بررسی نحوه اعمال ضوابط کنترل تغییر مکان بر رفتار لرزهای

Transcript

1 دوره 48 شماره 4 زمستان 1395 صفحه 407 تا 417 Vol. 48, No. 4, Winter 2016, pp نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی عمران و محیط زیست Amirkabir Jounrnal of Science and Research Civil and Enviromental Engineering (AJSR-CEE) بررسی نحوه اعمال ضوابط کنترل تغییر مکان بر رفتار لرزهای ساختمانهای فوالدی الغر 2 مجید محمدی 1* رضا افضل سلطانی 1- استادیار پژوهشکده سازه پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله 2- دانشجوی کارشناسی ارشد پژوهشکده سازه پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله )دریافت: 1392/5/7 پذیرش: 1394/3/17( چکیده يکي از مهمترين اهداف آييننامههاي زلزله فراهمکردن حد اطمينان قابل قبول با در نظر گرفتن ضرايب ايمني در برابر شکست کلي سازه و ناپايداري آن در اثر زلزلههاي شديدي است که احتمال وقوع آن در مدت عمر مفيد سازه وجود دارد. طراحی و کنترل در برابر جابجایی جانبی نسبی طبقات و پایداری جانبی سازهها باید در اولین مراحل طراحی در نظر گرفته شده و اعمال گردند. آییننامههای مختلف محدودیتهای مختلفی را برای جلوگیری از آسیبهای جدی به سازه و امنیت ساکنین از جمله محدودیت در جابجایی جانبی نسبی ارائه کردهاند. بر اساس بند استاندارد 2800 و تبصره ذیل آن در ارتباط با کنترل جابجایی نسبی طبقات طراح در استفاده از زمان تجربی و یا تحلیلی دارای اختیار بوده و این در حالی است که استفاده از زمان تحلیلی به سازه سبکتری در مقایسه با سازه کنترلشده با زمان تجربی خواهد انجامید. بر این اساس باید رفتار لرزهای سازه کنترلشده با زمان تحلیلی در مقایسه با سازهای که این مراحل در آن با زمان تجربی کنترل گردیده مقایسه شود. بنابراین در این مقاله چند سازه فوالدی الغر که هر کدام به دو صورت مذکور طراحی شدهاند در نظر گرفته شده و رفتار لرزهای آنها پس از انجام تحلیل تاریخچه زمانی سهمؤلفهای غیرخطی با یکدیگر مقایسه شده است. برای این منظور شاخص خرابی پارک و آنگ Ang( )Park & سازهها پس از تحلیل تحت شتابنگاشتهای مقیاسشده سری in روش زمان دوام و همچنین زمان رسیدن اولین المان هر کدام از سازهها به حد نهایی خود مالک مقایسه قرار گرفته است. تحلیلها نشاندهنده این موضوع هستند که سازه کنترلشده با زمان تحلیلی عالوه بر اینکه به سازه سبکتری میانجامد رفتار لرزهای مناسبتر و نیز زمان دوام بیشتری را با شتابنگاشتهای مفروض دارند. کلمات کلیدی: قاب خمشی ویژه فوالدی ضوابط کنترل تغییر مکان زمان شاخص خرابی زمان دوام براى ارجاع به این مقاله از عبارت زیر استفاده کنید: Please cite this article using: Mohammadi, M. and Afzal-Soltani, R., Investigating the Seismic Behavior of Slender Buildings, Regarding How to Satisfy Drift Control Criteria. Amirkabir Journal of Civil and Environmental Engineering, 48(4), pp DOI: /ceej URL: نویسنده مسئول و عهدهدار مکاتبات: m.mohammadigh@iiees.ac.ir

2 الغر فوالدی ساختمانهای لرزهای رفتار بر مکان تغییر کنترل ضوابط اعمال نحوه بررسی 1-1 مقدمه و سازه به جدی آسیبهای از جلوگیری برای مختلف آییننامههای جابجایی در محدودیت جمله )از را مختلفی محدودیتهای ساکنین امنیت کنترلنشده و حد از بیش جانبی جابجایی زیرا کردهاند. ارائه نسبی( جانبی و تجربی مشاهدات نماید. ایجاد را مهمی سازهای مشکالت میتواند مستقیمی ارتباط که دادهاند نشان نیز نظری دینامیکی پاسخ بررسیهای و خسارتها پتانسیل و میانطبقهای نسبی جانبی جابجایی مقدار میان 2800 استاندارد اساس بر ایران کشور در دارد. وجود سازهای آسیبهای جرم مرکز محل در سازهها لرزهای طرح در طبقه نسبی مکان تغییر مقدار شده مشخص استاندارد این بند در که مقادیری از نباید طبقه هر تغییر محاسبه در طراح بند این ذیل تبصره به توجه با ]1[. برود فراتر تجربی یا تحلیلی زمان از استفاده در طبقه هر نسبی مکانهای ساختمان طراحی پایه برش مقدار دیگر عبارت به است. شده اختیار دارای محدودیتهای درنظرگیری بدون میتوان را مکان تغییر کنترل مرحله در زمان درنظرگیری که نمود تعیین ساختمان اصلی زمان به مربوط را آن لرزهای رفتار باید اما میشود. منجر سبکتری سازه به تحلیلی کنترل آن در تجربی زمان با مراحل این که سازهای با مقایسه در گردد. مقایسه شده بعدی دو قابهای مورد در و موضوع این با ارتباط در گذشته در که است داده نشان و گرفته صورت ]2[ میرکاظمی توسط تحقیقاتی عملکرد سازه سبکی بر عالوه تحلیلی زمان