انتخاب صفحه

مقدمه
ارزیابی رفتار سازه ها در زمین لرزه های بزرگ نمایانگر ایجاد خسارات قابل توجه حتی در ساختمانهای طراحی شده بر پایه اصول مهندسی است و این به معنای نا کافی بودن تک پارامتر مقاومت به ویژه در زمین لرزه های بزرگ ودر سطح فرو ریزش است .رفتار نا مطلوب سازه ها در برابر زمین لرزه محققان را بر آن داشت تا پارامترهای دیگری در طراحی سازه ای مد نظر قرار دهند.یکی از پارامترها که در نگرش نوین پژوهشگران به رفتار سازه ها مد نظر قرار گرفته است ، مفهوم انرژی در سازه ها است.
در سال ١٩٨۴ پارک- انگ با استفاده از رابطه معروف شاخص خسارت پارک- انگ روشی در جهت طراحی سازه ها ارائه دادند در این روش عمده ترین پارامترهای اولیه طرح ،برش پایه و شاخص شدت زمین لرزه است که بر اساس آن شکل پذیری سازه بدست می آید. [١]
آکی یاما در کتاب خود (١٩٨۵) روشی را برای طراحی سازه ها ارائه داد که مبتنی بر طیف انرژی ورودی (از طریق طیف سرعت معادل)و توزیع بهینه خسارت در کل سازه است.[٢]
کراوینکلر طراحی لرزه ای برپایه شکل پذیری وخسارت تجمعی را مد نظر قرار داد.در این روش با فرض سطح قابل قبولی از خسارت شکل پذیری متناظر باآن بدست می آید وسپس مقاومت لازم برای محدود کردن شکل پذیری خواسته به ظرفیت موجود محاسبه می شود. این شیوه،نگرشی کلی به رفتار سازه دارد.[٣]
در ادامه این تحقیقات ،در سال٢٠٠٠، شن واکباس با توجه به طراحی براساس عملکرد، یک شاخص خسارت جدید که در آن انرژی ورودی،انرژی تلف شده وخصوصیات سازه ای ساختمان از قبیل جابجایی نسبی طبقات و شکل پذیری لحاظ شده بود،معرفی نمودند.[۴]
در این پژوهش ،سعی برآن است تا با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی بر روی قابهای بتن مسلح دارای طبقه نرم ،نحوه توزیع انرژی هیسترتیک وخسارت در طبقات واعضای تیر وستون قابهای مورد مطالعه که بارگذاری لرزه ای آنها مطابق با استاندارد٢٨٠٠ می باشد مورد ارزیابی قرار گیرد.

بررسی خسارات وارد از زلزله بر ساختمانهای بتن مسلح دارای طبقه نرم و روشهای ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها به همراه آنالیز و مدلسازی آن

بررسی خسارات وارد از زلزله بر ساختمانهای بتن مسلح دارای طبقه نرم و روشهای ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها به همراه آنالیز و مدلسازی آن

فهرست مطالب:

چکیده ………………………………………………………………………………………………………..س

مقدمه ……………………………………………………………………………………………………… ص

فصل۱ بررسی خسارات وارد از زلزله بر ساختمانهای بتن مسلح دارای طبقه نرم

۱-۱ مقدمه ……………………………………………………………………………………………………… ۲
۱-۲ وضعیت ساختمانهای بتن آرمه در ایران و میزان آسیب پذیری آنها در برابر زلزله ……………………. ۳
۱-۳- انواع مهم خسارات ناشی از زلزله ………………………………………………………………………. ۳
۱-۳-۱- خسارت به اجزای سازه ای ………………………………………………………………………….. ۳
۱-۳-۲- خسارت بر اجزای غیرسازه ای…………………………………………………………………………. ۳
۱-۴- انواع خسارات ناشی از زلزله در ساختمانهای بتن مسلح……………………………………………….. ۴
۱-۵- طبقه نرم ……………………………………………………………………………………………………….. ۵
۱-۶- تصاویر خرابی های ساختمانهای بتن مسلح دارای طبقه نرم وتاثیر منفی میانقابها ……………………. ۵

