای سازه های موجود پیشنهاد می كند. بویژه توصیه می گردد كه ارزیابی عملكرد ، خصوصا ً برای هر هدف عملكرد مورد نظر انجام شود .

ارزیابی عملكرد ، شامل تحلیل سازه ای با تقاضاهای محاسبه شده ومقایسه آن با معیارهای پذیرش مشخص ، برای هریك ازسطوح مختلف عملكرد می باشد. این موضوع برخلاف روند منظورشده توسط آیین نامه های ساختمانی فعلی می باشد كه درآنها ، تنها یك ارزیابی عملكرد ، برای سطح عملكرد ایمنی جانی در سطح معینی ازحركت زمین ، تحت عنوان زلزله مبنای طرح (DBE)1، لازم دانسته شده است ] 4 [.

1. Design Basis Earthquake

1ـ5ـ سطوح عملكرد

هرسطح عملكرد ، شرایطی راجهت محدود كردن ماكزیمم خسارت وارد به سازه ، دراثر یك زمین لرزه معین ارائه می نماید.

سطوح عملكرد به صورت كمی درمدارك مختلف ازجمله ، پروژه Vision 2000 (SEAOC, 1995) وراهنمای NEHRP (ATC,1996) تعریف شده است .هردومدرك فوق روند مشابهی رابرای تعیین عملكرد ساختمان توسعه داده اند، گرچه از اصطلاحات متفاوتی استفاده كرده اند.جدول (1ـ1) خلاصه ای ازسطوح عملكرد تعریف شده ، دراین مدارك می باشد. خصوصا ً درراهنمای NEHRP، ملاكهایی به صورت كمی تعیین شده است كه توسط آن ، عملكردسازه ای مربوط به این سطوح قابل ارزیابی است . به این ترتیب كه ، اجزای مختلف موجود درسازه ، به عنوان اولیه یا ثانویه تعیین می شوند. اجزای اولیه ، اجزایی هستند كه جهت پایداری جانبی ومقاومت سازه هستند. در حالیكه اجزای ثانویه ، این طور نیستند. هرچند ممكن است ، این اجزا برای باربری قائم سازه لازم باشند. درحالت كلی ، سختی جانبی اجزایی كه به عنوان ثانویه انتخاب می شوند نباید از 25 درصد از سختی جانبی كل طبقه بیشتر باشد ] 4 [.

1ـ5ـ1ـ سطوح عملكرد درSEAOC

سطوح عملكرد درSEAOC شامل كارایی كامل ،‌كارایی ، ایمنی جانی ، آستانه فروریزش وفروریزش می باشند. درادامه به شرح هریك ازاین سطوح پرداخته می شود ]15[.

1ـ كارایی كامل (Fully Operational)

دراین سطح عملكرد ، هیچ خسارتی نباید به سازه وارد شود. سازه پس از زلزله باید خدمت رسانی خود را حفظ كندوكلیه تجهیزات وسرویسهای وابسته به آن بایستی قابل استفاده باشند درحالت كلی هیچ تعمیری مورد نیاز نخواهد بود.

2ـ كارایی ( Operational)

دراین سطح عملكرد خسارت متعادلی به عناصر غیرسازه ای وخسارت جزئی به المانهای سازه ای وارد می شود. خسارت محدود است وایمنی سازه راجهت خدمت رسانی تهدید نمی كند.

3ـ ایمنی جانی (Life Safety)

دراین سطح عملكرد خسارت متعادلی به عناصر سازه ای وغیرسازه ای وارد می شود. سختی جانبی سازه ومقاومت دربرابر نیروی جانبی ، تاحد نسبتا ً زیادی كاهش می یابد، هرچند كه حاشیه اطمینانی تافروریزش باقی مانده است. سازه احتمالا ً قابل تعمیر است هرچند این كار اقتصادی نباشد.

4ـ آستانه فروریزش (Near Collapse)

خسارت قابل ملاحظه ای به عناصر مقاوم جانبی وقائم وارد می شود ، پس لرزه ها می توانند سبب فروریزش كلی یا جزئی سازه شوند. سازه احتمالا ً برای خدمت رسانی وتعمیراین نخواهد بود و تعمیر ساختمان توجیه اقتصادی وفنی ندارد.