با کنترلشده قابهای است. داشته تجربی زمان با کنترلشده قاب به نسبت نیز را بهتری کنترلشده سازههای لرزهای رفتار مقایسه برای حاضر تحقیق در سهبعدی سازه چند تجربی زمان و تحلیلی زمان اساس بر کنترلشونده آنها در مکان تغییر که ویژه خمشی قاب با الغر فوالدی دو مفروض ساختمانهای از کدام هر در و گرفته قرار بررسی مورد باشد است: شده گرفته نظر در زیر حالت دوره از آن در مکان تغییر کنترل مرحله در که ساختمانی - است. شده استفاده 2800 استاندارد در موجود تجربی روابط از آمده بدست زمان از آن در مکان تغییر کنترل مرحله در که ساختمانی - است. شده استفاده تحلیلی یکدیگر با مختلف سازههای رفتار مقایسه برای متفاوتی روشهای وجود نیز غیره و دوام زمان روش افزايشي ديناميكي تحليل روش مانند سهولت دلیل به اما هستند. مختلف معایب و مزایا دارای کدام هر که دارد برای است. رفته بکار حاضر فعالیت در روش این دوام زمان از استفاده حوزه در نتایج درستی بررسی از پس 1 پرفرم نرمافزار از تحلیلها انجام است. شده استفاده ]3[ غیرخطی و خطی افزايشي ديناميكي 2-2 تحليل ديناميكي تحليل غيرخطي ديناميكي تحلیل روشهاي از يكي پیشنهاد ]10[ 2 وامواتسیکس و کرنل توسط بار اولین که بوده افزايشي اساس بر غیرخطی دینامیکی تحلیل شامل تحليل اين است. شده اساس بر شبیهسازیشده سازه یا و نمونه سازهای سیستم روی عملکرد که خطر سطح چندین به کدام هر که است شتابنگاشتها از مجموعهای کلی دینامیکی ناپایداری و خرابی تا خطی رفتار مرحله از سازه آنها طی تحت روش این در سازه دیگر عبارت به شدهاند. مقیاس میرود پیش اين شدت كه ميگيرد قرار زماني تاريخچه تحليلهاي از سري يك تأثير بیشینه مقدار روش اين در مييابد. افزايش تدريج به زماني تاريخچههای كه كم بسيار مقدار يك از افزايشي صورت به زلزله شتابنگاشت شتاب افزايش تدريج به و شده مقياس است االستيك سازه پاسخ آن طي در اين در برسد. تسليم از پس هدف حدي حالت نقطه به آنکه تا مييابد هر از بعد بیشینه مكان تغيير مقابل در پايه برش بیشینه مقادير حالت نمودار اصطالح در حاصل نمودار به كه ميشود ترسيم تحليل اجراي بار سطوح ميشود. گفته 4 IDA پوش منحنيهاي يا 3 ديناميكي رانشی نمود. تعیین نمودارها این طریق از میتوان را خطر مختلف عملكرد اساس بر طراحي در كاربرد براي ديناميكي تحليل روشهاي فزاينده ديناميكي تحلیل و غيرخطي زماني تاريخچه تحلیل مانند سازهها تنوع ركوردها انتخاب نحوه مانند مواردی حال اين با هستند. مفيد بسيار مورد سنگين تحلیلهاي همچنين و آنها نتايج پيچيدهبودن خروجيها همین برای است. کرده محدود را آنها از استفاده روشها اين براي نياز که است شده ارائه دوام زمان روش نام به روشی اخیر سالهای در منظور میشود. معرفی ادامه در دوام زمان 3-3 روش مزاياي و است ديناميكي تحليل بر مبتني روشي دوام زمان روش به نتايج وابستهكردن با روش این دارد. نهفته خود در را تحليلها سایر نظم اين و داشته خود در بالقوه صورت به را اهميتي دارای نظم زمان عالوه دارد. روش پيچيدگي كاهش در را بسزايي سهم نتايج در موجود مربوطه تحليل روش از جداي و تنهايي به دوام زمان مفهوم این بر ديگر جديد روشهاي در موجود ابهامهای از بسياري كارگشاي ميتواند دوام زمان روش واقع در باشد. عملكرد اساس بر طراحي روش نظير مقاومت تا ميكند تالش كه است ساده ديناميكي افزون بار تحلیل يك افزاينده ديناميكي تحریک يك تحت آنها تحلیل با را سازهها لرزهاي سازه اصلي پاسخهاي روش اين در كند. بررسي طراحيشده پيش از و مقاطع در شده ايجاد تنش طبقات نسبي مكان تغيير مكان تغيير نظير 2 C. Cornell and D. Vamvatsikos 3 Dynamic Push over 4 Incremental Dynamic Analysis 1 Perform 3D V زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 408

3 سلطانی افضل رضا محمدی مجید طول در ديگر مناسب خرابي معيارهاي و مفاصل پالستيك چرخش از سازه گذر يا سازه خرابي زمان تا تحلیل و ميشوند اندازهگيري تحلیل ابتداي از سازه كه زماني مدت مییابد. ادامه مناسب عملكردي معيار يك رد ]11[. ميشود ناميده دوام زمان ميكند تجربه خرابي لحظه تا تحلیل یکدیگر با دوام زمان روش و افزایشی دینامیکی تحلیل روش )1( جدول شدهاند. مقایسه دوام زمان روش است مشاهده قابل نیز )1( جدول در که همانطور بر عالوه و دارد خود در را افزایشی دینامیکی تحلیل روش ویژگیهای به مقرون بسیار تحلیل انجام سرعت لحاظ از روش این به نسبت آن نحوه قبیل از افزایش دینامیکی تحلیل روش مشکالت و است صرفهتر روش بنابراین ندارد. نیز را غیره و خروجیها تنوع شتابنگاشت انتخاب حاضر فعالیت در که بوده