دانلود پایان نامه

در این تحقیق هتلی در کالیفرنیا را برای بررسی انتخاب کردهاند. این سازه توسط مرکز تحقیقات مهندسی زلزله پاسیفیک به عنوان سازه مرجع انتخاب شده است. این سازه بتن مسلح 7 طبقه دارد و در دره سن فرناندوی کالیفرنیا در نزدیکی لس آنجلس واقع شده است. این هتل در سال 1965 طبق آیین نامه ساختمان 1964 لس آنجلس طراحی شده و در سال 1966 ساخته شده است. پلان این ساختمان مستطیلی است با ابعاد m2/19 در m7/45 ،که 3 دهنه در 8 دهنه است و در 7 طبقه ساخته شده است. سیستم سازهای قاب خمشی بتن مسلح با دال flat-plate است و طراحی میلگردهای مسلح کننده فاقد جزئی Ductile است.

شکل1-19:ساختمان بکار رفته در تحقیق [22]
در این تحقیق از 20 رکورد زمین لرزه استفاده شده است که همگی از شدت بالا و فاصله متوسط برخوردار هستند و در خاک های سفت هستند.
نمودار حاصل از انجام آنالیز IDA در شکل 1-20 نشان داده شده است.این نمودار که محور افقی آن پاسخ سازه در زمین لرزه های مختلف و محور عمودی آن شدت هر زمین لرزه در مقیاس های داده شده به آن زمین لرزه است، به نمودار ظرفیت سازه در روش دینامیکی افزاینده شهرت دارد که می تواند معادلی برای نمودار های ظرفیت در آنالیز های بارافزون غیر خطی باشد.
شکل1-20:نمودار ظرفیت سازه در آنالیز دینامیکی در تحقیق [22]
نمودار IDA حاصل شده اطلاعات زیادی به ما میدهد. برای رکورد 11# که نمودار IDA آن در شکل2-12 نشان داده شده است، نمودار بسیار ساده است. این نمودار با یک خط صاف در قسمت الاستیک شروع میشود و سپس به تسلیم میرسد و خرابیهای محلی به صورت تغییرات جزئی در شیب مماس مشاهده میشود. ولی در کل، نمودار روی شیب الاستیک باقی میماند و از قانون “جابجایی یکسان” برای سازه های با دوره تناوب متوسط پیروی می کند.
پس در هر سطح کمتر از g3/0، سیستم الاستیک بوده وجابجایی نسبتاً مشابهی را تجربه می کند. پس از آن در نرم شدگی شروع می شود و شیب مماس کاهش می یابد. یعنی مقادیر DM با افزایشIM، با نرخ بیشتری زیاد می شوند و در نهایت در کمی بالاتر از به یک Flatline می رسد که در اینجا مقادیر پاسخ سازه برای بی نهایت شده و به عدم همگرایی میرسیم. در اینجا سازه به ناپایداری دینامیکی کلی رسیده است و تغییر اندکی در سطح IM، افزایش زیادی را در پاسخDM ایجاد میکند. نمودارهایIDA همیشه به این سادگی نیستند. رفتار رفت و برگشتی که به صورت جزئی بین قسمت الاستیک و Flatline وجود دارد، در برخی دیگر از نمودارها میتواند بر کل نمودار غالب شود.

