رفتار لرزه ای ستون های کامپوزیت در حالت غیراالستیک

Transcript

1 به نام خدا رفتار لرزه ای ستون های کامپوزیت در حالت غیراالستیک مولفان: محسن رضایی حاجی دهی امیر آذر کیش

2 س 2 سرشناسه پدیدآور نام و عنوان نشر مشخصات : - ۷۶۳۱ محسن رضایی محسن االستیک/مولفان غیر حالت در کامپوزیت ستونهای لرزهای رفتار : : : ظاهری مشخصات شابک نویسی فهرست وضعیت موضوع موضوع موضوع موضوع افزوده شناسه کنگره بندی رده دیویی بندی رده ملی کتابشناسی شماره آذرکیش. امیر رضاییحاجیدهی. ۷۶۳۶ علم جاوید تهران: ۷۳۱ ص. ۳۱8-۳۱۱-۱5۱۱-۱5-۱ : فیپا : سایزمااستراکت نرمافزار : : : : : بتنی ستونهای زلزله اثر -- زلزله ضد ساختمانهای ساختمان و طرح -- بتنی ستونهای - ۷۶۳۱ امیر آذرکیش TA ۳8۶/5 ۳ ر/ ۷۶۳۶ ۳21/۷8۶1 : ۶1852۱1 : : کامپیوتری برنامههای -- غیراالستیک حالت در کامپوزیت ستونهای لرزهای رفتار آذرکیش امیر دهی حاجی رضایی محسن علم جاوید سلمان منوچهر دکتر : : : : : : : : : : : : : : : کتاب عنوان گردآوری و تالیف ناشر مسئول مدیر اجرایی مدیر صفحهآرا جلد طراح چاپ نوبت و سال شمارگان شابک قیمت آدرس تلفن اینترنتی فروشگاه ایمیل نیا سپهری صدیق محمد ماهر فاطمه حسینی محبوبه سیده اول / ریال شرقی واحد طبقه 2 پالک 53 انقالب میدان غربی شمال ضلع تهران M_sepehri_yas@yahoo.com

3 تقدیم به پدران و مادران مهربانمان که همواره از حمایتهای بی دریغ آنها بهرهمند بوده ایم و تقدیم به همة آنان که م ا را علم آموختند.

4 فهرست مطالب فصل اول : کلیا یت کلیات و تعاریف... 3 مقدمه...۷۷ بر ستون ه یا کامپوزیت...۷2 انواع ستون ه یا کامپوزیت...۷2 مقاطع فوالدی مدفون در بتن...۷2 مقاطع فوالدی جدار نازک پر شده از بتن... ۷۶ مقاطع فوالدی نیمه مدفون در بتن...۷۶ کاربرد ستون ه یا کمپوزیت...۷1 مزایا و معایب ستون ه یا کمپوزیت... ۷۱ فصل دوم : انواع تاریخچه و کلیات تحقیق...23 تاریخچه و سوابق پژوهش... 2۶ مروری بر سابقه تاریخچه ستون ه یا ستون ه یا کامپوزیت روش طراحی ساده دوره ی جدید ستون ه یا تحقیقات و طراحی ستون ه یا کامپوزیت...21 کامپوزیت در اروپا... 2۱ با هسته فوالدی صلب...2۳ شده EUROCODE 1 برای ستون ه یا کامپوزیت...۶۱ کامپوزیت... ۶۷ فصل سوم : انتخاب شتابنگاشت ها و مقیاس سازی آن ها روش ه یا تحلیل ه یا تحلیل ساختمان ه یا مقاوم در برابر زلزله...1۱ خطی... 1۱ تحلیل ه یا غیرخطی...1۳ شتاب نگاشت ها( (Accelerometer Recordings...52 رکوردهای طبیعی...52 رکوردهای مصنوعی... 5۶ رکوردهای بدست آمده از فرمول ه یا ریاضی...51 نحوه انتخاب شتاب نگاشت ها شتاب آی نی دیدگاه ه یا نامه ای در مورد نحوه انتخاب شتاب نگاشت ها...5۳ 5۳... UBC۳۱ آیین نامه 28۱۱ ایران...5۳ نگاشت ه یا انتخاب شده...58

5 اصالح شتاب نگاشت ها...۳2 مقیاس سازی شتاب نگاشت ها به روش آیین نامه...۳۶ 28۱۱ اصالح شتاب نگاشت ه یا انتخاب شده به روش آی نی نامه 28۱۱ ایران... ۳1 محتوای فرکانسی زلزله...۱5 فرضیات تحقیق...۱۳ تعریف تیرهای کامپوزیت دریفت مفصل واژه ها...8۱ یا مرکب... 8۱ مجاز... 8۱ پالستیک در عضو...8۷ محتوای فرکانسی زلزله...82 منحنی ه یا هیسترسیز )پسماند( فصل چهارم : مروری بر نرم افزار Seismostruct و معرفی و بررسی مدلها...81 انتخاب نرم افزار معرفی نرم افزار ۳.۱...85 Seismostruct V چرا نرم افزار برخی از فرضیات خواص Seismostruct 8۱... ویژگی ه یا نرم افزار ۳.۱ 8۳... Seismostruct V مدلسازی و پیش زمینه ه یا تئوری...۳۱ غیرخطی هندسی...۳۱ غیرارتجاعی بودن مصالح...۳۷ سیستم مختصات محلی و سراسری... ۳۶ مدلسازی در نرم افزار Seismostruct بخش( )Pre-Processor...۳1 مواد موجود در نرم افزار...۳1 مدل دوخطی فوالد...۳1 مقاطع موجود در نرم افزار...۳۱ تیر کامپوزیت( cpis )...۳۳ ستون کامپوزیت نیمه ستون کامپوزیت مدفون در بتن( pecs ) ۷۱۱... مدفون در بتن( fecs )... ۷۱۷ ستون فوالدی لوله ای پر شده از بتن( css )... ۷۱2 ستون فوالدی مستطیلی پر شده از بتن( rcjrs )... ۷۱2 کالس بندی المان ها... ۷۱۶ انواع آنالیزهای موجود در نرم افزار )بخش( Processor...۷۱۶ آنالیز استاتیکی... ۷۱5

6 طرح آنالیز استاتیکی پوش ا ور( Pushover )... ۷۱5 کنترل بار( Control (Load... ۷۱۳ کنترل پاسخ( Control (Response... ۷۱۳ کنترل پاسخ خودکار( Control (Automatic Response آنالیز دینامیکی ۷۱۳... تاریخچه زمانی... ۷۱۳ بخشPost-Processor...۷۱۱ سیستم ه یا انتخ یاب...۷۱8 االستیک...۷۷۱ مفروضات طراحی... ۷۷۱ طرح پالستیک... ۷۷۱ مدلسازی... ۷۷۷ معرفی طرح پالستیک مدل ها... ۷۷۷ مدل ه ۷-۶ ای طرح پالستیک مدل ۷-۶ طرح پالستیک طرح پالستیک و ۷-8 فوالدی... ۷۷2 فوالدی... ۷۷2 مدل ۷-8 فوالدی... ۷۷1 مدل ه یا کامپوزیت... ۷۷5 محاسبه لنگر پالستیک تیرهای کامپوزیت... ۷۷5 مشخصات ستون ه یا کامپوزیت ۷(۷ (Composite column... ۷۷۱ مشخصات ستون ه یا مشخصات ستون ه یا طرح پالستیک طرح پالستیک طرح پالستیک مدل ه یا مدل ه یا مدل ه یا کامپوزیت 2)2 (Composite column... ۷۷8 کامپوزیت ۶)۶ (Composite column... ۷۷۳ کامپوزیت 2-۶ و ۷2۷ کامپوزیت ۶-۶ و...۶-8 ۷21 کامپوزیت 1-۶ و ۷2۱ فصل پنجم : نتایج آنالیز مقایسه جابه جایی و دریفت طبقات در مدل ها... ۷۶۶ مقایسه برش پایه و لنگر پایه در مدل ها... ۷1۳ مقایسه نسبت ه یا مقایسه نسبت ه یا مقایسه نسبت ه یا مقایسه و و و ستون ستون ها در مدل ها... ۷51 ها در مدل ه ۶ ای ستون ها در مدل ه یا طبقه... ۷55 8 طبقه... ۷5۳ ابعاد و میزان مصرف مصالح در ستون ها...۷۳1 مقایسه ابعاد و مساحت ستون ها... ۷۳1 مقایسه میزان مصرف مصالح و هزینه... ۷۳۳

7 فصل ششم : نتیجهگیری و پیشنهادات نتیجهگیری...۷۱۷ خالصه نتایج به صورت جدول... ۷۱۶ چکیده نتایج... ۷8۶ منابع و مآخذ...385

8

9 فصل اول: کلیات و تعاریف

10

11 ۷۷ فصل اول: کلیات و تعاریف مقدمه استفاده از ستون های کامپوزیت به اوایل سال ۷۳۱۱ م یالدی برم یی گ یردد ک ی ه ب ی ا س ی اخ ت پ ی ل ه ی ا و ساختمان ها با اعضاء ترکیبی شروع شد که امروزه شکل های مختلفی از مقاطع کامپوزیت قابل استفاده می باشد. گسترش روزافزون ستون های کامپوزیت به خاطر بهبود رفتار ستون ها در اثر ترکیب خیوب بتن و فوالد است که عملکرد بهتر و صرفه اقتصادی بیشتر را در پی دارد. طبق تعریف ستون کامپوزیت به ستونی گفته میشود که از ویژگی های بتن و فوالد با هم بهره ببیرد. به بیان دیگر ستون کامپوزیت مزایای هردو مصالح را دارا بوده و از طرفیی معاییب آن هیا را جبیران میکند. ستون های کامپوزیت کمانش موضعی را به دلیل مقاومت بتن بیه تیاخیر انداختیه و از طرفیی مقاومت آن ها بدلیل وجود تماس بین فوالد و بتن از ستون های بتن آرمه بیشتر است. یکیی دیگیر از خواص این المان ها کاهش سطح مقطع آن ها نسبت به ستون های بتنی و افزایش مقاومت آن هیا در مقابل آتش سوزی نسبت به ستون های فوالدی میباشد. از معایب این ستون هیا میتیوان بیه افیزایش قیمت و اجرای مشکل آن ها اشاره کرد. امروزه ستون های کامپوزیت در اشکال و انواع گوناگونی قابل استفاده هستند که بسته به نیوع شیرای می توان از مقطع کامپوزیت مناسب استفاده نمود. امروزه ستون های کامپوزیت بیا نیام هیای مختلفیی شناخته می شوند که از بین آن ها می توان به ستون مرکب ستون مخیتل RCS Reinforced ( Concrete Filled ( CFT )Hollow Structural Steel( HSS )Concrete & Steel )Tube اشاره نمود. همانطور که در باال نیز اشاره شد امروزه ستون های کامپوزیت از نظیر شیکل و نیوع از تنیوع بیاالیی برخوردار هستند اما تیپ های اصلی ستون های کامپوزیت را میتوان در سه نوع زیر خالصه کرد: ۷- مقاطع فوالدی مدفون در بتن( FEC ) ( شکل ۷-۷ )۷(( Fully Encased Composite Column 2- مقاطع فوالدی جدار نازک پر شده از بتن CFST) (HSS, ( شکل Concrete Filled Steel Tube, Hollow Structural Sections ۶- مقاطع فوالدی نیمه مدفون در بتن (PEC) ( شکل ۷-۷)۶(( Partially Encased Composite Column ))2(۷-۷

12 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷2 - تیپ های اصلی ستون های کامپوزیت [۷۷] شکل )۷-۷( کلیاتی بر ستون های کامپوزیت انواع ستون های کامپوزیت مقاطع فوالدی مدفون در بتن همانطور که در بخش معرفی قبل نیز آورده شده است. در گذشته از این نوع ستون ها برای مقابلیه در برابر آتش سوزی استفاده می شد. انواع مقاطع فوالدی مدفون در بتن مطابق شکل زیر است. انواع مقاطع فوالدی مدفون در بتن شکل )2-۷(

13 ۷۶ فصل اول: کلیات و تعاریف مقاطع فوالدی جدار نازک پر شده از بتن این نوع ستون ها کیه بیشیتر بیا نیام هیای HSS و ) Concrete Filled Steel Tube ( CFST ( Sections ) Hollow Structural معروف می باشند مزایای بسیار زیادی نسیبت بیه سیتون هیای فوالدی و یا ستون های بتن آرمه معمولی دارند. از مهم ترین مزیت های استفاده از این نوع ستون هیا اثر تقابل بین فوالد و بتن میباشد که بصورت های زیر عمل میکند : کمانش موضعی لوله فوالدی بدلیل مقاومت بتن به تاخیر می افتد. مقاومت بتن بدلیل محبوس شدن آن در فوالد افزایش می یابد. سادگی نصب و اجرای آن بدلیل عدم نیاز به نصب و اجرای قالب از انواع مقاطع فوالدی جدار نازک پر شده از بتن میتوان به شکل های زیر اشاره نمود: انواع مقاطع جدار نازک پرشده از بتن شکل )۶-۷( مقاطع فوالدی نیمه مدفون در بتن مقاطع فوالدی نیمه مدفون در بتن در واقع نوعی از مقاطع هستند که عموما" تشکیل شده است از یک مقطع I شکل و بتن که در فضای بین بال و جان ریخته میشود. یکی از مزیت های این نیوع مقیاطع نسبت به مقاطع مدفون این است که در این نوع مقاطع قالب بندی فق در دو سمتی که بتن رییزی میشود نیاز است. اگرچه که این نوع مقاطع را معموال" از مقاطع استانداردIPB میسازند امیا میتیوان آن ها را بوسیله مقاطع جوش شده )تیر ورق( نیز )بیرای جلیوگیری از کمیانش موضیعی ) سیاخت. برخی از این مقاطع بصورت اشکال 1-۷ هستند.

14 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷1 انواع مقاطع فوالدی نیمه مدفون در بتن شکل )1-۷( عالوه بر این سه تیپ نوع دیگری از ستون های کامپوزیت نیز امروزه مورد استفاده قرار میی گییرد بیه ستون های کامپوزیت لوله ای توخالی یا CFST توخالی موسوم هستند. انواع مقاطع کامپوزیت لوله ای توخالی [۳] شکل )5-۷( ستون های کامپوزیت CFST تو خالی مزایایی را نسبت به ستون های CFST معمولی دارنید : ۷( استفاده کمتر از بتن و در نتیجه اعمال بار مرده کمتری به سازه. 2( در قسمت تو خالی بتن لوله ها کابل ها و سایر سرویس های ساختمانی قابل نصب هستند. ۶( مقاومت فشاری نسبی باال ( اما کمتر از ستون های جداره نازک پر شده از بتن ) 1( اجرای راحت و ارزان مانند ستون های کامپوزیت جیداره نازک پر شده از بتن. کاربرد ستون های کمپوزیت ساختمان های کمپوزیت امروزه در جهان بسیار فراگیر شده اند وبا توجه به فواید بسیار زیاد در عملکرد سازه ای و صرفه ی اقتصادی باال روز به روز شرکت های بیشتری در این زمینه کار می کنند و هر روز

15 ۷5 فصل اول: کلیات و تعاریف اشکال مختلفی از این نوع ستون ها مورد بحث و بررسی قرار می گیرد وانواع جدیدی ازترکیب ها ابداع می گردد کاربرد این ستون ها دامنه بسیار وسیعی دارد و از آن ها در ساخت ساختمان های بلندمرتبه و متوس پایه پلها فرودگاه ها و... استفاده میشود. معموال" ستون های کامپوزیت در موارد زیر کاربرد دارند : در صورت تمایل به باال بردن ظرفیت باربری ستون ها بدون افزایش ابعاد آن ها در دهانه های بلند که امکان استفاده یا تمایل به استفاده از بادبند وجود ندارد مانند: طبقات پایین در ساختمان های بلند مرتبه فرودگاه ها ترمینال ها مراکز همایش و... در جاهایی که مساله ی خوردگی برای فوالد مطرح باشد در جاهایی که بخواهیم از فوالد در مقابل آتش سوزی حفاظت کنیم )این ویژگی مربیو بیه ستون های کامپوزیتمدفون می باشد.( در قاب های کامپوزیتی در ساختمان های بلند کامپوزیت در صورتی که بخواهیم سازه را از حالت فوالد به بتن یا برعکس انتقال دهییم. ( معمیوال در ساختمان های بلند طبقات پایین تر را از سیستم کامپوزیت استفاده کرده و طبقات بیاالتر را از سیستم فوالدی و یا بتنی استفاده می کنند.( همچنین در شرایطی که مساله انفجار مطرح باشد و سختی فاکتور تعیین کننده ای باشد. امروزه در ساختمان های بلند ستون های کامپوزیت بطور گسترده کاربرد دارند. که معموال در اکثر آن ها بتن بصورت هسته مرکزی در مقطع فوالدی ریخته میشود. کاربردستون های کامپوزیت در گذشیته نیز وجود دارد. از گذشته تا به امروز ساختمان های زیادی با این سیستم در سراسر دنیا ساخته شده اند که در زیر نمونه هایی از آن ها آورده شده است:[ ۷۱ ] McGraw-Hill Building, Chicago, ۷۳2۳ Telephone-Factory, Budapest, ۷۳۶۱ Avantel, Mexico City, ۷۳۳5 The Two Union towers in Seattle, USA, ۷۳۳۳ Millenium-Tower, Vienna, ۷۳۳۳ ManulifeTower (previous Lee Gardens Hotel) Cheung Kong Center (previous Hilton Hotel) ۷۱۱ first plaza in San Fransisco, California Latitude Building, Sydney, Austrailia The repair of a highway piers in Japan

16 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۳ McGraw-Hill Building, Chicago, ( )۷۳2۳( سیاختمان مییک گراهییل شیییکاگو )۷۳2۳ این ساختمان در سال ۷۳2۳ ساخته شده است. این ساختمان حدود ۶۱ تا ۶8 متر طول در پیالن و 58 متر ارتفاع دارد که جمعا" ۷۳ طبقه روی پی میباشد. همانطور که در قسمت های قبیل نییز گفتیه شد در ساخت این ساختمان از ستون های امپرگر) Column Emperger (استفاده شده است. در ایین ستون ها از یک هسته ی فوالدی استفاده شده که اطراف آن بتن ریزی شده است. ساختمان مک گراهیل شیکاگو ۷۳2۳ [۷۱] شکل )۳-۷( The two Union Towers in Seattle, ( برج های متحید در سییاتل آمریکیا ۷۳۳۳ )USA, ۷۳۳۳ ساخت این ساختمان در سال ۷۳8۱ آغاز و در سال ۷۳8۳ به پایان رسید. این ساختمان 22۳ متری سومین ساختمان بلند آسمان سییاتل )Seattle( میباشید. ایین سیاختمان کیه 5۳ طبقیه دارد ییک

17 ۷۱ فصل اول: کلیات و تعاریف ساختمان با کاربری اداری میباشد. ۷۱۱ first Plaza in San Fransisco, ( ساختمان ۷۱۱ پالزا در سانفرانسیسکو کالیفرنیا )California این ساختمان 2۱ طبقه یک آسمان خراش ۷۶۳ متری میباشد که در حوزه مالی سانفرانسیسکو قرار دارد. ساخت این آسمان خراش در سال ۷۳88 به پایان رسید و دارای آنتن مخروطی به طول ۷۳ متر میباشد که در تاج این ساختمان واقع شده است. گفتنی است که این آسمان خراش سی امین سیازه از نظر ارتفاع در سانفرانسیسکو میباشد. ) The Repair of a highway Piers in Japan( تعمیر ستون های یک روگذر در ژاپن تصویر زیر متعلق به یک پل در ژاپن میباشد. که ستون های این پل به دلیل رعایت نکیردن ضیواب ساخت ستون های کامپوزیت در پل ها که با ساختمان ها تفاوت دارد دچار کمانش شده اند. برخی از ویژگی هایی که باید در ستون های کامپوزیت پل ها رعایت شود و با ساختمان ها فرق دارد بصورت زیر میباشد: ابعاد مقاطع در حدود ۶ تا 1 متر میباشند. )ابعاد مقاطع ستون ها در ساختمان ها حدود ۱.۳ تا ۷ متر میباشند(. به منظور افزایش ظرفیت خمشی ستون از صفحات سخت کننده استفاده می شود. نسبت نیروی محوری فشاری به نیروی لهیدگی کوچک میباشد. برای مقاطع فوالدی پر شده از بتن نسبت تنش لهیدگی در فیوالد بیه کیل تینش لهیدگی کوچک میباشد. مزایا و معایب ستون های کمپوزیت به عنوان نتیجه گیری از مراحل قبل و تحقیقات انجام شده در مورد ستون های کامپوزیت برخیی از ویژگی های این نوع ستون ها بصورت زیر خالصه میشود : افزایش مقاومت فشاری بدون افزایش سطح مقطع افزایش سختی در نتیجه کاهش الغری و افزایش مقاومت در برابر کمانش موضعی ستون ها مقاومت بسیار خوب در مقابل آتش وقتی که از ستون های مدفون استفاده شود مقاومت بسیار خوب در مقابل خوردگی وقتی از ستون های مدفون استفاده شود فواید اقتصادی بسیار خوب نسبت به ستون های فوالدی یا بتنی مسلح تنها افزایش مقاومت خمشی و محوری ستون های کامپوزیت بدون افیزایش سیطح مقطیع آن هیا امکان پذیر است بدین صورت که میتوان با افزایش قطر فوالد بیرونی و یا استفاده از بتن بیا

18 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷8 مقاومت بیشتر و یا میلگرد تقویتی بیشتر به مقطع قویتری دست پیدا کرد. ( با این تکنییک میتوان سطح مقطع ستون های ساختمان را در تمام طبقات حفظ کیرده و محیدودیت هیای معماری و سازه ای را کمتر کرد(. اجرای بسیار کارآمد ساختمان های بلند کاهش زمان ساخت سازه که در نتیجه منجر به افزایش صرفه اقتصادی آن میشود. برخی از مزایا و معایب ستون های نیمه مدفون نسبت به ستون های مدفون عبارتند از: ستون های نوع اول ( FEC ) و ستون های نوع سوم ( )CFT محدودیت ها و خصوصییت هایی دارند که این محدودیت ها تعیین کننده نحوه اجرای سازه میباشد. به عنوان مثال : ۷( سایز ستون های فوالدی CFT محدود و ثابت میباشد و همچنین اتصال تیر بیه سیتون در این نوع ستون ها با مقطع دایره ای شکل نیازمند اجیرای مسیا ل سیازه ای اضیافی دارد. 2( ستون های مدفون در بتن نیاز به اجرای قالب بندی در تمام سطوح برای نگهداری بتن تیازه میباشد. برخی از مزایا و معایب ستون های فوالدی پر شده از بتن )CFT( نسبت به نمونه های دیگر عبارتند از: بتن و فوالد بدلیل داشتن ضریب انبسا تقریبا" یکسان بطور کامل بیا یکیدیگر متناسیب و مکمل یکدیگر هستند و میتوانند یک ترکیب ایده آل از مقاومت فشیاری و کششیی بوجیود آورند. سازه های کامپوزیتی مخصوصا" آنهایی که از سیستم CFT استفاده میکنند باعیث اجیرای سریع سازه میشوند )بدلیل عدم نیاز به قالب بندی(. بعالوه انتظار برای کسب مقاومت مناسب بتن الزم نمیباشد و میتوان طبقات باالتر را قبل از کسب مقاومت بتن اجرا کرد. بدلیل حبس بتن در کل ستون فوالدی جداشدگی بتن اتفاق نیافتاده و از طرف دیگر بیتن در داخل فوالد نقص کمانش موضعی را جبران کرده و در نتیجه سیستم کارآمیدی بوجیود خواهد آورد. بدلیل مقاومت و انعطاف پیذیری عیالی مناسیب بیرای سیاختمان هیای بلنید و همچنیین ساختمان هایی با دهانه های عریض میباشد. نرمی مورد نیاز برای طراحی در برابر زلزله به راحتی توس های دیگر بدست می آید. این نوع ستون ها نسبت به ستون

19 ۷۳ فصل اول: کلیات و تعاریف برخی از معایب ستون های کامپوزیت بصورت زیر خالصه میشود : اجرای آن ها گرانتر و نیاز به صرف زمان بیشتری میباشد. نسبت به سازه های فوالدی اجرای آن ها مشکل تر میباشد. ستون های CFT نیاز مند حفاظت در مقابل خوردگی و آتش سوزی میباشند. یکی دیگر از معایب ستون های کامپوزیتی پیچیدگی آن ها در طراحی و اجیراء و همچنیین اتصال تیر به ستون میباشد[ 2 ].

