2-4- روش طيف ظرفيت29
2-5- تهيه طيف هاي ظرفيت و نياز در فرمت ADRS29
3-1- مقدمه37
3-2- تعاريف مدل هاي اوليه37
3-3- بارگذاري ثقلي42
3-4- بارگذاري لرزه اي42
3-5- مدل سازي44
3-6- تحليل44
3-7- طراحي45
3-8- معرفي شيوه تحليل در پروژه…………………………………………………………………………………………………………..45
3-8-1- تحليل استاتيکي غيرخطي45
3-8-2- هدف بهسازي46
3-8-3- توزيع بار جانبي در تحليل استاتيکي غيرخطي46
3-8-3-1- معرفي و اختصاص مفاصل پلاستيک47
3-8-4- تعيين تغييرمکان هدف به روش ضرايب تغييرمکان……………………………………………………………………………51
3-9- تحليل ديناميكي غيرخطي51
3-10- ملاحظات خاص مدلسازي و تحليل54
3-9-1- تحليل به روش ديناميکي غيرخطي55
3-9-2- شتاب نگاشت هاي مورد استفاده در آناليز ديناميکي غيرخطي55
3-6-2-1- همپايه کردن PGA55
3-6-2-2- همپايه کردن طيف56
4-1- مقدمه57
4-2- تعيين تغييرمکان هدف به روش ضرايب تغييرمکان57
4-3- تعيين تغييرمکان هدف به روش طيف ظرفيت58
4-4- منحني ظرفيت سازه ها60
4-5- تحليل به روش ديناميکي غيرخطي62
4-5-1- شتاب نگاشت هاي مورد استفاده در آناليز ديناميکي غيرخطي63
4-5-2- همپايه کردن PGA63
4-5-3- همپايه کردن طيف64
4-5-4- مقادير ماکزيمم تغييرمکان در نقطه کنترل66
4-5-5- تغييرمکان نسبي طبقات در تحليل ديناميکي غيرخطي70
4-6- ارزيابي عملکرد سازه ها72
4-6-1- معيار کنترل عملکرد سازه ها72
4-6-2- تعيين سطح عملکرد در تحليل استاتيکي غير خطي72
4-6-3-تعيين سطح عملکرد در تحليل ديناميکي غيرخطي تاريخچه73

5-1- نتايج78
5-2- پيشنهاد هايي براي تحقيقات آتي79
مراجع80
جدول(2- 1) : طبقه بندي اجزاي كنترل شونده توسط نيرو و تغيير شكل در قابهاي مهاربندي فولادي12
جدول (2-2): مقدار ضريب C021
جدول (2-3): مقادير ضريب C222
جدول( 2-4 ) پارامترهاي مدل سازي و معيارهاي کمي پذيرش براي روش غير خطي اجزاي سازه اي فولادي25
جدول(2-5) پارامترهاي مدل سازي و معيارهاي کمي پذيرش براي روشهاي غير خطي اجزاي سازه اي فولادي28
جدول(2-6): تعيين نوع سازه33
جدول(2-7): تعيين مقاديرk33
جدول(2-8):مقادير حداقل SR34
جدول (3-1): مقادير بارهاي زنده و مرده در بارگذاري ثقلي42
جدول(3-2): پارامترهاي مورد استفاده در بارگذاري لرزه اي ساختمان 4 طبقه43
جدول(3-3):پارامترهاي مورد استفاده در بارگذاري لرزه اي ساختمان 8 طبقه43
جدول(3-4):پارامترهاي مورد استفاده در بارگذاري لرزه اي ساختمان12 طبقه44
جدول(4-1): تغييرمکان هدف به روش ضرايب تغييرمکان مطابق با دستورالعمل بهسازي لرزه اي58
جدول(4-2): تغييرمکان هدف به روش طيف ظرفيت مطابق با تفسير دستورالعمل بهسازي لرزه اي59
جدول(4-3): مقادير ماکزيمم تغييرمکان نسبي در تحليل pushover62
جدول(4-4): شتاب نگاشت ها و ضرايب مقياس مورد استفاده در تحليل ديناميکي غيرخطي66
جدول(4-5): مقادير ماكزيمم تغييرمکان در نقطه كنترل براي هر ساختمان طي3 شتاب نگاشت68
جدول(4-6): مقادير ماکزيمم تغييرمکان نسبي به ازاي هر زلزله و ساختمان71
جدول (4-7): تعيين سطح عملکرد در روش هاي طرح بهسازي (4 Story)73
جدول (4-8): تعيين سطح عملکرد در روش هاي طرح بهسازي (8 Story)74
جدول (4-9): تعيين سطح عملکرد در روش هاي طرح بهسازي (16 Story)74
جدول (4-10): تعيين سطح عملکرد نمونه ها در تحليل ديناميکي غيرخطي با بکارگيري 3 شتاب نگاشت75

شکل( 2-1): منحني ساده شده نيرو- تغييرمکان[1]20
شکل(2-2):طيف ارتجاعي در دستگاه مختصات تغييرمكان و شتاب31
شکل(2-3): تقريب منحني ظرفيت سازه به صورت دوخطي32
شکل(2-4): منحني هيسترزيس رفتار سازه33
شکل(2-5): طيفADRS كاهش يافته34
شکل(2-6): تعيين حداكثر تغييرمكان سازه[2]35
شکل (3-1): پلان مدل هاي طراحي شده38
شکل (3-2): نحوه قرار گرفتن مهاربندها در دهانه 1و539
شکل (3-3):نحوه قرار گرفتن بادبند در دهانه A,E40
شکل (3-4): نماي سه بعدي ساختمان 4 طبقه41
شکل(5-3): پنجره تعريف الگوي توزيع بار جانبي در تحليل استاتيکي غير خطي47
شکل(6-3)- پنجره هاي مربوط به تعريف مشخصات مفصلي48
شکل (7-3):منحني نيرو- تغييرمکان49
شکل (8-3):منحني لنگر- دوران49
شکل (9-3):منحني نيرو- تغييرمکان50
شکل(10-3): منحني تغييرشکل پلاستيک51
شکل(4-1): تعيين نقطه عملکرد به روش طيف ظرفيت59
شکل(4-2): مقايسه تغييرمکان هدف در روش هاي ظرايب تغييرمکان و طيف ظرفيت60