شکل1-21:نمودار ظرفیت سازه زیر زلزله 11 در تحقیق [22]
برای اینکه بتوانیم محاسبات مورد نیاز مربوط به عملکرد را برای سطوح مختلف سطح عملکرد سازه انجام دهیم، ما نیازمند تعریف حدود مرزی روی نمودارهای IDAهستیم. در این مثال ما میخواهیم دو سطح عملکرد اشغال بلافاصله(IO)،جلوگیری از خرابی(CP) که هر دو درFEMA تعریف شدهاند و ناپایداری دینامیکی(GI) را نشان دهیم. ما میخواهیم برای این ساختمان بتن مسلح نسبتاً قدیمی حد مرزی IO را به گونهای تعیین کنیم که قرار بگیرد. برای تعیین نقطه CP، ما از راهنمای FEMAاستفاده میکنیم. CP آخرین نقطه روی نمودار IDA است که شیب مماس موضعی به 20% شیب الاستیک برسد (شکل 2-13)، یا نقطهای که شود؛ هر کدام زودتر روی نمودار مشاهده شود. ایده اصلی این است که حد مرزی CP در جایی قرار گیرد که نمودار IDA شروع به نرم شدن و رفتن به سوی Flatline میکند، هم چنین در مقادیر اندک از (کمتر از 15%) که در آن سازه هنوز قابل اعتماد است، نیز قرار داشته باشد. در نهایت با رسیدن به Flatline به GI میرسیم و با افزایش در IM (شدت بکار رفته از زلزله برای آنالیز)به مقدار بی نهایت در پاسخ DM می رسیم.
بر مبنای مفهوم ذکر شده برای حد مرزی CP، ما باید بیشترین مقدار IM که در آن شیب مماس بر نمودار برابر با 20% شیب قسمت الاستیک است را پیدا کنیم. این نقطه معمولاً در قسمت نرم شدگی قبل از Flatline مشاهده می شود. نقطه محتمل دیگری برای CP است. پس هر کدام زودتر ظاهر شود، شیب یا موردنظر، نشان دهنده نقطه CP خواهد بود. شکل ساده نمودار IDA برای رکورد 11# (شکل1-21) این محاسبه را نسبتاً آسان کرده است. در اینجا شیب 20% غالب است و تنها یک نقطه محتمل داریم و نقطه CP در یا اتفاق میافتد.
محاسبه مقدار IM برای Flatline معمولاً راحت است. بهترین تخمین ما مکانی است بین بالاترین run همگرا شده و پایینترین run همگرا نشده که از الگوریتم Steppingحاصل شدهاند. ما مقدار IMمربوط به بالاترینrun همگرا شده را به عنوان تخمین انتخاب می کنیم که برای رکورد 11# این مقدار برابر است. ما همچنین می توانیم از میانگین مقادیر بالاترین run همگراه شده و پایینترین run همگرا نشده استفاده کنیم، ، ولی تفاوت حاصل جزئی خواهد بود و همچنین با کاهش میزان گام ها در الگوریتم stepping، این تفاوت باز هم ناچیزتر خواهد شد.
چند ویژگی عمومی نمودار IDA:
نتایج روش IDA وابسته به شتابنگاشت و مدل سازه است. وقتی که زمین لرزههای مختلفی به سازه اعمال شود معمولاً پاسخهای ناهمسان و بیشباهت به یکدیگر بدست میآید که پیشبینی آنها سخت است. توجه کنید که مثلاً در شکل (a-b)2، رفتار ساختمان 5 طبقه با قاب مهاربندی شده از یک افت (degradation) تدریجی تا رسیدن به یک رفتار غیر یکنواخت رفت و برگشتی تغییر میکند. هر نمودار نشان دهنده demandهای وارد به سازه توسط هر رکورد زمین لرزه در شدت های مختلف است. مقایسه و توجه به شباهتها و تفاوتها در این نمودارها میتواند جالب باشد.
در تمام نمودارها به طور واضح یک ناحیه خطی الاستیک به چشم میخورد که در و (هنگامی که اولین مهار buckle میکند) خاتمه مییابد. در واقع هر مدل سازه که اعضای آنها در ابتدا الاستیک هستند چنین رفتاری از خود نشان میدهند واین با رسیدن به اولین حالت غیر خطی و رسیدن یک عضو به انتهای حالت الاستیک خود، خاتمه مییابد. به شیب این بخش از نمودار IDA سختی الاستیک در آن DM و IM گفته میشود که معمولاً از یک رکورد به رکورد دیگر متفاوت است، ولی برای سیستمهای SDOF و MDOF که در IM، تأثیرات مودهای بالاتر درنظر گرفته شود، مقدار این شیب برای رکوردهای مختلف یکسان است.
شکل 1-22:حالت های مختلف بوجود آمده در نمودار آنالیز دینامیکی افزاینده [22]
با تمرکز روی انتهای نمودارها در شکل بالا، مشاهده میشود که در لول های مختلف IM نمودارها به شکلهای مختلف خاتمه مییابند. نمودار (a) با یک شیب تند حالت نرمی پیدا میکند و با سرعت به سمت جابجایی های نسبی بالا و زوال میرود. از طرف دیگر نمودارهای (c) و (d) حول خطی که شیب قسمت الاستیک را مشخص میکند حرکت رفت و برگشتی دارند. آنها از قاعده “جابجایی یکسان” تبعیت میکنند. مثلاً برای سازههای با دوره تناوب متوسط، جابجایی غیر الاستیک کلی معمولاً با تقریب خوبی برابر است با جابجایی مدل الاستیک مربوطه . رفتار رفت و برگشتی که در نمودارهای (c) و (d) دیده میشود نشان دهنده چرخههای متوالی نرم شدن و سخت شدن است که در این قسمتها شیب موضعی یا سختی با افزایش IM کاهش پیدا کرده یا افزایش مییابد. در اصطلاح مهندسی این بدان معناست که در برخی زمانها، سازه شتابهایی متناسب با میزان افزایش DM را تجربه میکند ودر برخی زمانهای دیگر شتاب کاهش پیدا میکند که این امر میتواند به قدری توان داشته باشد که برای لحظاتی افزایش DM را متوقف کرده و حتی آن را برعکس کند و به صورت موضعی نمودار IDA را به سمت مقادیر نسبتاً کمتری از DM هل دهد و یک تابع غیر یکنواخت از IM ایجاد کند. (شکل (d) 1-22)
در نهایت با فرض چند مکانیسم خرابی برای مدل و اینکه DM انتخاب شده بتواند این خرابیها را نشان دهد یک بخش نرم شدگی نهایی همراه با افزایش DM با سرعت بیشتر اتفاق میافتد که نشان دهنده آغاز ناپایداری دینامیکی است. تعریف ناپایداری دینامیکی مشابه حالت استاتیکی است، مرحلهای که با افزایش جزئی در مقدار IM، جابجایی به صورت نامحدود زیاد میشود. پس از آن با رسیدن به مقدار IM ماکزیمم، منحنی به حالت افقی نزدیک میشود و به یک “flatline” تبدیل میشود و DM به بینهایت میل میکند. (شکل (a,b)1-22)