سازهها لرزهای رفتار مقایسه برای مناسبتری است. شده استفاده روش همین از نیز قلب متخصصين )كه ورزش آزمون از دوام زمان روش اوليه ايده ورزشكاران و بيماران قلبي شريانهاي وضعيت ارزيابي براي عروق و شبيه مفهومي دوام زمان روش در است. شده گرفته ميكنند( استفاده اعمال سازهها با ارتباط در ميرود بكار ورزش آزمون در كه آنچه به قرار كاليبره فزاينده شتاب تابع يك تحت سازهها روش اين در ميشود. و ]12[ ميگيرد قرار بررسي مورد زمان طول در آنها عملكرد و ميگيرند طبقات نسبی جابجایی خرابی شاخص جابجایی مانند مختلف مؤلفههای میشوند. مقایسه یکدیگر با زمان طول در غیره و دوام زمان تحلیل اهداف تحقق براي گامها مهمترين از یكي نحوي به بايد توابع اين است. روش اين براي مناسب شتاب توابع تهيه آنجایی از یابد. افزایش زمان گذشت با آنها در زلزله شدت که باشند و زمينشناسي ویژگیهای به وابسته منطقه هر در زلزله ركوردهاي كه براي بايد نيز فزاينده شتاب توابع بنابراین است محل آن ژئوتكنيكي چند منظور همین به ]4[. آيند بدست جداگانه صورت به و مختلف مناطق است. شده تولید شتابنگاشت مجموعه وجود به زمان حسب بر خطی تابع اعمال با اول نسل شتاب توابع بوده مناسب دوام زمان روش کلی مفهوم نمایش برای بیشتر که آمدهاند نمود. استفاده لرزهای تحلیلهای در مستقیم طور به آنها از نمیتوان و بدست 2800 استاندارد پاسخ طیف مبنای بر دوم نسل شتاب توابع جدی مشکالت خطی ناحیه در پاسخ طیف مناسب انطباق وجود با آمدند. میدهد. رخ نیز غیرخطی تحلیلهای در نتایج انطباق عدم در تاریخچه تحلیل با مقایسه در دوام زمان روش ارزیابی برای ادامه در ناحیه در که شدند تولید شتابی توابع زلزله شتابنگاشتهای تحت زمانی مبنای بر ثانیه پنجاه تا صفر از یهای دوره محدوده در و خطی بهینهسازی زلزله شتابنگاشت هفت اصلی مؤلفه پاسخ طیف متوسط بلند های دوره گرفتن نظر در دلیل به حالت این در بودند. شده نیز خطی ناحیه در توابع این پاسخ طیف مبنا شتاب تصحیح همچنین و دارد. منتخب زلزله شتابنگاشتهای پاسخ طیف با را مناسبی انطباق و قویتر سازههای برای شتاب توابع رفتار دقیقتر بررسی برای از دیگری سری واقعی شتابنگاشتهای قوی حرکت دوام اثرات بررسی قبل سریهای مانند نیز توابع این که شد ساخته بیشتر دوام با شتاب توابع بود. مناسب خطی ناحیه در تحلیل برای ناحیه در تحلیل برای مناسب همگی حاضر نسل تا شده تولید توابع سری عنوان با زمان شتابنگاشتهای جدید سری بنابراین بودند. خطی مبنای بر غیرخطی ناحیه در مؤلفهای سه تحلیل برای مناسب که in تولید بود ]13[ FEMA آییننامه در منتخب شتابنگاشت بیست شدهاند. داده نشان شده تولید شتابنگاشتهای )2( جدول در شد. بلندمرتبه و میانمرتبه بعدی دو قابهای روی بر که بررسیهایی در افزایشی دینامیکی روش و دوام زمان روش نتایج است گرفته صورت که میدهند نشان و ]14[ شده مقایسه یکدیگر با شتابنگاشت هفت تحت دینامیکی روش از کمتر بسیار دوام زمان روش در ظرفیتها حساسیت میانگین دوام زمان روش بررسیها این اساس بر همچنین است. افزایشی برآورد احتماالتی مؤلفههای کمتر درنظرگیری با را شتابنگاشتها نتایج بدست پایه برش مناسب بسیار سازگاری نشاندهنده نتایج میکند. مختلف قابهای برای افزایشی دینامیکی و دوام زمان روش دو از آمده است. مختلف خطر سطوح در بررسیشده روشها سایر با مقایسه در دوام زمان روش بارز و مهم مشخصه در تحلیل که زمانی مشخصه این است. روش این کمتر تحلیلهای تعداد در دوام زمان روش و است متمایزتر باشد نیاز مورد خطر مختلف سطوح در کمتر بسیار تحلیلهای تعداد با را مناسب و کافی اطالعات حالت این میدهد. ارائه خطر مختلف سطوح 1 Federal Emergency Management Agency زمان روش و افزایش زمانی تاریخچه تحلیل روش مقایسه )1(: جدول ]4[ سازهها لرزهای تحلیل در دوام لرزهای تحلیل روش مؤلفههای اثر سازه دینامیکی حرکات خواص زلزله در زمین غیرخطی تحلیل گرفتن درنظر نیروهای عالمت داخلی در سازه تحلیل مختلف شدتهای تحلیل سرعت تحلیل دقت مناسب سازههای تحلیل برای افزایشی دینامیکی تحلیل نامناسب دقیق پیچیده حیاتی سازههای تحلیل زلزله مختلف شدتهای تحت سازه شکست نقطه یافتن دوام زمان حدودی تا مناسب خوب تقریب سازهها تمامی نقطه تعیین شکست زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه

4 الغر فوالدی ساختمانهای لرزهای رفتار بر مکان تغییر کنترل ضوابط اعمال نحوه بررسی ]4[ شده تولید دوام زمان شتاب توابع )2(: جدول شتاب توابع سری شتاب تابع نام طرح طیف دوام بهینهسازی روش اول نسل خطی 20/ Acc01-acc03 2 نوع خاک 2800 آییننامه ثانیه 5 تا های زمان خطی 20/48 03-ETA20a01 a,b سری خاکها انواع 2800 آییننامه ثانیه 5 تا های زمان خطی 20/48 03-ETA2010x01 I,,IV سری منتخب شتابنگاشت 7 اول مؤلفه میانگین ثانیه 5 تا های زمان خطی 20/48 03-ETA20f01 e,f سری ثانیه 5 تا های زمان خطی 40/96 ASCE 7-05 آییننامه 03-ETA40g01 g سری منتخب شتابنگاشت 7 اول مؤلفه میانگین ثانیه 5 تا های زمان خطی 40/96 03-ETA40h01 h سری منتخب شتابنگاشت 20 اول مؤلفه میانگین غیرخطی ETA20inx01 inx سری منتخب شتابنگاشت 20 اول مؤلفه میانگین غیرخطی ETA20iny01 iny سری منتخب شتابنگاشت 20 اول مؤلفه میانگین غیرخطی ETA20inz01 inz سری مؤلفه درنظرگیری لزوم بر مبنی گرفته صورت مطالعات به توجه با فعالیت از هدف در که موضوع این به توجه همچنین و ]5[ زلزله قائم شتابنگاشتهای کمک به غیرخطی زمانی تاریخچه تحلیل انجام حاضر استفاده دوام زمان in سری شده تولید شتابنگاشتهای از بود زلزله واقعی شکل در که هستند دسته سه شامل خود شتابنگاشتها از سری این شد. شتابنگاشتها شدت افزایشی روند شکل این در شدهاند. داده نشان )1( است. مشاهده قابل خوبی به مطالعات حوزه و 4-4 فرضیات چهار مکان تغییر کنترل ضوابط اعمال نحوه اثر بررسی برای کنترلکننده آنها در مکان تغییر که ویژه خمشی قاب با فوالدی ساختمان توزیع و پالن با و )2( شکل با مشابه 15 و طبقات تعداد با است تمامی ارتفاع و متر پنج دهانهها تمامی عرض که )3( شکل با مطابق باری در تجربی زمان درنظرگیری با بار یک است متر سه آن طبقات ذیل تبصره اعمال با دیگر بار و طبقات در آن توزیع و پایه برش محاسبه ضوابط کلیه اعمال با شد. گرفته نظر در تحلیلی زمان و بند گردید. طراحی 1 ایت بس نرمافزار از استفاده با و 2800 استاندارد در مندرج در بام زنده وزن و طبقات زنده وزن بام مرده وزن طبقات مرده وزن با برابر ترتیب به ساختمان ملی مقررات ششم مبحث اساس بر طراحیها شد. گرفته نظر در مربع متر بر کیلوگرم 150 و محاسبه در میتوان را پایه برش مقدار بند تبصره اساس بر بدون بند این محدودیتهای رعایت برای طبقه هر نسبی مکان تغییر تبصره در ساختمان اصلی زمان به مربوط محدودیت کردن منظور تجربی روابط از استفاده جای به میتوان یعنی نمود. تعیین بند 1 یا و تحلیلی روشهای از استفاده با را ساختمان نوسان اصلی زمان 1/25 از بیشتر نیز را آن مقدار میتوان همچنین و کرد محاسبه )1( رابطه ]1[. نمود اختیار تجربی رابطه از آمده بدست زمان برابر تغییر و طبقه به وارد جانبی نیروی ترتیب به δ i و F i رابطه این در زمین ثقل شتاب و طبقه وزن ترتیب به نیز g و W i و آن از ناشی مکان هستند. نظر در سازههای برای تحلیلی زمان فوق مطالب اساس بر زمان و تبصره اساس بر طراحی برای )1( رابطه اساس بر شده گرفته )به گردید محاسبه )2( جدول با مطابق خطا و آزمون با تحلیلی تغییر و نسبی مکان تغییر کنترل مرحله در مقاطع عوضشدن دلیل چند زمان محاسبه )1( رابطه در طبقات در جابجایی و وزن نیرو شود(. کردن صرفنظر قابل قبل مرحله با آن اختالف تا شد تکرار مرحله )سازه طراحیشده سازههای مشخصات سایر جدول این در همچنین اساس بر کنترلشده سازه و تجربی زمان اساس بر کنترلشده شدهاند. داده نشان تحلیلی( زمان شتابنگاشتهای زوج 2800 استاندارد بند اساس بر ]1[: گردند مقیاس زیر روش به باید انتخابشده این به شوند. مقیاس خود بیشینه مقدار به نگاشتها شتاب کلیه شود. )g( ثقل شتاب با برابر آنها همه شتاب بیشینه که معنی با مقیاسشده شتابنگاشتهای زوج از یک هر شتاب پاسخ طیف گردد. تعیین درصد پنج میرایی نسبت کردن منظور جذر روش از استفاده با شتابنگاشت زوج هر پاسخ طیفهای برای واحد ترکیبی طیف یک و شده ترکیب یکدیگر با مربعات مجموع شود. ساخته زوج هر شده متوسطگیری شتابنگاشت زوج سه ترکیبی پاسخ طیفهای 1 Etabs زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 410

5 مجید محمدی رضا افضل سلطانی شکل )1(: شتابنگاشتهای سری in زمان دوام شکل )2(: سازههای مدلشده 411 نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی عمران و محیط زیست دوره 48 شماره 4 زمستان 1395