5ـ فروریزش (Collapse)

خسارت وارده به سازه قابل ملاحظه است به طوری كه المانهای باربر قائم آن به صورت كلی یا جزئی فروریخته اند. سازه قابل تعمیر نمی باشد وترجیحاً باید تخریب گردد.

1ـ5ـ2ـ سطوح عملكرد تعریف شده توسط ATC40

در ATC40 ، سطوح عملكرد هدف برای سیستمهای سازه ای وسیستمهای غیرسازه ای به صورت جداگانه ، تعریف شده است. دراین مدرك ، عملكرد كلی یك ساختمان به صورت تركیبی ازسطح عملكرد سازه ای وسطح عملكرد غیرسازه ای اعضای آن ،‌می باشد. جدول (1ـ3) تركیب سطوح عملكرد سازه ای وغیرسازه ای جهت تعیین سطوح علمكرد كلی ساختمان را نشان می دهد. درادامه به شرح سطوح عملكرد ارائه شده دراین مدرك برای اعضای سازه ای وغیرسازه ای وكل ساختمان پرداخته می شود.

1ـ5ـ2ـ1ـ سطوح عملكرد سازه ای

ــ قابلیت استفاده بی وقفه ،SP-1( Immediate Occupancy)

خسارت وارده پس از زمین لرزه دراعضای سازه ای بسیار محدود می باشد وتغییری در ظرفیت عناصر مقاوم باربرقائم و جانبی نسبت به حالت قبل از زلزله دیده نمی شود. خطر صدمات جانی قابل اغماض است. سازه جهت ورود وخروج وسكونت ایمن می باشد.

ــ كنترل خسارت ،SP-(Damage Control)

این حالت درحقیتق نشانگر یك سطح خاص عملكرد نمی باشد. بلكه محدوده ای از زمین لرزه را كه مابین سطوح قابلیت استفاده بی وقفه وایمنی جانی می باشد،‌شامل می شود. درواقع با این تعریف می توان حالاتی را كه لازم است خسارت سازه ای كنترل شود، درنظرگرفت. به عنوان مثال می توان به كنترل خسارت سازه ای ، جهت حفاظت ازنماهای (نازك كاریهای ) معماری درساختمانهای تاریخی یا محتویات گرانقیمت آنها نام برد.

ــ ایمنی جانی ، SP-3(Life Safety)

خسارت وارده پس از زمین لرزه به اعضای سازه ای ، قابل توجه است ، لیكن هنوز حاشیه ای تا فروریزش كلی یا جزئی سازه باقی مانده است .سطح خسارت ، كمتر از مقدار مورد نظر برای سطح پایداری سازه ای می باشد. اعضای مهم سازه ای ازجای خود خارج نشده اند وخسارت سازه ای باعث صدمات جانی نمی شود. تعمیرات عمدة‌سازه ای قبل از استفاده مجدد از ساختمان لازم است گرچه ممكن است این تعمیرات همیشه توجیه اقتصادی نداشته باشند.

ــ ایمنی محدود ، SP-4 (Limited Safety)

این عبارت نیز مبین دامنه ای ازخسارت وارده به سازه بین سطوح ایمنی جانی وپایداری سازه می باشد ودراین حالت تامین كامل سطح ایمنی جانی مورد نظر نیست ونقایص سازه ای درحدی است كه تغییر شكلهای شدیدی درسازه ، اتفاق نمی افتد.

ــ پایداری سازه ای ،SP-5(Structural Stability)

دراین سطح ،‌خسارت وارده به سازه پس از زلزله درحدی است كه سیستم سازه ای درآستانه ریزش كلی یا جزئی قرار می گیرد. خسارت وارده به سازه اساسی است وشامل كاهش قابل ملاحظه سختی ومقاومت سیستم باربرجانبی می باشد، لیكن عناصر بار بر قائم هنوز كار می كنند. ممكن است ساختمان بطوركلی پایدار باشد ، خطر لطمات جانی به دلیل ریزش درداخل وخارج ساختمان زیاد است . پس لرزه ها ممكن است باعث فرو ریزش ساختمان شوند. تعمیرات سازه ای قابل ملاحظه قبل از استفاده مجدد از ساختمان لازم است .

