- حالت بدون خرابی
- حالت خرابی کم
- حالت خرابی متوسط
- حالت خرابی شدید
رکورد زمینلرزه در مدت زمانهای ۲ و ۷ و۱۲ ثانیه شبیهسازی شد. شکل ۲-۱۳ یک نمودار ساده است که پراکندگی جابجایی جانبی بیشینه را بر حسب مقادیر مختلف PGA در این سه مدت زمان نمایش میدهد.
در نهایت منحنی شکست با بهره گرفتن از شاخص خرابی Drift، با معیار جنبش لرزهای PGA و با بهره گرفتن از روش شبیه سازی مونت کارلو[۴۵] بدست آمد. نتایج ارائه شده در شکل ۲-۱۴ نشان داد که افزایش مدت زمان جنبش زمین، مقدار خرابی برای یک PGA مشخص افزایش مییابد.
شکل (۲-۱۳): نمودار پراکندگی Drift بر حسب مقادیر مختلف PGA
شکل (۲-۱۴): منحنی شکنندگی برای حالت خرابی شدید بر حسب مقادیر مختلف PGA برای زمینلرزههایی با مدت زمان ۲ و ۷و ۱۲ ثانیه
۲-۵-۵ مطالعات اربریک و الناشی[۴۶]
اربریک و الناشی در سال ۲۰۰۴، منحنی شکست را برای سازههای بتن مسلح دارای دال تخت[۴۷] تهیه کردند. در این پژوهش، شکنندگی سازههای دارای تعداد طبقهی متوسط[۴۸] بررسی شد و به عنوان نمونه یک سازهی ۵ طبقهی بتنی دارای دال تخت انتخاب شد که طبق آیین نامهی ACI 319- 99 طراحی شده است. روش مورد استفاده در پژوهش انجام گرفته برای تهیه ی منحنی شکست، به شکل یک فلوچارت در شکل ۲-۱۵ نمایش داده شده است.
شکل (۲-۱۵): روش مورد استفاده در این پژوهش
مهمترین و رایجترین مشکل سیستمهای دال تخت، گسیختگی در اثر برش پانچ معرفی شده است و طبق آیین نامهی ACI 318-99 ضخامت دال بر اساس برش پانچ محاسبه می شود. دراین پژوهش ضخامت دال برابر ۲۲ سانتیمتر در نظر گرفته شد. دال تخت موجود در نمونه مورد بررسی به شکل زیر است.
شکل (۲-۱۶): مشخصات دال تخت سازهی پنج طبقه در این پژوهش
تعداد ۱۰ زمینلرزه با شدتها و PGA های مختلف انتخاب شد و در نهایت سازهی مورد بررسی با بهره گرفتن از نرمافزار ZEUS-NL تحلیل دینامیکی غیرخطی شد. برای اعمال عدم قطعیت در مصالح، مقاومت مقاومت تسلیم فولاد و مقاومت فشردگی بتن به عنوان متغیرهای تصادفی انتخاب شدند.
شاخص خرابی در اینجا نسبت Drift بین طبقه انتخاب شد و۴ حالت خرابی کم، متوسط، زیاد و خرابی کلی تعیین و مورد بررسی قرار گرفت. محدودیتهای مربوط به حالتهای خرابی تعیین شده در جدول ۲-۱ ارائه شده است.
جدول(۲-۱): حالات خرابی و نسبت DRIFT بین طبقهی متناظر با آن
در ادامه برای یک سازهی بتن مسلح با سیستم قاب خمشی، که ویژگیهای مشابهی با نمونه مورد بررسی داشت، در شرایط مشابه منحنی شکست تهیه شد و بین این دو سیستم مقایسه انجام شد.
نتایج نشان دادند که در PGA یکسان، سازهی دارای دال تخت نسبت به سازهی دارای سیستم قاب خمشی آسیبپذیری بیشتری دارد و این تفاوت در حالات خرابی پایینتر بیشتر به چشم میخورد. در شکل ۲-۱۷ منحنی شکست این دو سیستم با هم مقایسه شده اند.
شکل (۲-۱۷): مقایسه منحنی شکست برای سیستم دارای دال تخت و سیستم قاب خمشی
۲-۵-۶ سایر مطالعات
رین هورن، بارون و آیالا [۴۹](۲۰۰۱) برای سازههای دارای رفتار غیرخطی منحنی شکست تهیه کردند. مدل مورد بررسی یک ساختمان ۴ طبقهی بتن مسلح با دیوار برشی در یک جهت انتخاب شد که در آن اثرات تغییر عواملی مانند سختی[۵۰]، مقاومت[۵۱] و میرایی[۵۲] در شکنندگی سازه بررسی شد.