20

21 فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق

22

23 وd 2۶ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق تاریخچه و سوابق پژوهش تاریخچه ساخت ستون های کامپوزیت به 1 دوره تقسیم می شوند: ) ۷ آغاز تحقیقات در اوایل قرن بیستم 2( به اوج رسیدن استفاده از آن ها برای اولین بار در دهه ۷۳۶۱ ۶( دوره ی فراموشی آن ها تا دهه ۷۳5۱ 1( آغاز تحقیقات و استفاده مجدد از آن ها از دهه ۷۳5۱ تاکنون امروزه ستون های کامپوزیت از فوالد بتن و میلگرد ساخته می شوند. ۶ نوع مختلف از ستون هیای کامپوزیت مورد استفاده قرار می گیرد : ستون های کامپوزیت کامال" مدفون)شیکل ۷-2 ) a سیتون های کامپوزیت نیمه مدفون )شکل b۷-2 و c( و ستون های کامپوزیت پر شیده )شیکل ۷-2 e(. اگرچه ستون های کامپوزیت به ندرت از اواخر جنگ جهانی دوم تا اوایل دهه ۷۳۱۱ مورد استفاده قرار گرفت اما تحقیقات اولیه مربو به ستون های کامپوزیت به سال ها پیش و به اوایل قرن بیسیتم بیر می گردد. ترکیب این دو ماده ( فوالد و بتن( انگیزه هایی را بیه دنبیال داشیت میثال" سیتون هیای فوالدی اغلب به منظور محافظت در برابر آتش در بتن مدفون می شدند در حالی که ستون های بتنی را برای تقویت با فوالد ترکیب می کردند [۷۱]. )شکل ۷-2( - انواع ستون های کامپوزیت [۷۱]

24 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 21 در گذشته نوعی از ستون های کامال" مدفون مورد استفاده قرار میی گرفیت کیه بیه سیتون - امپرگیر )Emperger-Column( موسوم بود. این ستون تشکیل شده بود از یک میله چدنی فرو شده درون یک مقطع بتنی مسلح که این مقطع بتنی بصورت حلقوی مسلح شده بود و اغلیب در سیاخت سیاختمان های بلند مرتبه در آمریکا به کار گرفته می شد. در واقع امپرگر تالش های زیادی در زمینه ستون های کامپوزیت انجام داد و اثری اثبات شده در این زمینه از خود به جای گذاشت. ستون های بتنی با هسته فوالدی ما را به یاد ستون های امپرگر می اندازد با این تفاوت که فوالد جانشین چدن شیده اسیت. در ادامه اثبات خواهد شد که امپرگر نه تنها پیشگامی در عرصه سازه های بتنی بود بلکه همچنین پیشقدم در عرصه سازه های کامپوزیت نیز می باشد که با تالش های خود سعی در ترکیب نمودن تکنیک های ساخت بتن و فوالد داشت. - نمونه ستون امپرگر که در نمایشگاه لیپزیگ به نمایش گذاشته شد[ ۷۷ ] )شکل 2-2( مروری بر سابقه تحقیقات و طراحی ستون های کامپوزیت در زمستان ۷۳۱۷ امپرگر تحقیقات خود را در زمینه ستون های بتنی که اغلب بتن مسلح بهمراه فوالد سازه ای بودند آغاز نمود. در سال ۷۳۱۱ امپرگر سه ستون فوالدی را بیه منظیور آزمیایش بارکمیانش

25 25 فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق موضعی تست نمود. پس از انجام آزمایش یکی از ستون ها که دچار کمانش موضعی شده بود توسی خود امپرگر به حالت اولیه خود بازگردانده شده و سپس داخل آن از بتن پر شد. امپرگیر در واقیع میی خواست اهمیت ستون های فوالدی پر شده از بتن را ثابت کند [۷۷]. او تخمین زد که فرمول طراحی ستون ها که در آیین نامه ساختمانی آن زمان آورده شده بیود بیرای محاسه بار نهایی ستون های فوالدی پر شده از بتن مناسب نمی باشد. این فرمول برابر بود با : عدد ۷5 معرف رابطه ی بین مدول االستیسیته فوالد و بتن می باشد. امپرگر پی بیرد کیه بیار نهیایی ستون های فوالدی پر شده از بتن به این عدد بستگی ندارد. )شکل ۶-2( - نمونه ی تست شده توس امپرگر [۷۱] در سال ۷۳۱8 امپرگر نتیجه تحقیقات گسترده خود را منتشر نمود. امپرگر نظر داد که بار نهایی ستون بتن مسلح برابر است با مجموع مقاومت بتن و فوالد و ربطی به مدول االستیسیته ندارد. امپرگر فرمول

26 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 2۳ اصالح شده را بصورت زیر ارا ه نمود : )1-2( که در این فرمول و و باشد می فوالد شدن جاری ی نقطه معرف و بتن فشاری مقاومت معرف ترتیب معرف سطح مقطع بتن و فوالد می باشد. بیه در سال ۷۳۷۷ امپرگر ستون توخالی چدنی پر شده از بتن مسلح حلقوی را معرفی نمود که فاصله بین حلقه ها برابر یا کمتر از ضخامت پوسته بتنی می باشد. در سال ۷۳۷۶ امپرگر فرمول طراحیی چنیین ستونی را مطابق زیر ارا ه نمود : )2-2( که در این رابطه معرف مقاومت فشاری مقطع چدنی البته با در نظر گرفتن کمیانش موضیعی کیل ستون می باشد. در همان سال ها تعداد زیادی از ساختمان هیا در اتیریش چکسیلواکی و آمریکیا بیا استفاده از ستون های امپرگر ساخته شد. )شکل 1-2( - ستون امپرگر[ ۷۱ ] در سال ۷۳۷5 امپرگر گزارشی در مورد ستون های مسلح به همراه هسته صلب در کنگیره مهندسیی در سان فرانسیسکو ارا ه داد. او قوانین افزوده خود را ارا ه داد و تاکید نمود که مقاومت ماده ای کیه در هسته قرار می گیرد از اهمیت باالیی برخوردار نیست. در سال ۷۳2۱ قوانین مربو به سیتون هیای

27 2۱ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق امپرگر در آیین نامه ساختمانی استاندارد آمریکا ( ۷.ACI ۷۳2۱( برای اولین بار منتشر شد. در سال ۷۳28 پاراگراف مربو به ستون امپرگر اصالح شد و اجازه داده شد کیه هسیته میی توانید از جنس فوالد نرم هم باشد. ( ۷۳28ACI,821(. این آیین نامه این امکان را بوجود آورد تیا بتیوان از ستون های امپرگر در ساختن ساختمان های بلند مرتبه آمریکا استفاده نمود. - ستون امپرگر با هسته صلب چدنی یا فوالدی [۷۱] )شکل 5-2( تاریخچه ستون های کامپوزیت در اروپا امپرگر بارها از کمبود قوانین آیین نامه ای در خصوص نحوه ی طراحی ستون های کامپوزیت در اروپیا گله مند بود. منظور امپرگر آیین نامه ای برای طراحی ستون های کامپوزیت نوع مدفون و ستون متعلق به خودش بود. در اولین کنگره انجمن بین المللی پل و مهندسی سازه هیا کیه در پیاریس و در سیال ۷۳۶2 برگذار شده بود امپرگر به بیش از ۷۱۱۱ مورد آزمایش بر روی ستون های کامپوزیت در اروپا و ۱5۱ مورد در آمریکای شمالی اشاره نمود. او 1 مورد از ستون های کامپوزیت را از هیم متمیایز نمیود. )شکل ۳-2 ) نوع اول ستون فوالدی با هسته بتنی نوع دوم ستون فوالدی مدفون در بتن نوع سیوم ستون فوالدی حلقوی مدفون در بتن مسلح و نوع چهارم ستون فوالدی حلقوی نازک میدفون در بیتن بودند. که نوع اول و دوم با بکارگیری تکنولوژی های روز همچنان مورد استفاده قرار می گیرنید. نیوع دوم را امروزه با نام ستون نیمه مدفون می شناسیم. ستون های حلقوی مسلح امروزه هم در سازه هیای بتنی و هم در سازه های مدفون مورد استفاده قرار می گیرند. 1 - American Concrete Institute

28 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 28 )شکل ۳-2( - انواع ستون های کامپوزیت در [۷۱] ۷۳۶2 در سال ۷۳۶۷ رادولف سالیگر Saliger( )Radolf استاد دانشگاه وینا آزمایشات مختلفی را بر روی ستون های کامپوزیت انجام داد. این ستون ها بعنوان جایگزینی برای ستون های بتنی و فوالدی در دو ساختمان بلند مرتبه در وینا مورد آزمایش قرار گرفتند. در دهه ۷۳۶۱ آزمایشات متفاوتی در آلمیان توس Bierett Memmler و Gruning )در سال ۷۳۶1( بر روی ستون های فوالدی پر شده از بتن و توس Gehler و Amos )در سال ۷۳۶۳( بر روی ستون های بتنی مسلح شده توس فوالد صیورت گرفت. که تحقیقات آخری باعث تدوین قوانین آیین نامه ای ( ۷ ۷۱15 DIN ۷۳1۶( برای ستون های کامپوزیت در سال ۷۳1۶ شد. این قوانین تا سال ۷۳۱2 مورد استفاده مهندسین طراح قیرار میی گرفت و براساس تئوری بار نهایی ستون های کامپوزیت بود تا اینکه در سال ۷۳۱2 تصمیم گرفته شد که اعضای فوالدی مدفون باید قادر باشند به تنهایی و بدون در نظر گرفته مقاومت بتن بارهای وارده را تحمل نمایند. ( Funk,1۳( ۷۳۱2Bonzel, Bub and اما کمبود فوالد در زمان جنگ جهانی دوم و همینطور دوره ی پس از آن استفاده از ستون های کامپوزیت را به کلی راکد نمود حتی تا جایی که به مهندسین طراح و سازندگان دستور داده شده بود که سازه های بتنی مسلح را تیا حیداالمکان بیه منظور ذخیره نمودن فوالد با فوالد حداقل طراحی نمایند[ ۷۱ ]. 1 - Deutsches institute fur normung

29 2۳ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق )شکل ۱-2( - ستون های بتن مسلح به همراه فوالد [۷۱] ستون های کامپوزیت با هسته فوالدی صلب در سال ۷۳۳5 بل )Boll( ستون بتنی با هسته فوالدی را بکار گرفت. که در این ستون هسته فوالدی به منظور تحمل بار و پوسته بتنی اطراف به منظور جلوگیری از کمانش و محافظت در برابر آتش سوزی مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۷۳۳۳ او تالش کرد تا از این ستون ها در یک ساختمان بلند مرتبیه در هامبورگ استفاده کند اما کمبود زمان باعث شد تا کارفرمایان چنین اجازه ای را نیداده و از سیتون های متعارف برای ساخت این ساختمان استفاده کنند تقویت جانبی در اینگونه ستون ها با اسیتفاده از میلگردهای نمره ۷2 که به فاصله ۱.5 سانتی متری از هم قرار داشتند انجام می شد. )شکل 8-2( این ستون ها برای اولین بار در بیمارستانی در وینا در سال ۷۳۱1 به کار گرفته شد. در سال های اخیر نیز مثال هایی از ساختمان های ساخته شده از ستون های با هسته فوالدی وجود دارد که یکیی از آن هیا ساختمان بلند مرتبه در کلنگو )Colongo( می باشد که در آن از ستون هیای بیا هسیته فیوالدی در طبقات پایین تر استفاده شده است. مورد بعیدی بیرج میلینییوم )Millenium-Tower( در ویین میی باشدکه ساخت آن در سال ۷۳۳۳ به اتمام رسید[ ۷۱ ].

30 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۶۱ - ستون کامپوزیت با هسته فوالدی استفاده شده توس ] Boll ۷۱] )شکل 8-2( ( روش طراحی ساده شده EUROCODE 4 برای ستون های کامپوزیت روش طراحی ساده شده 1EUROCODE بر اساس روش بدست آمده در دانشگاه بوخوم میی باشید (, al )۷۳۱۳Roik et که شبیه به قانون افزوده امپرگر است. بیر طبیق ایین روش بیار نهیایی سیتون کامپوزیت از رابطه ی زیر بدست می آید: )3-2( کییه در اییین رابطییه و بتن فشاری مقاومت مقاومت جاری شدن میلگردهای تقویتی می باشد. ای سازه فوالد شدن جاری مقاومت معرف ضریب اطمینان کمانش توس ضریب K تامین می شود که بار نهایی باید در آن ضرب شود. ضریب K توس منحنی ای به نام منحنی کمانش در ۶EUROCODE ارا ه شده است. این ضریب را میتوان از تابع بی بعد الغری محاسبه نمود. حتی یک روش ساده تر نیز بیرای طراحیی سیتون هیای کامپوزییت در دانشیگاه آخین توسی اگمین K ارا ه شد که در آن ضریب )2۱۱2Eggemann, بعنوان تابعی از نسبت الغیری کیه در آن L طول ستون و R شعاع موثر ژیراسیون می باشد معرفی شد. بعالوه روش های بیشماری برای محاسبه شعاع موثر ژیراسیون ستون کامپوزیت قابل استفاده است.

31 و 2 ۶۷ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق دوره ی جدید ستون های کامپوزیت همانطور که در ابتدا نیز ذکر شد تاریخچه استفاده از ستون های کامپوزیت به 1 دوره تقسیم می شوند که مرحله ی چهارم آن از دهه ۷۳5۱ تاکنون می باشد. که به چند مورد کار تحقیقاتی انجام شیده در این دوره اشاره شده است : تحقیقات و پژوهش های انجام شده مربو به ستون های کامپوزیت معموال" به دو دسته تقسییم میی شوند : -۷-2 تحقیقات و مقاله های نوشته شده در مورد رفتار لرزه ای ستون های کامپوزیت تحقیقات انجام شده در مورد نحوه طراحی ستون های کامپوزیت به منظور ملموس تر شدن تاریخچه استفاده از ستون های کامپوزیت سعی شده که نمونه هایی از هیر دو بخش ارا ه شود. همانطور که در قسمت های قبل نیز گفته شد و در قسمت انواع ستون ها نیز به آن اشاره خواهید شید ستون های کامپوزیت در ۶ نوع مختلف معرفی می شوند : -۷-2 -۶ ستون های مدفون در بتن ستون های نیمه مدفون در بتن ستون های لوله ای پر شده از بتن به نگاهی اجمالی به بیشینه ی تحقیقات درباره ی ستون های کامپوزیت در می یابیم که اعم تحقیقات انجام شده متوجه مورد سوم یعنی ستون های لوله ای پر شده از بتن یعنی ستون های CFT می باشد. کشور ما نیز از این قاعده مستثنی نبوده و اکثر تحقیقات صورت گرفته توس محققان و دانشجویان در کشور ما متوجه ستون های CFTمی باشد. اما بدلیل اینکه ستون های مورد استفاده در این پژوهش از هر سه نوع ستون ها می باشند بنابراین سعی می شود که حداقل نمونیه ای از کارهیای انجیام شیده مربو به هرکدام ارا ه شود[ ۱] استفاده از سازه های کامپوزیت در مناطق لیرزه ای بیه عنیوان ییک نییاز مبیرم در طراحیی و سیاخت ساختمان ها در آمریکا به حساب می آید. استفاده از فوالد های آی شکل این امکان را بوجود می آورد که تیرآهن فوالدی همزمان دو نقش مهم در سازه را ایفا نماید اوال" اینکه در طول زمان ساخت پاییدار بوده و همزمان با بتن ریزی می توان چند طبقه را روی هم ساخت )یکی دیگر از مزاییای آن هیا ایین است که در ستون های نیمه مدفون به عنوان قالب دا می مورد استفاده قرار می گیرند.( ثانیا" به عنوان یک عضو سازه ای در سیستم قاب ساختمان عمل می کنند. از دیدگاه یک مهندس سازه ستون های کامپوزیت ویژگی های سازه ای سختی ذاتی یک ستون بتن آرمه و همچنین مقاومت ظرفیت طوییل بودن دهانه ها و سبکی ستون فوالدی را دارا می باشند. این ویژگی های ستون های کامپوزییت باعیث

32 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۶2 می شود تا عالقه به استفاده از آن ها در مناطق لرزه ای بوجود آید اما همچنان در ارتبا با چگیونگی رفتار این ستون ها تحت بارهای چرخه ای اطالعات ضعیفی وجود داشیته و دارد بیه همیین جهیت در سال James M.Ricles ۷۳۳1 و Shannon A.Paboojian مقاله ای را در میورد چگیونگی رفتیار ستون های کامپوزیت تحت بار چرخه ای لرزه ای به ثمر رساندند که چکییده ی ایین کیار تحقیقیاتی توضیح داده می شود[ ۷۶ ] در این کار تحقیقاتی ۳ نمونه از ستون های فوالدی مدفون در بتن مورد آزمایش قرار گرفت. که ایین نمونه ها برای ستون های خارجی در طبقه همکف یک ساختمان ۶۱ تیا 1۱ طبقیه ای طراحیی شیده بودند. نیروی محوری )P( برش )V( و نیروهای خمشی )f( ناشی از نیروهای ثقلی و لرزه ای محاسبه و برای طراحی نمونه ها مورد استفاده قرار گرفت. جز یات نمونه های مورد استفاده مطابق شیکل 2-۷5 می باشد. )شکل ۳-2( - جز یات نمونه های مورد استفاده در آزمایش [۷۶] خالصیه ای از جز ییات مربییو بیه هیر نمونییه در جیدول زییر آورده شییده اسیت. در ایین جییدول S و L به ترتیب برابر با سطح مقطع کلی میلگردهای طولی سطح مقطیع کلیی نمونه قطر میلگردها فاصله خاموت ها و ارتفاع نمونه می باشد.

33 ۶۶ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق جدول )1-2( خالصه ای از جزئیات نمونه ها [13] دستگاه آزمایش نشان داده شده در شکل )۷۱-2( برای تست هرکدام از نمونه ها تحت بار محوری P و جانبی H مورد استفاده قرار می گیرد. نمونه ها درون پاشنه ای که بصورت پیش تنیده به زمین متصل شده است قرار گرفته اند. نیروی جانبی H که شبیه ساز بارگذاری لرزه ای می باشد بصورت چرخه ای و تحت تغییرمکان کنترل شده به ستون ها وارد می شود. این نیرو توس یک محرک هیدرولیکی کیه در ارتفاعی برابر با L از پایه ستون قرار دارد وارد می شود. - دستگاه آزمایش نمونه ها تحت بار محوری و جانبی[ ۷۶ ] )شکل ۷۱-2(

34 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۶1 )شکل ۷۷-2( - پاسخ هیسترسیز نمونه های ۷ و [۷۶] ۶ جدول )2-2( پاسخ نمونه ها تحت بار جانبی و محوری [13]

35 ۶5 فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق - مقاومت برشی نمونه های ۷ و [۷۶] ۶ )شکل ۷2-2( بر طبق جواب های بدست آمده از آزمایشات نتیجه گیری های زیر توس این گروه تحقیقاتی بعمیل آمد : -۷-2 -۶-1 -5 مقاومت ستون کامپوزیت در مقابل بارهای چرخه ای و کمانش به محبوس شدگی بتن اطراف مقطع فوالدی بستگی دارد. به منظور حفظ یکپارچگی عضو باید از کمانش میله گردهای طولی ممانعیت بعمیل آیید. برای این منظور استفاده از خاموت های عرضی با فاصله 1.۱5 اینچ پیشنهاد می شود. مقاومت خمشی پیش بینی شده توس آ ین نامه های مختلف محافظه کارانه بیوده و نتیایج بدست آمده از آزمایش بسیار دقیق تر می باشد. طراحی برشی ستون های کامپوزیت باید به گونه ای باشد که بتن به تنهایی بتواند کل برش را تحمل نماید. برش گیرها در ستون های کامپوزیت در سختی جانبی و ظرفیت خمشی موثر نسیتند و الزم نمی باشند.

36 و 8 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۶۳ در همان سال ها یعنی بین دهه ۷۳۳۱ تا 2۱۱۱ مقاالت زیادی در زمینه رفتار ستون های کامپوزیت به ثمر رسید که در بیشتر اوقات بحث اصلی حول رفتار ستون های کامپوزیت در حاالت مختلف بیوده است. در آن دهه مقاالت زیادی در زمینه رفتار ستون های کامپوزیت انجام شد که نتایج تقریبا" مشابهی بیا مقاله ذکر شده داشتند. به عنوان مثال می توان به کارهای تحقیقاتی که توس R.J.T PARK و تیم تحقیقاتیش در مورد رفتار ستون های کامپوزیت پل ها در نیوزلند رفتیار آزمایشیگاهی سیتون هیای کامپوزیت نیمه مدفون در بتن تحت بارهیای چرخیه ای و دینیامیکی توسی A.S.ELNASHAI و گروهش و به موارد مشابه اشاره نمود[ [۷۳ با اینکه شروع تحقیقات در مورد ستون های کامپوزیت به نوعی به ابتدای قرن بیستم میالدی باز میی گردد و علی رغم ایجاد خالء بین دهه ۷۳۶۱ تا ۷۳5۱ می توان قرن بیستم را قرن تولد و همچنیین احیاء ستون های کامپوزیت نامید. اما بیش از %۱۱ تحقیقات انجام شده درمورد ستون های کامپوزیت مربو به قرن 2۷ میالدی می شود. با پیشرفت روز افزون علم و معرفی سخت افزارها و نیرم افزارهیای جدید تحقیقات در مورد ستون های کامپوزیت نیز در قرن 2۷ جلوه ی جدیدی از خیود بیه نمیایش گذاشت و پژوهش های آزمایشگاهی و تحلیلی بیشماری در این زمینه انجام شده و می شود که در این قسمت از تاریخچه استفاده از ستون های کامپوزیت به چند مورد از آن ها اشاره می کنیم. در سال 2۱۱۷ آقای Hiroyoshi Tokinoya به همراه تیم تحقیقاتی خود مقاله ای در مورد مقاومیت لرزه ای ستون های دایره ای پر شده از بتن) CFT (ارا ه داد. او در در این تحقیق رفتار لرزه ای ستون های CFT را با نمونه های مشابه مربعی مقایسه نمود. [۳] همانطور که در شکل زیر شکل ( مشاهده ۷۶-2( می کنید نمونه های نمونه های سخت شده CFT بادر دوطرف [۳CFT] به منظور افزایش سختی بیه

37 ۶۱ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق سخت کننده های فوالدی هم جنس با لوله های CFT متصل شده اند. ستون های مربعی نیز ساخته شده از 2 مقطعU - شکل می باشند که به یکدیگر جوش شده اند. هم مقاطع دایروی و هم مربعی به صورت سرد شکل داده شده اند. پارامترهای موثر در این تست شکل )۷۳-2( مقطع فوالدی )مربعی یا دایروی( نوع فوالد نسبت قطر به ضخامت لوله فوالدی نوع بتن شرای بارگذاری محوری )ثابت یا متغیر( و جهت بارگذاری جانبی در نمونه های مربعی می باشد. آزمایش بوسیله دو محرک هیدرولیکی قا م و یک محرک هیدرولیکی افقی صورت میگیرد که طراحی شده اند تا نمونه ها را تحت بار محوری و تغییر مکان افقی قرار دهند. محرک های قا م نیروی محوری را وارد می کنند و سخت کننده باالیی را به موازات سخت کننده پایینی نگه می دارند و محرک هیای افقی نیز نیروی افقی را به منظور کنترل تغییر مکان وارد می کنند. پس از انجام آزمیایش نتیایج زییر برای نمونه ها بدست آمد: نمون ه های مربعی : برای تمام نمونه ها ماکزیمم مقاومت خمشی پس از ایجاد کمانش موضعی در بیال های فشاری مشاهده شد. پس از کمانش موضعی کرنش محوری به شدت افزایش افت. برای نمونیه هایی که تحت بار محوری ثابت قرار گرفتند ترکی در دیواره فوالدی مشاهده نشید. نسیبت مقاومیت خمشی ماکزیمم به مقاومت خمشی نهایی محاسبه شده ( ) بین ۱.۳۳ تا ۷.۶۳ بیوده اسیت. البتیه زمانی که از فوالد یا بتن با مقاومت پایین تر استفاده می شود این نسبت نیز افزایش می یابید. نسیبت قطر به ضخامت ( ) تاثیر بسیار کمی بر ( ) می گذارد همچنین ظرفیت تغییر مکان زمانی کیه از فوالد با مقاومت باالتر استفاده میشود افزایش میی یابید امیا مقاومیت بیتن تیاثیر کمیی بیر ظرفییت تغییرمکان دارد. این نشان میدهد که استفاده از فوالد های پرمقاومت می تواند در بهبود رفتار ترد بتن های پرمقاومت موثر باشد. اما درجه بتن تاثیر بسزایی در کمانش موضعی ندارد. در نمونه هایی که تحت بار دو محوری قرار گرفتند ترک ها در گوشه لوله های فیوالدی بوجیود آمیده است. اما مقاومت خمشی آن ها همانند ستون های تحت بار تک محوره بوده است. نمونه های دایروی : مقاومت خمشی نهایی تمام نمونه ها پس از ایجاد کمانش موضعی در بال فشیاری مشاهده شد. اما پس از کمانش موضعی نه کاهش شدید مقاومت و نه افزایش شدید کرنش محیوری مشاهده نشد. مقاومت خمشی ماکزیمم تمام نمونه ها از مقاومت خمشی محاسبه شده تجاوز نمود. بقیه نتایج تماما" شبیه به نمونه مربعی بود ببا این تفاوت که در بحث ظرفیت تغییر مکان تغییراتی مشاهده شد برای مثال نوع فوالد تاثیری بر آن نداشت ولی نوع بتن بی تاثیر نبود. در مجموع نتایجی که این تیم تحقیقاتی در پایان آزمایش بدسیت آورد را میتیوان بیا مقایسیه نتیایج آزمایشات نمونه های مربعی و دایروی به صورت زیر ذکر نمود : ۷( ستون های دایروی مقاومت خمشی نهایی و ظرفیت تغییرمکانی باالتری نسیبت بیه سیتون

38 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۶8 )2 )۶ )1 های مربعی دارند. نمونه های تحت بار محوری متغیر مقاومت خمشی نهایی و ظرفیت تغییرمکانی پایین تری نسبت به نمونه های تحت بار محوری ثابت دارند. ستون های مربعی تقریبا" در تمام حاالت بارگذاری جانبی عملکرد یکسانی دارند. هرچه نسبت قطر بیه ضیخامت ( عیرق مقطیع( و نییروی محیوری بیشیتر باشید ظرفییت تغییرمکانی کاهش خواهد یافت. ستون های لوله ای دایره ای وقتی بعنوان عضو فشاری مورد استفاده قرار می گیرند فوایدی نسبت بیه سایر مقاطع دارند. برای یک سطح مقطع داده شده این ستون ها دارای سختی خمشی واحد و بزرگی در تمام جهات هستند. پرکردن لوله با بتن مقاومت نهایی عضو را بدون افزایش قابیل توجیه هزینیه افزایش خواهد داد. تاثیر اصلی بتن در اینگونه ستون ها این است که کمانش موضعی دیوار فوالدی بیه تاخیر می افتد و خود بتن نیز قابلیت تحمل تنش های باالتری را خواهد داشت. استفاده از ستون هیای CFT با کاهش ابعاد مقاطع و افزایش زیربنای مفید سازه موجب به کاهش حجم زیادی از هزینه هیا می شود. این امر در طراحی ساختمان های بلند و بطور ویژه در طبقات پایین این ساختمان ها که باید از ستون هایی با ابعاد بزرگتر استفاده کرد پراهمیت می باشد. ستون های کامپوزیت کوتیاه مکیانیزم شکستی بر پایه جاریی شدن فیوالد و انهیدام بیتن دارنید سیتون هیای بیا ارتفیاع متوسی بصیورت غیراالستیک رفتار میکنند و توس جاری شدن فوالد و انهدام بتن در فشار گسیخته میشوند. استفاده از کانکتورها )برش گیرها( در بعضی از شرای ممکن است ضروری باشد زیرا گاهی اوقیات تینش بانید )پیوستگی( از حد مجاز بیشتر میشود مثال" زمانی که ستون تحت برش قرار می گییرد و همچنیین در شرای بارگذاری لرزه ای و دینامیکی. آقای Mostefa Mimoune مقاله ای را تحت عنوان طراحی سیتون هیای کامپوزییت تحیت بارهیای محوری ارا ه داده است. او در این مقاله ابتدا به بررسی فواید ستون های کامپوزیت لوله ای پر شیده از بتن نسبت به سایر ستون های کامپوزیت پرداخته است که بعضی از این مزیت ها به صیورت خالصیه آورده شده است :[۷5] لوله های فوالدی میتوانند به عنوان قالب های دا می برای بتن عمل نمایند و قبل از پمیپ کردن بتن میتوان چندین طبقه را روی این مقاطع بنا نمود. محصور شدگی بتن داخل لوله ها باعث افزایش تنش قابل تحمل بتن میشود. مقاومت و سختی بیشتری را نسبت به ستون های بتن آرمه دارند. سپس او در این تحقیق به بررسی و مقایسه نحوه طراحی ستون های کامپوزیت که در آیین نامه هیای مختلف آمده است پرداخته است که شامل آ ین نامه ۶۷8ACI آ ین نامه 1Eurocode آ ین نامه طراحی سازه های کامپوزیت کشور ژاپن و آ ین نامه طراحی سازه های کامپوزیت چین میباشد. فرمول