شکل(4-3): منحني ظرفيت براي سازه 4 طبقه تحت الگوهاي بارگذاري جانبي(push2)61
شکل(4-5): شتاب نگاشت زلزله Kobe64
شکل(4-6): شتاب نگاشت زلزله Northridge64
شکل(4-7): شتاب نگاشت زلزله بم65
شکل(4-8): پنجره معرفي حالت بارگذاري تاريخچه زماني67
شکل(4-9): نمودار تغيير مکان بام مدل 4 طبقه تحت زلزله بم68
فصل اول:کليات
1-1- لزوم انجام تحليل هاي غيرخطي
با توجه به اينكه اكثر سازه هاي متداول در هنگام زلزله وارد ناحيه غيرخطي شده واز خود رفتار غيرارتجاعي نشان مي دهند لذا با استفاده از روش هاي مرسوم و سنتي آيين نامه ها كه بر پايه تحليل هاي خطي استوار است نمي توان كنترلي بر رفتار سازه پس از ورود آن به ناحيه غير ارتجاعي داشت. از طرف ديگر تحليل ديناميكي غيرخطي كه اغلب به عنوان دقيق ترين روش در بررسي رفتار سازه ها در حين زلزله از آن ياد مي شود، به علت پرهزينه و وقت گير بودن، نمي تواند مناسب براي مسايل كاربردي و مهندسي باشد. در اين ميان ايدة تحليل استاتيكي غيرخطي بارافزون مطرح شده است كه ضمن اينكه مشكلات و پيچيدگي هاي روش ديناميكي غير خطي را ندارد، مي تواند با تقريب قابل قبولي رفتار سازه را در ناحية غيرارتجاعي مورد ارزيابي قرار دهد. تحليل استاتيکي غيرخطي پايه روش طراحي بر اساس عملکرد مي باشد. طراحي براساس عملکرد درحقيقت به روشي اطلاق مي شود که در آن معيار طراحي سازه به صورت دستيابي به يک رفتار و عملکرد هدف تشريح مي شود. اين روش تقابلي است با معيار طراحي سازه هاي مرسوم که در آن معيار طراحي سازه تنها با محدودکردن نيروهاي اعضاء که ناشي از اعمال مقادير مشخصي از بارهاي طراحي مي باشند تعريف مي گردد. در اين روش با سطح بندي خطر زمين لرزه به کارفرما اين اختيار داده مي شود تا ميزان خطر پذيري را براي طراح سازه انتخاب کند. از سوي ديگر با قابل پيش بيني شدن رفتار سازه با خطر پذيري معين مي توان نسبت به کاربري و آسيب پذيري سازه پس از زلزله تصميم گرفت.

1-2- موضوع پايان نامه
در جريان يک پروژه بهسازي، در ابتدا نياز به جمع آوري اطلاعات از سازه موجود مي باشد، در ادامه لازم است سازه مورد نظر به طريقي مدل سازي و تحليل شود، تا رفتار و عملکرد سازه هنگام زلزله مشخص گردد. حال براي
کنترل نتايج به دست آمده نياز به معيارهاي خاصي مي باشد تا در نهايت لزوم يا عدم لزوم به بهسازي براي ساختمان هاي موجود مشخص شود و پس از انجام کليه اين اقدامات و با در نظر گرفتن نتايج حاصل و در صورت نياز به بهسازي، روش اجرايي بهسازي تعيين گردد.
با توجه به مطالب بيان شده و آغاز اقدامات مورد نياز جهت بهسازي لرزه اي ساختمان هاي موجود در کشور، دستورالعملي توسط سازمان مديريت و برنامه ريزي کشور تهيه شده است که مبناي مطالعات بهسازي ساختمان- ها قرار گيرد. اين دستورالعمل با استفاده از آيين نامه اي است که اخيراً در آمريکا جهت بهسازي ساختمان ها تدوين و توصيه شده است. اين آيين نامه از طرف انجمن مهندسين عمران امريکا (ASCE) و آژانس مديريت بحران فدرال (FEMA) تهيه شده و تحت عنوانFEMA440& FEMA356 & FEME273 منتشر گرديده است.
هدف اصلي اين پايان نامه ارزيابي کارايي شيوه هاي تعيين سطح عملکرد سازه، مطرح شده در دستورالعمل بهسازي لرزه در برآورد سطح عملکرد ساختمان فولادي داراي سيستم دوگانه مهاربند ضربدري و قاب خمشي مي باشد. در واقع ميزان دقت تحليل استاتيکي با تحليل ديناميکي غيرخطي مقايسه مي گردد. همچنين به اين پرسش پاسخ داده مي شود که ساختمان طراحي شده با آيين نامه 2800 ويرايش سوم در چه سطحي از عملکرد بر اساس ضوابط دستورالعمل بهسازي لرزه اي قرار مي گيرد و آيا اين که ساختمان مورد نظر هدف آيين نامه 2800 را برآورده مي کند. روش کار در پايان نامه به اين گونه است که سه ساختمان متقارن و منظم4، 8، 16 طبقه فولادي سيستم دوگانه قاب خمشي – مهاربند ضرب دري و مهاربند 7 شکل ، با نرم افزار ETABS به صورت سه بعدي (3D) بر اساس آيين نامه 2800 ويرايش سوم، و بر روي خاک نوع 2 در برابر زلزله طراحي شده اند. سپس اين سه ساختمان به همان صورت سه بعدي در نرم افزار ETABSver9 تحليل استاتيکي غير خطي بارافزون (Pushover) گشته و نتايج حاصل از آن با تحليل ديناميکي غير خطي تاريخچه زماني مدل ها در نرم افزار SAP2000ver12 مورد مقايسه قرار گرفته اند.
