ایبوک ۹۱: آیین نامه ای برای طرح لرزه ای سازه ها بر اساس تغییرمکان

در این بخش از کتاب روش طراحی مستقیم برمبنای تغییرمکان به سبک آیین نامه ای بیان شده است. هدف آن است که این روش بصورت یک پیوست ضوابط لرزه ای به یک آیین نامه اضافه شود تا بیان نماید که چطور می توان نیروهای طراحی را با استفاده از رویکرد طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان (DDBD) بدست آورد. متن حاضر با توجه به متن Eurocode 8 نوشته شده و در قالب " دستورالعمل (code) + تفسیر" در صفحات دو ستونی بیان می شود. هدف از تفسیر، شفاف سازی الزامات آیین نامه بوده و مراجعی را معرفی می کند که مباحث پیش نیاز و آینده مربوط به آن الزامات را پوشش می دهند. (مترجمین: این آیین نامه در واقع آیین نامه پیش رو طراحی عملکردی نوشته شده  در ایتالیا به صورت پیشنهادی در سال 2011 ارائه گردید و آیین نامه ها بر اساس آن نیز تغییراتی نمودند، جهت پر بار کردن کتاب این آیین نامه را به کتاب افزودیم تا اینکه خواننده محترم بتواند نهایت استفاده را از آن ببرد.)

1-     شدت لرزه خیزی طرح

1-1       کلیات: سازه ها باید به گونه ای طراحی شوند که معیارهای عملکردی تعریف شده در بخش 2 برای سطوح شدت لرزه ای مشخص شده در این بخش برای هر ناحیه لرزه ای معین برآورده شود.

1-2       ملاحظات ناحیه لرزه ای: برای سازه های در ناحیه A (لرزه خیزی متوسط تا زیاد) می بایستی معیار عملکردی برای سطوح شدت 1، 2 و 3 ارضاء شود. برای سازه­های در ناحیه B (لرزه خیزی پایین) معیار عملکردی برای سطح شدت 3 برآورده شود.

1-3       سطوح شدت طرح: احتمال فراگذشت تعریف شده برای یک سطح شدت معین به نحوه استفاده ساکنین سازه و میزان آسیب بستگی دارد که در جدول 1-1 تعریف شده است.

1-4   طیف طرح الاستیک تغییرمکان :

شدت طرح برای یک سطح مشخص برحسب یک طیف تغیرمکان الاستیک با یک نسبت میرایی الاستیک ، با دوره تناوب "گوشه"  و تغییرمکان تقاضای متناظر  مشخص می شود (شکل 1-1). مقادیر  و  برمبنای لرزه خیزی محل و احتمال فراگذشت مشخص تعیین می شوند. 

C1دو ناحیه لرزه ای مشخص شده است. ناحیه A بیانگر لرزه خیزی بالا که انتظار می رود ملاحظات بهره برداری (زلزله سطح 1) و کنترل آسیب (زلزله سطح 2) حاکم بر طراحی شود، با وجود این که خطر لرزه ای سطح 3 بزرگتر از سطح 2 می باشد. بهرحال، همچنان که اثرات مودهای بالاتر به شدت وابسته هستند (Priestley و همکاران، 2007) نیروهای طراحی ظرفیت باید برای سطح شدت 3 ارزیابی شوند.در ناحیه B زلزله­ها نادر هستند. اما در دوره بازگشت های بسیار طولانی، ممکن است شدت زلزله قابل توجه باشد. به نظر می رسد برای این سازه ها، طراحی بر اساس معیار بهره برداری یا آسیب مناسب نبوده و تنها الزام این است که تحت زلزله سطح 3، ساختمان نباید فرو ریزش کند و خسارت جانی نداشته باشد. به تشخیص مهندس یا کارفرما ممکن است معیارهای عملکردی شدیدتری اتخاذ شود.جدول 1-1 پیشنهادهایی برای خطرپذیری سه دسته بندی مختلف زلزله و سطوح اهمیت گوناگون مشخص شده در قسمت 1 EC8 (Eurocode 8) ارائه نموده است. زلزله های اخیر نشان داده که آسیب ها، عمدتاً ناشی از زلزله هایی بوده که در جدول 1-1 نیامده اند. بنابراین، ممکن است که آیین نامه های آتی، طرح لرزه ای را برای احتمال فراگذشت پایین تر از آنچه که در جدول 1-1 نشان داده شده الزامی نمایند. بهرحال، آنچه که باید به عنوان "خطرپذیری قابل قبول" تصور شود، احتمالاً از ناحیه ای به ناحیه دیگر و نیز با زمان تغییر می نماید. در نتیجه توصیه می شود که سطوح خطرپذیری مطابق نظر کارفرما مشخص شود و انتظار می رود که سطوح خطرپذیری نشان داده شده در جدول 1-1 با توسعه تحقیقات آینده در این بخش اصلاح گردد.همچنین توجه داریم که سازه های با درجه اهمیت I کمترین میزان اهمیت را داشته و بنابراین لازم نیست یک سطح عملکرد بهره برداری در آنها بررسی شود.پل ها باید برای سازه های با درجه اهمیت III طراحی گردند، مگر اینکه معیار خطرپذیری مخصوصی مطابق نظر کارفرما مشخص شده باشد.