1ـ5ـ2ـ2ـ سطوح عملكرد غیرسازه ای

-كارایی ، NP-A(Operational)

خسارت پس از زلزله به صورتی است كه عناصر وسیستمهای غیرسازه ای درمحل اولیه خود قرار دارند ولیكن شكافهای محدودی در آنها ایجاد شده است و تعمیرات لازم است . همه تجهیزات و ماشین آلات باید قابل استفاده باشند گرچه تاسیسات شهری (External Utilities) ممكن است به دلیل خسارت قابل توجه ساختمان قابل دسترس نباشند. طرحهای اضطراری جهت غلبه برمشكلات به وجود آمده برای ارتباط با بیرون ، دسترسی وتاسیسات ساختمان باید تامین گردند.

ــ قابلیت استفاده بی وقفه ،NP-B (Immediate Occupancy)

خسارت وارد آمده دراثر زلزله به صورتی است كه كلیه اعضاء وسیسمتهای غیرسازه ای درمحل اولیه خود قراردارند، لیكن شكافهای محدودی در آنها ایجاد شده است وتعمیرات ، خصوصا ً به دلیل خسارت یا جابه جایی محتویات لازم است . باوجودیكه تجهیزات وماشین آلات كلا ً مهار شده اند ،‌امكان استفاده از آنها پس از تكانهای شدید وجود ندارد وممكن است ، محدودیتهایی دراستفاده یا كاربرد آنها وجود داشته باشد.

ــ ایمنی جانی ، NP-C (Life Safety)

دراثر زلزله ، خسارت قابل ملاحظه ای به اجزاء و سیستمهای غیرسازه ای وارد می شود ، اما خرابی یا ریزش اجزای سنگین درحدی نیست كه سبب صدمات شدید درداخل یا خارج ساختمان شود.

شكسته شدن لوله های تحت فشار بالا یا حاوی مواد سمی یا لوله های آب اطفای حریق نباید منجر به خطرات ثانویه شود. سیستمهای غیرسازه ای ، تجهیزات وماشین آلات ممكن است نیاز به جایگزینی یا تعمیر داشته باشند. گرچه زلزله باعث صدمات می شود ولیكن احتمال به خطر افتادن جان افراد به دلیل این صدمات ( ناشی از خسارت غیرسازه ای ) بسیار پایین است .

ــ خطر كاهش یافته ، NP-D(Reduced Hazard)

دراثر زلزله به اجزاء و سیستمهای غیرسازه ای خسارت وارد می شود، اما این خسارت نباید شامل فروریزش ساختمان یا ریزش قطعات بزرگ و سنگین كه منجربه صدمات قابل توجه به افراد می شود،‌باشد. مثل ریزش جان پناهها ، دیوارهای بنایی خارجی ، نما و سقفهای بزرگ و سنگین . درحالیكه انتظارمی رود كه صدمات جدی اتفاق افتد، احتمال وقوع ریزشهایی كه منجر به خطر افتادن جان تعداد زیادی ازافراد درداخل یا خارج بنا می شود ، بسیار پایین است.

ــ منظور نشده ،‌NP-E (Not Considered)

اجزای غیرسازه ای ،‌غیر از آنهایی كه برپاسخ سازه ای تاثیر دارند ، ارزیابی نمی شوند،‌به عبارت دیگر عملكرد لرزه ای آنها مهم نیست .

1ـ5ـ2ـ3ـ سطوح عملكرد ساختمان

ـ كارایی ، 1-A (Operational)

این سطح عملكرد مربوط به كارایی تمام اعضاء می باشد. خسارت سازه ای دراین حالت محدود است بطوریكه امكان استفاده ایمن از ساختمان وجوددارد. هرگونه تعمیراتی جزئی است واین تعمیرات می تواند بدون ایجاد وقفه دراستفاده از ساختمان انجام شود. به صورت مشابه ، خسارت وارده به همه سیسمتهای غیرسازه ای ومحتویات ساختمان جزئی است ومنجر به خطر افتادن عملكرد ساختمان نمی شود.

برای عدم وقفه درسرویسهای حیاتی مانند مخابرات ، آب ،‌برق ، گاز ، دسترسی و …باید طرحی برای استفاده ازسیسمتهای اضطراری موجود باشد.