فصل دوم
مروري بر مفاهيم ومباني بهسازي لرزهاي ساختمان
2-1- مقدمه
درسالهاي اخير باتوجه به ارزش اقتصادي ساختمانهاي موجود، سعي براين بوده است كه پايداري ساختمانها از ديد حداقل هاي لازم مورد بررسي قرار گرفته و در همين رابطه دستورالعملهاي مقاوم سازي تدوين شدهاند. با توجه به فلسفه اين دستورالعملها ضرايب ايمني درنظر گرفته شده درآئين نامه هاي طراحي بايد قاعدتاً از ضرايب ايمني اين دستورالعملها بزرگتر باشد. باتوجه به بحث فوق انتظار مي رود كه سازه هاي طراحي شده مطابق آئين نامه هاي طراحي معمول، توسط دستورالعمل مقاوم سازي هم تاييد شوند. در واقع روشهاي مقاوم سازي سازه ها كه در دستورالعملهايي نظيرFEMA356 و دستورالعمل مقاوم سازي كشورمان به تفصيل بيان شده اند را ميتوان روشهايي دقيقتر و منطبق بر طراحي سازه هاي موجود دانست.
2-2- مروري بر مقدمات بهسازي لرزه اي
در اين بخش به مروري برخي از تعاريف اوليه و مقدمات بهسازي لرزه اي، سطوح عملكرد ساختمان و سطوح خطر زلزله از ديد دستور العمل مقاوم سازيپرداخته مي شود. به علت خلاصه کردن تعاريف و روشها برخي از اين تعاريف و روشها در اين پايان نامه نيامده که در صورت نياز به دستورالعمل بهسازي ارجاع داده مي شود.

2-2-1- هدفهاي بهسازي
2-2- 1-1- بهسازي مبنا
در بهسازي مبنا انتظار مي رود كه تحت زلزله ” سطح خطر -1 ” ايمني جاني ساكنين تأمين گردد.
2-2-1-2 – بهسازي مطلوب
در بهسازي مطلوب انتظار ميرود هدف بهسازي مبنا تأمين گشته و علاوه برآن تحت زلزله” سطح خطر- 2 ” ساختمان فرو نريزد.
2-2-1-3- بهسازي ويژه
در بهسازي ويژه نسبت به بهسازي مطلوب عملكرد بالاتري براي ساختمان مدنظر قرار مي گيرد. بدين منظور سطح عملكرد بالاتري براي ساختمان تحت همان سطح خطر زلزله مورد استفاده در بهسازي مطلوب در نظر گرفته شده يا با حفظ سطح عملكرد مشابه با بهسازي مطلوب سطح خطر زلزله بالاتري مد نظر قرار گرفته مي شود.
2-2-1-4 – بهسازي محدود
در بهسازي محدود عملكرد پائين تري از بهسازي مبنا در نظر گرفته مي شود، به گونه اي كه حداقل يكي از اهداف زير بر آورده شود:
1- تحت زلزله خفيف تر از زلزله ” سطح خطر-1 ” ، ايمني جاني ساكنين تأمين گردد.
2- تحت زلزله خفيف تر از زلزله ” سطح خطر -1 ” ، ساختمان فرو نريزد يا ايمني جاني محدود ساكنين تأمين گردد.
2-2-1-5 ـ بهسازي موضعي
در بهسازي موضعي بخشي از يك طرح بهسازي كلي مطابق بخشهاي (1-2-1-1 ) تا (1-2-1-4 ) دستورالعمل بهسازيانجام مي شود كه به دلايلي در شرايط موجود فقط بخشي از آن اجرا ميشود. در اين حالت بهسازي بايد به گونه اي پيش بيني و اجرا گردد كه هدف بهسازي بخشهاي ديگر در مراحل بعدي برآورده شود]1[.
بهسازي موضعي بايد با توجه به موارد زير انجام شود:
1- بهسازي بخشي از ساختمان نبايد منجر به پائين آمدن سطح عملكرد كل ساختمان شود.
2- بهسازي نبايد منجر به نامنظم شدن يا افزايش بي نظمي ساختمان شود.
3- بهسازي نبايد منجر به افزايش نيروهاي ناشي از زلزله در اعضايي كه وضعيت بحراني تحت زلزله دارند شود.
2-2-2- سطوح عملكرد ساختمان
سطوح عملكرد ساختمان بر مبناي عملكرد اجزاي سازه اي و غير سازه اي تعريف شده و به اختصار با يك شماره براي عملكرداجزاي سازه اي و يك حرف براي عملكرد اجزاي غير سازه اي نشان داده مي شود.