فصل۲ روشهای ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها

۲-۱ مقدمه ………………………………………………………………………………………………………… ۱۷
۲-۲- روش های ارزیابی آسیب پذیری …………………………………………………………………………….. ۱۸
۲-۲-۱- روشهای کیفی ………………………………………………………………………………………………….. ۱۸
۲-۲-۱-۱- روش ارزیابی آسیب پذیری سریع ( ATC 21 )..ا…………………………………………………………….. ۱۹
۲-۲-۱-۲- روش ارزیابی آسیب پذیری و نزوئلا…………………………………………………………………………….. ۲۷
۲-۲-۱-۳- روش ارزیابی آسیب پذیری کمیته مشترک کشورهای بالکان………………………………………………. ۲۸
۲-۲-۱-۴- روش ارزیابی آسیب پذیری پیشنهادی سبا………………………………………………………………………… ۲۹
۲-۲-۱-۵- روش ارزیابی آسیب پذیری آریا…………………………………………………………………………………….. ۲۹
۲-۲-۲- روشهای کمی…………………………………………………………………………………………………………… ۳۱
۲-۲-۲-۱- تابع خسارت بر مبنای برش پایه ……………………………………………………………………………………. ۳۳
۲-۲-۲-۲- تابع خسارت بر مبنای منحنی لنگرـ انحناء …………………………………………………………………………. ۳۴
۲-۲-۲-۳-تابع خسارت بر مبنای جذب انرژی زلزله ……………………………………………………………………………… ۳۴
۲-۲-۲-۴- تابع خسارت بر مبنای پارامترهای ارتعاشی سازه ………………………………………………………………… ۳۵
۲-۲-۲-۵- تابع خسارت بر مبنای نرمی ………………………………………………………………………………………… ۴۱
۲-۲-۲-۶- تابع خسارت بر مبنای تغییر شکل……………………………………………………………………………………… ۴۲
۲-۲-۲-۷- تابع خسارت بر مبنای مدل پارک-انگ…………………………………………………………………………………… ۴۳
۲-۲-۲-۸- تابع خسارت بر مبنای منحنی برش _ تغییر مکان طبقه……………………………………………………………. ۴۳

فصل۳ مدلسازی وآنالیزهای صورت گرفته

۳-۱-مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………… ۴۶
۳-۲-روند کار ……………………………………………………………………………………………………………………. ۴۶
۳-۳- معرفی قابهای مورد مطالعه ……………………………………………………………………………………………. ۴۷
۳-۴- مراحل تحلیل وطراحی در برنامه ETABS 2000..ا……………………………………………………………………… ۴۸
۳-۴-۱- مشخصات مصالح بکار رفته …………………………………………………………………………………………. ۴۸
۳-۴-۲- بارگذاری ………………………………………………………………………………………………………………… ۴۸
۳-۴-۲-۱- بارگذاری ثقلی ……………………………………………………………………………………………………….. ۴۸
۳-۴-۲-۲- بارگذاری جانبی………………………………………………………………………………………………………… ۴۸
۳-۴-۳-خلاصه طراحی مقاطع وآرماتورها ………………………………………………………………………………………. ۵۰
۳-۵- محاسبات وکنترل طبقه نرم………………………………………………………………………………………………… ۵۴
۳-۵-۱- محاسبه سطح مقطع المان خر پایی معادل میانقاب…………………………………………………………………. ۵۵
۳-۵-۲- بررسی سختی جانبی طبقات قابها طبق ضوابط استاندارد ۲۸۰۰ ایران…………………………………………… ۵۸
۳-۶- آنالیز دینامیکی غیر خطی………………………………………………………………………………………………….. ۶۳

فصل۴ بررسی اندیس خسارت در قابهای بتن مسلح دارای طبقه نرم

۴-۱-مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………….. ۶۷
۴-۲- محاسبه انرژی هیسترتیک……………………………………………………………………………………………………. ۶۸
۴-۳- محاسبه شاخص خسارت……………………………………………………………………………………………………… ۶۸
۴-۳-۱- محاسبه δu …..ا…………………………………………………………………………………………………………….. ۷۰
۴-۳-۲- محاسبه β ……..ا…………………………………………………………………………………………………………….. ۷۲
۴-۳-۳- محاسبه Qu ,Qy ..ا…………………………………………………………………………………………………………… ۷۳
۴-۳-۴- محاسبه (Ec (δ ……ا………………………………………………………………………………………………………… ۷۳
۴-۴- شاخص خسارت کل در قابها………………………………………………………………………………………………….. ۷۷
۴-۵- منحنی های هیسترتیک طبقه اول قاب ۳ طبقه تحت زلزله های طبس و السنترو ……………………………………. ۸۰
۴-۶- تاریخچه پاسخ جابه جایی طبقه اول وآخر در قابهای۳ طبقه تحت زلزله های طبس و السنترو ……………………… ۸۱
۴-۷- منحنی های هیسترتیک طبقه اول قاب ۵ طبقه تحت زلزله های طبس و السنترو……………………………………. ۸۲
۴-۸- تاریخچه پاسخ جابه جایی طبقه اول وآخر در قابهای ۵ طبقه تحت زلزله های طبس و السنترو …………………….. ۸۳
۴-۹- منحنی های هیسترتیک طبقه اول قاب ۷ طبقه تحت زلزله های طبس و السنترو …………………………………… ۸۴
۴-۱۰- تاریخچه پاسخ جابه جایی طبقه اول وآخر در قابهای۷ طبقه تحت زلزله های طبس و السنترو ……………………. ۸۵
۴-۱۱- منحنی های هیسترتیک طبقه اول قاب۱۰ طبقه تحت زلزله های طبس و السنترو ………………………………… ۸۶
۴-۱۲- تاریخچه پاسخ جابه جایی طبقه اول وآخر در قابهای۱۰طبقه تحت زلزله های طبس و السنترو …………………… ۸۷
۴-۱۳- شاخص خسارت تیرها وستونها در طبقات مختلف قابها تحت زلزله های طبس و السنترو………………………….. ۸۹
۴-۱۴- نتایج…………………………………………………………………………………………………………………………….۱۰۴
فارسی………………………………………………………………………………………………………………………………….۱۰۶ فهرست منابع غیر فارسی………………………………………………………………………………………………………….۱۰۷ پیوست۱………………………………………………………………………………………………………………………………۱۰۸ چکیده لاتین ………………………………………………………………………………………………………………………….۱۲۰