39 ۶۳ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق های مورد استفاده زیر میباشد : این آ ین نامه ها برای طراحی ستون های کامپوزیت در مقابل بار محوری به صورت فرمول طراحی ستون های کامپوزیت در مقابل بار محوری )6 ) Eurocode )6-2( فرمول طراحی ستونهای کامپوزیت در مقابل بارمحوری 138( ) ACI )5-2( فرمول طراحی ستونهای کامپوزیت در مقابل بار محوری )آئین نامه ژاپن( )6-2( فرمول طراحی ستونهای کامپوزیت در مقابل بارمحوری )آئیننامه چین( )7-2( در آ ین نامه مربو به کشورهای چین و ژاپن شاخصی بعنوان شاخص محصورشدگی برای بیتن درون لوله ها در نظر گرفته شده است که از این شاخص در سایر آ ین نامه ها صرفنظر شده است. بتن مورد استفاده در این تحقیق از بتن با مقاومت نمونه 2۱ مگاپاسکال میباشد و مقیادیر نییروی قابیل تحمیل توس ستون ها بر اساس نسبت های الغری مختلف تعیین شده است. شکل )36-2( مقادیر نیروی قابل تحمل ستون ها برحسب ضریب الغری در آئین نامه های مختلف[ 35 ]

40 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 1۱ بررسی ها نشان داد که تفاوت نتایج بدست آمده از آ ین نامه های مختلف غیر قابل چشم پوشی است و معرفی و اثر شاخصی به نام محصورشدگی نه تنها بی تاثیر نیست بلکه تاثیر بسزایی در نییروی نهیایی قابل تحمل توس ستون های کامپوزیت دارد که در نمودار فوق بطور کامل گویاسیت. همچنیین ایین نتیجه بدست می آید که در آ ین نامه های دیگر مثل و ۶۷8ACI 1Eurocode میتوان با در نظیر گرفتن این شاخص تاثیر این فاکتور را در طراحی لحاظ نمود و نتایج واقعی تری را بدست آورد. تحقیقات تئوری و آزمایشگاهی نشان میدهد که رفتار المان های کامپوزیت توخالی بسیار پیچیده تر از اعضای بتنی خالص میباشد. برای المان های CFST تک الیه حالت تنش سه محوری فق در ناحیه تماسی بین هسته بتنی و پوسته فوالدی وجود دارد. در حالت سیتون هیای CFST دوالییه ای الییه داخلی هسته بتنی در شرای تنشی یکسانی همانند اعضای تک الیه ای قرار دارد امیا الییه بیرونیی را میتوان در شرای تنشی سه محوری مورد تحلیل قرار داد. تحقیقات نشان میدهد که المان های کامپوزیت چند الیه ای ظرفیت باربری بیشتری نسبت به المان ها کامپوزیت تک الیه ای دارند. این افزایش مقاومت با کنش و واکنش اضافی بین الیه های بتنی مجیاور در شرای بارگذاری توجیه میشود. در اعضای کامپوزیت CFST دوالیه ای تغییرشکل های بزرگ در الیه ی داخلی باعث محصورشدگی الیه بیرونی شده و نتیجتا" بازتوزیع تنش ها را بهمراه خواهد داشت و در این شرای میتوان الیه بیرونی بتن را در شرای تنش سه بعدی تحلیل نمود. رفتار المان های CFST تک الیه و چندالیه در اصل متفاوت است. المان های کامپوزیت چندالیه نیه تنها بار بیشتری را تحمل میکنند بلکه انعطافپذیر تر بوده و همچنین ویژگی های بهتری از جمله مدول االستیسیته و تراکم را دارا می باشند. شکست چنین المان هایی بیشتر نرم بوده )شکست نیرم بهتیری دارند( بنابراین در سازه هایی که از این المان ها استفاده میشود امنیت بیشتر خواهد بود. که در واقع از مشاهدات آقایان Artiomas Kuranovas و Audronisدر Kazimieras Kvedaras سال 2۱۱۱ در مقاله ای تحت عنوان رفتار ستون های لوله ای تو خالی پر شده از بتن می باشد که در ایین مقالیه رفتار ستون های CFST تو خالی را وقتی که در آن از یک الیه یا چندالیه بتن اسیتفاده شیود میورد بررسی قرار دادند. هدف اصلی از طرح و اجرای سازه های مرکب که در حقیقت بصورت عام ترکیبی از سازه های فیوالدی و بتنی می باشند دستیابی به مزایای عملکرد سازه ای مشترک هر دو بصیورت همزمیان اسیت. غالیب تحقیقات صورت گرفته در این حوزه به بررسی و بزرگنمایی هر یک از این مزاییا میی پیردازد در ایین قسمت به مروری بر تحقیقات پیشین و تحلیل های صورت گرفته برای ارزییابی رفتیار ایین سیازه هیا پرداخته شده است. از جمله مشکالت فراروی طراحان سازه ها چگونگی اجتناب از کمانش موضعی در ستون های فیوالدی در کنار حفظ توجیه های اقتصادی در طراحی مقاطع می باشد. این مشکل از جمله مواردی اسیت کیه

41 1۷ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق در سازه های مرکب و با کمک گرفتن از بتن منتفع گردیده است. این پدیده گاه با پیر کیردن مقطیع توخالی فوالدی با بتن و گاه با محصور کردن پروفیل فوالدی در بتن مرتفع می گردد. در سیال 2۱۱۷ Grzebieta Xiao-Ling Zhao, Byoungkee Han, Raphael H. مکیانیزم پالستیک را برای پیش بینی رفتار شکست ستون های فیوالدی دو پوسیته ای پیر شیده از بیتن میورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق هر دو مقطع فوالدی داخلی و بیرونی بصورت مقاطع مربعیی توخیالی )SHS( در نظر گرفته شدند. پوسته داخلی مانند تحقیقات قبلی و بدون تغییر در آنالیز در نظر گرفته شد اما پوسته خارجی به طریق ویژه ای اصالح شد. همچنین تاثیر کمانش موضعی در مقطیع خیارجی مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت. پس از تحقیق اینطور نتیجه گرفته شد که تاثیر کمانش موضعی در شکست پوسته بیرونی را میتوان نادیده در نظر گرفت. همچنین از جمله ویژگی های مدل ایجاد شده امکان منظور کردن فشردگی و محدودیت بتن موجیود در بیین دو پوسیته و همچنیین اثیرات کیاهش مقاومت تدریجی آن بود. که پس از انجیام آزمایشیات ضیرورت اسیتفاده از ایین ویژگیی هیا در نتیایج آزمایشات ب ه وضوح دیده شد. در نهایت از تحلیل مکانیزم پالستیک و آزمایشات نتایج بسیار خوب و یکسانی بدست آمد. )شکل ۷5-2( - نمونه ای از ستون کامپوزیت مدفون در بتن در ساختمان های بلند هنگ کنک [۷۱]

42 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 12 یکی دیگر از مزایای ستون های کامپوزیت استفاده از ان ها در ساختمان های بلند و همچنین آسمان خراش ها میباشد. از آنجایی که ستون های فوالدی در ساختمان های بلند دچار پدیده کمانش موضعی هستند و از طرف دیگر استفاده از ستون های بتنی در این نوع سیاختمان هیا مسیئله زمیان را مطیرح میکند و همچنین نرمی و انعطاف پذیری میورد نییاز را نخواهنید داشیت لیذا اسیتفاده از المیان هیای کامپوزیت پیشنهاد میشیود. در ایین خصیوصWong Raymond تحقیقیات بسییار زییادی پیرامیون ساختمان های بلند و همچنین اهمیت آن ها در کشور هنگ کنک انجام داده است. او در این تحقیقات ویژگی های بسیاری برای سازه های کامپوزیت آورده است که هم به لحاظ رفتار سیازهای و هیم بیه لحاظ وسعت طبقات و هزینه حا ز اهمیت هستند. - ساخت ستون های کامپوزیت پر شده از بتن در مرکز چونگ کنک [۷۱] )شکل ۷۳-2( سیستم قاب خمشی شامل تیر و ستون هایی می باشد که بوسیله اتصاالت خمشی به یکدیگر متصیل شده اند و به علت آزادی عمل در طراحی داخلی و جایگزینی مطلوب در و پنجره ها و فرهنگ اجرایی یکی از رایج ترین سیستم ها می باشد. سختی جانبی یک قاب صلب به سختی خمشی ستون ها تیر و اتصاالت در صفحه خمش بستگی دارد. سیستم قاب صلب بتنی به علت استحکام و صیلبیت اتصیاالت مناسب است ولی انعطاف پذیری کم و مدت زمان اجرای سازه های بتنی و وزن و ابعاد تیر و ستون ها مخصوصا در سازه های بلند مرتبه مسئله ساز می باشد از طرف دیگر در سیستم قاب صلب فیوالدی

43 1۶ فصل دوم: تاریخچه و کلیات تحقیق مسا لی همچون پر هزینه بودن اتصال صلب ضعف جوش عدم عالقه به استفاده از سخت کننده ها و وقوع کمانش های موضعی مطرح می شود. در زمینه ی بررسیی طراحیی و رفتیار لیرزه ای قیاب هیای خمشی کامپوزیت ( که متشکل از ستون های کامپوزیت و تیرهای کامپوزیت ییا فیوالدی میی باشید( کارهای تحقیقاتی بسیار گوناگونی در کشورهای چین انگلستان آمریکا و ژاپن انجام شده است. بطور نمونه G. Thermou از دپارتمان مهندسی عمران در یونان Elnashai A. S. از دپارتمان مهندسی عمران در آمریکا و A. Plumier از دپارتمیان مهندسیی عمیران در بلژییک در سیال 2۱۱2 گیروه تحقیقاتی را در زمینه طراحی و رفتار لرزه ای قابهای کامپوزیتی بتنی-فوالدی تشکیل دادند. آن ها در این تحقیق خود از آیین نامه های 1EUROCODE و 8EUROCODE که در مراحیل مقیدماتی تدوین در آن زمان بودند برای طراحی ۳ قاب کامپوزیتی بتنی - فوالدی بهره جستند. در این تحقیق قاب ها را به دو گروه تقسیم میشدند که گروه اول قاب هایی با دال های کامپوزییت و گیروه دوم قیاب هایی با دال های بتنی بودند. ستون های مورد استفاده در این تحقیق از نوع ستون های PEC بودنید. هدف از این تحقیق یافتن مشکالت موجود در زمینه طراحی قاب های کامپوزیت بوده اسیت. از جملیه دیگر تحقیقات می توان به کارهای Elghazouli و همکارانش در انگلسیتان اشیاره کیرد کیه در زمینیه رفتار لرزه ای سیستم قاب خمشی مرکب فعالیت ها و مقاالت مفیدی ارا ه نمودند. عالوه بر مواردی که ذکر شد کارهای تحقیقاتی بسیار مختلفی در این زمینیه در کشیورهای مختلیف دنیا انجام شده است. B.Uy از کشور استرالیا در مورد طراحی مدرن اجیراء و نگهیداری سیازه هیای کامپوزیتی در سال 2۱۱۱ SASSA Akio در میورد قیدمت سیازه هیای کیامپوزیتی و Shun-ichi Nakamura و همکارانش در مورد تکنولوژی های جدید پل های کامپوزیتی هیر دو گیروه از کشیور ژاپن و همچنین Iraj H.P MAMAGHANI استادیار دانشگاه داکوتای شیمالی آمریکیا در سیال 2۱۱1 در مورد طراحی لرزه ای ستون های لوله ای فوالدی جداره نازک پر شیده از بیتن و... نمونیه هایی از کارهای تحقیقاتی هستند که در سال های اخیر در مورد سازه های کامپوزیتی علی الخصیوص ستون های کامپوزیتی به عمل آمده است. سازه با توجه به فواید زیاد سازه های کمپوزیت و تیر و ستون های مرکب و همچنین تایید آن از سوی مراکز علمی دنیا و کمبود دانش کاربردی داخلی لزوم انجام بررسی های بیشتر در کشورمان احساس میشود. تحقیق جناب آقای اصغر مختاری اصل در مورد بررسی دینامیکی لرزه ای ( تاریخچه زمانی ) قاب های کامپوزیتی نمونه ای از این موارد است. در این تحقیق مدل های کامپوزیتی قاب خمشی با ستون های مدفون در بتن بصورت طرح لرزه ای بررسی و تحلیل و سپس در ادامه با سازه های فیوالدی نظییر آن ( از لحاظ بارگذاری و سایر شرای ) مقایسه شده است. سازه های مدل سازه شده در این پیروژه سه نمونه سازه کامپوزیت 5 2 و 8 طبقه و سه نمونه سازه فوالدی 5 2 و 8 طبقه فوالدی هسیتند. هدف از انجام تحلیل و مقایسه در ۶ تیپ طبقاتی مختلف ( 2 5 و ) 8 پاسخ دادن به این سوال است

44 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 11 که در کدام نوع سازه ( کوتاه متوس و مرتفع ) نتایج بهتر و اقتصادی تر است. در این تحقیق از روش آنالیز غیرخطی با استفاده از نرم افزار seismostruct کمک گرفته شده است. پس از انجام تحلیل نتایج بسیار خوبی بدست آمد اوال" سازه های کامپوزیتی در مقایسه با سازه هیای فیوالدی در سیاختمان های با ارتفاع زیاد رفتار لرزه ای خوبی از خود نشان میدهند و از لحاظ اقتصادی نسبت به سیازه هیای فوالدی بهینه تر میباشند. دوما" سازه های کامپوزیت در ساختمان های با ارتفاع کم از لحیاظ رفتیاری مشابه سازه های فوالدی بوده و چندان تفاوتی ندارند. سوما" مقایسه سازه های فوالدی و کامپوزیت در حالت دینامیکی لرزه ای مرید رفتار آن ها در حالت استاتیکی بوده و نتایج مشیابهی از لحیاظ برتیری سازه های کامپوزیتی در ساختمان های مرتفع را بیان میکند. در پژوهشی دیگر که توس آقایان طالب مرادی شقاقی و فریبرز نیاطقی الهیی تهییه شیده بیود اثیر تعدادی از پارامترهای موثر در رفتار ستون های CFT از جمله نسبت بعد مقطیع بیه ضیخامت جیدار فوالدی )D/t( نسبت طول به بعد مقطع عرضی )L/D( و شکل مقطع عرضی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی ۷2 نمونه ستون ساخته شد که تحت بار محوری فشاری توام با بار جانبی متناوب افزایش یابنده تا انهدام کامل ستون تحت آزمایش قرار گرفت. از لحاظ شکل مقطیع عرضی سه شکل : دایره مربع و هشت ضلعی در نظر گرفته شد تا شکل بهینه مشخص گردد. پس از انجام آزمایش نتایج بسیار مفید و حا ز اهمیت بودند که از جمله آن ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد : تعداد چرخه های بارگذاری جانبی متحمل شده نمونه های CFT به مراتب بیشتر از ستون های معمولی بوده است. مقایسه نتایج نشان میدهد که رفتار مقطع دایره از لحاظ شکل پذیری ظرفیت جذب انرژی و تعداد سیکل های قابل تحمل بهتر از رفتار مقاطع دیگر بود. در مراحل اول بارگذاری نسبت پوآسون فوالد بیشتر از بتن است و در بارهای نزدیک به بار نهایی نسبت پوآسون فوالد کمتر از بتن بوده و فوالد بصورت دورگیر بتن را دربر گرفته که موجب افزایش مقاومت فشاری بتن میشود. پرکردن مقاطع قوطی و توخالی با بتن از کمانش موضعی به طرف داخیل جیدارهی فیوالدی جلوگیری نموده و درنتیجه کمانش موضعی جدارهی فوالدی به تعویق میافتد. روز به روز در جهان طرح های مختلفی برای اعضای کامپوزیت و سیستم های مرکب از سیوی شیرکت های فعال در این زمینه ارا ه می شود و شکل های جدیدی از ستون های کامپوزیت طراحی می شیود که در مدت زمان اجرا نیروی انسیانی و فیوالد مصیرفی صیرفه - جیویی عمیده ای دارد وبیا قابلییت اتوماسیون و تولید انبوه با دستگاه های اتوماتیک در کارخانه این مزایا چندین برابر می شود. با توجه به اینکه اکثر تحقیقات صورت گرفته پیرامون مقایسه یک نوع ستون کامپوزیت با ستون های فوالدی ییا بتنی می باشد لذا در این تحقیق به مقایسه تیپ های مختلف ستون های کامپوزیت پرداخته و با توجه به مزایا و معایب بدست آمده بهترین مقطع کامپوزیت را انتخاب می کنیم.

45 فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها

46

47 1۱ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها انواع روش های تحلیل ساختمان های مقاوم در برابر زلزله تغییر نگرش از طراحی بر اساس نیرو به سمت طراحی بر مبنای رفتار و عملکرد سازه روش جدیدی را در زمینه طراحی بوجود آورده است که اصطالحا" طراحیی بیر اسیاس عملکیرد نامییده میشیود. بیرای دستیابی به ظرفیت سازه در آن سوی محدوده االستیک احتیاج به استفاده از تحلیل های غییر خطیی میباشد. در زیر مروری بر انواع روش های تحلیل ساختمان ها در برابر زلزله آورده شده است. تحلیل های خطی منظور از تحلیل خطی تحلیل سازه با در نظر گرفتن رفتار ارتجاعی آن میباشد. بطور کلی از روش های تحلیل خطی زمانی می توان استفاده کرد که رفتار سازه در محیدوده ارتجاعی قرار داشته باشد و یا بعبارت دیگر اگر نسبت نیروی زلزله به ظرفیت باربری اعضاء از 2 کمتر باشد رفتار سازه در محدوده خطی قرار خواهد گرفت و نیازی بیه در نظیر گیرفتن روش های تحلیل غیر خطی نمی باشد. در تحلیل خطی فق اعضای اصلی مدل میشوند و اعضای غیر اصلی فق بیرای تغییرشیکل های حاصل از تحلیل کنترل می شوند زیرا اعضای غیر اصلی معموال" تحت بارهای رفیت و برگشتی کاهش سختی و مقاومت قابل توجهی خواهند داشت و به سرعت از سیستم باربری جانبی خارج می گردند. چنانچه P- یا ترک خوردگی اجزاء بتنی یا بنایی مد نظر باشد. این آثار در تحلیل خطی به صورت ساده شده وارد می گردد. مثال اثر P- در تحلیل استاتیکی خطی بصورت بار اضیافه جانبی و اثر ترک خوردگی صرفا" با کاهش مشخصات مقاطع اعضاء در مدل وارد میشود. روش های تحلیل خطی با فرق ایجاد مفصل خمیری در نقا انتهایی اعضاء تنظیم شده اند. به گونه ای که اگر در مدلی مفصل خمیری در نقطه ای غیر از دو انتها ( نقیا مییانی ) ایجاد شود نتایج حاصل از تحلیل خطی در جهت اطمینان نخواهد بیود لیذا پیس از تحلییل خطی برای اعضاء تحت بارهای ثقلی قابل توجه دیاگرام لنگر خمشی باید ترسیم شود تا بیا استفاده از آن احتمال ایجاد مفصل خمیری در طول عضو بررسی شود. elastic spectral acceleration انواع روش های تحلیل خطی به دو صورت زیر میباشد : الف( تحلیل استاتیکی خطی mass ) 1-3(

48 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 18-۷ -2 در روش تحلیل استاتیکی خطی کل نیروی جانبی ناشی از زلزلیه بصیورت ضیریبی از جیرم ساختمان محاسبه میشود. ( این ضریب همان شتاب طیفی ارتجیاعی اسیت(. اگیر نییروی جانبی بدست آمده از این طریق به سازه اعمال شود و رفتار سیازه ارتجیاعی خطیی فیرق شود تغییر شکل های حاصل با آن چه که در زلزله طرح انتظار می رود برابر خواهد بود. روش های تحلیل استاتیکی هنگامی مناسب هستند که پاسخ سازه هنگام زلزله عمدتا" ناشی از ارتعاش دو مود اول باشد یا بعبارت دیگر اثر مودهای باالتر قابل توجه نباشد. هنگامی اثیر مودهای باالتر از مود او ل ق ا ب ل توج ه ن یس ت ک ی ه س ی اخ تم ا ن کوت ی اه و م ی نظم ب اش ی د ل ی ذا ب یرای ساختمان های بلند و نامنظم الزم است از روش های تحلیل دینامیکی استفاده شود. در روش استاتیکی معادل تنها شتاب مبنای طرح PGA در اسیتخراج روابی مید نظیر قیرار میگیرد و دیگر خصوصیات تحریک از قبیل محتوای فرکانسی زاویه فازی مدت زمیان اثیر زلزله و نیز اثرات مودهای باالتر و... لحاظ نمی گردد. روش تحلیل استاتیکی خطی بر مبنای 2 فرق اساسی زیر استوار است : PGA چیست رفتار مصالح خطی است. علیرغم آن که نیروهای ناشی از زلزله دینامیکی است اثر آن بر روی سیازه بیا اعمیال بیار معادل استاتیکی برآورد می گردد و کل نیروی وارد بر سازه برابر ضریبی از وزن سیاختمان محاسبه می گردد. PGA یا Peak Ground Acceleration یک مقیاس برای شتاب زمین لرزه روی زمین می باشد که یکی از مهمترین پارامترها برای مهندسان زلزلیه اسیت. PGA را همچنیین بعنیوان DBEGM یا Design Basis Earthquake Ground Motion هم میشناسند. برخالف ریشتر و مقیاس های بزرگی لحظه ای دیگر PGA بر مبنای انرژی کل یک زلزلیه نمیی باشید. بلکیه PGA مقیاسی برای چگونگی حرکت زمین در هنگام زمین لرزه در یک نقطه جغرافیایی مشخص است. را بوسیله ی ابزارهایی چون شتاب نگاشت اندازه گیری می کنند. ب( تحلیل دینامیکی خطی PGA در روش تحلیل دینامیکی خطی نیروها و تغییرشکل های ناشی از زلزله با استفاده از رواب تعادل دینامیکی حاکم بر مدل ارتجاعی سازه تعیین می شود. از آن جا که در این روش مشخصات دینامیکی سازه دز تحلیل وارد می گردد نتایج حاصل دقیق تر از روش تحلیل استاتیکی خواهد بود اما به هر حال رفتار غیر خطی مصیالح منظیور نمی گردد. تحلیل دینامیکی خطی می تواند به دو روش طیفی و تاریخچه زمانی انجام شود.

49 1۳ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها )۷ )2 در روش طیفی طیف مورد استفاده باید طیف ارتجاعی خطی بدون اصالح برای تغیییر شکل های غیر خطی باشد. نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی خطی برای سازه هایی که رفتار آن ها در طول زلزله خطی باقی می ماند نزدیک به واقعیت است. در تحلیل تاریخچه زمانی پاسخ سازه با استفاده از رواب دینامیکی در گام های زمانی کوتاه محاسبه میشود. در این روش باید پاسخ مدل سازه تحت تحرییک شیتاب زمیین براساس حداقل ۶ شتاب نگاشت محاسبه شود. فرضیات خاص این روش در محدوده ی رفتار خطی عبارتند از: رفتار سازه را میتوان بصورت ترکیب خطی از حالت های مودهای ارتعاشی مختلف سیازه کیه مستقل از یکدیگرند محاسبه نمود زمان تناوب ارتعاشات سازه در هر مود در طول زلزله ثابت است. نکته : حداکثر بازتاب های دینامیکی سازه از قبیل نیروهای داخلی اعضاء تغییرمکیان هیا نیروهیای طبقات برش های طبقات و عکس العمل پایه در هر مود را باید با روش های آمیاری شیناخته شیده مانند روش جذر مجموع مربعات) SRSS (و ۷ یا روش ترکیب مربعیی کامیل بازتیاب هیای حیداکثر هیر مد) )CQC 2 تعیین نمود. ترکیب اثرات حداکثر مودها در ساختمان های نامنظم در پالن و یا در مواردی که زمان های تناوب دو یا چند مود سازه با یکدیگر نزدیک باشند بایید صیرفا" بیا روش هیایی کیه اندرکنش مودهای ارتعاشی را در نظر میگیرد مانند روش ترکیب مربعی کامل انجام شود. تحلیل های غیرخطی منظور از تحلیل غیر خطی تحلیل سازه با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی اجیزاء آن بیه دلییل رفتیار غیرخطی مصالح ترک خوردگی و اثرات غیرخطی هندسی میباشد. در روش هیای تحلییل غیرخطیی مفصل های خمیری در نقا حداکثر لنگرهای ناشی از بارهای ثقلی پیش بینی شیده و تحلییل میدل سازه بر این اساس انجام میشود. پس از تحلیل با استفاده از نتایج حاصل باید دیاگرام لنگر خمشی عضو مجددا" ترسیم شده و محل تشکیل مفصل های خمیری کنترل شود.شکل زیر اختالف دو روش خطیی و غیر خطی را نشان می دهد. خ منحنی رفتار واقعی مصالح یا رفتار جز ی از سازه و خی مسیتقیم رفتار خطی فرق شده را نشان میدهد. 1 - Square Root of the Sum of the Squares 2 - Complete Quadratic Combination

50 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 5۱ )شکل ۷-۶ ( مقایسه رفتار خطی و غیرخطی - در تحلیل غیر خطی تمام اعضای اصلی و غیراصلی مدل شده و اثیر کیاهش مقاومیت و سیختی اجیزاء )کاهندگی( در مدل وارد میشود. بطور کلی برای سیستم هایی که انتظار می رود رفتار غیرخطی داشته باشند نیروها و تغییرشکل ها را می توان با استفاده از تحلیل های زیر بدست آورد: الف( تحلیل های دقیق : به منظور تحلیل دقیق یک سازه میتوان از روش تحلیل دینامیکی غیرخطیی استفاده نمود که در این روش ابتدا مشخصات غیرخطی اعضای سازه تعریف شده و سپس با استفاده از شتاب نگاشت ها تحلیل مورد نظر صورت پذیرد. در واقع در این کیار تحقیقیی از همیین روش بیرای تحلیل استفاده میشود. که این نوع تحلیل ها را نیز می توان با بکارگیری یکی از دو روش زیر انجام داد: تحلیل تاریخچه زمانی )RHA( - تحلیل دینامیکی افزایشی )IDA) IDA : Incremental Dynamic Analysis RHA : Response History Analysis در روش تحلیل دقیق به هیچ وجه نمی توان از طیف های خطی و یا غیرخطی استفاده نمود ولی برای روش های غیردقیق که رفتار غیرخطی سازه را نیز میتوانند در نظر بگیرند میتیوان از روش هیای زییر استفاده نمود: ب( تحلیل های ساده شده بعنوان مثال استفاده از طیف پاسخ غیرخطی و یا استاتیکی غیرخطی. ج( تحلیل های تقریبی )مانند روش استاتیکی معادل که با در نظر گرفتن ضریب رفتیار میتیوان بیه صورت تقریبی اثر رفتار غیرخطی را وارد نمود(.