در این پژوهش حالات خرابی تعریف شده توسط هوانگ و هو[۵۳] (۱۹۹۴ ) مورد استفاده قرار گرفت که شامل ۳ حالت خرابی کم، متوسط و زیاد است. شاخص خرابی نسبت Drift بین طبقه انتخاب شد و منحنی شکست از طریق تحلیل پوشآور سازه با نرم افزار IDARC 2D بدست آمد.
نتایج نشان دادند که افزایش اندک در سختی اعضا، شکنندگی را کاهش میدهد. تغییرات جزئی در مقاومت، تأثیر چندانی در شکنندگی نداشت ولی تغییرات هرچند کوچک در میرایی سازه، تأثیر زیادی در شکنندگی سازه داشت و با افزایش میرایی شکنندگی کاهش یافت. محققان این پژوهش اینگونه نتیجه گیری کردند که با افزایش میرایی، میتوان میزان جابجایی سازه و در نتیجه شکنندگی سازه را کاهش داد.
شکلهای ۲-۱۸ و ۲-۱۹ و ۲-۲۰ و ۲-۲۱ به ترتیب منحنی شکست سازهی مورد مطالعه، تأثیر سختی در شکنندگی، تأثیر تغییر مقاومت در شکنندگی و تأثیر تغییرات اندک میرایی در شکنندگی را نشان می دهند و نهایتاً در شکل ۲-۲۲ تأثیر تغییرات در میرایی را برای حالت خرابی متوسط برای درصد میراییهای ۵% ، ۱۵% و ۲۵% در سازهی مورد مطالعه نمایش داده شده است.
شکل (۲-۱۸): منحنی شکنندگی سازهی ۴ طبقهی بتن مسلح دارای دیوار برشی در یک جهت
شکل (۲-۱۹): تأثیر تغییر سختی در سازهی ۴ طبقه ی بتن مسلح دارای دیوار برشی در یک جهت
شکل(۲-۲۰): تأثیر تغییر مقاومت در سازهی ۴ طبقهی بتن مسلح دارای دیوار برشی در یک جهت
شکل (۲-۲۲): تأثیر افزایش میرایی در سازهی ۴ طبقهی بتن مسلح دارای دیوار برشی در یک جهت
میسز، لوپز و صفار[۵۴] (۲۰۰۷) طی مطالعه ای، برای سازههای بتنی دارای دیوار برشی در پورتوریکو منحنی شکست تهیه کردند. تحقیق بر روی سازههای میان طبقه صورت گرفت و برای این هدف ۲۶ مدل بین ۳ تا ۱۰ طبقه انتخاب شد. ۲ زمین لرزهی مصنوعی[۵۵] با توجه به شرایط ژئولوژیکی پورتوریکو ایجاد شد و همچنین از ۳ زمینلرزهی مهم که در گذشته اتفاق افتاده بود، استفاده شد که شامل زلزلههای ایمپریال والی[۵۶]، نورتریج[۵۷] و زلزلهی سان سالوادور[۵۸] بود. مدلها برمبنای دستورالعمل LARZ به صورت عددی تحلیل شدند(لوپز، ۱۹۸۸).
مدل مورد نظر یک درجه انتقالی هرکف و یک درجه انتقالی در هر گره داشت. رفتار غیرخطی دیوار طبق توصیهی هوداجانتو ۱۹۷۱، به صورت رفتار غیرخطی برشی و خمشی تعریف شد. مقطع عرضی دیوار برشی مدلهای بررسی شده در شکل ۲-۲۳ نمایش داده شده است.
شکل(۲-۲۳): مقطع عرضی دیوار برشی بکار رفته در مدلهای مورد بررسی
در این پژوهش شاخص خرابی نسبت Drift بین طبقه انتخاب شد و از محدودیتهای خرابی معرفی شده توسط الگان[۵۹] برای تعیین حالات خرابی استفاده شد که دارای ۴ درجه خرابی کم، خرابی متوسط، خرابی گسترده و خرابی کلی میباشد.
۲۶ مدل را تحت ۵ زمینلرزه قرار دادند، در حالت کلی ۱۳۰ مدل به دست آمد و سپس این مدلها را تحلیل کردند. تعداد مدلهایی که به هر حالت خرابی تعیین شده، رسید و یا از آن عبور کرد، تعیین شد که نتایج در جدول ۲-۲ آمده است.
در مرحله بعد با بهره گرفتن از اطلاعات موجود در جدول شماره ۲-۲، احتمال رسیدن یا فراگذشت مدلهای بررسی شده به حالات خرابی، از طریق تقسیم کردن تعداد مدلهایی که به یک حالت خرابی خاص رسیدند یا از آن عبور کردند به تعداد کل مدلها، به صورت درصد محاسبه شد( جدول ۲-۳) . مقادیر به دست آمده همان توزیع تجمعی هر حالت خرابی بود و در نتیجه نقطههای لازم برای تهیه منحنی شکست با این روش به دست آمد.