6 الغر فوالدی ساختمانهای لرزهای رفتار بر مکان تغییر کنترل ضوابط اعمال نحوه بررسی بررسیشده سازههای مشخصات )3(: جدول طبقه 15 طبقه 10 طبقه 8 طبقه 5 95/022 77/331 95/022 77/331 70/598 56/639 34/428 28/836 )تن( تیرها وزن 62/621 47/622 62/621 47/622 47/678 34/766 24/894 21/628 )تن( ستونها وزن 157/ / / / /276 91/405 59/322 50/464 )تن( سازه کل وزن 1/3900 2/2668 1/0255 2/0094 0/8675 1/8068 0/6098 1/2577 )ثانیه( طراحی T x 1/3900 2/4421 1/0255 2/0176 0/8675 1/8009 0/6098 1/2321 )ثانیه( طراحی T y 2/1109 2/4610 1/6511 2/0272 1/3812 1/8134 1/032 1/225 )ثانیه( اول مود زمان 2/0621 2/2813 1/5856 2/0187 1/3421 1/8076 1/027 1/194 )ثانیه( دوم مود زمان شده گرفته نظر در پالن و نیروها توزیع جهت )3(: شکل سازه تجربی زمان برابر 1/5 و 0/2 زمانهای محدوده در و تعیین نحوی به مقیاس ضریب میگردد. مقایسه استاندارد طرح طیف با 1/4 از کمتر حالتی هیچ در محدوده این در متوسطها مقادیر که میشود نباشد. استاندارد طیف در آن نظیر مقدار برابر رد مقیاسشده شتابنگاشتهای در باید تعیینشده مقیاس ضریب گیرد. قرار استفاده مورد دینامیکی تحلیل در و شود ضرب اول مرحله زلزله برای زمین حرکت اثر منعکسکننده که استاندارد طرح طیف در )B( ساختمان بازتاب مقادیر حاصلضرب از است آییننامه در طرح ضریب عکس و )I( اهمیت ضریب و )A( مبنا شتاب نسبت مؤلفههای درصد پنج طیف این تعیین در میرایی نسبت میآید. بدست )R/1( رفتار میشود. گرفته نظر در روند با مشابه دوام زمان شتابنگاشتهای مقیاسکردن روند در که تفاوت این با است واقعی شتابنگاشتهای مقیاسکردن هدف زمان به توجه با مقیاسسازی شتابنگاشتها این مقیاسکردن سازه پاسخ تا میرود انتظار که است زمانی هدف زمان میگیرد. انجام ]4[. برسد الزم رفتاری نیازهای به استاندارد زمان روش در گروه هر در in سری شتابنگاشت که جایی آن از با مطابق مقیاس ضریب است مؤلفه سه دارای استفاده مورد دوامی ضریب همان سوم دو از و محاسبه افقی مؤلفه دو برای آییننامه روند به توجه با همچنین رفت. خواهد بکار زلزله قائم مؤلفه برای مقیاس ضریب اعمال از شده گرفته نظر در المانها همه غیرخطی رفتار اینکه این از هدف است. شده خودداری شتابنگاشتها مقیاسکردن در )R/1( پیشنهادی سطح با معادل زلزله در خرابی شاخص محاسبه مقیاسکردن با اعضا تمامی غیرخطی رفتار اینکه به نظر همچنین بود استاندارد )فصل ساختمان لرزهای بهسازی دستورالعمل در معرفیشده رفتار به توجه ضریب اعمال از شده لحاظ )4(( شکل با مطابق و ]6[ 360 نشریه پنجم این از هدف است. شده خودداری شتابنگاشتها مقیاسکردن در )R/1( پیشنهادی سطح با معادل زلزله در خرابی شاخص محاسبه مقیاسکردن دستورالعمل در معرفیشده غیرخطی رفتار )3(: شکل )4(: شکل ]7 10[ مقاطع برای FEMA 356 و 360( )نشریه لرزهای بهسازی 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 412

7 سلطانی افضل رضا محمدی مجید است استاندارد فوالدی سازههای با ارتباط در لرزهای بهسازی دستورالعمل اساس بر B نقاط بین )قسمت کرنشی سختشدگی اثرات غیرخطی روشهای و قسمت شیب درصد سه برابر شیبی گرفتن نظر در با )4(( شکل در C و قبول قابل آزمایش انجام با فقط بیشتر شیب و میشود اعمال ارتجاعی است. شده استفاده درصد سه مقدار همان از حاضر فعالیت در است. بیشینه همچنین و شده اعمال مقیاس ضرایب فوق مطالب اساس بر شدهاند. داده نشان )4( جدول در مقیاسکردن از پس شتابنگاشتها شتاب گرفت: قرار بررسی مورد زیر موارد سازهها رفتار مقایسه برای پیشنهادی پایه برش معادل زلزله در سازهها خرابی شاخص استاندارد خود( نهایی حد به سازه عضو اولین رسیدن )زمان دوام زمان - خرابی 5-5 شاخص سازه به وارده خسارت ميزان عددي بيان منظور به خرابی شاخص خرابی شاخص مانند مختلفی خرابی شاخصهای تاکنون میشود. تعريف خرابی شاخص )FDR( 1 خمشی خسارت نسبت )SR( شیب نسبت شاخص ]8[ 3 میکامی و ایمورا خرابی شاخص ]7[ )DI M ( 2 سینماتیکی شدهاند. پیشنهاد غیره و ]9[ 5 قبارا شاخص ]9[ 4 زهرهای و کراوینکلر خرابی شاخصهای پرکاربردترین از 6 آنگ و پارک خرابی شاخص تشكيل نرمالشده شكل تغيير و جذبشده انرژي خطي تركيب از و بوده و بیشینه شکل تغییر از ترکیبی صورت به شاخص اين ]8[. ميشود رابطه با مطابق سازهاي عضو يك براي شونده تکرار بارگذاری اثرهای ميشود: تعريف )2( نهايي شكل تغيير δ u تجربهشده شكل تغيير بيشترين δ m آن در که هيسترسيس انرژي مقدار de h المان جاريشدن مقاومت P y المان مدل ثابت مؤلفه β و پاسخ تاريخچه طول در المان وسيله به 7 جذبشده ]15[. است شده پيشنهاد زوال به مربوط 0/1 مقدار β مؤلفه براي و است که است خرابی شاخصهای متداولترین از یکی آنگ و پارک خرابی مدل اولین شاخص این چه اگر میشود. گرفته بکار اعضا خرابی تخمین برای مفهوم دلیل به اما است شده استخراج بتنی سازههای رفتار مبنای بر بار فوالدی سازههای برای شاخص این آن از آسان استفاده و آشکار فیزیکی است. استفاده قابل نیز غيراالستيك سير بيشينه علت به را خرابي انگ و پارك خرابي مدل ميدهد. گزارش