2-2-2-1- سطوح عملكرد اجزاي سازه اي
سطوح عملكرد اجزاي سازه اي شامل چهار سطح عملكرد اصلي و دو سطح عملكرد مياني است . سطوح عملكرد اصلي عبارتند از:

الف ) سطح عملكرد 1- قابليت استفاده بي وقفه:
اين سطح عملكرد، به سطح عملكردي اطلاق مي شود كه پيش بيني شود در اثر وقوع زلزله مقاومت و سختي اجزاي سازه اي تغيير قابل توجهي پيدا نكند و استفاده بي وقفه از آن ممكن باشد.
ب ) سطح عملكرد 3- ايمني جاني:
اين سطح عملكرد، به سطح عملكردي اطلاق مي شود كه پيش بيني شود در اثر وقوع زلزله خرابي در سازه ايجاد شود، اما ميزان خرابيها به اندازه اي نباشد كه منجر به خسارت جاني شود.
پ ) سطح عملكرد 5- آستانه فرو ريزش:
اين سطح عملكرد، به سطح عملكردي اطلاق مي شود كه پيش بيني شود در اثر وقوع زلزله خرابي گسترده در سازه ايجاد گردد و اما ساختمان فرو نريزد و تلفات جاني به حداقل برسد.
سطوح عملكرد ميانيعبارتند از:
ت ) سطح عملكرد 2- خرابي محدود :
اين سطح عملكرد، به سطح عملكردي اطلاق مي شود كه پيش بيني شود در اثر وقوع زلزله خرابي در سازه به ميزان محدود ايجاد شود، به گونه اي كه پس از زلزله با انجام مرمت بخشهاي آسيب ديده ادامه بهره برداري از ساختمان ميسر باشد.
ث ) سطح عملكرد 4- ايمني جاني محدود :
اين سطح عملكرد، به سطح عملكردي اطلاق مي شود كه پيش بيني شود در اثر وقوع زلزله خرابي در سازه ايجاد شود، اما ميزان خرابيها به اندازه اي باشد كه خسارت جاني به حداقل برسد.
2-2-3- تحليل خطر زلزله و طيف طراحي
بر آورد پارامترهاي حركت قوي زمين براي سطوح خطر مختلف به يكي از دو روش استفاده از طيف طرح استاندارد و طيف طرح ويژه ساختگاه صورت مي پذيرد. استفاده از روش اول براي مقاصد بهسازي محدود، مبنا و مطلوب بلا مانع است. براي بهسازي ويژه استفاده از روش دوم الزامي است.
2-2-3-1- تعريف سطوح خطر زلزله
براي تعيين طيف طرح شتاب سطوح خطر زلزله بصورت زير تعريف مي شود:
1- سطح خطر -1 :
اين سطح خطر بر اساس %10 احتمال رويداد در 50 سال كه معادل دورة بازگشت 475 سال است، تعيين مي شود. سطح خطر -1 در استاندارد 2800 ايران ” زلزله طرح ” (DBE) ناميده شده است.
2- سطح خطر -2 :
اين سطح خطر بر اساس %2 احتمال رويداد در 50 سال كه معادل دورة بازگشت 2475 سال است، تعيين مي شود. سطح خطر – 2 در استاندارد 2800 ايران در بيشينه زلزله متحمل “(MPE) ناميده ميشود.
2-2-3-2- طيف طرح استاندارد
طيف طرح استاندارد از حاصلضرب مقادير طيف ضريب بازتاب ساختمانB و شتاب مبناي طرح A حاصل مي شود.براي بدست آوردن شتاب مبناي طرح A مي توان از نقشه هاي معتبر پهنهبندي لرزه اي كه در آن ميزان بيشينه شتــاب زمين براي دوره هاي بازگشت مختلف ارائه شده است، استفاده نمود. ميــزان شتاب مربوط به ” سطح خطر -1 ” با استــفاده از نقشه پهنه بندي شتــاب موجــود كه در آن دوره بــازگشت 475 ســال (%10 احتمال وقوع در50 سال ) درج شده باشد تعيين مي گردد. براي ” سطح خطر ـ2 ” در صورت نبود نقشه هاي پهنه بندي معتبر بايستي با انجام مطالعات لازم و تحليل خطر ساختگاه ميزان شتاب مبناي طرح بر آورد گردد. طيف ضريب بازتاب براي ” سطح خطر ـ 1 ” مطابق استاندارد 2800 ايران براي ميرايي %5 تعيين مي شود]2[.
2-3- مروري بر روشهاي تحليلي و معيارهاي پذيرش دستورالعمل مقاوم سازي
در اين بخش به مروري بر ضوابط كلي تحليل، روشهاي تحليل اعم از روشهاي خطي استاتيكي، خطي ديناميكي، غير خطي استاتيكي، غير خطي ديناميكي و معيارهاي پذيرش اعضا در هر يك از اين روشها از ديد دستورالعمل مقاوم سازي مي پردازيم.
2-3-1- مدلسازي
2-3-1-1- فرضيات اوليه
سازه بايد به صورت سه بعدي مدلسازي شود. در موارد ذكر شده در اين بخش براي تحليل هاي غير خطي مي توان از مدل دو بعدي نيز استفاده نمود. در صورتي كه سازه داراي ديافراگم صلب باشد و اثرات پيچش در سازه ملحوظ شده باشد از مدل دو بعدي در تحليلهاي غير خطي مي توان استفاده نمود. هنگامي كه سازه در تحليل هاي غير خطي دو بعدي مدل مي گردد، بايد براي محاسبه سختي و مقاومت اجزاء و اعضاي سازه خواص سه بعدي آنها مد نظر قرار گيرد.
در تحليل هاي غير خطي، اگر اتصالات ضعيف تر و يا داراي شكل پذيري كمتر از اعضاي متصل شونده باشد و يا به نحوي تخمين زده شود كه با در نظر گرفتن اتصالات در مدل، نتايج حاصل بيش از 10 درصد تغيير خواهد داشت، اثر آنها بايد به نحو مناسب در مدل سازه منظور گردد.