جدول (۲-۲): حالات خرابی بهوقوع پیوسته طبق حالات خرابی الگان
شکل (۲-۲۱): تأثیر تغییرات اندک در میرایی در سازهی ۴ طبقهی بتن مسلح دارای دیوار برشی در یک جهت
جدول (۲-۳): احتمال وقوع خرابی با بهره گرفتن از حالات خرابی الگان
به عنوان مثال با توجه به جدول شماره ۲-۳ در شتاب مبنای g 3/0 احتمال اینکه مدلهای مورد بررسی به حالت خرابی متوسط برسند یا از آن عبور کنند، برابر ۷% میباشد.
نهایتاً بعد از انجام این مراحل منحنی شکست برای این مدلها به دست آمد. علاوه بر آن منحنی شکست براساس دستورالعمل HAZUS و حالات خرابی معرفی شده در آن نیز بدست آمد. مقایسه نتایج نشان داد که منحنیهای بدست آمده با محدودیتهای الگان و HAZUS تطابق خوبی با هم داشتند؛ علاوه بر آن محدودیتهای معرفی شده در HAZUS، نتایج منطقیتری داشتند.
شکل ۲-۲۴ منحنیهای شکست به دست آمده از طریق محدودیتهای الگان برای ۴ حالت خرابی را نمایش میدهد، شکل ۲-۲۵ منحنیهای به دست آمده طبق دستورالعمل HAZUS است و نهایتاً در شکل ۲-۲۶ این دو دسته منحنی با هم مقایسه شده اند. نتایج به دست آمده از دو روش، در حالت خرابی کلی اختلاف بیشتری را نشان میدهد که محققان این پژوهش اعتقاد داشتند این اختلاف از تفاوت بین محدودههای انتخاب شده توسط الگان و HAZUS ناشی می شود.
شکل (۲-۲۴): منحنی شکست برای مدلهای مورد بررسی طبق محدودیتهای الگان
شکل (۲-۲۵): منحنی شکست برای مدلهای مورد بررسی طبق محدودیتهای HAZUS
شکل (۲-۲۶): مقایسه بین منحنی شکست برای مدلهای مورد بررسی طبق محدودیتهای الگان وHAZUS
در سال ۲۰۰۹، زنتر[۶۰] در مطالعه ای برای تجهیزات هستهای منحنی شکست تهیه کرد. در این پژوهش از روشهای عددی[۶۱] برای تهیه منحنی شکست استفاده شد و پارامتر PGA به عنوان شدت زمینلرزه انتخاب شد. عدم قطعیت در بارگذاری لرزهای، از طریق مدل کردن جنبش ورودی زمین به عنوان یک فرایند تصادفی و عدم قطعیت در خاک، از طریق مدلسازی خاک با فنر معادل اعمال شد که در آن ضریب سختی فنر به عنوان متغیر تصادفی معرفی شده و در نهایت عدم قطعیت در مصالح، به صورت تعریف ماتریسهای جرم، سختی و میرایی به شکل ماتریسهای تصادفی در نظرگرفته شد.
محمدصادق معرفت و همکاران (۱۳۸۷ هجری شمسی) طی پژوهشی، برای ساختمانهای بتن مسلح متداول در شهر تهران منحنی شکنندگی تهیه کردند. در این تحقیق ۶ نمونه قاب ۵ طبقه که تعداد طول دهانههای آنها متفاوت بود، به عنوان نمونه مورد بررسی انتخاب شدند و ۱۷ رکورد زلزله از ایران و جهان انتخاب شدند. اطلاعات مربوط به مشخصات نمونه ها در جدول ۲-۴ ارائه شده است.
جدول(۲-۴): مشخصات ساختمانهای نمونه (محمدصادق معرفت و همکاران ۱۳۸۷ )
در این تحقیق دو سطح خرابی بهره برداری آنی و آستانه فروریزش در نظر گرفته شد و شاخص خرابی، بیشترین مقدار Drift انتخاب شد(مراد سردار، ۲۰۰۶ و جووانوسکا، ۲۰۰۰). نمونههای مورد مطالعه توسط نرمافزار Perform-3D تحلیل دینامیکی شده و در نهایت منحنیهای شکست بدست آمد.
در شکلهای ۲-۲۷ و ۲-۲۸ به ترتیب منحنیهای شکست مربوط به حالت بهره برداری آنی و آستانه فروریزش را نمایش می دهند.
نتایج به دست آمده و بررسی منحنی های شکست به دست آمده نشان دادند که ساختمان های مسکونی شهر تهران که در این پژوهش بررسی شدند تحت اثر زلزلهی مبنای طرح آسیب جدی میبینند و بیش از ۸۰% آنها تا مرز فروریزش تخریب میشوند.
[پنجشنبه 1400-07-29] [ 07:24:00 ب.ظ ]
|