شكلها تغيير تاريخچه همچنين و بر مبتني وزني ضرايب از استفاده با كلي و طبقه خرابي شاخصهاي بر محاسبه طبقه سطوح و عناصر ويژه به 8 تلفشده هيسترسیس انرژی ]15[: ميشوند محاسبه )6( تا )3( رابطههای اساس 7 Absorbed Hysteresis Energy 8 Dissipated Hysteresis Energy 1 Flexural Damage Ratio 2 Kinematic Damage Index 3 Iemura and Mikami 4 Krawinkler and Zohrei 5 Ghobarah 6 Park and Ang مقیاسکردن از پس آنها شتاب بیشینه و in سری شتابنگاشتهای برای آمده بدست مقیاس ضرایب )4(: جدول in03 in02 in01 Z Y X Z Y X Z Y X 0/30 0/772 0/45 1/030 0/45 1/063 0/26 0/836 0/39 1/148 0/39 1/001 0/24 0/643 0/36 1/245 0/36 1/000 مقیاس ضریب PGA (g) طبقه 5 0/333 0/858 0/50 1/144 0/50 1/181 0/293 0/943 0/44 1/296 0/44 1/130 0/253 0/679 0/38 1/314 0/38 1/056 مقیاس ضریب PGA (g) طبقه 8 0/367 0/943 0/55 1/259 0/55 1/299 0/30 0/965 0/45 1/325 0/45 1/155 0/26 0/696 0/39 1/349 0/39 1/084 مقیاس ضریب PGA (g) طبقه 10 0/44 0/132 0/66 1/511 0/66 1/559 0/353 1/136 0/53 1/561 0/53 1/361 0/34 0/911 0/51 1/764 0/51 1/418 مقیاس ضریب PGA (g) طبقه زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه

8 بررسی نحوه اعمال ضوابط کنترل تغییر مکان بر رفتار لرزهای ساختمانهای فوالدی الغر با استفاده از اين مدل خرابي سه شاخص خرابي قابل محاسبه است: شاخص خرابي المان )ستون تير يا المانهاي ديوار برشي( شاخص خرابي طبقه: مؤلفههاي افقي و قائم و خرابي كلي طبقه خرابي كلي سازه در مجموع از آنجایی که میزان خرابی کل ساختمان در این روش از مجموع میزان خرابی تکتک اعضای طبقات ساختمان محاسبه میشود بنابراین استفاده از این روش بسیار وقتگیر و پرهزینه خواهد بود. به دلیل آنکه خرابی برای اعضایی که در ناحیه خطی قرار دارند و بدون خرابی هستند نیز توسط این شاخص خرابی قابل محاسبه است بنابراین رابطه )7( به عنوان شاخص خرابي اصالحشده پارك و انگ براي يك المان سازه ارائه شده که در قسمت اول آن تنها مقدار تغییر مکان غیرخطی وارد شده است: δ y تغيير ) de h و E h مجموع انرژي هيسترتيك تجمعي ( 1 که در آن شكل جاريشدن المان است. ساير مؤلفهها نیز مانند رابطه شاخص پارک و آنگ تعريف ميشوند. این شاخص خرابي را نیز مانند شاخص پارک و آنگ میتوان براي يك المان سازهاي يك طبقه و يا براي كل سازه بکار برد. از آنجايي كه رفتار غيرخطي به نواحي پالستيك نزديك انتهاي برخي اعضا محدود شده است برقراری ارتباط بين تغيير شكلهاي المان طبقه و يا طبقات باال با دورانهاي پالستيک موضعي مشكل است. براي خرابي قسمت انتهايي المان رابطه )8( ارائه شده است: θ u θ y بيشينه دوران حاصل در طول تاريخچه بارگذاري که در آن M y θ r دوران بازيافته در زمان باربرداري ظرفيت نهايي دوران مقطع E h انرژي تلفشده تجمعي در مقطع است. لنگر نهايي و توجه به این موضوع نیز ضروری است که در این شاخص خرابی درجه اهمیت همه اعضا مانند تیرها و ستونها که از نظر تأثیر در پایداری کلی سازه متفاوت هستند یکسان در نظر گرفته شده و همچنین در این شاخص خرابی اهمیت المانهای طبقات مختلف نیز یکسان فرض شده است )به عنوان مثال المانهای ستون در طبقات پایین نقش بیشتری را در پایداری سازه نسبت به المانهای طبقات باالتر دارند(. با وجود این اشکاالت و به دلیل آنکه این شاخص خرابی در بیشتر مطالعات مورد استفاده قرار گرفته است و هنوز شاخص خرابی بهتری که فاقد این اشکاالت باشد ارائه نشده است بنابراین در این تحقیق نیز از شاخص خرابی پارک و آنگ برای مقایسه ساختمانهای مورد مطالعه استفاده شده است. 6-6 تحلیلها با توجه به مطالب باال شاخص خرابی پارک و آنگ کلی محاسبهشده برای سازههای در نظر گرفته شده تحت شتابنگاشتهای مقیاسشده سری in زمان دوام و سطح بیانشده در جدول )4( مطابق با جدولهای جدول )5(: شاخص خرابی پارک و آنگ کل محاسبهشده برای ساختمان پنجطبقه فوالدی شتابنگاشت زمان تحلیلی زمان تجربی 0/ / / / / / / / / / / /22085 in01-xyz in01-yxz in02-xyz in02-yxz in03-xyz in03-yxz جدول )6(: شاخص خرابی پارک و آنگ کل محاسبهشده برای ساختمان هشتطبقه فوالدی شتابنگاشت زمان تحلیلی زمان تجربی 0/ / / / / / / / / / / /20699 in01-xyz in01-yxz in02-xyz in02-yxz in03-xyz in03-yxz جدول )7(: شاخص خرابی پارک و آنگ کل محاسبهشده برای ساختمان دهطبقه فوالدی شتابنگاشت زمان تحلیلی زمان تجربی 0/ / / / / / / / / / / /20614 in01-xyz in01-yxz in02-xyz in02-yxz in03-xyz in03-yxz 1 The Cumulative Hysteresis Energy نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی عمران و محیط زیست دوره 48 شماره 4 زمستان