51 5۷ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها تحلیل غیر خطی دینامیکی انواع تحلیل های غیرخطی تحلیل غیرخطی استاتیکی )پوش اور( آنالیز دینامیکی با طیف پاسخ غیرخطی تحلیل های غیرخطی دینامیکی تحلیل دینامیکی افزایشی آنالیز تاریخچه زمانی غیرخطی آنالیز دینامیکی با استفاده از طیف پاسخ غیرخطی : در این روش بدنبال ماکزیمم پاسخ سازه با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی در برابر زلزله هایی هستیم که در گذشته اتفاق افتاده و احتمال رویداد آن ها در آینده نیز وجود دارد. مزیت این روش تعیین حداکثر پاسخ غیرخطی سازه ها با سرعت عمل باال میباشد و عمل رسیدن به نتایح بدون انجام محاسبات طوالنی انجام میشود. این روش در میان روش های رایج تحلیل نیست چرا که آیین نامه ها طیف غیرخطی را در اختیار ما نمی گذارند بنابراین برای استفاده از این روش ابتدا باید طیف پاسخ غیرخطی مربوطه را بدست آورد و سپس از این روش استفاده نمود که در این صورت این فرآیند بسیار وقت گیر خواهد شد. تحلیل دینامیکی افزایشی : در این تحلیل سازه تحت تاثیر یک سری از تحلیل های تاریخچه زمیانی قرار میگیرد که شدت این تاریخچه زمانی ها به تدریج افزایش می یابید. بعبیارت دیگیر در ایین روش مقدار شتاب ماکزیمم به صورت افزایشی از یک مقدار بسیار کم که در طی آن پاسیخ سیازه االسیتیک است مقیاس شده و به تدریج افزایش می یابدتا به نقطه حالت حدی هدف پس از تسلیم برسیم. در این حالت مقادیر ماکزیمم برش پایه در مقابل تغییرمکان ماکزیمم بعد از هر بار اجیرای تحلییل ترسییم میشود که به نمودار حاصل اصطالحا" نمودار پوش اور دینامیکی ییه منحنیی هیای پیوش IDA گفتیه میشود. نرم افزار Seismostruct این کار را به خوبی انجام میدهد. آنالیز تاریخچه زمانی غیرخطی : در آنالیز تاریخچه زمانی آثار مودهای باالتر و تغییرات در الگوی بیار اینرسی به علت نرم شدگی سازه در خالل زلزله به طور خودکار در نظر گرفته میشود. بطور کلی روش آنالیز دینامیکی غیرخطی در مقایسه با روش استاتیکی غیرخطی به علیت اجتنیاب از

52 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 52 تقریب های موجود برای ساده سازی مدل سازه ای دقت بیشتری دارد امیا بیا توجیه بیه حجیم زییاد اطالعات ورودی مورد نیاز ( شتاب نگاشت حرکت زمین رفتار هیستریک اعضای سازه و...( و زمان بر بودن این آنالیز برای سازه ها با المان های زیاد انجام چنین محاسبات زیاد و پیچیده به علت محدودیت های نرم افزارها و سخت افزارهای موجود و حساس بودن این روش تنها برای کارهای تحقیقیاتی و ییا طراحی سازه های خاص مناسب میباشد. تحلیل استاتیکی غیرخطی )پوش اور( آنالیز پوش اور یک تحلیل استاتیکی غیرخطی تحت اثر بارهای جانبی فزاینده است. هیدف از تحلییل استاتیکی غیرخطی فزاینده برآورد رفتار مورد انتظار یک سیستم سازه ای به کمک تخمین مقاومت و تغییر شکل مورد نیاز بوسیله انجام یک تحلیل استاتیکی غیرخطی با در نظر گرفتن زلزله های طراحی و پس از آن مقایسه مقادیر مورد نیاز با ظرفیت های موجود در سطح رفتاری یا عملکیردی میورد نظیر است. است. دلیل استفاده از این نوع آنالیز سرعت باالی انجام آن سادگی و تفسیر نتایج و دقت قابل قبول شتاب نگاشت ها Recordings( Accelerometer ) سه روش برای بدست آوردن زلزله ها یا رکوردهای حرکات زمین لرزه مانند )تاریخچه زمیانی( وجیود دارد. روش اول رکوردهای طبیعی زلزله میباشد که در دهه اخیر از نظر دسترسی به اطالعات حرکتی با کیفیت باال از منابع مختلف پیشرفت سریعی داشته است. روش دیگر به کار بیردن سییگنال تصیادفی میباشد که با درصدی از تقریب با طیف مورد نظیر همخیوانی دارد بیه ایین نیوع سییگنا لهیا عمومیا" رکوردهای مصنوعی گفته میشود. و باالخره روش سوم استفاده از مدل های ریاضی مانند سری هیای وابسته به زمان که شبیه به حرکات قوی زمین لرزه هستند. مدل های ریاضی بدلیل شباهت بیشتر به رکوردهای طبیعی نسبت به سیگنال ها امروزه بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند. توضیحات بیشتر در مورد این سه انتخاب ( رکوردهای طبیعی رکوردهای مصنوعی و رکوردهایی که براساس فرمول هیای ریاضی هستند( در زیر آورده شده است. رکوردهای طبیعی بیشتر آیین نامه ها زمان استفاده از رکوردهای طبیعی زلزله به کار بردن حداقل ۶ تا ۱ شتاب نگاشت را که اوال" بسطی معقول در دامنه تناوب سازه نشان دهند و ثانیا" به طور مناسب مقیاس شده باشند توصیه میکنند. ( مقیاس کردن شتاب نگاشت ها در ادامه توضیح داده خواهد شد(. در غیر اینصیورت شتاب نگاشت های مصنوعی میتوانند مورد استفاده قرار بگیرند به شر آنکه توزیع فرکانس های انرژی برای پریود ارتعاشی سازه مناسب باشد. برای اطمینان از این ویژگی میتوان از رکیوردی کیه بیا شیکل

53 5۶ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها طیفی تا ید شده همخوانی دارد استفاده کرد. -۷-۷ -2 این نکته هم حا ز اهمیت میباشد که برای انتخاب رکوردهای طبیعی دو نکته زیر را باید مد مدنظر قرار داد: تفاوت های منظقه ای 2- معیارهای انتخاب تفاوت های منطقه ای : مطالعات نشان میدهد که تفاوت هیای منطقیه ای تیاثیر زییادی بیر حرکت زمین لرزه می گذارد. برای انجام یک مقایسه قابل قبول از خصوصیت های زمین لرزه در مناطق مختلف شتاب نگاشت های ثبت شده در هر منطقه باید تحیت شیرای یکسیان مانند بزرگی عمق مکانیزم حصوصیات منطقه و... باشد که دسترسی به این امیر بسییار دشولر و یا تقریبا" غیرممکن است. از مطالعات گذشته اینطور بر می آیید کیه تفیاوت هیای منطقه ای حرکات زمین بسیار با اهمیت هستند. به عنوان نتیجه گییری میتیوان گفیت کیه چون زلزله های ثبت شده در مناطق مختلف با یکیدیگر اخیتالف داشیته و ایین اخیتالف را میتوان در طیف طراحی نیز مشاهده نمود و از طرفی چون این طیف ها بر اساس بزرگتیرین زلزله و زلزله مبنای طرح تهیه میشوند برای استفاده از این شتاب نگاشت ها بایید آن هیا را مقیاس یا همپایه کرد. معیاره ای انتخاب : برای انتخاب شتاب نگاشتی که بیشتزین شباهت را به زلزله طرح میورد نظر دارد الزم اسیت کیه بیشیتر پارامترهیای مهیم شتابنگاشیت هیا را بررسیی کیرده و آن شتابنگاشتی که پارامترهای آن بیشترین شباهت را با زلزله طرح مورد نظر دارد انتخاب نمود. پارامترهایی که خصوصیات شتابنگاشت ها را رقم میزنند به ۶ دسته تقسیم میشوند که شامل منبع زلزله فاصله از منبع و محل ثبت زلزله میشوند. مهمترین پارامترهای هر دسته بصورت زیر خالصه میشوند : منبع )۷( : بزرگی مکانیزم تخریب عمق کانونی و... مسیر )2( : فاصله و جهت زلزله منطقه )۶( : زمین شناسی منطقه و توپوگرافی پارامترهای معرفی شده اگرچه جامع نیستند اما شامل پارامترهایی میشوند که خصوصیات زمین لرزه را تعیین میکند. پس مناسبترین انتخاب بستگی به ویژگی هایی دارد که بیشترین اهمییت را از دییدگاه مهندس سازه دارد و بر طبق آن دسته از پارامترها انتخاب صورت گیرد. رکوردهای مصنوعی شتابنگاشت های مصنوعی روشی برای تولید کردن سیگنال هایی شبیه به شتابنگاشت هیای طبیعیی

54 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 51 مورد نیاز مهندسان می باشد. شتابنگاشت ها میتوانند از طریق روش لرزش اتفاقی بطور ریاضی شیبیه سازی شوند. پرکاربردترین روش برای تولید شتابنگاشت های مصنوعی ایجاد یک سیگنال سیفید بیا طیف پاسخی سازگار با طیف پاسخ هدف میباشد که معموال" دقت از پیش تعیین شده ای دارد. بیرای مثال با %۶ تا %5 اختالف با طیف پاسخ هدف. ( سیگنال سفید سیگنالی اسیت کیه بهمیراه صیدایی ناخوشایند مانند صدای برفک تلوزیون یا رادیوی روشن تنظیم نشیده میباشید. ) طییف پاسیخ هیدف میتواند طیف پاسخ یک زلزله مخرب و یا طیف پاسخ آیین نامه ای باشد. در شیکل زییر نمونیه ای از رکورد مصنوعی نشان داده شده است )سمت چپ( که الگوی آن طیف پاسیخ آییین نامیه ای )سیمت راست( میباشد. )شکل 2-۶ ( رکوردهای مصنوعی [۷۳] رکوردهای بدست آمده از فرمول های ریاضی پیشرفت قابل توجه در زمینه ژ وفیزیک لرزه ای و مدلسازی انتشار امواج باعیث افیزایش فرمیول هیای مختل برای ایجاد سیگنال های زلزله مانند شده است. از دییدگاه ییک مهنیدس عمیران از چنیین مدلسازی هایی حتی در مقیاس کوچک میتوان در مناطقی از جهان که رکوردهیای طبیعیی موجیود نمی باشد استفاده کرد. از خصوصیات بارز این مدل های فرضی این است که فرصتی فراهم می آورند تا بتوان بطور کیفی تاثیر پارامترهای مختلف را بر ویژگی حرکات زمین بررسی نمیود. بنیابراین اینگونیه رکوردها باید با احتیا و با آگاهی کامل از محدودیت های آنان ایجاد شوند. یکی از روش های ایجیاد اینگونه شتابنگاشت ها استفاده از سری های فوریه میباشد. شکل زیر نشان دهنیده ییک شتابنگاشیت طبیعی )سمت چپ( میباشد که از طریق مدل های ریاضی شتابنگاشت مربو به آن )سمت راست( ایجاد شده است.

55 55 فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها )شکل ۶-۶( رکوردهای بدست آمده از فرمول ریاضی [۷۳] نحوه انتخاب شتاب نگاشت ها این که چگونه بهترین شتابنگاشت را انتخاب کنیم مانند جواب دادن به ایین سیوال اسیت کیه " چیه پارامترهایی از زلزله برای انتخاب رکوردها باید در نظر گرفتیه شیود " مفهیوم بهینیه سیازی در علیم مهندسی این مطلب را میرساند که آسانترین راه برای جواب دادن به این سوال این است که بگیوییم " مهم نیست کدام شتاب نگاشت را انتخاب میکنیم " که یعنی این که انتخاب شتابنگاشت مسئله مهمی نیست. اما این مطلب در مقیاس های پایین تر قابل قبول اسیت. همیانطور کیه در قسیمت رکوردهیای طبیعی ذکر شد انتخاب شتابنگاشت معموال" برابر با وفق دادن مثلث سه گانه بزرگی فاصله از گسل و شرای محل میباشد اما چون در محاسبه بزرگی و فاصله از گسل قطعیت وجود نیدارد لیذا بمنظیور افزایش احتمال یافتن رکورد مناسب معقول است که رکوردها را در محدوده ای از طییف میورد نظیر جستجو کنیم. بطور مثال برای بزرگی در محدوده ای بیین ۱ ۶ واحید و بیرای فاصیله 2۱ 1۱ کیلومتر معقول است. این بحث البته در مورد آنالیز االستیک صادق است. اما در ارتبا با معقوله آنالیز غیراالستیک افزایش فاصله باعث افزایش مدت زمان شده که نتیجتا" تاثیر بسزایی بر پاسخ دارد. بعنوان نتیجه گیری شتابنگاشت باید حد االمکان نمایانگر حرکت واقعی زمین در محل احداث بنا در هنگام زلزله باشد. بدین منظور باید حداقل ۶ شتاب با ویژگی های زیر در تحلیل مورد اسیتفاده قیرار بگیرد. در صورتیکه شتابنگاشت ها مربو به زلزله های واقعی اتفاق افتاده در منطقه دیگر باشند بایید حتیی المقدور سعی شود ویژگی های زمین شناسی تکتونیکی لرزه شناسی و به خصوص الیه های خیاک در محل شتاب نگار با محل ساختمان مورد نظر مشابهت داشته باشند. بطور مثال اگر ساختمان میورد نظر در محل با خاک سخت بنا شده است باید خاک در محل شتابنگاشت مورد نظر از نوع سخت باشد. مدت زمان حرکت شدید در شتابنگاشت ها باید زمانی حداقل برابر ۷۱ ثانیه و یا سه برابر زمان تناوب اصلی سازه مورد نظر باشد)هرکدام بیشتر شد(. نکته دیگر فاصله کانونی شتابنگاشت های انتخاب شده

56 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 5۳ میباشد بعبارتی اگر محل ساختمان نزدیک یا دور از گسل است حا ظ اهمییت میباشید. ایین امیر بیر محتوای شتاب نگاشت های انتخابی تاثیر دارد و در نهایت باعث بدست آمدن ضرایب اسکیل متفیاوتی میشود. دیدگاه های آیین نامه ای در مورد نحوه انتخاب شتاب نگاشت ها در این بخش دیدگاه آیین نامه ۷ UBC۳۱ و 28۱۱ ایران در مورد انتخاب شتاب نگاشت ها ذکر میشود. UBC79 در این آ ین نامه آمده است شتابنگاشت مورد نظر باید حداقل احتمال تجاوز بیش از %۷۱ در طی 5۱ سال داشته باشد. این شتابنگاشت برای منطقه ی مشخص باید با حرکات واقعی زمین لرزه مطابقیت داشته باشد و طیف پاسخ آن باید به تنهایی و یا در ترکیب تقریبا با طیف طرح منطقه با میراییی %5 منطبق باشد. آنالیز تاریخچهی زمانی باید بوسیلهی حداقل سه شتابنگاشت حقیقی که به طور مناسب انتخاب شدهاند انجام گیرد. شتابنگاشت های مناسب باید از نظر شدت فاصله گسل و مکانیزم منبیع لرزه ای با زلزلهی طرح یکسان باشد. زمانی که سه زوج شتابنگاشت حقیقی مناسب در دسترس نباشد از شتابنگاشت های مصنوعی مناسب باید استفاده نمود. باید شتابنگاشت ها طوری مقیاس شوند که طیف طراحی هدف با میرایی %5 در محدوده زمان های تناوب ۱.2T تا حاصل از شتابنگاشت ها باشد. ۷.5T حداکثر ۷.1 برابر طیف برای هر آنالیز تاریخچهی زمانی باید پارامترهای دلخواه محاسبه شود. اگر از سه شیتابنگاشیت بیرای آنالیز استفاده شده باشد ماگزیمم پاسخ برای هر پارامتر دلخواه برای طراحی انتخاب خواهد شد و اگیر برای آنالیز از هفت شتاب نگاشت و یا بیشتر استفاده گردد برای طراحی از مقدار متوس پارامتر میورد نظر استفاده خواهد شد. آیین نامه 0022 ایران حرکت زمین بر مبنای طراحی در این آیین نامه به حرکت زلزله ای اطالق میشود که احتمال وقوع آن طی 5۱ سال عمر مفید سازه کمتر از %۷۱ باشد. این زلزله زلزله طرح و طیف بازتاب شتاب آن طیف طرح نامیده میشود. در این آیین نامه آمده است اثرات حرکت زمین ممکن است بیه یکیی از صیورت نمود. های طیف بازتاب شتاب و یا تغییرات زمانی تغییرات شتاب مشخص شود. برای )طیف بازتاب شتاب( میتوان از )طیف طرح استاندارد( و یا از )طیف طرح ویژه ساختگاه( استفاده 1 - Uniform Building Code

57 5۱ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها استفاده از هریک از این طیف ها برای کلیه ساختمان ها اختیاری است. تنها در مورد سیاختمان هیایی که طبق این آیین نامه مشمول استفاده از روش تحلیل دینامیکی می شوند و در آن ها یکی از شرای زیر موجود است به کارگیری طیف طرح ویژه ساختگاه الزامی است. الف - ساختمان های ( با اهمیت خیلی زیاد و زیاد( که بر روی زمین نوع IV ساخته میشوند. ب - ساختمان های بلندتر از 5۱ متر که بر روی زمین نوع IV ساخته میشوند. پ - ساختمان های بلندتر از از ۳۱ متر ساخته میشوند. طیف طرح استاندارد 5۱ متر که بر روی زمین های II -ب و III -ب با ضخامت الیه خاک بیش این طیف که منعکس کننده اثر حرکت زمین برای زلزله طرح در آیین نامیه اسیت از حاصیل ضیرب مقادیر بازتاب ساختمان B در پارامترهای : نسبت شتاب مبنای A ضریب اهمیت I و عکیس ضیریب رفتار R/۷ بدست می آید. در تعیین این طیف نسبت میرایی 5 درصد در نظر گرفته شده است. طیف طرح ویژه ساختگاه این طیف با استفاده از مشخصات زلزله های منطقه ساختگاه و با توجه به ویژگی های زمین شناسیی تکتونیکی لرزه شناسی میزان خطرپذیری و مشخصات الیه های مختلف ساختگاه و با به کیارگیری نسبت میرایی 5 درصد تعیین میگردد. در صورتی که نوع ساختمان و سطح زلزلیه میورد نظیر نسیبت میرایی متفاوتی را ایجاب کند میتوان آن را مبنای تهیه طیف قرار داد. مقادیر محاسبه شده این طیف باید در ضریب اهمیت I و عکس ضریب رفتار R/۷ ضرب شود. مقادیر طیف طرح ویژه ساختگاه نباید کمتر از دو سوم مقادیر طیف طرح استاندارد اختیار شود. تاریخچه زمانی شتاب شتاب نگاشت شتاب نگاشت هایی که در تعیین اثر حرکت زمین مورد استفاده قرار میگیرند باید تا حد امکان نمایان گر حرکت واقعی زمین در محل احداث بنا در هنگام وقوع زلزله باشند. برای نیل به این هیدف الزم است حداقل سه زوج شتاب نگاشت متعلق به مولفه های افقی سه زلزله مختلف ثبت شیده کیه دارای ویژگی های زیر باشند انتخاب شوند: الف- شتاب نگاشت ها متعلق به زلزله هایی باشند که شرای زلزله طرح را ارضا کنند و در آن ها آثار : بزرگا فاصله از گسل ساز و کار چشمه لرزه زا در نظر گرفته شده باشد. ب- ساختگاه های شتاب نگاشت ها باید به لحاظ ویژگی های زمین شناسی تکتونیکی لرزه شناسی و بخصوص مشخصات الیه های خاک با زمین محل ساختمان تا حد امکان مشابهت داشته باشند. پ-مدت زمان حرکت شدید زمین در شتاب نگاشت ها حداقل برابر با ۷۱ ثانیه یا سه برابر زمان تناوب اصلی سازه هرکدام بیشتر است باشد. مدت زمان حرکت شدید شتاب نگاشت ها را میتیوان از روش های معتبر مانند توزیع تجمعی انرژی تعیین کرد.

58 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 58 در مواردی که سه زوج شتاب نگاشت ثبت شده با مشخصات مورد نظر در دسترس نباشند میتوان به جای آن ها از زوج های مناسب شتاب نگاشت های شبیه سازی شده مصنوعی استفاده کرد[ ۶ ]. نتیجتا" راهنمایی هایی که در آیین نامه های طراحی لرزه ای بر چگونگی انتخیاب رکوردهیای واقعیی مناسب آورده شده است معموال" بر سازگاری با طیف پاسخ بیشتر از پارامترهای لیرزه ای داللیت دارد. بنابراین رکوردها برای سازگاری با طیف پاسخ طراحی بر اساس پارامترهای حرکت زمین مانند PGA PGV و مدت وقوع زلزله انتخاب میشوند. در آیین نامه های طراحی لرزه ای توصیه های کلی بیرای انتخاب رکوردها آورده شده است تا خصوصیت های یکسانی مثل بزرگا فاصله شرای محیل و نیوع گسل با طیف طراحی داشته باشد. مطلوب است که بزرگای زلزله تفاوتی در حدود ۱ 2 واحد بزرگی با بزرگای هدف )طیف هدف( داشته باشد. برای زلزله هایی که در محل های نزدیک گسل اتفاق افتاده است فاکتور فاصله از گسل بسیار مهم میباشد. شرای محلی نیز تاثیر زیادی بر خصوصیات و فرکانس رکوردهای زلزله دارد. شتاب نگاشت های انتخاب شده بر طبق مواردی که در قسمت شتاب نگاشت ها ذکر شد و همچنین مواردی که آیین نامه های مختلف در مورد نحوه انتخاب شتاب نگاشت ها به آن اشاره کردند در این کار تحقیقاتی از سه شتاب نگاشت زلزله های Northridge Tabas و ChiChi استفاده شده است که مشخصات هریک در جدول ۶-۷ و 2-۶ آورده شده است. PGA ماکزیمم شتاب زلزله PGV ماکزیمم سیرعت زلزلیه Duration مدت زمان تداوم زلزله و Time Step فاصله زمانی داده ها میباشد. در اشکال 1-۶ تیا 8-۶ 2۱ ثانیه از مهمترین قسمت شتاب نگاشت ها آورده شده است. جدول) 1-3 ( مشخصات شتاب نگاشت ها در راستای [10X]

59 5۳ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها 4.00E E E E-01 g (m/s^2) 0.00E E E E E-01 Tabas (X) Time (sec) شکل )1-۶( - شتاب نگاشت اولیه محور X زلزله TABAS g (m/s^2) 3.00E E E E E E E-01 Northridge (X) Time(sec) شکل) 5-۶ ( - شتاب نگاشت اولیه محور x زلزله Northridge

60 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳۱ 4.00E E E E E+00 g (m/s^2) -1.00E E E E-01 chi chi (x) time (sec) - شتاب نگاشت اولیه محور x زلزله Chi Chi شکل )۳-۶( جدول )0-3(- مشخصات شتاب نگاشت ها در راستای [10Y]

61 ۳۷ 5.00E E E E-01 g (m/s^2) 1.00E E E E E-01 tabas (Y) فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها Time(sec) - شتاب نگاشت اولیه محور Y زلزله TABAS شکل )۱-۶( 4.00E E E E-01 g (m/s^2) 0.00E E E E E-01 Northridge (Y) Time(sec) شکل) 8-۶ ( - شتاب نگاشت اولیه محور x زلزله Northridge

62 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳2 4.00E E E E-01 g (m/s^2) 0.00E E E E E-01 chi chi (Y) Time (sec) - شتاب نگاشت اولیه محور x زلزله Chi Chi شکل )۳-۶( اصالح شتاب نگاشت ها %5 شتاب نگاشت های مورد استفاده برای زلزله طراحی باید تا حد امکان نمایانگر حرکت افقی زمین محل ساخت بر اثر زلزله باشد. برای قابل مقایسه بودن نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی بیا روش های تحلیل طیفی و یا استاتیکی معادل الزم است نسبت به مقیاس سازی رکوردهای مورد نظر اقدام گردد. جهت مقیاس سازی رکورد زلزله ها روش های مختلفی ارا یه شیده اسیت. در مقالیه ای از H.Keypour Y.M.Fahjan و Z.Ozdemir دو روش برای مقیاس سازی رکوردها ذکر شده اسیت که اولین روش مقیاس سازی شتاب نگاشت ها در حوزه زمانی و دومین روش مقییاس سیازی شیتاب نگاشت ها در حوزه فرکانس میباشد. در مقاله ای دیگر از آقای رضا مهرابیان روش های مختلفی برای مقیاس سازی مطرح شده است [ ۷8 و ۷۳ ] : روش ۷( استفاده از میانگین حسابی شتاب طیفی خطی در پریود اصلی سازه برای رکوردها با میرایی. ( )). %5 روش -2( استفاده از میانگین حسابی متوس شتاب طیفی در محدوده زمیان تنیاوب خطیی میود اول ارتعاشی و زمان تناوب غیر خطیی میود اول ارتعاشیی (( ۱ ( بیرای رکوردهیای مختلیف در میرایی روش ۶( مقیاس سازی در حوزه زمان. که مشترکا" در این مقاله و مقاله های دیگر نییز آورده شیده است به این صورت میباشد که ابتدا مربع اختالف بین طیف انتخابی با یک ضریب مجهول γ و طییف

63 ۳۶ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها هدف محاسبه میگردد و سپس در یک محدوده از زمان تناوب انتگرال گیری می کنییم و مشیتق ایین اختالف را برابر صفر قرار میدهیم تا این اختالف مینیمم گردد. = [ ) )] 2 Min = ۱ γ به این ترتیب مقدار γ از رابطه زیر قابل تعیین خواهد بود : ) )) ) 2-۶ ( )) 2 در رابطه اخیر γ ضریب مقیاس پاسخ شتاب استاندارد و (T) طیف پاسخ شتاب رکیورد زلزلیه (T) طییف محدوده زمان تناوب مقیاس سازی را مشخص می نماید که در ایین جا این محدوده ۱ 2 ۱ و ۷ 5 ۱ در مظر گرفته شده است. روش 1( آنالیز دینامیکی غیر خطی مقیاس شده. مقیاس نمودن شتاب نگاشت ها باید به روشی انجام شود که بطور مناسیبی توانیایی تحرییک سیازه را داشته باشد و نیز پریود سازه در محدوده پریودی قرار داشته باشد که این شتاب نگاشت هیا قیادر بیه تحریک و تشدید آن باشد. بنابراین عمده توجه باید به طیف حاصل از شتاب نگاشت باشد تا بتوانید محدوده فرکانس آن شتاب نگاشت و شتاب تحریک متناظر با آن را شناسایی نماید. روش هیایی کیه مقیاس سازی را در محدوده ای از زمان تناوب انجام می دهند نتایج قابل قبول تیری نسیبت بیه روش هایی که در یک زمان تناوب مشخص مقیاس سازی را انجام می دهد ارا ه می دهد. با توجه بیه اینکیه روش آیین نامه 28۱۱ توانایی تحریک کامل سازه را دارا بوده و روشی مبنی بر طیف شتاب نگاشت ها با دقت نظر به پریود سازه میباشد و آیین نامه معتبر کشور است لذا مقیاس سازی شتاب نگاشت ها را به روش آیین نامه 28۱۱ انجام می دهیم. مقیاس سازی شتاب نگاشت ها به روش آیین نامه 0022 الف کلیه شتاب نگاشت ها به مقدار حداکثر خود مقیاس شوند. بدین معنی که حداکثر شتاب همیه آن ها برابر با شتاب ثقل g گردد. ب طیف پاسخ شتاب هریک از زوج شتاب نگاشت های مقیاس شده با منظور کردن نسبت میرایی 5 درصد تعیین شود. پ طیف های پاسخ هر زوج شتاب نگاشت با استفاده از روش جذر مجموع مربعات با یکدیگر ترکیب

64 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳1 شده و یک طیف ترکیبی واحد برای هر زوج ساخته شود. ت طیف های پاسخ ترکیبی سه زوج شتاب نگاشت متوس گیری شده و در محیدوده زمیان هیای تناوب ۱.2T و ۷.5T با طیف طرح استاندارد مقایسه می شود. ضریب مقیاس آن چنان تعیین شود که در این محدوده مقادیر متوس ها در هیچ حالت کمتر از ۷.1 برابر مقدار نظیر آن در طییف اسیتاندارد نباشد. T زمان تناوب اصلی ساختمان می باشد. ث ضریب مقیاس تعیین شده باید در شتاب نگاشت های مقیاس شده در بند )الف( ضرب شود و در تحلیل دینامیکی مورد استفاده قرار گیرد. اصالح شتاب نگاشت های انتخاب شده به روش آیین نامه 0022 ایران با توجه به اینکه روش آیین نامه 28۱۱ توانایی تحریک کامل سازه را دارا بوده و روشی مبنی بر طیف شتاب نگاشت ها با دقت نظر به پریود سازه میباشد و آیین نامه معتبر کشور است لذا مقییاس سیازی شتاب نگاشت ها را به روش آیین نامه 28۱۱ انجام می دهیم. مراحل مقیاس سازی شتاب نگاشت ها مطابق آیین نامه 28۱۱ ایران دارای پنج گام الف تا ث می باشد که در قسمت قبل توضیح داده شد. مطابق با همین روش اقدام به مقیاس سازی شتاب نگاشت ها میی کنیم: الف- کلیه ی شتاب نگاشت ها به مقدار حداکثر خود مقیاس می شوند. بدین معنی که حداکثر شتاب همه ی آن ها برابر با شتاب ثقل g گردد. یعنی ارقام هرکدام از شتاب نگاشت ها ابتدا به مقدار حداکثر شتاب زمین )PGA( تقسیم می شوند و سپس به مقدار شتاب تقل g ضرب میشوند. مطابق جدول ۷-۶ و 2-۶ حداکثر شتاب زمین در هرکدام از زلزلیه هیای افزار Northridge Tabas و Chichi در راستای X به ترتیب برابر ۱.2۶۷ ۱.۶28 و ۱.۶۳1 و در راستای Y به ترتیب برابر ۱.1۱۳ ۱.۶58 و ۱.۶15 می باشد. ب- طیف پاسخ شتاب هریک از زوج شتاب نگاشت های مقیاس شده با نسبت میرایی %5 تعیین میی گردد. این طیف ها در دو جهت X و Y در شکل های ۷۱-۶ الی ۷5-۶ آماده شده اند. این کار بوسیله نرم افزار Seismosignal یا Seismic signal processing انجام می گیرد. در این پروژه از نرم Seismosignal کمک گرفته شده است.