2-3-1-2- اعضاي اصلي و غير اصلي
اعضاي سازه اي كه در سختي جانبي و يا توزيع نيروها در سازه مؤثر بوده و يا در اثر تغيير مكان جانبي سازه تحت تأثير نيرو قرار مي گيرند به دو گروه اصلي و غير اصلي تقسيم مي شوند. اعضاي اصلي اعضايي هستند كه براي مقابله با فرو ريزش ساختمان در اثر زلزله در نظر گرفته شده اند. ساير اعضايي كه براي تحمل بار جانبي در مقايسه با اعضاي اصلي در نظر گرفته نشده اند به عنوان اعضاي غير اصلي شناخته مي شوند . اين اعضاء حتي ممكن است تحت تأثير بار جانبي قرار گيرند.اعضاي اصلي بايد براي نيروها و تغيير شكلهاي ناشي از زلزله در تركيب با بارثقلي و اعضا غير اصلي بايد براي تغيير شكلهاي ناشي از زلزله در تركيب با آثار بارثقلي ارزيابي شوند.
2-3-1-3- طبقه بندي اجزاي كنترل شونده توسط تغيير شكل و نيرو در سازه هايفولادي و بتني
در اين بخش طبقه بندي اجزاي كنترل شونده توسط تغيير شكل و نيرو را در سازه هاي فولادي بيان مي كنيم. طبقه بندي اجزاي ساختمانهايفولادي به اجزاي كنترل شونده توسط تغيير شكل و نيرو در قابهايسيستم دوگانه فولادي مطابق جدول (2 ـ 1 ) است.
جدول(2- 1) : طبقه بندي اجزاي كنترل شونده توسط نيرو و تغيير شكل در قابهاي سيستم دوگانه فولادي[1]
عضوتلاش مربوطهكنترل شونده توسط نيرو يا تغيير شكلستوننيروي محوري فشارينيروستوننيروي محوري كششيتغيير شكلستونبرشنيروستونخمشتغيير شكلتيرخمشتغيير شكلتيربرشنيروتيرپيچشنيرواتصال تير به ستون-نيرو
2-3-1-3-پيچش
چنانچه ديافراگم هاي کف مطابقبند(3-2-4) دستورالعمل بهسازي ازنوع نيمه صلب وياصلب محسوب شوند،مقدارلنگرپيچشي درهرطبقه برابربامجموع مقاديرپيچش واقعي وپيچش اتفاقي درنظرگرفته مي شودامادرساختمانهاي باديافراگم نرم محاسبه پيچش لازم نيست.
2-3-1-3-1-پيچش واقعي
مقدارپيچش واقعي درهرطبقه ي ساختمان برابربامجموع حاصلضرب نيروهاي جانبي طبقات فوقاني درفاصله ي افقي مرکز جرم آن طبقات درجهت عمودبرراستاي بار،نسبت به مرکزصلبي طبقه ي موردبررسي است.
2-3-1-3-2- پيچش اتفاقي
اين پيچش ناشي ازخروج ازمرکزيت اتفاقي جرم بوده وبادرنظرگرفتن خروج ازمرکزيتي برابربا5%بعدساختمان درجهت عمودبرراستاي بارجانبي محاسبه مي شود.
2-3-1-4-ديافراگم ها
ديافراگم هابه صورت صلب،نيمه صلب ويانرم دسته بندي ميشوند.توضيحات کامل در بند(3-2-4) دستورالعمل بهسازي آمده است.
2-3-1-5-اثرات P ??
درمحدوده ي رفتارخطي ياغيرخطي مصالح بايددرهرنوع تحليل سازه(استاتيکي وديناميکي،خطي ياغيرخطي( اثرات P ?? مطابقبند(3-2-5)دستورالعمل بهسازي بايدمنظورشود.
2-3-1-6- تركيب بارگذاري ثقلي و جانبي
در تركيب بارگذاري ثقلي و جانبي، حد بالا و پائين اثرات بار ثقلي، QGاز روابط زير مطابق دستورالعمل بهسازيمحاسبه شود:
(2-1) ( L ( QD + Q1/1 QG=
(2-2) QD 9/0 = QG
كه در آن QD بار مرده و QLبار زنده مؤثر بر اساس دستورالعمل بهسازي مي باشد.
2-3-2 ـ روشهاي تحليل سازه
به منظور برآورد نيروهاي داخلي و تغيير شكلهاي اجزاي سازه در اثر زلزله سطح خطر انتخاب شده، لازم است سازه به يكي از روشهاي زير، تحليل شود.
1 ـ روش تحليل استاتيكي خطي
2 ـ روش تحليل ديناميكي خطي
3 ـ روش تحليل استاتيكي غير خطي
4 ـ روش تحليل ديناميكي غير خطي
2-3-2- 1 ـ تحليل استاتيكي خطي
براي استفاده از روش تحليل استاتيكي خطي بايد به محدوديت هاي اشاره شده دربخش (2-3) دستورالعملبهسازيتوجه شود.فرضيات اساسي روش عبارتند از :
1 ـ رفتار مصالح خطي است.
2 ـ بارهاي ناشي از زلزله ثابت ( استاتيكي ) است.
3 ـ كل نيروي وارد بر سازه برابر ضريبي از وزن ساختمان است.