9 سلطانی افضل رضا محمدی مجید ساختمان برای محاسبهشده کل آنگ و پارک خرابی شاخص )8(: جدول فوالدی پانزدهطبقه شتابنگاشت in01-xyz تحلیلی زمان است مشاهده قابل نیز جدولها این در که همانطور است. )8( تا )5( شتابنگاشتها از سری هر برای مقیاسکردن از پس افقی مؤلفههای جای است. شده محاسبه دوباره خرابی شاخص و شده عوض یکدیگر با نظر در سازههای برای محاسبهشده کل شاخصهای میانگین است. شده داده نشان )5( شکل در )8( تا )5( جدولهای در گرفتهشده زمان با کنترلشده سازه کلی طور به میشود مشاهده که همانطور به نسبت را کمتری کلی آنگ و پارک خرابی شاخص تحلیلی داشته بررسیشده سازههای در تجربی زمان با کنترلشده سازه دوام زمان in سری شتابنگاشتهای طول در کمتری خرابی بنابراین و لرزهای رفتار که گرفت نتیجه اینطور میتوان بنابراین و مینماید تجربه داشتهاند. را بهتری زمان گرفته صورت سازهها این با ارتباط در که دیگری بررسی به توجه با زمان این که بوده خود نهایی حد به سازه المان اولین رسیدن تحملشده شتاب بیشینه از معیاری دوام زمان شتابنگاشتهای ماهیت با معادل شتابنگاشتهایی اعمال با منظور این برای است. سازه توسط هب یا و قبل مرحله تحلیلهای در مقیاسشده شتابنگاشتهای سهبرابر سازهها )4( جدول در آمده بدست مقیاس ضرایب کردن سهبرابر عبارتی تحت محاسبهشده خرابی شاخصهای میانگین )5(: شکل in سری شتابنگاشتهای جدول با مطابق آنها فروریزش زمان و گرفته قرار مجدد تحلیل مورد است. شده حاصل )9( کنترل که سازهای میشود دیده نیز )9( جدول در که همانطور تحلیلی زمان اساس بر محاسبهشده پایه برش برای آن مکان تغییر سازه در تفاوت این البته است. برخوردار بیشتری دوام زمان از انجامشده تجربی زمان اساس بر طراحی در زیرا است. اندک بسیار پنجطبقه در شالقی نیروی ثانیه 0/7 از طراحی زمان بودن کمتر دلیل به تحلیلی زمان و تبصره اساس بر طراحی در اما نمیشود. گرفته نظر نیز آنها در طبقات در برش توزیع نحوه و شده طراحی وارد نیرو این میتوان که میشود حاصل مختلف طراحی دو بنابراین است. متفاوت عالوه دانست. اساس این بر را سازه دو این فروریزش زمان نزدیکبودن با )5( شکل همچنین و )8( تا )5( جدولهای و جدول این نتایج این بر دارند. تطابق یکدیگر 7-7 نتایج مرکز محل در سازهها لرزهای طرح در طبقه نسبی مکان تغییر مقدار 0/ / / / / / / / / / / /19886 in01-yxz in02-xyz in02-yxz in03-xyz in03-yxz نهایی حد به سازه المان اولین رسیدن زمان )9(: جدول طبقه 15 طبقه 10 طبقه 8 طبقه 5 12/42 12/43 16/00 16/01 17/88 17/89 17/06 17/05 19/95 19/95 20/00 20/00 17/01 17/01 16/84 16/87 13/59 13/60 17/03 17/03 19/42 18/74 20/00 20/00 17/01 17/01 16/85 16/86 16/86 16/86 16/99 16/99 16/89 16/89 19/48 19/46 16/98 16/98 16/87 16/87 16/87 16/87 16/96 16/98 16/77 16/77 16/77 16/77 in01-xyz in01-yxz in02-xyz in02-yxz in03-xyz in03-yxz زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه

10 الغر فوالدی ساختمانهای لرزهای رفتار بر مکان تغییر کنترل ضوابط اعمال نحوه بررسی Behavior of Slender Buildings, Regarding How to Satisfy Drift Control Criteria, M.Sc. Thesis, Sadrol-Moteallehin Institute of Higher Education, Tehran, 2011 (in Persian). [3] Afzal-Soltani, R.; Investigation of Applying Privacy Control Effects of Shifting on Seismic Behavior of Buildings, M.Sc. Thesis, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran, 2012 (in Persian). [4] Valamanesh, V.; Three-dimensional Nonlinear Seismic Analysis of Buildings by Endurance Time Method, Ph.D. Dissertation, Sharif University of Technology, Tehran, Iran, 2010 (in Persian). [5] Hosseini-Hashemi, B.; Investigation of Vertical Component Effects of Acceleration on Building Construction, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (in Persian). [6] No. 370 a Journal; Instructions of Seismic Retrofitting for Existing Buildings, 2006 (in Persian). [7] Geramin. M. and Mahdizadeh, K.; Evaluation of Damage Index for Buildings, Journal of Strengthening and Improving Industry, No. 3, pp , 2007 (in Persian). [8] Firouzbakht, M.; Vosoughifar, H. R. and Erfani, S.; Introduction of a High Performance Seismic