65 Response Acceleration [g] Response Acceleration [g] ۳5 فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها Damp. 5.0% Damp. 5.0% Period [sec] )شکل ۷۱-۶( - طیف پاسخ شتاب نگاشت زلزله chichi در راستای X Damp. 5.0% Damp. 5.0% Period [sec] 3 4 )شکل ۷۷-۶( - طیف پاسخ شتاب نگاشت زلزله chichi در راستای Y

66 Response Acceleration [g] Response Acceleration [g] رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳۳ Damp. 5.0% Damp. 5.0% Period [sec] 3 4 )شکل ۷2-۶ ( - طیف پاسخ شتاب نگاشت زلزله Northridge در راستای X Damp. 5.0% Damp. 5.0% Period [sec] 3 4 )شکل ۷۶-۶( - طیف پاسخ شتاب نگاشت زلزله Northridge در راستای Y

67 Response Acceleration [g] Response Acceleration [g] ۳۱ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها Damp. 5.0% Damp. 5.0% Period [sec] 3 4 )شکل ۷1-۶( - طیف پاسخ شتاب نگاشت زلزله Tabas در راستای x Damp. 5.0% Damp. 5.0% Period [sec] 3 4 )شکل ۷5-۶( - طیف پاسخ شتاب نگاشت زلزله Tabas در راستای Y پ طیف های پاسخ هر زوج شتاب نگاشت بیا اسیتفاده از روش جیذر مجمیوع مربعیات )SRSS( بیا یکدیگر ترکیب شده و یک طیف ترکیبی واحد برای هر زوج )شیتاب نگاشیت مولفیه X و Y بیرای هیر زلزله( ساخته میشوند. در شکل ۷۳-۶ الی ۷8-۶ طیف پاسخ ترکیب شده برای هر زلزله را مشاهده می

68 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳ SRSS Chichi کنید. g (m/s^2) T (Sec) )شکل ۷۳-۶( - طیف پاسخ ترکیب شده زلزله Chichi SRSS Northridge g (m/s^2) T(sec) )شکل ۷۱-۶ ( - طیف پاسخ ترکیب شده زلزله Northridge

69 ۳۳ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها SRSS Tabas g (m/s^2) T(sec) )شکل ۷8-۶ ( - طیف پاسخ ترکیب شده زلزله Tabas ت طیف های پاسخ ترکیبی سه زوج شتاب نگاشت از متوس گیری شیده و در محیدوده ی زمیان های تناوب ۱.2T تا ۷.5T با طیف طرح استاندارد مقایسه می گردد. ضریب مقیاس آن چنیان تعییین شود که در این محدوده مقادیر متوس ها در هیچ حالت کمتر از ۷.1 برابر مقیدار نظییر آن در طییف استاندارد نباشد. T زمان تناوب اصلی ساختمان طبق بند ۳-۶-2 آیین نامه 28۱۱ ایران است. بنا بر بند ت ابتدا باید مقادیر طیف های پاسخ ترکیبی سه زوج شتاب نگاشیت متوسی گییری شیود. میانگین طیف های ترکیب شده مطابق شکل ۷۳-۶ میباشد average g (m/s^2) T (sec) )شکل ۷۳-۶ ( - میانگین طیف های ترکیب شده از مراحل قبل حال طیف طرح استاندارد را بدست می آوریم. این طیف از حاصل ضرب شتاب مبنای طرح در ضریب

70 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۱۱ بازتاب ساختمان در ضریب اهمیت ساختمان تقسیم بر ضریب رفتار سازه بدست می آیید کیه مطیابق فرمول آیین نامه 28۱۱ ایران میباشد. بنا به تعریف طیف طرح استاندارد که پیش تر نیز ارا ه شد برای تمام مدل ها طیف طرح استاندارد طبق آیین نامه 28۱۱ ایران مطابق شکل 2۱-۶ می باشد. ( مفروضات طراحی در جدول ۶-۶ آمده است(. جدول )3-3( مفروضات طراحی [1] طیف طرح استاندارد طبق آیین نامه 2022 ایران )شکل 11-3 ( )شکل 2۱-۶ ( - طیف طرح استاندارد [۶]

71 ۱۷ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها در ادامه بند ت طیف طرح استاندارد را ۷.1 برابر می کنیم و با طیف میانگین در محدوده زمان های تناوب ۱.2T تا ۷.5T مقایسه می کنیم. ضرایب با گونه ای انتخاب می شیوند کیه در ایین محیدوده مقادیر میانگین در هچ حالت کمتر از ۷.1 برابر مقدار نظیر آن در طیف استاندارد نباشد. 0.2 طیف طرح استاندارد * *A*B*I/R T (sec) )شکل 2۷-۶ ( - طیف طرح استاندارد * ۷ g (m/s^2) T (sec) استاندارد * طرح طیف 1.4 نگاشت میانگین شتاب شده ترکیب های )شکل 22-۶ ( - مقایسه طیف طرح استاندارد با میانگین شتاب نگاشت های ترکیب شده ضرایب مقیاس برای قاب های ۶ طبقه و 8 طبقه به ترتیب مقادیر ۱.2۶1 و ۱.۷۳۶ بدست آمده است.

72 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۱ طیف طرح استاندارد * g (m/s^2) طیف اصالح شده برای 0.1 قاب های سه طبقه T (sec) )شکل 2۶-۶ ( - مقایسه طیف طرح استاندارد با طیف اصالح شده برای سازه ۶ طبقه g (m/s^2) 0.15 طیف 1.4 طرح استاندارد * T (sec) شده اصالح طیف هشت های قاب طبقه برای )شکل 21-۶ ( مقایسه طیف طرح استاندارد با طیف اصالح شده برای سازه 8 طبقه ث ضریب مقیاس تعیین شده باید در شتاب نگاشت های مقیاس شده در بند )الف( ضرب شود و در تحلیل دینامیکی مورد استفاده قرار گیرد. شتاب نگاشت های مقیاس شده در شیکل هیای زییر قابیل مشاهده می باشد.

73 Acceleration [g] Acceleration [g] ۱۶ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها Accelerogram Time [sec] )شکل 25-۶( - شتاب نگاشت اصالح شده زلزله chichi در راستای x برای سازه ۶ طبقه 0.15 Accelerogram Time [sec] )شکل 2۳-۶ ( شتابنگاشت اصالحشده زلزلهchichi در راستایx برای سازه 8 طبقه

74 Acceleration [g] Acceleration [g] رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۱1 Accelerogram Time [sec] )شکل 2۱-۶ ( شتابنگاشت اصالحشده زلزله Northridge در راستای xبرای سازه ۶ طبقه Accelerogram Time [sec] )شکل 28-۶ ( شتابنگاشت اصالح شده زلزلهNorthridge در راستایx برای سازه 8 طبقه

75 Acceleration [g] Acceleration [g] ۱5 فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها Accelerogram Time [sec] )شکل 2۳-۶ ( شتاب نگاشت اصالح شده زلزلهtabas در راستای x برای سازه ۶ طبقه Time [sec] )شکل ۶۱-۶ ( شتابنگاشت اصالحشده زلزله tabas در راستای x برای سازه 8 طبقه همانطور که مالحظه می کنید حداکثر شتاب مقیاس شده برای سازه ۶ طبقیه برابیر ۱.2۶1g و بیرای سازه 8 طبقه برابر ۱.۷۳۶g میباشد. محتوای فرکانسی زلزله به محدوده ای از فرکانس ها که زلزله بیشترین اثر را دارد محتوای فرکانسی زلزله گفته میی شیود و از

76 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۱۳ روی طیف شتاب زلزله بدست می آید. محتوای فرکانسی یکی از مهم ترین ویژگی های هر زلزله می باشد. با مشخص شدن محتوای فرکانسی زلزله می توان سازه را با دقت باالیی طراحی کرد. به عنیوان مثال همانطور که می دانیم ساختمان های بلند دارای پریود نوسانی باالتری نسبت بیه سیاختمان هیا کوتاه می باشند به همین دلیل اکثر خرابی در این سازه ها تحت تاثیر زلزله هایی با پریود غالب بیاال بوجود می آید. با علم به این موضوع می توان سازه ها را بهتر طراحی نمود. به منظور مطالعه محتیوای فرکانسی آنالیز طیفی با استفاده از تبدیل فوریه یکی از ابزارهای کارآمد در مهندسی زلزله بیه شیمار می رود. بر خالف طیف های جا به جایی سرعت و شتاب که از طیف های وابسته به زمان میی باشیند طییف فوریه ویژگی های تکان زمین را بر اساس محتوای فرکانسی آن ها بیان می کند. لیذا اطالعیاتی کیه طیف فوریه ارا ه می کند سایر طیف های وابسته به زمان قادر به ارا ه آن ها نمی باشیند. در سیال های اخیر طیف فوریه به عنوان یک طیف مستقل با کارایی منحصر بفرد قابلیت های فراوان خیود را در مطالعات و تحقیقات گوناگون نشان داده است. محتوای فرکانسی زلزله را می توان با استفاده از تبدیل فوریه زلزله بررسی کرد. تبیدیل فورییه شیتاب نگاشت ها.. X g t توس برنامه Seismosignal به قرار زیر می باشد: 1.. i t X x t. e dt 2 g ) ۶-۶( طیف های فوریه شتاب نگاشت های مورد بررسی که توس برنامه SeismoSignal بدسیت آمیده - اند در شکل های زیر آورده شده اند. البته هدف از این بررسی بیشتر تحلیل محدوده های پریودی سازه می باشد و طیف های فوریه بدست آمده همگی مربو به سازه های ۶ طبقه میباشیند و طییف هیای فوریه مربو به سازه های 8 طیقه از نظر شکل و محور افقی کامال " شبیه به طیف های فوریه مربو به سازه های ۶ طبقه می باشند و فق از نظر دامنه فوریه کمی تفاوت دارند اطالعات بدست آمیده از نمودارهای محتوای فرکانسی شتاب نگاشت ها در مدلسازی آینده استفاده نخواهد شد و صرفا" جهیت تکمیل اطالعات مربو به شتاب نگاشت ها می باشد و اینکیه مطمیئن شیویم کیه در تحلییل شیتاب نگاشتی سازه تحت فرکانس های متفاوتی قرار می گیرد.

77 Fourier Amplitude Fourier Amplitude ۱۱ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها Frequency [Hz] - محتوای فرکانسی برای زلزله chichi )شکل ۶۷-۶( برای سازه ۶ طبقه Frequency [Hz] - محتوای فرکانسی برای زلزله northridge )شکل ۶2-۶( برای سازه ۶ طبقه

78 Fourier Amplitude رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۱ Frequency [Hz] - محتوای فرکانسی برای زلزله Tabas )شکل ۶۶-۶( برای سازه ۶ طبقه T( P که دامنه فورییه میاگزیمم Amplitude) (Fourier در آن فرکانس غالب) ) F و پریود غالب) اتفاق می افتد برای زلزله های مختلف مطابق با جدول 1-۶ می باشد. جدول )6-1( محتوای فرکانسی زلزله های مورد بررسی

79 ۱۳ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها فرضیات تحقیق رفتار بتن و فوالد به عواملی نظیر خزش ترک و انقباق بستگی دارد و در حالت کلیی رفتیار فیوالد و بتن بصورت شکل ۶1-۶ می باشد این شکل تغییرات تنش کرنش فوالد و بتن را نشان می دهد. بر این اساس بتن در حالت فشاری در کرنش حدود ۱.۱۱2 تا ۱.۱۱۶ به حداکثر مقاومت فشاری خود می رسد و در کرنش بیش از آن ترک بر می دارد و مقاومت فشیاری خیود را از دسیت میی دهید. و در کشش بتن خیلی ترد و شکننده است و در کرنش حدود ۱.۱۱۱۷ گسییخته میی شیود. همچنیین بیر اساس این شکل فوالد در کرنش در حدود ۱.۱۱۷2 جاری می شود و در کرنش 1۱ برابر این مقدار به گسیختگی می رسد. نمودارهای رفتار بتن و فوالد[ ۷1 ] شکل )۶1-۶( نمودار رفتار بتن و فوالد در نرم افزار [۷1Seismostruct] شکل )۶5-۶( شکل ۶5-۶ رابطه ی بین تنش و کرنش را در فوالد و در بتن نشان می دهد. مهمترین فرضیاتی که در این پروژه در بخش مدلسازی انجام میگیرد عبارتند از : مدل نیرو - تغییر مکان برای مدل غیر خطی بخش های فوالدی سازه مدل دو خطی می باشد میدل نیرو - تغییر مکان برای مدل غیر خطی بخش های بتنی بصورت منحنی تنش کرنش بتن می باشید. المان های تیر و ستون و مقطع مرکب بصورت سه بعدی میدل شیده اسیت و از مقطیع تبیدیل یافتیه

80 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 8۱ استفاده نکرده ایم و در نرم افزار مورد استفاده) Seismostruct ( برای مدلسازی مصالح فیوالد و بیتن از مواد با اصل مشخصات فوالد و بتن استفاده شده است. تعریف واژه ها تیرهای کامپوزیت یا مرکب نمودار تنش تغییرمکان تیرهای کامپوزیت و فوالدی شکل )۶۳-۶( کف یا دال های بتنی که روی تیر های فوالدی قرار می گیرند نسبت به تیر های فوالدی که به تنهایی بار ها را تحمل می کنند خیلی اقتصادی ترهستند ترکیب تحمل فشار از سوی دال بتنی و تحمل باالی کشش از سوی مقطع فوالدی باعث عملکرد سازه ای بهتر و صرف هزینه کمتر می شود و بیه همیین ترتییب در مقایسه با تیر بتن آرمه نیز تیر کمپوزیت بهتر است. تیرهای کمپوزیت نسبت به تیرهای بتن آرمیه عیالوه بیر مزایای باال سبکتر نیز هستند. تیرها و سیقف هیای کامپوزییت معمیوال در سیاختمان هیای صینعتی بیمارستان ها ساختمان های تجاری و... استفاده میشوند. دریفت مجاز در آیین نامه 28۱۱ ایران برای کنترل دریفت نکاتی را یاد آور شده است که میتوانیم ایین قیوانین را بصورت زیر خالصه کنیم: برای زلزله طرح:

81 8۷ فصل سوم: انتخاب شتابنگاشتها و مقیاسسازی آنها 0.7R w, i Hi T 0.7 Sec 0.7R w, i 0.02 Hi T 0.7 Sec )1-۶( چون تحلیل بصورت غیرخطی میباشد بنابراین ضریب 0.7R کیه در جابجیایی طبقیه ضیرب شیده کاربردی نخواهد داشت بنابراین محدودیت های دریفت در تحلیل هیای غیرخطیی را میی تیوانیم بیه صورت زیر بیان کنیم[ ۶ ]: مفصل پالستیک در عضو T 0.7 Sec H H 0.02 H T 0.7 Sec H wi, w, i i i T 0.7 Sec w, i i wi, i 0.02 T 0.7 Sec (5-۶) مفصل پالستیک در یک عضو به حالتی گفته می شود که در مقطعی از آن با افزایش بسیار کم نیروی خارجی دوران زیادی ایجاد شود. به عنوان مثال اگر یک تیر دو سر مفصل مطابق شکل ۶۱-۶ تحت اثر بار افزایشی قرار گیرد منحنی لنگری دوران به صورت زیر خواهد بود. یعنی در ناحیه میانی تغییر مکان قابل مالحظه ای ایجاد می شود در صورتی که بیار وارده آن چنیان افیزایش نیافتیه اسیت. ایین بیدان معناست که در مقطع وس تیر که لنگر ماکزیمم است افزایش لنگر چندانی صورت نگرفتیه در حیالی که دوران قابل مالحظه ای روی داده است به عبارت دیگر تیر در مقطع وس آزادانه دوران می کنید و برای مدتی تا قبل از فروپاشی لنگر تقریبا ثابتی را تحمل کرده که به آن لنگر پالستیک و به این حالت مفصل پالستیک گفته می شود. الزم به ذکر است که این حالت در تیرها تحت لنگر خمشی در مقطع و در المانهایی مثل ستونها که هم نیروی محوری و هم لنگر خمشی را تحمل می کننید از ضیواب انیدر کنشی خمش ی فشار تبعیت می کند. مفصل پالستیک در عضو شکل )۶۱-۶(

82 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 82 محتوای فرکانسی زلزله محدوده ای از فرکانس ها که زلزله بیشترین اثر را دارد محتوای فرکانسی زلزله نام دارد و از روی طیف شتاب زلزله بدست می آید. منحنی های هیسترسیز )پسماند( اگر یک سیستم تحت اثر بارگذاری رفت و برگشتی قرار گیرد نمودار نیرو در برابر تغییر مکان یا بطیور مشابه لنگر در برابر زاویه دوران نشان دهنده ی رفتار چرخه ای سیستم اسیت. یعنیی رابطیه نییرو ی تغییر مکان یا لنگر ی دوران به صورت مجموعه ای از حلقه ها است که سطح داخلی این حلقه ها نشان دهنده ی عملکرد سازه می باشد. با توجه به منحنی های هیسترسیز محاسبه ی شکل پذیری سیستم استهالک انرژی و تعیین رفتار سیستم امکان پذیر است عواملی نظیر مصالح به کیار رفتیه جز ییات و ابعاد طراحی نوع سیستم سازه ای اتصاالت و حتی نوع بارگذاری در رفتار چرخه ای سازه ها و مییزان اتالف انرژی آن ها مؤثر خواهند بود. شکل )۶8-۶(- منحنی هیسترسیز )برش پایه- جابجایی(

83 فصل چهارم: مروری بر نرم افزار Seismostruct و معرفی و بررسی مدل ها

84

85 85 فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها انتخاب نرم افزار برای انجام بخش مدلسازی این پژوهش باید نرم افزاری را انتخاب نمود که عالوه بر اینکه قدرت انجام انواع مختلف آنالیز را بر روی مدل سازه داشته باشد بلکه بتوان در آن هندسه مناسبی را برای مقاطع کامپوزیت تعریف نمود. در واقع باید نرم افزاری را برگزینیم که بتوان در آن مقاطع فوالدی میدفون و سیایر مقیاطع مرکیب را بدون استفاده از ممان اینرسی معادل مدل نمود تا در صورت امکان بتوان در هر نقطه از مقاطع مرکب تنش و کرنش را بدست آورد و نیز بتوان اثرات غیرخطی از رفتار غیراالستیک مصیالح را در تحلییل در نظر گرفت. همانطور که در باال نیز ذکر شد نرم افزار مورد نظر باید توانایی انجام انواع تحلییل هیای اسیتاتیکی و دینامیکی خطی و غیرخطی را دارا باشد تا با استفاده از این ویژگی نیرم افیزار جیواب هیای هرچیه بیه واقعیت نزدیک تری را بدست آورد. با توجه به رفتار ویژه ی اعضاء و ایجاد ترک و کاهش سیختی ایین اعضاء تحت اثر رفتارهای رفت و برگشتی و ویژگی بتن در مقاومت فشاری باال و نیاچیز بیودن مقیاوت کششی و بوجود آمدن ترک در این اعضاء و همچنین تفاوت بین مقاومیت فشیاری و کششیی در بیتن محصور شده و غیر محصور شده باید گزینه های خاصی جهت مدل کردن چنین ویژگی هایی در نرم افزار انتخابی موجود باشد. با توجه به نکات ذکر شیده و انتظیارات پییش روی جهیت مدلسیازی مقیاطع کامپوزییت نیرم افیزار Seismostruct V0.2 برای مدلسازی سازه مرکب انتخاب می شود و همچنین برای مدلسازی سازه های فلزی نیز از همچنین نرم افزار استفاده می شود. معرفی نرم افزار 0.2Seismostruct V Seismostruct یک نرم افزار قدرتمند اجزای محدود برای آنالیز سازه ای می باشید کیه بیرای پییش بینی رفتار سازه های تحت بارگذاری دینامیکی و استاتیکی هم خاصیت غیراالسیتیک مصیالح و هیم رفتار غیرخطی هندسی را مد نظر قرار می دهد. این نرم افزار شامل ۶ بخش می باشد: بخش پیش پردازشگر )Pre-Processor( که کاربر را قادر می سازد تا اطالعات ورودی مدل را تعریف نماید. بخش پردازشگر )Processor( که در آن انواع تحلیل بر روی مدل انجام خواهد گرفت. و بخش پس پردازشگر )Post-Processor( کیه نتیایج را بیه صیورت خروجی ارا ه خواهد کرد. )تمامی این مراحل در فضایی صورت می گیرد که توس کاربر قابل مشاهده می باشد.( شکل ۷-1 شمای کلی از روند تحلیل را نشان می دهد.

86 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 8۳ شمای کلی از روند تحلیل در [۷1Seismostruct] شکل )۷-1( نرم افزار به طور کامل با محی ویندوز سازگار می باشد. اطالعات ورودی کیه بیه صیورت فاییل هیای حجیم وجود دارند )مانند فایل )Excel به راحتی قابل انتقال به نرم افزار Seismostruct می باشد و همجنین تمام خروجی ها را نیز می توان به سایر نرم افزار های کاربردی انتقال داد. در این پژوهش از نرم افزار ۳.۱Seismostruct Version استفاده خواهد شد که تحت لیسانس از نوع Academic به نام اینجانب و دانشگاه گیالن قرار دارد. لیسانس آکادمیک در نرم افزار [۷1Seismostruct] شکل )2-1(

87 8۱ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها چرا نرم افزار Seismostruct در این بخش به ارا ه توضیحاتی در مورد نرم افزار Seismostruct و همچنین دقیت آن در آنالیزهیای غیرخطی خواهیم پرداخت و مثالی را جهت مقایسه ی نتایج آنالیز توس نرم افزار Seismostruct V ۳.۱ و نتایج آزمایشگاهی ارا ه خواهد شد. در پایان این بخش آشکار خواهد شد کیه چیرا بیرای انجیام مدلسازی این نرم افزار انتخاب شده است. در این مثال یک مدل کامل 1 طبقه وجود دارد که ذاتا" برای مقابله بیا بارهیای ثقلیی و بیار جیانبی غیرواقعی که %8 وزن خود سازه می باشد طراحی شده است. این مدل در آزمایشگاه ELSA (Joint )Research Centre, Ispra تحت بار دینامیکی مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج بدست آمیده ثبیت شد. سپس همین مدل با همین مشخصات در نرم افزار Seismostruct V ۳.۱ مدلسازی شد و تحلیل روی آن صورت گرفت و نتایج بدست آمده با مدل آزمایشگاهی تحت مقایسیه و بررسیی قیرار گرفیت. شکل ۶-1 و جدول ۷-1 و 2-1 مشخصات این مدل را نمایش می دهد.[ ۷8 ] شکل )۶-1( شمای کلی از نحوه مدلسازی در آزمایشگاه [۷8]

88 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک 88 جدول )1-4( - مشخصات ستون های مدل [10] جدول )2-4( - مشخصات تیرهای مدل [10] توضیح : آنالیز از نوع دینامیکی مصنوعی انجام می شود. غیرخطی تاریخچه زمانی بیوده کیه بیا اسیتفاده از دو شیتاب نگاشیت - مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی [۷8] شکل )1-1(

89 8۳ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها - مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی [۷8] شکل )5-1( ۳۱5 شکل 1-1 نشان دهنده ی تغییرمکان تراز آخر سازه نسبت به زمان وقتی که شتابنگاشت اول )زلزله مصنوعی با پریود بازگشتی 1۱5 سال( به سازه وارد می شود می باشد و شکل 5-1 نشان دهنده ی تغییر مکان تراز آخر سازه نسبت به زمان وقتی که از شتابنگاشت دوم )زلزله مصنوعی با پریود بازگشتی سال( به سازه وارد می شود می باشد. همانطور که مالحظه می شود نتایج آنالیز بیا نیرم افیزار ۳.۱Seismostruct V و نتایج آزمایشگاهی بسیار نزدیک به هم می باشند و این گواه بر دقت بسیار زیاد نرم افزار ۳.۱Seismostruct V می باشد. البته مثال های فراوانی از مقایسه نتایج تحلییل میدل های مختلف توس نرم افزار ۳.۱Seismostruct V و نتایج آزمایشگاهی و حتی تحلییل هیای انجیام گرفته توس سایر نرم افزار ها وجود دارد که نشان دهنده - ی دقت باالی این نرم افزار می باشد که اشاره به آن ها از حوصله این مبحث خارج است. برخی از ویژگی های نرم افزار 0.2Seismostruct V برخی از ویژگی های نرم افزار Seismostruct که این نرم افزار را از سایر نیرم افزارهیا متمیایز میی نماید به قرار زیر است: هفت نوع تحلیل سازه مانند تحلیل استاتیکی و دینامیکی تاریخچه زمانی تحلیل استاتیکی پوش ا ور تحلیل دینامیکی فزاینده و...