در اين روش نيروي جانبي ناشي از زلزله طوري انتخاب مي شود كه برش پايه حاصل از آن برابر نيروي برش پايه مطابق رابطه (3 ـ 6) دستورالعمل بهسازي شود. مقدار برش پايه در اين روش چنان انتخاب شده است ، كه حداكثر تغيير شكل سازه با آنچه كه در زلزله سطح خطر مورد نظر پيش بيني ميشود مطابقت داشته باشد. چنانچه تحت اثر بار وارده، سازه به طور خطي رفتار كند، نيروهاي بدست آمده براي اعضاي سازه نيز نزديك به مقادير پيش بيني شده هنگام زلزله خواهند بود، ولي اگر سازه رفتار غير خطي داشته باشد، نيروهاي محاسبه شده از اين طريق بيش از مقاديرجاري شدن مصالح خواهند بود. به همين جهت هنگام بررسي معيارهاي پذيرش در بخش (3-4-1) دستورالعمل بهسازينتايج حاصل از تحليل خطي براي سازه هايي كه هنگام زلزله رفتار غير خطي دارند، اصلاح مي گردد.
2-3 ـ 2 ـ 2 – تحليل ديناميكي خطي
تحليل ديناميكي خطي مي تواند به دو روش طيفييا تاريخچه زماني انجام شود. فرضيات خاص اين روش در محدوده رفتار خطي عبارتند از :
1 ـ رفتار سازه را مي توان بصورت تركيبي خطي از حالت هاي مودهاي ارتعاشي مختلف سازه كه مستقل از يكديگرند محاسبه نمود.
2 ـ زمان تناوب ارتعاشات سازه در هر مود در طول زلزله ثابت است.
در اين روش، مشابه روش تحليل استاتيكي خطي، پاسخ سازه در زلزله سطح خطر مورد نظر در ضرايبي مطابق بند (3-3-2-4 ) دستورالعمل بهسازي ضرب مي شود تا حداكثر تغيير شكل سازه با آنچه كه در زلزله پيش بيني مي شود مطابقت داشته باشد. به همين علت نيروهاي داخلي در سازه هاي شكل پذير كه در هنگام زلزله رفتار غير خطي خواهند داشت بزرگتر از نيروهاي قابل تحمل درسازه برآورد مي شوند. به همين جهت هنگام بررسي معيارهاي پذيرش در بخش (3-4-1) دستورالعمل بهسازي نتايج حاصل از تحليل خطي براي سازه هايي كه هنگام زلزله رفتار غير خطي دارند، اصلاح ميگردد. محدوديت هاي استفاده از اين روش در بخش (2-3) دستورالعمل بهسازي آمده است.
2-3-2 – 3 – تحليل استاتيكي غير خطي
در اين روش، بار جانبي ناشي از زلزله، استاتيكي و به تدريج بصورت فزاينده به سازه اعمال مي شود تا آنجا كه تغيير مكان در يك نقطه خاص (نقطه كنترل)، تحت اثر بار جانبي، به مقدار مشخصي ( تغيير مكان هدف ) برسد و يا سازه فرو ريزد.
2-3 – 2 -3- 1- ملاحظات خاص مدلسازي و تحليل
2-3 – 2 -3- 1-1- کليات
تحليل استاتيکي غيرخطي ميتواند به دو روش کامل و ساده شده انجام شود:
1- در روش کامل، اعضاي اصلي و غيراصلي در مدل وارد شده و رفتار غيرخطي آن ها تا حد امکان نزديک به واقعيت انتخاب مي شود. همچنين اثرات کاهندگي به نحوي وارد محاسبات ميشود.
2- در روش ساده شده، فقط اعضاي اصلي مدل مي شوند. رفتار غيرخطي اعضاي اصلي توسط مدل دو خطي شبيه سازي مي شود و از اثرات کاهندگي صرف نظر مي شود. هنگام استفاده از اين روش، معيار پذيرش مطابق بند(3-4-2-2) دستورالعمل بهسازي درنظرگرفته مي شود. چنانچه تعداد کمي از اعضاي اصلي توسط اين معيار پذيرفته نشوند، مي توان آن ها را در دسته ي اعضاي غيراصلي فرض کرده و از مدل خارج نمود.
2-3 – 2 -3-1-2- نقطه ي کنترل
در تحليل استاتيکي غيرخطي، مرکز جرم بام به عنوان نقطه ي کنترل تغييرمکان سازه انتخاب ميشود (مرکز جرم سقف خرپشته به عنوان نقطه ي کنترل انتخاب نمي شود).
2-3 -2 -3-1-3- توزيع بار جانبي
توزيع بار جانبي بر مدل سازه بايد تا حد امکان شبيه به آنچه که هنگام زلزله رخ خواهد داد، باشد و حالت هاي بحراني تغييرشکل و نيروهاي داخلي را در اعضا ايجاد نمايد .به همين جهت بايد حداقل دو نوع توزيع بار جانبي مطابق بند(3-3-3-1-3) دستورالعمل به شرح زير، بر روي سازه اعمال شود.
1- توزيع نوع اول
به عنوان توزيع نوع اول بايد بار جانبي به يکي از سه روش زير محاسبه و بر مدل سازه اعمال شود. براي سازه هايي که داراي زمان تناوب اصلي بزرگتر از يک ثانيه هستند فقط مي توان از روش سوم اين نوع توزيع بار استفاده نمود.
1-1- توزيع متناسب با توزيع بار جانبي در روش استاتيکي خطي مطابق رابطه(3-10) دستورالعمل بهسازي، از اين توزيع هنگامي مي توان استفاده نمود که حداقل 75% جرم سازه در مود ارتعاشي اول در جهت موردنظر مشارکت کند. در صورت انتخاب اين توزيع، توزيع نوع دوم بايد از نوع يکنواخت انتخاب شود.