Damage Index from Existing Analytical Indicators, Journal of Seismology and Earthquake Engineering, Vol. 13, Nos. 1 2, pp , 2010 (in Persian). [9] Naderi, M.; Rezaeian, A. and Tanoursaz, M.; Evaluation of the Vulnerability Index for Steel Bending Frames before and after Seismic Retrofitting with Steel Braces and Shear Walls, Structure and Steel Journal of Science and Research, Vol. 6, No. 8, pp , 2010 (in Persian). [10] Vamvatsikos, D. and Cornell, C. A.; Direct Estimation of the Seismic Demand and Capacity of MDOF Systems through Incremental Dynamic Analysis of an SDOF Approximation, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 131, No. 4, pp , در رود. فراتر 2800 استاندارد در مندرج مقادیر از نباید طبقه هر جرم هر نسبی مکانهای تغییر محاسبه در طراح بند ذیل تبصره است شده اختیار دارای تجربی یا تحلیلی زمان از استفاده در طبقه بدون میتوان را ساختمان طراحی پایه برش مقدار دیگر عبارتی به و تعیین ساختمان اصلی زمان به مربوط محدودیتهای درنظرگیری زمان از میتوان طبقات نسبی مکان تغییر کنترل مرحله در یعنی نمود. زمان این و نمود استفاده تجربی زمان جای به تحلیلی تجربی روابط از آمده بدست زمان برابر 1/25 از بزرگتر میتواند زمان با کنترلشده سازههای رفتار بررسی منظور به و راستا این در باشد. فوالدی سازه چهار حاضر فعالیت در تجربی زمان و تحلیلی شاخص و شد گرفته نظر در ویژه خمشی قاب با طبقه 15 و in سری مقیاسشده شتابنگاشتهای تحت آنها آنگ و پارک خرابی نهایی حد به سازه عضو اولین رسیدن زمان همچنین و دوام زمان روش گرفت. قرار بررسی مورد شتابنگاشتها این تحت آن سازههای میشود مشاهده بررسیشده سازههای در که همانگونه زمان و 2800 استاندارد بند ذیل تبصره اساس بر طراحیشده سازههای به نسبت کمتری فوالد به اینکه بر عالوه تحلیلی تحلیلهای در دارند نیاز تجربی زمان اساس بر طراحیشده دوام زمان روش in سری شتابنگاشتهای تحت سهمؤلفهای غیرخطی ثانیه 10=t هدف زمان در 2800 استاندارد در موجود روش اساس بر که بنابراین و داشته کمتری آنگ و پارک خرابی شاخص شدهاند مقیاس اساس بر طراحیشده سازه همچنین هستند. مناسبتری لرزهای رفتار دارای داشته بیشتری ریزش فروریزش زمان سازهها این در تحلیلی زمان )PGA( 1 شدت دوام زمان شتابنگاشتهای ماهیت به توجه با که است سازه مورد در است. کرده تحمل کامل فروریختن لحظه تا را بزرگتری تحلیلی زمان اساس بر طراحیشده سازه در مقدار این پنجطبقه با چندانی تفاوت و بوده نزدیک یکدیگر به بسیار تجربی زمان و بلندتر سازههای در طراحیها این در دوام زمان اختالف و ندارند یکدیگر است. بیشتر سازههای که نمود نتیجهگیری چنین میتوان کلی طور به زمان و 2800 استاندارد بند ذیل تبصره اساس بر طراحیشده رفتار میانجامد سبکتری سازه طراحی به اینکه بر عالوه تحلیلی بلندتر سازههای مورد در و میدهند نشان خود از نیز را بهتری لرزهای است. مشهودتر رفتار بهبود این 8-8 مراجع [1] Regulations of Resistant Design of Buildings against Earthquake, Standard 2800, 3 rd Edition, Building and Housing Research Center, 2005 (in Persian). [2] Mir-Kazemi, S. S.; Investigating the Seismic 1 Peak Ground Acceleration 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 416

11 مجید محمدی رضا افضل سلطانی Analysis Procedure, FEMA 440, Table C 2. [14] Hariri-Ardebili, M. A.; Zarringhalam, Y. and Yahyai, M.; Comparison of Endurance Time Analysis and Incremental Dynamic Analysis in Estimation of SMRFs Responses, JSCE, [15] Park, Y. J.; Reinhorn, A. M. and Kunnath, S. K.; Seismic Damage Analysis of Reinforced Concrete Buildings, Proceeding of 9 th World Conference on Earthquake Engineering, Tokyo, Japon, Vol. 8, [11] Estekanchi-Homayoon, E.; Vafai, A. and Riahi, H. T.; Endurance Time Method: from Ideation to Application, Proceedings of a U.S. Iran Seismic Workshop, Irvine, California, pp , [12] Estekanchi, H. E.; Vafai, A. and Sadeghazar, M.; Endurance Time Method for Seismic Analysis and Design of Structures, Scientia Iranica, Vol. 11, No. 4, pp , [13] Federal Emergency Management Agency, Improvement of Nonlinear Static Seismic 417 نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی عمران و محیط زیست دوره 48 شماره 4 زمستان 1395