90 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳۱ High-( س یزده نوع م د ل مواد م ا ن ن د م د ل ه ای ب ت ن یی غ یرخط یی م ی د ل ب ت ن یی ب ی ا مق اوم ی ت ب ی ا ال )Strength Nonlinear Concrete Model مدل فوالدی غیرخطی مدل بتنی محصیور شیده model( )Confined Concrete مدل بتنی محصور شده با FRP و... مجموعه ی عظیمی از عضوهای D۶ مانند عضو تیرستون غیرخطی فیبری عضو خرپای غیرخطی عضو پانل پر شده غیرخطی و... که می توان این اعضاء را با انواع مختلف مصالح مانند فوالد بتن و مواد کامپوزیتی در مدلسازی بکار برد. هجده مدل تاریخچه ای مختلف مانند خطی دوخطی سه خطی مدل رفتار خاک سازه و... فرضیات مدلسازی و پیش زمینه های تئوری در این قسمت یک دید کلی از اساس تئوری و قراردادهای مدلسازی در نرم افزار Seismostruct ارا ه خواهد شد که شامل خواص غیرخطی هندسی خیواص غیرخطیی مصیالح و سیسیتم هیای محلیی و سراسری می باشد. خواص غیرخطی هندسی هم تغییرمکان های بزرگ )چیرخش و انتقیال( و هیم اثیرات بیه صیورت خودکیار در نیرم افیزار )2۱۱۳Correia ( و Virtuoso منظور می شود که بر پایه ی فرمیول هیای دورانیی Seismostruct محاسبه خواهد شد. فرمول دورانی به کار گرفته شده در نرم افزار براساس توصیف دقیق تبدیل های سینماتیک مربو به تغییرمکان های بزرگ و دوران های سه بعدی عضو تیر-ستون می باشد که توس آن تغییرمکان های موضعی المان و نیروهای داخلی المان نسبت به حرکت موضعی اعضاء تعیین می شوند. ) و در سیستم مختصات محلی المان تیر-ستون ۳ درجه آزادی پایه ( همچنین نیروهای داخلی متناظر با آن ها ( مطابق با شکل زیر است : 2 ) ۶ ) 2 ) ۶ ) 2 ) ۶ ) 2 ) ۶ ) ) تعریف می شیود کیه نیروها و درجات آزادی فرش شده در [۷1Seismostruct] شکل )۳-1(

91 ۳۷ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها و انتقال دقیق نیروی داخلی اعضاء و ماتریس سختی حاصل شده در سیستم محلی به سیستم مختصات سراسری امکان محاسبه ی تغییرمکان ها و دوران های کلی سازه را محیا می نماید. همانطور کیه در شکل ۳-1 مشاهده شد با توجه به ترتیب نام گذاری درجیات آزادی دراییه هیای االسیتیک میاتریس سختی برای المان در سیستم محلی بصورت ماتریس ۳*۳ زیر می باشد: در ماتریس سختی فوق ۷ 1 2 ۱ 2 2 ۱ 1 ۶ ۱ 2 2 ۱ [ ۱ ۱ ۱ 2 ۶ ۱ ۱ 1 2 ۱ ۱ 2 ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ 2 ۶ ۱ 1 ۶ ۱ ۱ ۱ ۱ ] E مدول االستیسیته A سطح مقطع ۶ و ۶ J ثابت پیچشی G مدول برشی که توس رابطه ی 2 ۷ ) ممان اینرسی حول محور 2 حاصل می شود و υ ضریب پوآسون است. با استفاده از این فرمول می توان ماتریس سختی محلی را بیرای عضیوهای تییر-سیتون بدست آورد. غیرارتجاعی بودن مصالح المان هیایی کیه خاصییت غیراالسیتیک در آن هیا توزییع شیده اسیت ( Inelasticity Distributed ) Elements به صورت گسترده در نرم افزار های مهندسی زلزله چه به منظور تحقیقات علمی و چه به منظور مقاصد مهندسی حرفه ای مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور تخمیین صیحیح از توزییع آسیب در عضو باید نحوه ی توزیع خاصیت غیراالستیک مصالح در طول عضو و در مقطع عرضی عضو به گونه ای صحیح تخمین زده شود. برای این منظور سطح مقطع عضو به تعداد مشخصی از فیبر ( بیه طور معمول ۷۱۱ تا ۷5۱ عدد( تقسیم می شود که این تقسیم بندی در تمام طول عضو رعاییت میی شود. در این شرای دیاگرام تنش-کیرنش مقطعیی عضیو از طرییق انیدرکنش دییاگرام تینش-کیرنش غیرخطی فیبرهای مجزا بدست می آید. تقسیم بندی یک مقطع بتن مسلح به عنوان نمونیه در شیکل ۱-1 نشان داده شده است. می توان به کار گرفت : اول روش کالسیک که بر پایه ی تغییر مکان می باشد )DB( که در این روش از توابع شکل مربو به تغییر مکان مثل توابع شکل بدست آمده از تغییرات خطی دوران در طول عضو استفاده می شود و دوم روشی که اخیرا" مورد استفاده قرار گرفته و بر پایه ی نیرو می باشد )FB( و از تغییرات خطی لنگر استفاده می شود. تنها تقریبی که در این روش وجود دارد مربو به تعداد مقاطع کنترلی در طول عضو می باشد که برای

92 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳2 انتگرال گیری عددی ( جمع بندی( مورد استفاده قرار می گیرد. برای داشتن تقریب مناسب حیداقل از ۶ مقطع گوس) Gauss ( باید استفاده شود. اما چنین روشی نمی تواند توزیع غیرارتجاعی را به نحو قابل قبولی شبیه سازی نماید به همین دلیل شمار حداقل مقاطع باید چهار مقطع باشد. اگر به طور معمول از 5 تا ۱ مقطع استفاده شود )مطابق شکل 8-1( باعث می شود که هر عضو سازه ای با یک عضو المان محدود مدلسازی شود. اگر تعداد مناسبی از مقاطع به کار گرفته شود ( 5 تا ۱ برای هر عضو سازه ای( گسترش غیر ارتجاعی بودن در امتداد طول عضو می - تواند بدقت تخمین زده شود. - تقسیم بندی یک عضو بتن مسلح [۷1] شکل )۱-1( Distributed Inelasticity Elements را با استفاده از دو روش فرمول بندی اجزاء محدود مختلف - مقاطع انتگرال گیری گوس [۷1] شکل )8-1(

93 ۳۶ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها مختصات تقریبی مقاطع در طول عضو المان به صورت زیر می باشد: سیستم مختصات محلی و سراسری در Seismostruct یک سیستم مختصات سراسری X-Y-Z بیه صیورت ثابیت قیرار دارد. کیه X را بعنوان طول Y را به عنوان عمق )عرق( و Z را به عنوان ارتفاع بیرای تمیام میدل هیای سیازه ای تعریف می کند. عالوه بر این برای مدلسازی های ۶ بعدی نرم افزار Seismostruct مختصات محلی ۷-2-۶ را برای تمام المان های سازه ای به منظور تعیین موقعیت آن ها در نظر می گیرد. بنابر قرارداد جهت محلی )۷( نشان دهنده ی محور طولی المان و جهات محلی )2( و )۶( نشان دهنده ی صفحه ی سطح مقطع و موقعیت قرارگیری آن می باشد. اگرچه محدودیتی برای تعریف محورهای محلی )2( و )۶( تحمیل نمی شود اما برای کاربران رایج تر است که محور محلی )2( را بعنوان جهت ضعیف عضو و محور محلی )۶( را بعنوان جهت قوی در نظر بگیرند. ( همانطور که در شکل ۳-1 برای تیر T شکل نشان داده شده است.( سیستم مختصات محلی در [۷1Seismostruct] شکل )۳-1(

94 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳1 مدلسازی در نرم افزار Seismostruct )بخش ) Pre-Processor مواد موجود در نرم افزار در نرم افزار ۳.۱Seismostruct V سیزده نوع مواد مختلف در دسترس می باشد کیه بیا اسیتفاده از این نوع مواد کاربر می تواند شما رنامحدودی از مقاطع را ایجاد نماید. برخی از این نوع مواد به شیرح زیر می باشند:.۷ stl_bl Bilinear Steel Model )مدل دو خطی فوالد ) Menegotto-Pinto Steel Model stl_mp )مدل منگوتو-پینتو فوالد( Monti-Nuti Steel Model stl_mn )مدل منتی-نوتی فوالد( Trilinear Concrete Model con_tl )مدل سه خطی بتن( Mander et al.nonlinear Concrete Model con_ma )مدل غیرخطی بتن( Nonlinear Constant Confinement Concrete Model )مدل غیرخطی بتن با شیرای محبوس شدگی ثابت ) Nonlinear Variable Constant Concrete Model )میدل غیرخطیی بیتن بیا شیرای.2.۶.1.5.۳.۱.8 محبوس شدگی متغیر ) ( Nonlinear Constant Confinement for high-strength Concrete Model میدل غیر خطی بتن با شرای محبوس شدگی ثابت برای بتن های پرمقاومت ) با توجه به شرای موجود در این پژوهش برای مدلسازی فوالد از مدل دوخطی فوالد و برای مدلسیازی بتن محصور شده از مدل غیرخطی بتن با شرای محبوس شدگی ثابت اسیتفاده میی کنییم لیذا بیه تعریف این دو ماده خواهیم پرداخت. مدل دوخطی فوالد این مدل دارای دیاگرام تنش-کرنش تک محوری با سخت شدگی کیرنش سیینماتیک )Kinematic( می باشد که در آن محدوده ی االستیک در مراحل بارگذاری مختلف ثابت بیاقی میی مانید. طریقیه سخت شدگی سینماتیک برای تسلیم بصورت یک تابع خطی از افزایش کرنش پالستیک می باشد. این مدل به واسطه ی داشتن پارامترهای کالیبراسیون ساده و همچنین کارایی محاسباتی باال در مدلسازی ها مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این مدل هم می توان در مدلسازی سیازه هیای فیوالدی که فوالد نرم مورد استفاده قرار می گیرد و هم در مدلسازی سازه های بتن مسلح که فوالد عامل تقویت کننده )آرماتور( می باشد استفاده نمود. منحنی رفتار این ماده در شکل )۷۱-1( نشان داده شده است.

95 ۳5 فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها - Model Bilinear Steel )مدل دوخطی فوالد( [۷1] شکل )۷۱-1( 5 پارامتر کالیبراسیون برای توصیف خصوصیات مکانیکی ماده باید تعریف شود که به صورت زیر میی باشند: مدول االستیسیته )E ) : این پارامتر معرف سختی االستیک اولیه ماده می باشید. مقیدار ایین پیارامتر معموال" بین 2۱۱ تا Gpa 2۷۱ متغیر است. برنامه به طور پیش فرق ایین مقیدار را روی Gpa 2۱۱ تنظیم کرده است. مقاومت تسلیم ( ) : نشان دهنده ی تنش تسلیم می باشد. مقدار عموما" از می کند. برنامه به طور پیش فرق این مقدار را Mpa 5۱۱ قرار داده است. پارامتر سخت شدگی کرنشی ( 2۶۱ تا Mpa ۳5۱ تغییر میباشد : ماده اولیه االستیک سختی به ) تسلیم از پس سختی نسبت معرف پارامتر این (μ( μ ) ۷-1( سختی پس از تسلیم نیز از رابطه ی زیر بدست می آید : ) 2-1( و که به ترتیب معرف تنش و کرنش نهایی یا بی نهایت ماده می باشیند. مقیدار پیارامتر

96 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳۳ سخت شدگی کرنشی به طور معمول بین پارامتر را برابر ۱.۱۱5 قرار داده است. کرنش شکست یا کمانش ( ) ۱.۱۱5 تا ۱.۱۷5 می باشد که برنامه به طور پیش فرق این معرف کرنشی است که در آن شکست یا کمانش رخ میی دهد. برنامه به طور پیش فرق این مقدار را ۱.۷ قرار داده است. ( توجیه شیود کیه ایین مقیدار بیرای میلگردهای فوالدی به کار رفته در مقاطع بتن مسلح صحیح می باشد ولی برای پروفیل هیای فیوالدی مناسب نمی باشد.( ۱8 برابر فرق پیش طور به برنامه که باشد می ماده مخصوص وزن ی دهنده نشان (γ ) ۶ وزن مخصیییوص ( قرار داده است. مدل غیر خطی بتن با شرایط محبوس شدگی ثابت این مدل یک مدل تک محوری غیر خطی با محبوس شیدگی ثابیت میی باشید کیه در ابتیدا توسی )۷۳۳۶(Madas برنامه ریزی شد. از این ماده به منظور مدلسازی اعضای بتن مسلح محبوس در ییک محفظه استفاده می شود. برای این ماده رفتار غیر خطی تک محوره در نظر گرفته شده اسیت و تنشیی که محدود کننده جانبی به بتن وارد می کند در طول تحلیل ثابت فرق می شود. منحنی رفتیار ایین ماده نیز مطابق با شکل زیر می باشد: [۷1]Nonlinear Constant Confinement Concrete Model - شکل )۷۷-1(

97 ۳۱ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها 5 پارامتر کالیبراسیون برای توصیف خصوصیات مکانیکی ماده باید تعریف شود که به صورت زیر میی باشد : مقاومت فشیاری ( 2۱۱ ۷۱۱ ای استوانه نمونه فشاری مقاومت ی دهنده نشان ) ) میاده می باشد که مقدار آن عموما" بین ۷5 تا Mpa 15 متغیر است. برنامه به طور پیش فرق این مقدار را برابر Mpa ۶۱ قرار داده است. مقاومت کششی ( ) : معرف ظرفیت تنش کششی ماده می باشد که این شاخص را می توان به صورت تخمین زد. که در این رابطه از ( ۱.5 برای بتن تحت کشش مستقیم( تیا ۱.۱5 )برای بتن تحت خمش( می تواند تغییر کند. )این اعداد توس Priestly و همکارنش در سیال ۷۳۳۳ پیشنهاد شده است.( البته برنامه Seismostruct به طور پیش فرق این مقدار را برابر صفر قیرار داده است. کرنش در تنش حداکثر ( ) : این مقدار برابر با کرنش متناظر با تنش فشاری حیداکثر ( ) میباشید. برای بتن های با مقاومت معمولی این مقدار معموال" بین ۱.۱۱2 تا ۱.۱۱22 در نظر گرفته می شیود. برنامه به طور پیش فرق این مقدار را برابر ۱.۱۱2 قرار داده است. ضریب محبوس شدگی ( ) : این فاکتور نشان دهنده ی محبوس شدگی ثابت می باشد که به صورت نسبت تنش فشاری بتن محبوس شده به تنش فشاری بتن غیرمحبوس می باشید. از ایین ضیریب بیه منظور افزایش مقیاس رابطه ی تنش-کرنش در کل محدوده ی کرنش می باشد. به طور معمول مقدار این ضریب بین ۱.۷ تا ۱.2 برای اعضای بتن مسلح و بین ۷.5۱ تا 1 برای اعضای کامپوزیت می باشد. برنامه Sesimostruct به طور پیش فرق این مقدار را برابر ۷.2 در نظر گرفته است..وزن مخصوص )γ ) : نشان دهنده ی وزن مخصوص ماده می باشد که برنامه به طور پیش فرق ایین مقدار را برابر ( 21 ) قرار داده است. ۶ نکته : در نرم افزار Seismostruct ضریب پوآسون برای بتن برابر با ۱.2 و برای فیوالد برابیر ۱.۶ در نظر گرفته شده است. مقاطع موجود در نرم افزار سطح مقطع هایی که در یک پروژه Seismostruct در دسترس هستند در بخش Sections تعرییف شده اند که در آین قسمت ۷/ اسم مقطع 2/ نوع مقطع ۶/ نیوع میاده 1/ ابعیاد مقطیع 5/ تقوییت مقطع )در صورت وجود( هرکدام بصورت جداگانه قابل تعریف و تغییر هستند. برای ایجاد یک مقطع جدید از پنجره ی Sesction وارد شده و گزینه ی Add را انتخاب می نماییم. همچنین در این قسمت می توان با کلیک بر روی گزینیه ی Add Steel Profile مقیاطع فیوالدی از پیش تعریف شده مانند انواع IPE و IPB و... را انتخاب نمود.

98 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۳8 - معرفی یک مقطع جدید در Seismostruct شکل )۷2-1( در حال حاضر 2۷ نوع سطح مقطع در نرم افزار Seismostruct موجود میی باشید کیه ایین محیدوده تشکیل شده از مقاطع تک ماده ای و انواع مقاطع مخیتل و کامپوزییت میی باشید. برخیی از مقیاطع موجود در این نرم افزار مطابق زیر می باشند : Rectangular Solid Section rss Rectangular Hollow section rhs Circular solid section css Circular hollow section chs Symmetric I/T section sits Asymmetric general shape agss Composite I section cpis Partially encased Composite I section pecs Fully Encased Composite I section fecs Composite Circular Section ccs با استفاده از این نوع مقاطع کاربر قادر به ساخت بیش از 5۱۱ سطح مقطع مختلف می باشد که می توان از آن ها برای مدلسازی قسمت های مختلف سازه بهره برد. برخی از این مقاطع که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته اند به صورت زیر می باشند:

99 ۳۳ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها تیر کامپوزیت )cpis( از اینک مقطع برای مدلسازی تیرهای کامپوزیت استفاده خواهد شد. نکته : آرماتوربندی بتن دال مدلسازی نخواهد شد به همین دلیل مقطع کاهش ظرفیت مقاومیت در قسمت لنگر منفی خواهد داشت. - شمای کلی ازمقطع تیر کامپوزیت [۷1] شکل )۷۶-1( مشخصات این مقطع مطابق زیر خواهد بود : برای تعریف چنین مقطعی باید مواد زیر تعریف شوند : پروفیل فوالدی پوشش بتنی قسمت محبوس شده ابعادی که باید تعریف شوند نیز به قرار زیر هستند : عرق بال تحتانی که پیش فرق برنامه ۱.۷ متر می باشد. ضخامت بال تحتانی که پیش فرق برنامه ۱.۱۷ متر می باشد. عرق بال فوقانی که پیش فرق برنامه ۱.2 متر می باشد. ضخامت بال فوقانی که پیش فرق برنامه ۱.۱۷5 متر می باشد. ارتفاع جان که پیش فرق برنامه ۱.۶ متر می باشد. ضخامت جان که پیش فرق برنامه ۱.۱۷5 متر می باشد. عرق موثر دال که پیش فرق برنامه ۷ متر می باشد. عرق محبوس شده دال که پیش فرق برنامه ۱.۳5 متر می باشد. ضخامت دال که پیش فرق برنامه ۱.۷5 متر می باشد. ضخامت محبوس شده دال که پیش فرق برنامه ۱.۷ متر می باشد.

100 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۱۱ ستون کامپوزیت نیمه مدفون در بتن )pecs( از این مقطع برای مدلسازی ستون های کامپوزیت استفاده می شود. - شمای کلی از مقطع ستون کامپوزیت نیمه مدفون در بتن [۷1] شکل )۷1-1( مشخصات این مقطع مطابق زیر خواهد بود : برای تعریف چنین مقطعی باید مواد زیر تعریف شوند : آرماتور تقویتی پروفیل فوالدی پوشش بتنی قسمت نیمه محبوس شده قسمت کامل محبوس شده ابعادی که باید تعریف شوند نیز به قرار زیر هستند : عرق بال که پیش فرق برنامه ۱.2 متر می باشد. ضخامت بال که پیش فرق برنامه ۱.۱۷5 متر می باشد. ارتفاع جان که پیش فرق برنامه ۱.25 متر می باشد. ضخامت جان که پیش فرق برنامه ۱.۱2 متر می باشد. ضخامت بتن محبوس نشده که پیش فرق برنامه ۱.۱۷ متر می باشد. عمق بتن نیمه محبوس شده که پیش فرق برنامه ۱.۱1 متر می باشد.

101 ۷۱۷ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها ستون کامپوزیت مدفون در بتن )fecs( از این مقطع برای مدلسازی ستون های کامپوزیت استفاده می شود. - شمای کلی از مقطع ستون کامپوزیت مدفون در بتن [۷1] شکل )۷5-1( مشخصات این مقطع مطابق زیر خواهد بود : برای تعریف چنین مقطعی باید مواد زیر تعریف شوند : آرماتور تقویتی پروفیل فوالدی پوشش بتنی قسمت نیمه محبوس شده قسمت کامل محبوس شده ابعادی که باید تعریف شوند نیز به قرار زیر هستند : عرق بال که پیش فرق برنامه ۱.2 متر می باشد. ضخامت بال که پیش فرق برنامه ۱.۱۷5 متر می باشد. ارتفاع جان که پیش فرق برنامه ۱.25 متر می باشد. ضخامت جان که پیش فرق برنامه ۱.۱2 متر می باشد. عمق بتن محبوس نشده که پیش فرق برنامه ۱.۱1 متر می باشد. عرق خاموت که پیش فرق برنامه ۱.25 متر می باشد. عرق مقطع که پیش فرق برنامه ۱.۶ متر می باشد. ارتفاع خاموت که پیش فرق برنامه ۱.۶ متر می باشد.

102 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۱2 ارتفاع مقطع که پیش فرق برنامه ۱.۶5 متر می باشد. نکته : در مقطع کامپوزیت نیمه مدفون و مدفون یک منحنی پارابولیک برای تعیین میرز بیین بیتن کامل محبوس شده و نیمه محبوس شده در نظر گرفته شده است که عمق آن بطیور محافظیه کارانیه %2۱ عرق بال پروفیل فوالدی می باشد. ستون فوالدی لوله ای پر شده از بتن )css( از این مقطع برای مدلسازی ستون های کامپوزیت استفاده می شود. - شمای کلی از مقطع ستون لوله ای فوالدی پر شده از بتن [۷1] شکل )۷۳-1( مشخصات این مقطع مطابق زیر خواهد بود : برای تعریف چنین مقطعی باید مواد زیر تعریف شوند : آرماتور تقویتی لوله فوالدی بتن ابعادیکهبایدتعریفشوندنیزبهقرارزیرهستند : قطر مقطع که پیش فرق برنامه ۱.۶ متر می باشد. ضخامت فوالد که پیش فرق برنامه ۱.۱۷ متر می باشد. ستون فوالدی مستطیلی پر شده از بتن )rcjrs( به طریق مشابه فوق می توان این ستون را که برای مدلسازی ستون های کامپوزیت مورد استفاده قرار می گیرد تعریف نمود.

103 ۷۱۶ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها کالس بندی المان ها المان های موجود در نرم افزار Seismostruct در بخش Element classes تعریف شده اند. " کالس بندی المان ها " به منظور تعیین نوع المان مورد نظر تعبیه شده است دقیقا" به همان شکل که " انواع مواد " و " انواع مقاطع " نوع ماده و مقطع را در Seismostruct تعریف می کنند. در نرم افزار Seismostruct ۷۱ نوع المان در دسترس می باشد که کاربر با ترکیب این المان ها قادر به مدلسازی رفتار اعضای گوناگون سازه نظیر تیر ستون دیوارهیا تییر-سیتون اتصیاالت و غییره میباشد. همچنین مولفه های اعضای غیر سازه ای نظیر پانل های پرکننده دیوارها میراگرهای انیرژی سازه جرم های گسترده و متمرکز اینرسی و مدلسازی شرای مرزی مختلف نظییر فونداسییون هیای خمش پذیر ایزولیشن های لرزه ای و ترک های سازه ای قابل مدلسازی می باشند. برای تعریف کالس المان در پنجره ی Element Classes با کلیک بر روی گزینه ی Add پنجره ی جدیدی باز خواهد شد که در قسمت Element Class نام المان مورد نظر انتخاب شیده و سیپس در قسمت Element Type نوع المان را مشخص می کنیم. انواع آنالیزهای موجود در نرم افزار )بخش )Processor در نرم افزار کرد : ۱ ۳.۱Seismostruct V نوع آنالیز وجود دارد که به صورت زیر می توان آن ها را لیست آنالیز مقادیر ویژه آنالیز استاتیکی )بار غیر متغیر( آنالیز استاتیکی غیر خطی )Pushover( آنالیز استاتیکی انطباقی پوش ا ور آنالیز استاتیکی تاریخچه زمانی آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی آنالیز دینامیکی فزاینده )IDA( این آنالیزها را می توان به راحتی از پنجره ی Pre-Processor در گوشه سمت چپ باال منوی نرم افزار انتخاب نمود.