1-2- توزيع متناسب باشکل مود اول ارتعاش در جهت موردنظر، از اين توزيع زماني ميتوان استفاده نمود که حداقل 75% جرم سازه در اين مود مشارکت کند.
1-3- توزيع متناسب با نيروهاي جانبي حاصل از تحليل ديناميکي خطي طيفي، براي اين منظور تعداد مودهاي ارتعاشي مورد بررسي بايد چنان انتخاب شود که حداقل 90% جرم سازه در تحليل مشارکت کند.
2- توزيع نوع دوم
به عنوان توزيع نوع دوم بايد بارجانبي به يکي از دو روش زير محاسبه و بر مدل سازه اعمال شود.
2-1- توزيع يکنواخت که در آن بار جانبي متناسب با وزن هر طبقه محاسبه مي شود.
2-2- توزيع متغير که در آن توزيع بارجانبي برحسب وضعيت رفتار غيرخطي مدل سازه در هر گام افزايش بار با استفاده از يک روش معتبر تغيير داده ميشود.
بار جانبي که به ترتيب فوق انتخاب مي شود بايد جداگانه در دو جهت مثبت و منفي به سازه وارد شود و رابطه ي بين برش پايه و تغييرمکان نقطه ي کنترل بايد براي هر گام افزايش نيروهاي جانبي تا رسيدن به تغييرمکانـي حداقل 1.5 برابر تغييرمکان هدف ثبت شود.
2-3-2-3-1-4- مدل رفتار دوخطي نيرو- تغييرمکان سازه

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

رفتار غيرخطي سازه که ارتباط بين برش پايه و تغييرمکان نقطه ي کنترل را مطابق شکل (1-1) مشخص مي نمايد به منظور محاسبه ي سختي جانبي موثر(Ke) و برش تسليم موثر (Vy) بايد با يک مدل رفتار دو خطي ساده جايگزين شود .براي ساد ه سازي مدل رفتار غيرخطي، نقطه يB بايد چنان انتخاب شود که سطح زير مدل رفتار دو خطي برابر سطح زيرمنحني رفتار غيرخطي باشد و همچنين طول پاره خط AD برابرAB 6/0 باشد. در آن صورت نيروي مربوط به نقطه ي B برش تسليم موثر(Vy) بوده و براي برش پايه ي Vy6/0 در منحني رفتار غيرخطي، مدول سکانت بيانگر سختي جانبي موثر (Ke) مي شود. در مدل ساد ه شده بايد دقت شود که Vy بزرگ تر از بيشينه برش پايه در منحني رفتار غيرخطي نشود.
در سازه هايي که پس از تسليم داراي سختي مثبت هستند (? > 0 ) مدل رفتاري مطابق شکل (الف) است و در سازه هايي که پس از تسليم داراي سختي منفي هستند (? <0) مدل رفتاري مطابق شکل(ب) مي باشد.
2-3-2-3-1-5- محاسبه ي زمان تناوب اصلي موثر
زمان تناوب اصلي موثر Te در امتداد مورد بررسي براساس مدل رفتار دو خطي برابر است با:
(2-3)
که در آن Ti زمان تناوب اصلي ساختمان با فرض رفتار خطي است و Ki سختي جانبي ارتجاعي مطابق شکل (2-1) مي باشد.
2-3-2-3-2-برآورد نيروها و تغييرشکلها
تغييرمکان هدف برحسب نوع ديافراگم مطابق بندهاي (3-3-3-2-1) تا (3-3-3-2-3) دستورالعمل بهسازي تعيين مي شود. در سازه هايي که داراي ديافراگم صلب يا نيمه صلب هستند تغييرمکان هدف بايد به دليل پيچش مطابق بند (3-2-3) دستورالعمل بهسازي اصلاح شود.
ديافراگم طبقات بايد براي نيرويي برابر يکي از دو مقدار بندهاي (3-3-1-5)و(3-3-2-3) دستورالعمل بهسازي طراحي شود. اثر زلزله در امتداد عمود بر امتداد مورد نظر در صورت لزوم بايد مطابق بند (3-2-7) دستورالعمل بهسازي درنظرگرفته شود.

شکل( 2-1): منحني ساده شده نيرو- تغييرمکان[1]
2-3-2-3-2-1- ساختمان با ديافراگم صلب
تغييرمکان هدف براي سازه با ديافراگم هاي صلب بايد با درنظرگرفتن رفتار غيرخطي سازه برآورد شو د. به عنوان يک روش تقريبي مي توان مقدار تغييرمکان هدف را از رابطه (2-4) محاسبه نمود.
(2-4)
که در آن Te زمان تناوب اصلي موثر ساختمان مطابق رابطه ي (1-3) براي امتداد موردنظر است.
C0 ضريب اصلاح براي ارتباط تغييرمکان طيفي سيستم يک درجه آزادي به تغييرمکان بام سيستم چند درجه آزادي است که برابر يکي از مقادير زير انتخاب مي شود:
– ضريب مشارکت مود اول
– مقادير تقريبي مطابق جدول (2-2)
جدول (2-2): مقدار ضريب C0[1]
C1 ضريب تغيير مکان ارتجاعي، از رابطه ي زير محاسبه مي شود.
(2-5)
در هر صورت مقدار C1 نبايد کوچک تر از 1 و بزرگ تر از مقدار آن براساس بند (3-3-1-2) دستورالعمل اختيار شود. در اين رابطه R نسبت مقاومت است که از رابطه ي (2-6) محاسبه مي شود.
(2-6)
در اين رابطه Sa شتاب طيفي به ازاي زمان تناوب اصلي موثر Te است و Cmضريب جرم موثر در مود اول است که مي تواند با استفاده از جدول (2-1) يا از تحليل ديناميکي به دست آيد.