ـ قابلیت استفاده بی وقفه ، 1-B(Immediate Occupancy)

این سطح ، بخش عمده ای از معیارهای لازم برای تاسیسات ضروری را شامل می شود. سیستم ها و فضاهای ساختمان باید به صورت قابل قبولی قابل استفاده باشند، لیكن تامین پیوستگی فعالیت همه سرویسها ، شامل سیستمهای اصلی و پشتیبانی لازم نیست . محتویات بنا ممكن است خسارت ببینند.

ـ قابلیت استفاده بی وقفه ، 1-B(Immediate Occupancy)

ـ ایمنی جانی ،‌3-C(Life Safety)

منظور از این سطح ، رسیدن به حالت خسارتی است كه آسیبهای سازه ای یا ریزش اجزای غیرسازه ای ساختمان ، خطر بسیار كمی را از نظر ایمنی جانی ایجاد كند،‌ اما محتویات واثاثیه ساختمان قابل كنترل نیستند ومی توانند خطرات ریزش وخطرات ثانویه مثل رها شدن مواد شیمیایی و آتش سوزی رادربرداشته باشند. این سطح عملكرد كمتراز عملكرد مورد نظر آیین نامه طراحی ساختمانهای جدید در نظر گرفته شده است.

ــ پایداری سازه ای ،5-E (Structural Stability)

این حالت خسارت فقط مربوط به قاب اصلی ساختمان یا سیستم باربر قائم می باشد ودراین حالت ، سیستم تنها دربرابر بارهای قائم پایدار می باشد. هیچ حاشیه امنی دربرابر فرو ریزش دراثر وقوع پس لرزه ها وجود ندارد. احتمال تهدید جانی دراثر خطرات ریزش داخلی و خارجی ونماها و نازك كاری غیرسازه ای یا حتی در اثر آسیب دیدگی سازه ای وجوددارد. تجدید نظر درعملكرد عناصر غیر سازه ای به دلیل نیروها و تغییر مكانهای به وجود آمده در آنها لازم نیست وعملكرد آنها بسیار غیر قابل اعتماد می باشد.

1ـ6ـ حركات زمین

حركات زمین لرزه در تركیب با سطح عملكرد مورد نظر یك هدف عملكرد را شكل می دهد. یك حركت زمین لرزه می تواند به یكی از دوصورت ذیل تعریف شود.

الف ـ تعیین یك سطح لرزش به همراه احتمال وقوع آن ( روش احتمالاتی ).

ب ـ تعریف حركت زمین برحسب حداكثر لرزش مورد انتظار ازیك زلزله معین با بزرگای مشخص دریك گسل ( چشمه لرزه ای ) معین ( روش تعینی ).

سطح حركت زمین برحسب شاخصهای مهندسی قابل استفاده در طراحی ، بیان می شود.

یك طیف پاسخ یا مجموعه ای از ركوردهای زلزله برای این منظور استفاده می شود.

سطوح زمین لرزه های ATC40 به شرح ذیل می باشند.

1ـ زمین لرزه حالت بهره برداری :

زمین لرزه ای است كه احتمال وقوع زلزله ای بزرگتر از آن درمدت 50 سال ( عمر مفید سازه )، 50 درصد می باشد.

2ـ زمین لرزه طراحی :

زمین لرزه ای است كه احتمال وقوع زلزله ای بزرگتر از آن درمدت 50 سال ، 10 درصد می باشد .

3ـ زمین لرزه حداكثر :ME

زمین لرزه ای است كه احتمال وقوع زلزله ای بزرگتر از آن درمدت 50 سال ، 5 درصد می باشد.

1. Service Earthquake

روشهای تحلیل دینامیکی

مطالب مشابه :

توزیع و انتقال برق:

موضوع برای پایان نامه ارشد سازه

پیشنهاد موضوعات برای سمینارهای مهندسی عمران در مقطع کارشناسی ارشد + موضوعات سمینارها و پایان نامه ها

مقالات پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران مشهد 89

روش طراحی بر اساس سطح عملکرد

مقاله ترجمه شده ارزیابی رفتار پل های کابلی مقابل زمین لرزه

معماری غیرخطی

روشهای تحلیل دینامیکی

بهبود کیفیت توان در سیستم های قدرت و جبران سازی توان راکتیو با بانک های خازنی و جبران سازهای فعال