104 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۱1 - انتخاب نوع آنالیز در نرم افزار Seismostruct شکل )۷۱-1( آنالیزهای مختلف نیازهای مدلسازی مختلفی دارند مثال" قاب های ارتجیاعی و غیرارتجیاعی و المیان های اتصاالت را در هر نوع آنالیزی می توان استفاده نمود ولی المان های جرم Imass( و )dmass در آنالیزهای استاتیکی ( به غیر از آنالیز استاتیکی انطباقی پوش ا ور( مورد نیاز نمیباشند اما می توان از آن ها در آنالیزهای دینامیکی و مقادیر ویژه استفاده نمود یا مثال" از المان های میراگر )dashpt( فق می توان در آنالیزهای دینامیکی استفاده نمود. در هر قسمت از مدلسازی که نوع آنالیز تغییر می کند برنامه به صورت خودکار ویرایش هیای میورد نیاز را برای مدل ایجاد شده انجام می دهد. برای مثال اگر یک پروژه ی آنالیز دینامیکی ایجاد کیرده باشیم و بخواهیم نوع آنالیز را به استاتیکی پوش ا ور تغییر دهیم نرم افزار Seismostruct المان هیای میراگر و جرم را به صورت خودکار حذف خواهد نمود. نکته قابل توجه این است که برای هر نوع آنالیز بارگذاری باید بر طبق همان آنالیز انجام پذیرد. شرای ویژه بارگذاری در هر نوع تحلیل شکل )۷8-1(

105 ۷۱5 فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها حال می خواهیم به توصیف چند نمونه از آنالیزهایی که پیشنهاد می شود در این پژوهش مورد استفاده قرار گیرند بپردازیم : آنالیز استاتیکی این نوع آنالیز معموال" برای مدلسازی بارهای استاتیکی که به صورت دا م به سازه وارد می شوند ( بیه طور مثال وزن سازه نشست پی( و به طور نرمال به پاسخ های ارتجاعی پیش تسلیم منجر میشیود مورد استفاده قرار می گیرند. اگر بار اعمال شده به گونه ای باشد که سیازه را وادار بیه پاسیخ نسیبتا" غیرارتجاعی نماید برنامه Seismostruct معادالت تعادل را به صورت تکراری تا رسیدن به همگرایی اعمال خواهد نمود. در مواردی که غیرخطی نسبتا" باال می باشد و راه حل با یک نمو تنهیا قابیل دسیتیابی نیسیت بیار بصورت خودکار به گام های کوچکتر تقسیم خواهد شد و نیازی به دخالت کارر نمی باشد. آنالیز استاتیکی پوش ا ور )Pushover( با توجه به فلسفه طراحی لرزه ای سازه ها و رفتار غیرخطی آن ها در سطوح عملکردی پایین کیامال" آشکار است که آسیب پذیری سازه ها در برابر زلزله توس ظرفیت تغییر شکل غیراالستیک المان های سازه ای کنترل می شود. از این رو تغییر مبنای آ ین نامه ها از حالت کنترل نیرویی به حالت کنتیرل جا به جایی امروزه از سوی محققین مختلفی توصیه شده است و الزمه این امر استفاده از تحلیل های غیرخطی لست. با توجه به پیچیدگی های روش تحلیل دینامیکی غیرخطی امیروزه روش اسیتاتیکی غیرخطی موسوم به پوش ا ور به عنوان یک ابزار کاربردی مناسب توسعه فراوانی در مهندسی زلزله بر مبنای عملکرد پیدا کرده است و می تواند اطالعات مفیدی از رفتیار غیرخطیی سیازه محیل تشیکیل مفاصل پالستیک و نحوه بازپخش نیروها و... ارا ه کند که با روش های استاتیکی خطی قابل دستیابی نیستند. آنالیز پوش ا ور غالبا" برای تخمین ظرفیت افقی سازه هایی می باشد که مشخصات سازه مانند الگیوی بارگذاری در طول تحلیل ثابت در نظر گرفته می شود. آنالیز پوش ا ور محدود به یک شکل مود فرضی ثابت می باشد و اثرات مودهای باالتر و همچنین تغییرات ایجاد شده در مشخصات مودی سازه در طول تحلیل دینامیکی غیرخطی در آن ها در نظر گرفته نمی شود. در نتیجه کاربرد آن در خصیوص سیازه هایی که اثرات مودهای باالتر در آن ها مهم است منجر به خطا خواهد شد. در نرم افزار Seismostruct بار افزایشی اعمال شده P متناسب با الگوی بار اسمی اولییه ( ۱ ) ای کیه توس کاربر تعریف می شود نگه داشته می شود : ۱ ) ) ۶-1(

106 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۱۳ ضریب بار به صورت خودکار توس برنامه افزایش داده خواهد شد تا زمانیکه به محدوده ی پیش تعریف شده ی کاربر و یا خطای محاسباتی برسد. افزایش ضریب بستگی به حالت کنترل آنالیز دارد که توس کاربر در منوی Loading Phase تعیین می شود. Load Control Response Control Automatic Response Control انواع حالت های کنترل آنالیز Pushover عبارتند از: کنترل بار Control( )Load مربو به شرایطی می باشد که ضریب بار به صورت مستقیم افزایش پیدا کرده و تغییر مکان های سازه ای سراسری در هر مرحله از ضریب بار تعیین می شود. کنترل پاسخ Control( )Response مربو به شرایطی می باشد که یک گره خاص و یک درجه آزادی خاص وابسته به آن گره توس کاربر خواسته می شود و هدف رسیدن به جا به جایی تعیین شده و محاسبه ی ضیریب بیاری میباشید کیه مطابق با آن جا به جایی باشد. کنترل پاسخ خودکار Control( )Automatic Response تفاوت این نوع کنترل با حال Response Control در این است که در این بارگیذاری نیرم افیزار بیه صورت اتوماتیک و بر اساس وضعیت همگرایی تعیین می کند که کدام درجیه آزادی در کیدام گیره در طول آنالیز کنترل شود و همچنین میزان جا به جایی هدف در هیر گیام نییز توسی Seismostruct تعیین می شود و کاربر نقشی در تعیین آن ندارد. اما جا به جیایی هیدف displacement( )target و همچنین گره و درجه آزادی که آنالیز با کنترل آن شروع می شود را کاربر باید تعیین نماید. آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی این نوع آنالیز معموال" برای پیش بینی پاسخ غیرارتجاعی غیرخطی سازه که تحت بارگیذاری لیرزه ای می باشد مورد استفاده قرار می گیرد. )همچنین می توان برای حالت پاسخ دینامیکی خطی االستیک نیز از این نوع آنالیز استفاده نمیود.( مدلسیازی لیرزه ای بیا معرفیی منحنیی هیای بارگیذاری شیتاب )شتابنگاشت( انجام می شود. همانطور که در فصل 2 نیز اشاره شد در این پژوهش بیه منظیور انجیام آنیالیز دینیامیکی تاریخچیه زمیانی از شتابنگاشیت هیای زلزلیه NORTHRIDGE TABAS و

107 ۷۱۱ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها CHICHI استفاده شده است. بخش Post-Processor نتایج آنالیز در فایل نتایج Seismostruct با همان نام فایل ورودی پروژه ذخیره می شود ولی با ایین تفاوت که با پسوند srf.* ذخیره خواهد شد. دهد. مشابه قسمت Pre-Processor قسمت Post-Processor شامل بخش هایی می باشد که از طریق آن می توان نتایج آنالیزهای مختلف را به صورت جدول یا فرمت گرافیکی مشاهده نمود و سپس میی توان این نتایج را به سایر نرم افزارهای ویندوز انتقال داد. )به طور مثال جداول را میتوان به نیرم افیزار Excel انتقال داد.( کاربر می تواند از طریق منوی Tools و سپسSetting Post-Processor تنظیمات مربوطه را تغییر - شمای کلی از نرم افزار پس از انجام آنالیز شکل )۷۳-1(

108 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۱8 سیستم های انتخابی در این پژوهش جهت مقایسه رفتار انواع ستون های کامپوزیت از دو تیپ مدل سازه ای با پالن مشابه و تعداد طبقات ۶ و 8 طبقه استفاده می شود که شکل ۷-5 نشان دهنده ی پالن سازه ها و شکل 2-5 و ۶-5 نیز شکل قاب های ۶ و 8 طبقه را نمایش می دهد. - پالن مدل های ۶ و 8 طبقه شکل )2۱-1( - قاب بارگذاری شده ۶ طبقه شکل )2۷-1(

109 ۷۱۳ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها - قاب بارگذاری شده 8 طبقه شکل )22-1(

110 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۷۱ طرح االستیک در طراحی االستیک یا روش تنش های مجاز با استفاده از آ ین نامه هیای موجیود و فرضییات انجیام شده اقدام به مدلسازی بارگذاری و طراحی سازه می نماییم. مفروضات طراحی کاربری این مدل های سازه ای از نوع مسکونی و سیستم مقاوم آن ها در برابر بارهای جانبی سیسیتم قاب خمشی متوس می باشد. نوع خاک محل با توجه به جدول ۶ آ ین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله ( آ ین نامه 28۱۱( از نوع 2 بوده و سازه در شهر تهران )پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد( واقع شده است. جدول ۷-5 و 2-5 به ترتیب نشان دهنده ی مفروضات طراحی و بارهیای ثقلیی وارده میی باشد. جدول )3-4( فرضیات طراحی جدول )4-4( مقادیر بارهای طراحی طرح پالستیک همانطور که در فصول گذشته نیز ذکر شد هدف اصلی این پژوهش بررسی رفتار لرزه ای قاب هیا در شرای پالستیک می باشد. بنابراین مبنای تمام طراحی ها طراحی پالستیک می باشد. برای طراحی پالستیک مدل -ها به این روش عمل می نماییم که ابتدا تیرو ستون های مدل فوالدی را بیر مبنیای فرضیات االستیک طراحی اولیه نموده و تخمینی ابتدایی خواهیم زد سپس با استفاده از روش طراحیی پالستیک مقاطع را بهینه می نماییم. مطابق با همین روش میدل هیای سیاخته شیده از سیتون هیای

111 ۷۷۷ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها کامپوزیت تیپ 2 ۷ و ۶ را نیز طراحی می کنیم. مدلسازی معرفی مدل ها در این پایا نامه از 8 نوع مدل سازه ای طراحی شده به روش پالستیک استفاده کرده ایم که به دلییل تقارن در پالن و بارگذاری مقاطع بدست آمده در محورهای ۷ و 2 به ترتیب مشابه محورهیای 1 و ۶ می باشند. در زیر به خالصه ای از نام و مشخصات مدل های طراحی شده می پردازیم : مدل های ۶ طبقه طراحی شده : مدل ۷-۶ : قاب ۶ طبقه با ستون های فوالدی )IPB( مدل 2-۶ : قاب ۶ طبقه با ستون های کامپوزیت ۷ مدل ۶-۶ : قاب ۶ طبقه با ستون های کامپوزیت 2 مدل 1-۶ : قاب ۶ طبقه با ستون های کامپوزیت ۶ مدل های 8 طبقه طراحی شده: مدل ۷-8 : قاب 8 طبقه با ستون های فوالدی )IPB( مدل 2-8 : قاب 8 طبقه با ستون های کامپوزیت ۷ مدل ۶-8 : قاب 8 طبقه با ستون های کامپوزیت 2 مدل 1-8 : قاب 8 طبقه با ستون های کامپوزیت ۶ )4( )3( )2( )1( شکل )2۶-1( - انواع ستون های کامپوزیت استفاده شده در مدلسازی ستون فوالدی IPB ستون کامپوزیت ۷ )ستون فوالدی IPB کامال" مدفون در بتن( ستون کامپوزیت 2 )ستون فوالدی جداره نازک پر شده از بتن( ستون کامپوزیت ۶ )ستون فوالدی IPB نیمه مدفون در بتن( )۷( )2( )۶( )1(

112 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۷2 طرح پالستیک مدل های 3- و فوالدی به منظور طراحی پالستیک مدل های ساخته شده از تیر و ستون فوالدی ابتدا این مدل ها را در نیرم افزار Etabs ایجاد نموده و پس از انجام بارگذاری و طراحی اولییه بیا اسیتفاده از روش هیای طراحیی پالستیک و همچنین نرم افزار Seismostruct اقدام به طراحی پالستیک آن ها می نماییم. طرح پالستیک مدل 1-3 فوالدی این مدل سازه ۶ طبقه ای است که با تیروستون های فوالدی طراحی شده است. مقاطع بدست آمده از طراحی قاب ها به روش پالستیک در محورهای ۷ و 2 در شکل زیر آورده شده است. - طرح پالستیک مدل ۷-۶ در قاب محور ۷ شکل )21-1( - طرح پالستیک مدل ۷-۶ در قاب محور 2 شکل )25-1(

113 ۷۷۶ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها شکل 2۳-1 )طرح پالستیک مدل ۷-8 در قاب محور ۷(

114 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۷1 طرح پالستیک مدل 1-0 فوالدی این مدل قاب 8 طبقه ای است که با تیر و ستون های فوالدی طراحی شده است. مقاطع بدست آمیده از طراحی قاب به روش پالستیک در محورهای ۷ و 2 در شکل های 2۳-1 و 2۱-1 آورده شده است. - طرح پالستیک مدل ۷-8 در قاب محور ۷ شکل )2۱-1(

115 و ۷ ۷۷5 فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها طرح پالستیک مدل های کامپوزیت در این قسمت مدلهای ۶-۷-8 را با مقاطع کمپوزیت و به روش پالستیک طراحی میکنیم. ابتدا بیا استفاده از رواب طرح پالستیک مقاطع مختل ظرفیت تحمل نیروی فشاری و لنگیر خمشیی را بیرای انواع مختلف تیر و ستونهای کمپوزیت محاسبه نموده و سپس مقطع بهینه را جایگزین می کنیم. )برای مثال یک نمونه از محاسبات تیر کمپوزیت ارا ه شده است( محاسبه لنگر پالستیک تیرهای کامپوزیت - مقطع تیر کامپوزیت شکل )28-1( عرق موثر دال روی تیر IPE برای دهانه 1 متری ۷۱۱ سانتی متر می باشد. { 1 1۱۱ 1 ۷ 2 2 ۷۱۱ 5۱۱ ۷۳ ۷۳ ۷۱ ۷2 ۷۱2 } ) ۷-5(.عرق موثر دال روی تیر IPE برای دهانه 5 متری ۷25 سانتی متر می باشد. 5۱۱ ۷ ۷ 2 2 1۱۱ { ۷۳ ۷۳ ۷۱ ۷2 ۷۱2 } IPE ۶۶ F a =۳2.۳cm 2 =۷۱۱cm

116 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۷۳ ۷5۱.21=۳2.۳ 2.1 ۷= t ) 2-5( Z F a F a a F F y b b br a eff cm d 10cm )۶-5( ( مقطع دارای دو بال قرینه ) / a cm۷۳.5=2/۶۶=2h ao = h au = h )1-5( )M u =Z.e=Z( h ao +d-y/2)=۷5۱.21(۷۳.5.۷۱-۱.۷5/2)=۶11۶.۳۶t.cm=۶1.11t.m (5-5 با توجه به این نمونه حل شده )لنگر پالستیک تیر مختل IPE با عرق موثر ۷۱۱ سانتی متر( برای سایر تیرها نیز این محاسبات گرفته و نتایج در جدول 5-1 قابل مشاهده می باشد. محاسبات پالستیک تیرهای مختلط جدول )1-4( )Mu (t.m Beff=101cm )Mu (t.m Beff=122cm cm) y( مقطع تیرکمپوزیت )Fa (cm0 ۶5.5 ۶1.11 ۱.۷5 ۳2.۳ CB-IPE 33 2۳.۷ 28.۶۷ ۳.۷1 5۶.8 CB-IPE 32 2۶.5 2۶ ۳ CB-IPE 09 ۷8.۳۳ ۷ ۳ ۶۳.۷ CB-IPE 04 ۷5.۳ ۷5.۶ ۶.8۷ ۶۶.1 CB-IPE 00 ۷2.۱ ۷2.5۳ ۶ CB-IPE 02 ۷۱.2۱ ۷۱.۷۷ 2.۱۶ 2۶.۳ CB-IPE ۶ 8.۷۶ 2.2۳ 2۱.۷ CB-IPE 10 ۳.1 ۳.۶2 ۷.8۱ ۷۳.1 CB-IPE ۱ 1.8۶ ۷.5 ۷۶.2 CB-IPE 10 ۶.5۳ ۶.5۳ ۷.۷۱ ۷۱.۶ CB-IPE 12

117 ۷۷۱ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها مشخصات ستون های کامپوزیت ( 1 column )1Composite - مقطع ستون کامپوزیت ۷ شکل )2۳-1( با توجه به رواب مربو به ستون های کامپوزیت مقدار لنگر پالستیک و نیروی محوری پالستیک نیز برای هرکدام از تیپ ستون های کامپوزیت محاسبه شده و نتیایج در جیداول شیماره ی 1-5 تیا ۳-5 آورده شده است. جدول )0-4( - محاسبات پالستیک ستون های کامپوزیت 1 )Np (t )Mp (t.m مقطع ابعاد) cm ( پروفیل داخلی ۷۳۱ 5 IPB۷ CC1-IPB10 2۶۱ 8.5 IPB۷ CC1-IPB14 2۱5 ۷2 IPB۷۳ 2۳ 2۳ CC1-IPB10 ۶2۱ ۷5.5 IPB۷ CC1-IPB10 ۶۱5 2۱ IPB2۱ ۶۱ ۶۱ CC1-IPB02 1۶۱ 25 IPB22 ۶2 ۶2 CC1-IPB00 1۳۱ ۶۷.5 IPB21 ۶1 ۶1 CC1-IPB04

118 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۷8 515 ۶۱.5 IPB2۳ ۶۳ ۶۳ CC1-IPB00 ۳۱۱ 11.۱ IPB28 ۶8 ۶8 CC1-IPB00 ۳5۳ 5۷.8 IPB۶۱ 1۱ 1۱ CC1-IPB32 مشخصات ستون های کامپوزیت ( 0 column )0Composite - مقطع ستون کامپوزیت 2 شکل )۶۱-1(

119 ۷۷۳ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها محاسبات پالستیک ستون های کامپوزیت 2 جدول )9-4( )Np (t )Mp (t.m ابعاد) cm ( )t (mm نسبت b/t ۷۶۱ ۶.۳ ۶۳ ۷۳1 ۱.۷۷ ۶۳.۳۱ ۳ ۷۱.۷ ۶۱ ۳۳ ۷2.1 ۶ ۶۷۶ ۷5 ۶ ۶۳۱ ۷۱.8 ۶۱ ۶5۳ ۷۳.۳ ۶۱ ۷۱ ۱۱ 2۶.1 ۶2 ۷۱ ۳۷ 2۱.۶ ۶1 ۷۱ ۳۶۱ 11.8 ۶۶.۶۶ ۷ مشخصات ستون های کامپوزیت ( 3 column )3Composite - مقطع ستون کامپوزیت ۶ شکل )۶۷-1(

120 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷2۱ محاسبات پالستیک ستون های کامپوزیت 1 جدول )0-4( )Np (t )Mp (t.m مقطع ابعاد) cm ( پروفیل داخلی ۷۷۳ 1.1 IPB۷2 ۷2 ۷2 CC3-IPB10 ۷5۱ ۳.5 IPB۷1 ۷1 ۷1 CC3-IPB14 ۷88 ۳.2 IPB۷۳ ۷۳ ۷۳ CC3-IPB ۷2.5 IPB۷8 ۷8 ۷8 CC3-IPB10 2۱۱ ۷۳.۱ IPB2۱ 2۱ 2۱ CC3-IPB02 ۶۷5 2۷.1 IPB CC3-IPB00 ۶۳5 2۱.2 IPB CC3-IPB04 1۷5 ۶۶ IPB2۳ 2۳ 2۳ CC3-IPB00 1۳5 ۶۳.5 IPB CC3-IPB00 5۶۱ 18 IPB۶۱ ۶۱ ۶۱ CC3-IPB32 58۱ 5۳ IPB۶2 ۶2 ۶2 CC3-IPB30

121 ۷2۷ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها طرح پالستیک مدل های کامپوزیت و 0 این مدل ها قاب های کامپوزیت ۶ و 8 طبقه ای هستند که با ستون های کامپوزیت تیپ ۷ و تیر های کامپوزیت طراحی شده اند. مقاطع بدست آمده از طراحی قاب به روش پالستیک در محورهای ۷ و 2 در شکل های ۶2-1 تا ۶5-1 آمده است. - شکل) 1-۶2( طرح پالستیک مدل 2-۶ در قاب محور ۷ - طرح پالستیک مدل 2-۶ در قاب محور 2 شکل )۶۶-1(

122 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷22 - طرح پالستیک مدل 2-8 در قاب محور ۷ شکل )۶1-1(

123 ۷2۶ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها - طرح پالستیک مدل 2-8 در قاب محور 2 شکل )۶5-1(

124 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷21 طرح پالستیک مدل های کامپوزیت و 3 این مدل ها قاب های کامپوزیت ۶ و 8 طبقه ای هستند که با ستون های کامپوزیت تیپ 2 و تیر های کامپوزیت طراحی شده اند. مقاطع بدست آمده از طراحی قاب به روش پالستیک در محورهای ۷ و 2 در شکل های ۶۳-1 تا ۶۳-1 آمده است. - طرح پالستیک مدل ۶-۶ در قاب محور ۷ شکل )۶۳-1( - طرح پالستیک مدل ۶-۶ در قاب محور 2 شکل )۶۱-1(

125 ۷25 فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها - طرح پالستیک مدل ۶-8 در قاب محور ۷ شکل )۶8-1(

126 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷2۳ - طرح پالستیک مدل ۶-8 در قاب محور 2 شکل )۶۳-1(

127 ۷2۱ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها طرح پالستیک مدل های کامپوزیت و 4 این مدل ها قاب های کامپوزیت ۶ و 8 طبقه ای هستند که با ستون های کامپوزیت تیپ ۶ و تیر های کامپوزیت طراحی شده اند. مقاطع بدست آمده از طراحی قاب به روش پالستیک در محورهای ۷ و 2 در شکل های 1۱-1 تا 1۶-1 آمده است. - طرح پالستیک مدل 1-۶ در قاب محور ۷ شکل )1۱-1( - طرح پالستیک مدل 1-۶ در قاب محور 2 شکل )1۷-1(

128 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷28 - طرح پالستیک مدل 1-8 در قاب محور ۷ شکل )12-1(

129 ۷2۳ فصل چهارم: مروری بر نرمافزار semimostruct و معرفی و بررسی مدلها - طرح پالستیک مدل 1-8 در قاب محور 2 شکل )1۶-1(

130

131 فصل پنجم: نتایج آنالیز

132

133 ۷۶۶ فصل پنجم: نتایج آنالیز مقایسه جابه جایی و دریفت طبقات در مدل ها جابه جایی یکی از فاکتورهای اساسی در تعیین رفتار سازه می باشد که انعطاف پذیری سازه را در اثیر بارهای جانبی وارده نشان می دهد. سازه های مورد مطالعه پس از طراحی بیه روش پالسیتیک تحیت تحلیل تاریخچه زمانی با شتاب نگاشت های معرفی شده در فصل سوم قرار گرفتند که در این فصل به ارا ه و بررسی نتایج حاصل از آنالیزها خواهیم پرداخت. در جدول ۷-5 پاسخ مدل های ۶ طبقه تحت شتاب نگاشت هیای Chichi و Tabas Northridge آورده شده است که این پاسخ ها شامل حداکثر جابه جایی بام در جهت محورهای X و Y می باشد. جدول )1-1( مقادیر حداکثر جابه جایی بام در مدل های 1 طبقه به سانتیمتر با توجه به محتوای فرکانسی این ۶ زلزله که در فصل سوم به آن اشاره شد پرییود غالیب زلزلیه هیای Tabas Northridge و Chichi در راستای X به ترتییب برابیر بیا ۱.۷۳88 ۱.۱۱۳ و 2.۱18 و در راستای Y به ترتیب برابر با ۱.1۶۳ ۱.85۶ و ۷.2۷ می باشد. محدوده ی پریود طبیعی مدل های ۶ طبقه در بازه ی ۱ ۶۱ ۱ 1۱ قرار دارد لذا با اینکیه پرییود غالیب زلزلیه ی Northridge در راستای Y تقریبا" نزدیک به محدوده ی پریود سازه های ۶ طبقه می باشد اما حداکثر پاسخ مدل هیا در راستای x و Y به تحریک این زلزله اختصاص ندارد و با توجه به جدول ۷-5 مشاهده می شود کیه حداکثر جابه جایی در مدل های ۶ های Northridge و Tabas باشد. بنابراین دلیل اصلی تحریک حداکثر سازه باشد و نیاز به بحث و بررسی بیشتری دارد. طبقه مربو به زلزله Chichi است و مقادیر مربو به شتابنگاشت کمابیش نزدیک به هم و کمتر از مقادیر مربو بیه زلزلیه Chichi میی ها توس شتابنگاشت Chichi پدیده ی تشدید نمیی در جدول 2-5 مقادیر جابه جایی طبقات در مدل های ۶ طبقه آورده شده است.

134 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۶1 جدول )0-1( مقادیر جابه جایی طبقات در مدل های 1 طبقه به سانتیمتر با نگاهی به جدول 2-5 مشاهده می شود که مقادیر حداکثر جابه جایی طبقات مربو به شتابنگاشت Chichi است و مقادیر مربو به شتابنگاشت های Northridge و Tabas نزدیک بیه هیم و کمتیر از شتابنگاشت chichiمی باشد لذا پاسخ تغییر مکان طبقات را برای مدل های ۶ طبقه بصورت تاریخچه زمانی بر اساس تحریک زلزله Chichi طیی اشیکال ۷-5 تیا 1-5 در راسیتای محیور هیای X و Y را نمایش می دهیم. توجه : بنا بر توصیه آ ین نامه 28۱۱ ایران اگر از ۶ شتابنگاشت برای آنالیز استفاده می شود ماکزیمم پاسخ ها از بین شتاب نگاشت ها انتخاب و در تحلیل و طراحی امورد استفاده قیرار خواهید گرفیت بیه همین دلیل برای بررسی بیشتر به مقایسه دریفت و جابه جایی طبقات براساس تحریک شتابنگاشت Chichi خواهیم پرداخت.

135 ۷۶5 فصل پنجم: نتایج آنالیز - تاریخچه زمانی جابجایی طبقات در مدل ۷-۶ در تحریک زلزله ChiChi شکل )۷-5(

136 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۶۳ - تاریخچه زمانی جابجایی طبقات در مدل 2-۶ در تحریک زلزله ChiChi شکل )2-5(

137 ۷۶۱ فصل پنجم: نتایج آنالیز - تاریخچه زمانی جابجایی طبقات در مدل ۶-۶ در تحریک زلزله ChiChi شکل )۶-5(

138 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۶8 - تاریخچه زمانی جابجایی طبقات در مدل 1-۶ در تحریک زلزله ChiChi شکل )1-5(

139 ۷۶۳ فصل پنجم: نتایج آنالیز - حداکثر جابه جایی طبقات در مدل های ۶ طبقه شکل )5-5( محدوده دریفت مجاز - حداکثر دریفت طبقات در مدل های ۶ طبقه شکل )۳-5(

140 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷1۱ نمودار حداکثر جابه جایی طبقات در مدل های ۶ طبقه نشان می دهد که مدل 1-۶ )مدل مربو به ستون کامپوزیت ۶( بیشترین جابه جایی را در طبقه آخر دارد و پس از آن سایر مدل های ۶ طبقه با اختالف اندک رفتار مشابهی دارند. نمودار حداکثر دریفت طبقات نیز در مدل های ۶ طبقه نشان می دهد که دریفیت طبقیات اول و دوم برای تمام مدل ها دارای اختالف اندک می باشد اما در طبقات اول و دوم حیداکثر دریفیت مربیو بیه مدل 2-۶ )مدل مربو به ستون کامپوزیت ۷( می باشد. ولی در طبقه سوم حداکثر دریفت مربو به مدل 1-۶ می باشد. از مقایسه دریفت مدل های ۶ طبقه در طبقه ی آخر نتیجه می شود که مدل ۷-۶ فوالدی %2۱ مدل 2-۶ %۶8 و مدل ۶-۶ %1۱ نسبت بیه میدل 1-۶ در طبقیه ی آخیر دریفیت کمتری دارند. طبق بند 5-2 آ ین نامه 28۱۱ ایران دریفت مجاز در حالت غیرخطی برای ساختمان های بیا زمیان تناوب اصلی کمتر از ۱.۱۱ ثانیه برابر با مقدار ۱.۱25 ارتفاع طبقه در نظر گرفته می شود که بر اساس این بند آ ین نامه به جزء دریفت طبقه آخر مدل 1-۶ )ستون کامپوزیت ۶( سایر دریفت ها در محدوده مجاز قرار دارند. در جدول ۶-۳ حداکثر مقادیر جابه جایی بام در جهت محورهای X و Y برای مدل های 8 طبقه تحت شتابنگاشت های باه کار گرفته شده قابل مشاهده است. جدول )3-1( حداکثر مقادیر جابه جایی بام در مدل های 8 طبقه به سانتیمتر با توجه به داده های جدول ۶-5 مشاهده می شود که حداکثر جابه جایی بام در میدل هیای 8 طبقیه مربو به زلزله Chichi می باشد. برای بررسی بیشتر علت این پدیده می تیوانیم محتیوای فرکانسیی شتابنگاشت ها را با مدلهای 8 طبقه مورد مقایسه قرار دهیم.