ضريب C2اثرات کاهش سختي و مقاومت اعضاي سازه اي را بر تغييرمکان ها به دليل رفتار غير ارتجاعي آن ها منظور مي کند و مقدار آن با استفاده از جدول (2-3) تعيين مي شود.

جدول (2-3): مقادير ضريب C2[1]

دراين جدول قاب هاي نوع يک شامل سيستم هاي سازه اي هستند که در آن ها بيش از 30% بارجانبي توسط اعضايي حمل مي شود که هنگام زلزله کاهش سختي و مقاومت دارند. قاب هاي خمشي معمولي، قاب هاي مهاربندي شده با محورهاي متقارب، قاب هاي با اتصالات نيمه صلب، قاب هاي با مهاربندهاي لاغر که فقط براي کشش طراحي شده اند، ديوارهاي بنايي غيرمسلح و ديوارهاي غير شکل پذير در برش از اين نوع مي باشند. ساير سيستم هاي سازه اي از نوع دو محسوب مي شوند. براي مقادير Tبين 1/0 و Ts و مقدار C2 با استفاده از درون يابي خطي محاسبه ميشود.
C3 ضريب اثر P-? براي سازه هايي که پس از تسليم داراي سختي مثبت هستند
(? > 0) براي سازه هايي که پس از تسليم داراي سختي منفي هستند
(? < 0) از رابطه ي زير محاسبه مي شود.
(2-7)
مقدار C3لزومي ندارد بزرگتر از مقادير داده شده در بند (3-3-1-2) دستورالعمل درنظرگرفته شود.
2 – 3 – 2-4 – تحليل ديناميكي غير خطي
در روش تحليل ديناميكي غير خطي، پاسخ سازه با در نظر گرفتن رفتار غير خطي مصالح و رفتار غير خطي هندسي سازه محاسبه مي شود. در اين روش فرض بر اين است كه ماتريس سختي و ميرايي از يك گام به گام بعد مي تواند تغيير كند، اما در طول هر گام زماني ثابت است و پاسخ مدل تحت شتاب زلزله به روشهاي عددي و براي هر گام زماني محاسبه مي شود. با توجه به اينكه تمركز اين پايان نامه روي تحليلهاي غيرخطي استاتيکي مي باشد، توضيح بيشتري روي اين روش داده نميشود. براي آشنايي بيشتر مي توان به دستورالعمل بهسازي لرزه اي ساختمان هاي موجود يا دستورالعمل FEMA356 يا ATC40 مراجعه كرد.
2- 3-3 – معيارهاي پذيرش
معيارهاي پذيرش مختلف اعضاي سازه بر حسب روش تحليل سازه و نوع رفتار هر عضو آن مطابق بند (3-4) دستورالعمل بهسازي طبقه بندي مي شود. ما فقط به ذکر معيارهاي پذيرش روش هاي غيرخطي مي پردازيم.
2- 3-3 – 1- معيارهاي پذيرش روشهاي غير خطي
1- در اعضاي اصلي و غيراصلي که کنترل شونده توسط تغييرشکل هستند نبايد تغييرشکلهاي حاصل از تحليل غيرخطي بيش از ظرفيت آنها باشد. براي اين منظور ظرفيت تغييرشکل اعضا بايد با در نظرگرفتن کليهي تلاشهايي که هم زمان بر عضو وارد مي شود، براساس فصل هاي 5 و 6 دستورالعمل بهسازي برآورد شود. در اين حالت برش پايه ي نظير تغييرمکان هدف(Vt ) نبايد کم تر از 80% برش تسليم موثر سازه(Vy ) مطابق تعريف بند(3-3-3-1-4) باشد. تلاش هاي اعضاي اصلي و غيراصلي برحسب سطح عملکرد مورد نظر براي ساختمان، بايد توسط معيار پذيرش اعضاي غيراصلي کنترل شوند. به عبارت ديگر معيار پذيرش براي اعضاي اصلي و غيراصلي يکسان است. اما در صورتيکه از روش ساده شده ي تحليل استاتيکي غيرخطي استفاده شده باشد به دليل ساده سازي در تحليل، معيار پذيرش براي اعضاي اصلي سازه محدودتر مي باشد به همين جهت تلاشهاي اين اعضا برحسب سطح عملکرد موردنظر براي ساختمان، بايد توسط معيار پذيرش اعضاي اصلي کنترل شوند و بر اعضاي غيراصلي برحسب سطح عملکرد موردنظر براي ساختمان، تلاش ها بايد توسط معيار پذيرش اعضاي غيراصلي کنترل شوند.
2- 2- در اعضاي اصلي و غيراصلي کنترل شونده توسط نيرو بايد نيروهاي طراحي کوچک تر از کرانهي پايين مقاومت اعضا با درنظرگرفتن کليهي تلاش هايي که هم زمان بر عضو وارد مي شوند، باشد.
جدول( 2-4 ) پارامترهاي مدل سازي و معيارهاي کمي پذيرش براي روش غير خطي اجزاي سازه اي فولادي [1]
ادامه جدول( 2-4 ) پارامترهاي مدل سازي و معيارهاي کمي پذيرش براي روش غير خطي اجزاي سازهاي فولادي
ادامه جدول( 2-4 ) پارامترهاي مدل سازي و معيارهاي کمي پذيرش براي روش غير خطي اجزاي سازه اي فولادي
جدول(2-5) پارامترهاي مدل سازي و معيارهاي کمي پذيرش براي روشهاي غير خطي اجزاي سازهاي فولادي


پاسخی بگذارید