مقاله درباره اشکال دوم و استاندارد

دانلود پایان نامه

در این روش ظرفیت افزایش یافته نامیده می‌شود پاره‌ای از عوامل موثر در مقدار عبارتند از: ضرایب بار و ضرایب کاهش مقاومت مصالح (مانند برای بتن) طراحی دست بالای اعضاء، سخت کرنشی، نامعینی سازه، شکل پذیری سازه و ظرفیت اضافه‌ای که از لحظه جاری شدن اولین تار کششی یا فشاری مقطع تا تشکیل لولای خمیری کامل در یک عضو قابل دست یابی است.
انتظار نمی‌رود به هنگام رخداد زلزله‌های متوسط و شدید سازه در حالت ارتجاعی باقی بماند. در هنگام وقوع زلزله هر چه رفتار سازه از حد ارتجاعی فراتر رود، سختی آن کاهش یافته و میرایی افزایش می‌یابد. کاهش سختی باعث طولانی تر شدن زمان تناوب و افزایش میرایی باعث افزایش استهلاک انرژی می‌شود. با بلندتر شدن زمان تناوب و افزایش میرایی، نیروهای لرزه‌ای وارد به سازه (نیازهای لرزه‌ای) کاهش می‌یابند (با توجه به طیف‌های پاسخ در شکل (2-2) سازه از مقدار متناظر با به مقدار متناظر با می‌رسد). در این حالت نسبت نیروهای ارتجاعی به نیروهای غیر ارتجاعی (کاهش یافته بر اثر نرمترشدن سازه و افزایش استهلاک انرژی) به عنوان تعریف می‌شود.
حال با مشخص شدن ضریب رفتار (R) از رابطه (2-2) به دست می آید:
از آنجا که برای هر ساختمان مقادیر منحصر به فردی دارند، ضریب رفتار هر ساختمان نیز مقداری منحصر به فرد خواهد داشت.
شکل 2-2) طیف نیروهای وارده بر سازه در دو حالت ارتجاعی و غیر ارتجاعی [13]
2-3-1-2-روش ضریب شکل پذیری یوانگ
با در نظر گرفتن رفتار کلی یک سازه متعارف شکل (2-3) مقدار مقاومت ارتجاعی مورد نیاز که بر حسب ضریب برش پایه (Ceu) تعریف شده عبارت است از:
(2-3)
در این رابطه Wوزن موثر سازه و Ve حداکثر برش پایه است در صورتی که سازه کلاً در محدوده ارتجاعی باقی بماند.
شکل 2-3) رفتار کلی یک سازه متعارف [1]
معمولاً طراحی صحیح یک سازه تا حدود قابل قبو ل منجر به شکل پذیر شدن آن می‌شود. در این حالت سازه می‌تواند به حداکثر مقاومت خود () برسد. همان گونه که در شکل (2-3) نشان داده شده است، حداکثر تغییر مکان جانبی نسبی ایجاد شده در طبقه برابر با است. از آنجا که محاسبه مقدار با مقاومت حد خمیری سازه یا مقاومت نهایی به هنگام ایجاد مکانیزم گسیختگی متناطر بوده و نیاز به تحلیل غیر خطی دارد، مقدار آن با رابطه مشخصی بیان نشده است [43]
برای مقاصد طراحی برخی آیین‌نامه‌ها مقدار را به مقدار که نمایانگر تشکیل اولین لولای خمیری در مجموعه سازه است، کاهش می‌دهند. این مقدار نیرو، ترازی است که در آن پاسخ کلی سازه به گونه قابل توجهی از قلمرو ارتجاعی خارج می‌شود. این تراز نیرو به روش برخورد آیین نامه‌های با طراحی بر مبنای مقاومت، بستگی دارد. در طراحی مقاطع برای این مقدار نیروی وارد، می‌توان از روش‌هایی مانند بار نهایی در بتن (آیین‌نامه بتن ایران، آیین‌نامه ACI-318 و آیین‌نامه CEB ) و روش طراحی با ضرایب بار و مقاومت در فولاد (AISC-LRFD) استفاده نمود. اختلاف مقدار نیروی وارد بین و را اصطلاحاً مقاومت افزون می نامند[6]. از آنجا که در بعضی از آیین نامه‌های طراحی فولاد و بتن استفاده از روش‌های بار مجاز متداول است برخی آیین نامه‌های طرح لرزه‌ای مانند UBC-1994 ,SEAOC-1988 (به طور مشخص) و استاندارد 2800 ایران (به صورت ضمنی)، مقدار Cs را به Cw کاهش می‌دهند. بنابراین نسبت ضریب رفتار در آیین نامه‌های UBC-1994 ,SEAOC-1988 (که با Rw نشان داده می‌شود) و نیز استاندارد 2800 ایران، به ضریب رفتار در مقررات UBC-1997 یا NEHRP-2000 (که با R نشان داده می‌شود)، باید عددی در حدود 4/1-5/1 (ضریب بار نهایی نیروی زلزله در آیین‌نامه ACI-318) باشد، مزیت استفاده از یا در این است که طراح تنها یک تحلیل ارتجاعی انجام می‌دهد و سپس با استفاده از آیین نامه‌های جاری، ابعاد قطعات و جزئیات اجرایی را تعیین می‌نماید. اولین اشکال استفاده از تحلیل ارتجاعی برای نیرو در ترازهای یا در این است که محاسب قادر نخواهد بود مقاومت واقعی سازه را تعیین کند. از این رو، در صورتی که مقدار مقاومتی که به صورت ضمنی در آیین‌نامه زلزله، در مقدار ضرایب کاهش فرض شده است (مقاومت افزون) تأمین نشود، رفتار سازه در زلزله‌های شدید رضایت بخش نخواهد بود. اشکال دوم، این است که مقادیر تغییر مکان‌های غیر ارتجاعی را نمی‌توان با تحلیل ارتجاعی خطی محاسبه نمود. برای محاسبه این تغییر مکان‌های غیرارتجاعی آیین‌نامه‌ها معمولاً از ضرایب تشدید تغییر مکان‌های ارتجاعی (Cd) استفاده می نمایند [6 و43]. در آیین نامه‌های مختلف، مقدار این ضریب تشدید برای سیستم‌های سازه‌ای متفاوت معمولاً به صورت مضربی از R ارائه می‌گردد.
در روش یوانگ، برای تعیین ضریب رفتار R یا Rw عوامل موثر به شکل زیر تعریف می‌شوند:
– ضریب شکل پذیری کلی سازه
با ایده‌آل کردن منحنی رفتار کلی سازه به منحنی ارتجاعی – خمیری (الاستیک – پلاستیک) کامل در شکل (2-3)، ضریب شکل پذیری کلی سازه به صورت خارج قسمت حداکثر تغییر مکان جانبی نسبی max به تغییر مکان جانبی نسبی تسلیم ( ) تعریف می‌شود.
(2-4)
– ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری ( )
بر اثر شکل پذیری، ساختمان ظرفیتی برای استهلاک انرژی هیسترتیک خواهد داشت به دلیل این ظرفیت استهلاک انرژی نیروی طراحی ارتجاعی ( ) را می‌توان به تراز مقاومت تسلیم () کاهش داد از این رو ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری عبارت است از خارج قسمت نیروی نهایی وارد به سازه () (در صورتی که رفتار ارتجاعی باقی بماند) به نیروی متناظر با حد تسلیم عمومی سازه به هنگام تشکیل مکانیزم خرابی ()
(2-5)
– ضریب مقاومت افزون ()
مقاومت ذخیره‌ای که بین تراز تسلیم کلی سازه () و تراز اولین تسلیم () وجود دارد. به عنوان مقاومت افزون شناخته می‌شود. از این رو، ضریب مقاومت افزون عبارت است از خارج قسمت نیروی متناظر با حد تسلیم کلی سازه به هنگام تشکیل مکانیزم خرابی ()، به نیروی متناظر با تشکیل اولین لولای خمیری در سازه ()
(2-6)
– ضریب تنش مجاز (Y)
این ضریب، براساس نحوه برخورد آیین نامه‌های مصالح با تنش‌های طراحی (بار مجاز یا بار نهایی) تعیین می‌شود و مقدار آن عبارت است از نسبت نیرو در حد تشکیل اولین لولای خمیری () به نیرو در حد تنش‌های مجاز ()
(2-7)
همان‌گونه که قبلاً نیز ذکر گردید ضریب فوق در حدود 4/1-5/1 می‌باشد. مثلاً این ضریب بر اساس روش تنش مجاز آیین‌نامه AISC-ASD 1989 به صورت زیر برآورد می‌شود [6].
.