141 ۷1۷ فصل پنجم: نتایج آنالیز جدول )4-1( مقایسه مقادیر پریودها در مدل های 8 طبقه از جدول فوق می توان اینطور نتیجه گرفت که پریود غالب زلزله ی Chichi در محیدوده ی پرییودی مدل های 8 طبقه می باشد که می تواند منجر به پدیده ی تشدید شده و پاسخ هیای سیازه را تحیت تاثیر قرار دهد. جدول )1-1( مقادیر جابه جایی طبقات در مدل های 8 طبقه به سانتیمتر tabas Northridge شماره طبقه مدل Chichi 8 ۳.2 ۳.5 2۷.2 ۱ ۷۳.5 ۳ ۱.۶ 1.۱ ۷۱.2 مدل 5 ۳.۷ 1 ۷1.5 ۷ ۶.۶ ۷۷ ۶ ۶ ۱ ۷ ۷.۳ 1 ۷ ۱.۱ ۱.۳ ۷ 8 ۳.2 ۳.8 2۱ ۱ 8.۱ ۳.5 25 مدل ۳ ۱.8 ۳ ۳.۳ 5.2 ۷ ۷1

142 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷12 مدل ۶-8 مدل 1-8 ۶ ۶.8 ۶ ۷۱ 2 2.۶ ۷.۱ ۳ ۷ ۱.۱ ۱.5 ۷.5 8 ۱.۱ ۳.۱ 21 ۱ ۱ ۳ ۳.۶ 5 ۷۳ ۷۳ 1 1.۶ ۶.۶ ۷2.5 ۶ ۶.۷ ۷.8 ۷ ۷ ۱.5 ۱.1 ۷.5 8 ۷2.5 ۱.۳ 2۳ ۱ ۷۷.1 ۳.۳ 25.5 ۳ ۷۱.۷ 5.۳ 22.۶ 5 8.۶ 1.۳ ۷8.2 1 ۳.5 ۶.8 ۷1.2 ۶ 1.۳ 2.۱ ۷۱ ۷.۳ 5.5 ۷ ۱.۱ ۱.5 ۷.5 کمترین مقادیر جابه جایی طبقات در مدل های 8 طبقه مربو به تحریک شتابنگاشت Northridge و بیشترین مقادیر مربو به تحریک شتابنگاشت Chichi می باشد. حداکثر تغییرمکان طبقات بصورت تاریخچه زمانی برای مدل های 8 طبقه براساس تحریک زلزلیه ی Chichi در اشیکال ۱-5 تیا ۷۱-5 آورده شده است.

143 ۷1۶ فصل پنجم: نتایج آنالیز - تاریخچه زمانی جابجایی طبقات در مدل ۷-8 در تحریک زلزله ChiChi شکل )۱-5(

144 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷11 - تاریخچه زمانی جابجایی طبقات در مدل 2-8 در تحریک زلزله ChiChi شکل )8-5(

145 ۷15 فصل پنجم: نتایج آنالیز - تاریخچه زمانی جابجایی طبقات در مدل ۶-8 در تحریک زلزله ChiChi شکل )۳-5(

146 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷1۳ - تاریخچه زمانی جابجایی طبقات در مدل 1-8 در تحریک زلزله ChiChi شکل )۷۱-5( اشکال ۷۷-5 و -۷2 5 حداکثر جابه جایی مدل های 8 طبقه را نشان می دهد. همانطور کیه در ایین نمودارها مشخص است مدل های 1-8 و 2-8 تقریبا" انعطاف پذیری مشابهی دارند )مدل 2-8 با %۱

147 ۷1۱ فصل پنجم: نتایج آنالیز جابه جایی نهایی کمتر نسبت به مدل 1-8( همچنین در مقایسه با حداکثر جابه جایی نهایی مدل 1-8 میتوان مشاهده نمود که مدل های ۷-8 و ۶-8 به ترتیب %۷۱ و %2۱ جابه جایی نهایی کمتری دارند. - حداکثر جابه جایی طبقات در مدل های 8 طبقه شکل )۷۷-5( اشکال ۷۶-5 و ۷1-5 نیز حداکثر دریفت طبقات در مدل های 8 طبقه را نشان می دهد که بیشیترین دریفت طبقات مربو به مدل 1-8 و کمترین مربو به مدل ۷-8 می باشد. - حداکثر جابه جایی طبقات در مدل های 8 طبقه شکل )۷2-5(

148 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷18 محدودهیدریفت مجاز= حداکثر دریفت طبقات در مدل های 8 طبقه شکل )۷۶-5( - حداکثر دریفت طبقات در مدل های 8 طبقه شکل )۷1-5(

149 ۷1۳ فصل پنجم: نتایج آنالیز در اشکال فوق مشاهده می شود که بیشترین اختالفات دریفت میان مدل ها در طبقات ۳ 2 و 8 دیده میشود که جز یات آن به شرح زیر می باشد : در طبقات 2 و ۳ دریفت حداکثر مربو به مدل های 1-8 و 2-8 اسیت و میدل هیای ۶-8 و ۷-8 در حدود %۶۶ دریفت کمتری دارند. در طبقه ی هشتم نیز دریفت حداکثر مربو به مدل 1-8 می باشد و سایر مدل ها در حدود %5۱ در مقایسه با این مدل دریفت کمتری دارند. می توان اینطور اظهار نظر نمود که ابعاد کوچک طراحی شده برای مقیاطع سیتون هیای کامپوزییت ۶ باعث ایجاد وزن کم آن ها و در نتیجه انعطاف پذیری زیاد می شود اما در کل انعطاف پذیری مدل 2-8 نسبت به سایر مدل ها بهتر بوده و سیستم لرزه ای بهتری دارد و مدل های ۷-8 و ۶-8 دارای انعطاف پذیری کمتر و سختی باالتری می باشند. همانطور که در بند 5-2 آ ین نامه 28۱۱ آمده است دریفت مجاز در حالت غیرخطی برای ساختمان های با زمان تناوب اصلی بیشتر و یا مساوی ۱.۱۱ ثانیه ۱.۱2 برابر ارتفاع طبقه در نظیر گرفتیه میی شود که با توجه به این بند آ ین نامه تمام دریفت های ایجاد شده در محدوده ی مجاز قرار دارند. مقایسه برش پایه و لنگر پایه در مدل ها سازه ای که برش پایه و لنگر پایه زیادی داشته باشد در مقایسه با سازه هایی کیه در شیرای مشیابه مقادیر برش و لنگر پایه کمتری دارند سخت تر اسیت و از انعطیاف پیذیری و شیکل پیذیری کمتیری برخوردار است لذا نمی تواند تغییر مکان زیادی داشته باشد تا بتواند نیروهای جانبی مثل زلزله باد و... را به خوبی دفع کند. بنابراین هرچه سازه انعطاف پذیری کمتری داشته باشدجذب نیرو وتغییرمکان کمتری داشته و نیازمند مقاطع قویتر جهت مقاومت در برابر برش و لنگر قوی خواهید بیود. در مقابیل هرچه سازه انعطاف پذیر تر باشد جذب نیرو و تغییر مکان بیشتری داشته و در نتیجه برش پایه و لنگر پایه کمتری خواهد داشت. در این قسمت به بررسی حداکثر برش پایه و لنگر پایه در مدل های ۶ و 8 طبقه می پردازیم. ولی بیا توجه به اینکه مدل های طراحی شده در پالن و بارگذاری متقارن بوده اند و همچنین نتایج آنالیز نشان می دهد که این تقارن در نیرو و لنگر پایه ی حاصله نیز حاکم است به همین دلیل در مقایسه ی مدل ها به نتایج برگرفته شده از 1 تکیه گاه از مجموع تکیه گاه ها اکتفا می کنیم. در شکل ۷5-۳ تکیه گاه های مورد نظر مشخص و شماره گذاری شده اند.

150 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷5۱ - شماره تکیه گاهها در پالن برای مقایسه برش و لنگر پایه در مدل ها شکل )۷5-5( نکته ی حا ز اهمیت این است که برش پایه و لنگر پایه مدل ها در راستای Y تابع راستای X می باشد یعنی با بررسی هر دو راستا نتایج یکسانی بدست می آید اما چون مقادیر برش و لنگر پایه این مدل ها در راستای X بیشتر از راستای Y می باشد لذا برای جلوگیری از حجیم شیدن اطالعیات نتیایج را فق برای راستای X نشان خواهیم داد.

151 ۷5۷ فصل پنجم: نتایج آنالیز - حداکثر برش و لنگر پایه در مدل های ۶ طبقه اشکال )۷۳-5(

152 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷52 مطابق اشکال ۷۳-5 مشاهده می شود که در مدل های ۶ طبقه بیشترین مقادیر هم در بیرش پاییه و هم در لنگر پایه مربو به تحریک زلزله Chichi و کمترین مقادیر مربو به زلزله Tabas می باشد. بررسی دقیق تر نتایج مقایسات براساس تحریک زلزله Chichi در برش پایه برای مدل هیای ۶ طبقیه نشان می دهد که بیشترین برش پایه در تمامی تکیه گاه ها مربو به مدل ۷-۶ می باشد که گوییای سازه سخت و جذب برش پایه بیشتر می باشد. همچنین کمترین میزان برش پایه مربو به مدل 2-۶ با مقدار میانگین 2۷۷.8۱ کیلونیوتن و %۶۱ کمتر نسبت به سازه فوالدی می باشد. در تکیه گاه های 2 ۷ و ۶ مدل های ۶-۶ و 1-۶ مقادیر میانگین نزدیک بیه همیی دارنید و در کیل حدود %8 نسبت به مدل 2-۶ برش پایه بیشتری دارند. در تکیه گاه میانی شماره 1 مقادیر برش پایه مدل های ۶-۶ و 1-۶ تقریبا" برابر بوده و حدود %۷۱ نسبت به مدل 2-۶ برش پایه بیشتری دارند. نتایج مقایسه لنگر پایه برای مدل های ۶ طبقه نشان می دهد که بیشترین مقادیر لنگر پایه در تمامی تکیه گاه ها مربو به مدل ۷-۶ فوالدی می باشد و کمترین مقادیر در مدل 2-۶ دیده می شیود کیه جز یات میزان اختالف لنگر پایه در میان مدل های ۶ طبقه به شرح زیر است : در کل تکیه گاه ها کمترین مقادیر لنگر پایه مربو به مدل 2-۶ می باشد و میدل 1-۶ بیا متوسی اختالف اندک %۱ عملکرد سازه ای خوبی داشته است. در مقایسه ی دو مدل 2-۶ و ۶-۶ مشاهده می شود که مدل ۶-۶ در تکیه گاه های ۶ 2 ۷ و 1 به ترتیب %۷۶ %2۳.۳ %۷۳.۳ و %۷۱ لنگر پایه بیشتری جذب نموده است. نتایج حاصل از برش و لنگر پایه در مدل های ۶ طبقه نشان می دهد که عملکرد سازه ای مدل هیای ۶-۶ 2-۶ و 1-۶ تقریبا" نزدیک به هم می باشد و سیستم دفع نیروی جانبی خوبی دارند و در سازه های با ارتفاع کم از نقطه نظر عملکرد سازه ای تفاوت زیادی ندارند.

153 ۷5۶ فصل پنجم: نتایج آنالیز - حداکثر برش و لنگر پایه در مدل های 8 طبقه اشکال )۷۱-5(

154 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷51 مطابق اشکال ۷۱-5 مشاهده می شود که در مدل های 8 طبقه بیشترین مقادیر هم در برش پاییه و هم در لنگر پایه مربو به تحریک زلزله Chichi می باشد لذا برای مقایسه برش و لنگر پایه به نتایج مربو به شتابنگاشت Chichi اکتفا می کنیم. از مقایسه برش پایه برای مدل های 8 طبقه هم به این نتیجه می رسیم که بیشیترین بیرش پاییه در تمامی تکیه گاه ها مربو به مدل ۷-8 فوالدی است که نشان دهنده ی سازه ی سیخت تیر و جیذب بیشتر برش پایه است. در میان مدل های کامپوزیت کمترین میزان برش پایه در تکیه گاه ها مربو به مدل 1-8 ( ستون کامپوزیت ۶( با مقدار میانگین ۶1۳.۳۱ کیلونیوتن و %۶۷ کمتر نسبت به مدل ۷-8 می باشد. مدل های 2-8 و 1-8 در تکیه گاه های ۶ 2 ۷ و 1 مقادیر برش پایه نزدیک به هم دارند که نشیان دهنده ی رفتار مشابه مقاطع کامپوزیت ۷ و ۶ طراحی شده واز آن جایی که از کمترین مقیادیر بیرش پایه در میان سایر مدل ها برخوردار هستند لذا سیستم جذب انرژی خوب در سازه های با طبقات زیاد محسوب می شوند. این در حالی است که مدل ۶-8 در تکیه گاه های ۶ ۷ و 1 بیه ترتییب %۷۳.5 %۷8.2 و %2۳.5 برش پایه بیشتری جذب نموده است که از جمله دالیل آن می توان به ابعیاد بیزرگ مقاطع ستون ها و وزن زیاد سازه و به تبع از آن کاهش انعطاف پذیری و افزایش سختی اشاره نمود. مقایسه نتایج لنگر پایه در قاب های 8 طبقه نیز کمابیش نتایج مشابه بیرش پاییه را دارد. بیشیترین مقادیر مربو به مدل فوالدی )۷-8( و کمترین مربو به مدل 1-8 و 2-8 می باشد. مقادیر مربو به مدل ۶-8 نیز در تکیه گاه های ۷ تا 1 به ترتیب %۷2.1۳ %۷.۶۳ %8.۷ و %2۶.۳۳ مقادیر لنگر پایه بیشتری نسبت به مدل های 2-8 و 1-8 جذب نموده اند. مقایسه نسبت های و ستون ها در مدل ها یکی دیگر از فاکتورهای مهم در شناسایی نحوه عملکرد ستون ها نیروی محیوری و لنگیر پالسیتیک مقاطع می باشد که با استفاده از این مقادیر می توان اطالعات زیادی در مورد چگونگی عملکرد ستون بدست آورد. در این قسمت پس از استخراج مقادیر نیرو و لنگر ماکزیمم ایجاد شده در اعضیای تییر و ستون های مدل های کامپوزیت اقدام به محاسبه نسبت تالش های موجیود اعیم از لنگیر خمشیی و نیروی محوری به مقدار پالستیک آن ها که در بخش ۶-۷2-1 محاسبه شده انید نمیوده اییم. ایین نسبت ها نشان دهنده ی این موضوع است که سازه های طراحی شده با ۶ تیپ مختلف از ستون های کامپوزیت تحت شتابنگاشت های وارد شده تا چه اندازه از ظرفیت پالستیک خود استفاده نموده انید و یا آیا ستون های کامپوزیت وارد ناحیه پالستیک شده اند یا خیر.

155 ۷55 فصل پنجم: نتایج آنالیز مقایسه نسبت های و ستون ها در مدل های 3 طبقه در این بخش نسبت لنگر موجود به لنگر پالستیک و نیز نسیبت نییروی محیوری موجیود بیه مقیدار پالستیک آن را در مدل های ۶ طبقه محاسبه و مقایسه می کنیم. بدین منظور چون مقایسیه ایین نسبت ها برای تمام ستون ها باعث حجیم شدن اطالعات خواهد شد لذا چند ستون را مطابق شکل زیر انتخاب و مورد مقایسه قرار می دهیم. - ستون های انتخاب شده برای بررسی نیروها در مدل های ۶ طبقه شکل )۷8-5(

156 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷5۳ - نسبت M/Mp ستون ها در مدل های ۶ طبقه کامپوزیت اشکال )۷۳-5(

157 ۷5۱ فصل پنجم: نتایج آنالیز همانطور که دراشکال ۷۳-5 نیز مشاهده می شیود بیشیترین مقیادیر مربیو بیه نسیبت از بیین شتابنگاشت ها مطابق روال گذشته مربو به شتابنگاشت Chichi می باشد و همچنین کمترین مقادیر مربو به شتابنگاشت Tabas می باشد. اما روند اختالف بین مقادیر برای مدل هیای مختلیف در نتایج مربو به هر شتابنگاشت ثابت بوده و بیشترین مقادیر تقریبا" در همه ی شتابنگاشت ها مربیو به مدل ۶-۶ )ستون کامپوزیت بیشترین مقادیر را دارد مورد مطالعه قرار می دهیم. نتایج حاصل از نمودار نسبت 2( می باشد. برای بررسی دقیق تیر داده هیای زلزلیه Chichi را کیه برای ستون های مورد مقایسه در مدل های ۶ طبقه نشان می دهید که تقریبا" اکثر ستون ها وارد ناحیه پالستیک شده اندو بیشترین مقادیر نسبت مربو به سیتون های کامپوزیت 2 )مدل های ۶-۶( می باشد و همچنین کمترین مقادیر نیز مربیو بیه سیتون هیای کامپوزیت ۶ )مدل های 1-۶( می باشد. متوس مقادیر برای مدل های مختلف کامپوزیت در زلزله Chichi بصورت زیر می باشد : جدول )0-1( متوسط مقادیر در زلزله Chichi همانطور که در جدول فوق واضح است متوس مقادیر مربو به مدل های ۶-۶ و همچنین متوس مقادیر برای مدل های 1-۶ %2۷ کمتر از مقادیر برای مدل های 2-۶ %۷5 کمتر از مدل ۶-۶ می باشد. با توجه به نتایج اشکال ۷۳-5 با اینکه ابعاد مقاطع ستون ها در مدل های ۶-۶ بزرگ می باشد اما در تحمل لنگر خمشی ضعیف می باشد و این می تواند نشانگر نقش ضعیف تر بتن نسیبت بیه فیوالد در تحمل لنگر باشد. در مدل 1-۶ ابعاد مقاطع ستون ها برابر ابعاد پروفیل IPB می باشدکه این مقاطع در تحمل لنگر عملکرد بهتری از خود نشان داده اند. همین طور از مقایسه نتایج مربو به ستون های کامپوزیت با مدل فوالدی نظیر نیز درمی یابیم کیه مدل فوالدی در تحمل لنگر خمشی در سازه سه طبقه تفاوت چندانی با مدل های کامپوزیت نداشته و اعداد نزدیک به هم می باشند.

158 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷58 - نسبت N/Np ستون ها در مدل های ۶ طبقه کامپوزیت اشکال )2۱-5(

159 ۷5۳ فصل پنجم: نتایج آنالیز با توجه به اشکال 2۱-5 مشاهده می شود که بیشترین مقادیر نسبت مربو به تحریک شتابنگاشت Chichiمی باشد. مانند نتایج برای مدل های ۶ طبقه روند اختالف میان مدل ها در نتایج تمیام شتابنگاشت ها مشابه بوده و بیشترین مقادیر در بین ستون های کامپوزیت به میدل 1-۶ )سیتون کامپوزیت ۶( اختصاص دارد. برای بررسی دقیق نتایج مربو به مقادیر در مدل های ۶ طبقه داده های شتابنگاشت Chichi را که بیشترین مقادیر را دارد مورد مطالعه بیشتر قرار می دهیم. نتایج حاصل از نمودارهای برای ستون های مورد مقایسه در مدل های ۶ طبقه نشان می دهد کیه هیچ کدام از ستون ها به لحاظ نیروی محوری وارد ناحیه پالستیک نشده اند و بیشترین مقیدار در ستون C۷۷۷ اتفاق افتاده است که از ۱.۶5 مقدار پالستیک خود تجاوز نکیرده اسیت. نتیایج در اکثیر ستون های کامپوزیت با هم برابر بوده و فرق چندان زیادی با هم ندارند اما در تمام ستون هیا مقیادیر مربو به ستون های فوالدی از ستون های کامپوزیت بیشتر استت. نتایج نشان می دهد که در سیازه های با ارتفاع کم تفاوت چندانی در عملکرد محوری انواع مختلف ستون های کامپوزیت وجود ندارد. مقایسه نسبت های و ستون ها در مدل های 0 طبقه همانند بخش ۷-۶-5 در این بخش نیز نمودارهای لنگر موجود به لنگر پالستیک و نییروی محیوری موجود به نیروی پالستیک را در مدل های 8 طبقه محاسبه و سپس نتیجه گیری میی کنییم. سیتون هایی که در این بخش انتخاب شده اند در شکل زیر مشخص و شماره گذاری شده اند :

160 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۳۱ - ستون های انتخاب شده برای بررسی نیروها در مدل های 8 طبقه شکل )2۷-5(

161 ۷۳۷ فصل پنجم: نتایج آنالیز - نسبت M/Mp ستون ها در مدل های 8 طبقه کامپوزیت اشکال )22-5(

162 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۳2 نتایج مقایسات نشان می دهد که برای سازه های 8 طبقه مانند سازه های ۶ طبقه و همچنین سیایر نتایج مقادیر حاصل از مدلسازی تحت شتابنگاشت Chichi از سایر شتابنگاشت ها بیشتر بیوده و بیه همین علت برای بررسی بیشتر نتایج مربو به این شتابنگاشت را دقیق تر میورد مطالعیه قیرار میی دهیم. در محور A تنها دو ستون از مدل ۶-8 و در محور B پالستیک شده اند و بیشترین مقادیر 8 مدل کامپوزیت های ستون به نیز 8 مدل به نسبت ها مدل مقادیر محور در دارد اختصاص ۶ 8 مدل اول طبقه در که باشد می صورت این به دارد را مقادیر بیشترین که ۶ تمامی ستون ها به غیر از 2۷5col وارد ناحییه 8 مدل همچنین و 8 ۶ مدل به نسبت کاهش % ۶ 2۱ با را مقدار کمترین 1 8 مدل 1 و 2 ۶ طبقات در دارد 8 ۶ مدل به نسبت کاهش % 5 ۷5 مقدار به 2 8 مدل به نسبت % ۷2 مقدار به 8 1 مدل و % 1 2۱ متوس مقادیر کمترین با 2 8 و 8 2 های مدل برای مقادیر متوس 8 و 5 ۳ ۱ طبقات در دارند کاهش ۶ مقادیر باشد می 8 ۶ مدل از کمتر % 2۷ متوس بطور و بوده برابر تقریب طور به 1 مربییو بییه مدل ۷-8 فوالدی در تمام طبقات کم و بیش نزدیک به مدل ۶-8 ولی کمتر از آن می باشد. که میی تواند نمایانگر عملکرد بهتر ترکیب بتن و فوالد در تحمل لنگر خمشی نسبت به فوالد باشد. در محور B نیز دیده می شود که مقادیر حداکثر مربو به مدل ۶-8 بوده و در سیتون هیای طبقیات مختلف این محور مدل 1-8 به مقدار %۱ الی %12 و مدل 2-8 به مقدار %1 الی %۶2 کمتر از میدل ۶-8 می باشد. مشاهدات مربو به مدل فوالدی نیز در این قاب همانند قاب A بوده و مقادیر نزدیک به مدل ۶-8 می باشد که در اندک مواردی نیز از مقادیر مربو به مدل ۶-8 تجاوز نموده است. با توجه به این مشاهدات و نتیجه گیری ها در قاب های 8 طبقه می توان اینطور اظهار نظر نمیود کیه عملکرد خمشی ستون های مدل 2-8 بهتر از سایر ستون ها می باشد و با اختالف اندکی ( با متوس %2 بیشتر نسبت به ستون های مدل 2-8 ) ستون های کامپوزیت مدل 1-8 در رتبه ی دوم قیرار دارند.

163 ۷۳۶ فصل پنجم: نتایج آنالیز - نسبت N/Np ستون ها در مدل های 8 طبقه کامپوزیت اشکال )2۶-5(

164 رفتار لرزهای ستونهای کامپوزیت در حالت غیراالستیک ۷۳1 مقایسه اشکال 2۶-5 نشان می دهد که مقادیر ستون های مشخص شیده در میدل هیای 8 طبقیه تحت شتابنگاشت های Northridge Chichi و Tabas تقریبا" نزدیک به هم می باشد امیا بیازهم مانند حاالت قبل نتایج حاصل از شتابنگاشت Chichi اندکی از سایر نتایج پیشی گرفته است. نتایج نشان می دهد که هیچ کدام از ستون ها وارد ناحیه پالستیک نشده اند و میالک طراحیی لنگیر خمشی بوده است و ستون های 2-8 ۶-8 و 1-8 حداکثر مقادیری کیه از ظرفییت پالسیتیک خیود استفاده کرده اند به ترتیب %2۳ %۶2 و %۶5 می باشد. سییییتون هییییای مییییدل 1-8 بییییا مقطییییع کامپوزیییییت ۶ بیشییییترین مقییییادیر نسییییبت 8 مدل محور در بطوریکه باشد می دارا کامپوزیت های ستون سایر بین در را مقادیر متوس ۷5 % با 8 ۶ مدل و % ۷۳ با 2 کمتری نسبت به مدل 1-8 دارند و در محیور B این کاهش به ترتیب برابر با %۷1 و %۷2.۳ می باشد. نتایج نشان می دهد که متوس مقادیر نسبت نیروی فشاری در مدل های 8 طبقه برای ستون های 8-2 و ۶-8 )به ترتیب ستون های فوالدی مدفون در بتن و مقاطع جداره نازک فوالدی پر شده از بیتن( کمابیش نزدیک به هم و کمتر از متوس مقادیر ستون های کامپوزیت تیپ ( ۶ مقاطع فیوالدی نیمیه مدفون در بتن( میباشد. این نتیجه حاکی از آن است که وجود بتن بیشتر در مقطع در تحمل نیروی فشاری تاثیر بسزایی دارد و برای سازه هایی با نیروی فشاری باال طراحیی سیتون هیایی 2-8 و ۶-8 پیشنهاد می گردد زیرا این ستون ها قابلیت تحمل نیروی فشاری بیشتری نسبت به ستون های 1-8 را دارا می باشند. عالوه بر موارد فوق نتایج نشان می دهد که مقادیر ستون های مدل ۷-8 فوالدی در تمام شیتاب نگاشت ها و تقریبا" در اکثر ستون ها بیشترین مقادیر را نسبت به سایر ستون های کامپوزیت دارا می باشد که حاکی از نقش ضعیف فوالد در تحمل نیروی محوری نسبت به بتن و یا ترکیب بیتن و فیوالد است. مقایسه ابعاد و میزان مصرف مصالح در ستون ها مقایسه ابعاد و مساحت ستون ها در مدل های ۶ طبقه مطابق شکل 21-5 مشاهده می شود که بیشترین ابعاد و به تبع از آن بیشیترین مقادیر جمع کل مساحت ستون ها در طبقات به مدل 2-۶ تعلق دارد و این بدلیل حجم زیاد بتن می باشد چون در این مقاطع فوالد IPB بصورت کامال" مدفون در بتن می باشید و باعیث اشیغال فضیای زیادی خواهد شد. مقادیر مدل های ۷-۶ و ۶-۶ تقریبا" برابر بوده و به طور نسبی %۷8 کمتر از میدل

165 ۷۳5 فصل پنجم: نتایج آنالیز 2-۶ می باشد اما کمترین مقدار به مدل 1-۶ با %51 کاهش نسبت به میدل 2-۶ تعلیق دارد. علیت پایین بودن ابعاد ستون های مدل 1-۶ کمتر بودن ابعاد باکس های پر شده از بتن نسبت بیه ابعیاد ستون های IPB می باشد. مجموع مساحت ستون های طبقات در مدل های ۶ طبقه شکل )21-5( مجموع مساحت ستون های طبقات در مدل های 8 طبقه شکل )25-5(