1-5   طیف طرح تغییرمکان بامیرایی:

طیف تغییرمکان الاستیک مبنا که برای ساختگاه تعریف شده است باید به گونه ای اصلاح شود که اثرات اتلاف انرژی را با ضرب مختصات تغییرمکان در یک ضریب اصلاح طیف پاسخ مطابق ( ) طبق معادله (1-1) در نظر بگیرد:

 1-5-1 ضریب پاسخ برای طراحی سازه ها با پاسخ غیرالاستیک: برای طرح لرزه ای سازه هایی که انتظار می رود وارد محدوده غیرالاستیک شوند ضریب اصلاح وابسته به میرایی ویسکوز معادل در معادله (1-1) از رابطه (1-2) برای ساختگاه های که اثرات نزدیک گسل در آنها وجود ندارد و از رابطه (1-3) برای ساختگاه های که جهت پذیری پیشرو در آنها ممکن باشد، بدست می آید:میرایی ویسکوز معادل برای سازه ( ) باید مطابق الزامات فصل 7 محاسبه شود.

1-5-2 ضریب اصلاح برای طراحی سازه های دارای میرایی بالا و پاسخ غیرالاستیک: برای طرح لرزه ای سازه های دارایی میرایی زیاد که بصورت غیرالاستیک رفتار می کنند و برای سیستم های دارای جداساز (بخش C1.7.16) ضریب اصلاح ( ) در معادله (1-1) با در نظر گرفتن لرزه خیزی محلی و خصوصیات زلزله به دست می آید. برای نواحی که اثرات گسل نزدیک وجود

C1.4 مقادیر دوره تناوب گوشه  و تغییرمکان الاستیک  در دوره تناوب های طولانی باید بصورت جغرافیایی مشخص شوند.طیف الاستیک تغییرمکان طراحی نشان داده شده در شکل 1-1 از تغییرات غیرخطی در تغییرمکان های متناظر با طیف طرح شتاب EC8 در محدوده  صرفنظر کرده است. افزایش خطی تغییرمکان متناظر با رابطه  در شاخه نزولی بین  و  در طیف شتاب EC8 می باشد که از مقدار T=0 تا یک دوره تناوب گوشه ( ) معمولاً در محدوده 1.5 تا 7.5 ثانیه خواهد بود. مقدار تغییرمکان پس از این ناحیه ثابت می ماند. همینطور طیف تغییرمکان حاضر نباید برای محاسبه طیف شتاب در دوره تناوب های کوتاه مورد استفاده قرار گیرد. تحقیق انجام شده توسط Faccioli و همکاران (2004) پیشنهاد می کند که دوره تناوب گوشه باید به هردوی بزرگا و فاصله وابسته باشد.

C1.5رویکرد DDBD از طیف پاسخ تغییرمکان الاستیک استفاده می کند. جهت در نظر گرفتن اثرات اتلاف انرژی و یا پاسخ سازه ای غیرخطی، طیف بوسیله ضریب اصلاح طیف پاسخ کاهش می یابد. ضریب  به صورت تابعی از یک مقدار میرایی ویسکوز معادل می باشد که آن نیز تابعی از شکل پذیری تغییرمکان تقاضا است. همچنین رویکرد میرایی ویسکوز معادل اساساً، ابزاری ساده برای شناسایی طیف تغییرمکان غیرالاستیک (مربوط به دوره تناوب موثر همچنان که در C1.5.4 تعریف می شود) فراهم می کند. بخش 7 این نوشتار روابطی برای میرایی ویسکوز معادل سیستم های سازه ای مختلف جهت استفاده با عبارت ضریب اصلاح مربوطه ارائه می کند.

ضرایب اصلاح مربوط به سازه های دارای پاسخ غیرالاستیک و نیز سازه های با میرایی بالا و دارای پاسخ الاستیک به طور مجزا در بخش C1.1.5.1 و C1.1.5.2 مشخص می شوند. این توصیه ها به این دلیل بیان شده که در گذشته مقداری عدم قطعیت در مورد رابطه صحیح برای کاهش تغییرمکان های طیفی با میرایی ویسکوز معادل وجود نداشتند را می توان از معادله (1-4) استفاده حاصل نمود.در این روابط  برابر با  در دوره تناوب های تا 7 ثانیه و برابر با در دوره تناوب های بین 7 تا 25 ثانیه می باشد.تغییرمکان های طیفی با میرایی ویسکوز معادل وجود داشته است. مقادیر پیشنهادی رابطه (1-4) با عبارت EC8 برای ضرایب کاهش میرایی مطابقت داشته و متناظر با نتایج حاصل از تحقیق Faccioli و Villani (2009) بر روی تغییرات تغییرمکان طیفی الاستیک در ایتالیا می باشد. همچنان که نتایج تحلیل های NLTH (تاریخچه زمانی غیرخطی) اخیر (عمدتاً توسط Pennucci (2011)) نشان داده، تغییرمکان سازه های با پاسخ غیرالاستیک با ترکیب روابط میرایی ویسکوز معادل بخش 7 با ضریب اصلاح میرایی داده شده در C1.1.5.1 بهتر تخمین زده می شود.

این کتاب بخشی از ترجمه کتاب "Displacement-Based Seismic Design of Structures" نوشته "PRIESTLEY ، CALVI و KOWALSKY" است.

جهت سفارش پستی این کتاب از این صفحه از فروشگاه سایت می توانید اقدام بفرمایید.

 مترجمین :مهندس احسان عمرانیان و مهندس علیرضا صالحین

 اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.