فهرست شکل ها:
شکل۱-۱- تشکیل طبقه نرم و خرابی در ساختمان بتنی(زلزله ازمیت)………………………………………………………. ۶ شکل۱-۲- اثر میانقاب های آجری وتشکیل درجات آسیب دیدگی در ساختمان بلند بتنی (زلزله ازمیت) ………………… ۶ شکل۱-۳-آسیب های ناشی از اثر میانقابهای آجری در ساختمانهای بتنی(زلزله ازمیت) …………………………………… ۷ شکل۱-۴- خرابیهای ناشی از سختی میانقابهای آجری و تشکیل طبقه نرم و انهدام کامل طبقه همکف(زلزله ازمیت)……. ۷ شکل۱-۵- آسیب های وارد شده به ساختمان بتنی پنج طبقه تشکیل طبقه نرم وخرابی ستونهای طبقه اول(زلزله ازمیت.. ۸ شکل۱-۶- تشکیل طبقه نرم وایجاد تغییر شکلهای ماندگار درساختمان پنج طبقه بتنی(زلزله ازمیت)…………………………. ۸ شکل۱-۷- تشکیل مفاصل پلاستیک در ستونها وایجاد مکانیسم طبقه نرم(زلزله ازمیت)………………………………………. ۹ شکل۱-۸- تشکیل طبقه نرم وتغییر شکلهای ماندگار(زلزله ازمیت) ……………………………………………………………… ۱۰ شکل۱-۹- تشکیل طبقه نرم – در سازه بتنی(زلزله ازمیت) ……………………………………………………………………… ۱۱ شکل۱-۱۰- خسارتهای وارد شده به ستونهای ساختمان بتن مسلح(زلزله ازمیت) ………………………………………… ۱۱ شکل۱-۱۱- تشکیل طبقه نرم وخرابی طبقه همکف در طبقات فوقانی آسیب جدی مشاهده نمی گردد(زلزله ازمیت)…. ۱۲ شکل۱-۱۲- تشکیل مفاصل پلاستیک در پای ستونهای طبقه همکف به علت سختی جانبی کمتر این طبقه ……………. ۱۲ شکل۱-۱۳- ایجاد مکانیسم طبقه نرم وآسیب کلی به سازه های بتنی (زلزله ازمیت) ………………………………………. ۱۳ شکل ۱-۱۴- تاثیر میانقاب ها وتخریب ستون های بتنی ( زلزله ازمیت)………………………………………………………. ۱۳ شکل۱-۱۵- ایجاد مکانیسم طبقه نرم و خرابی ساختمان بتن مسلح( زلزله ۵ دی ماه ۱۳۸۵ بم- ایران)………………….. ۱۳ شکل۱-۱۶- خرابی ستونهای طبقه اول به علت تاثیرسختی میانقابهای آجری(زلزله بم) ………………………………….. ۱۴ شکل۱-۱۷- تاثیر میانقاب ها وتخریب ستون بتنی (زلزله بم)……………………………………………………………………. ۱۵
شکل۲-۱- فلوچارت روش سریع ارزیابی ATC-21..ا……………………………………………………………………………… ۲۳ شکل۲-۲- فرم تکمیل شده ATC-21-برای جمع آوری اطلاعات ودرجه بندی ساختمان ……………………………………. ۲۴ شکل۲-۳- نمونه برگه اطلاعات منطقه ایATC-14…ا……………………………………………………………………………… ۳۱
شکل ۳-۱- مدلهای دو بعدی انتخابی………………………………………………………………………………………………… ۴۷ شکل۳-۲- مشخصات مصالح بتنی در برنامه ETABS 2000…..ا…………………………………………………………………. ۴۸ شکل۳-۳- زمان تناوب قاب تنها و قاب+ میانقاب……………………………………………………………………………………. ۵۰ شکل ۳-۴- مقاطع وسطح آرماتور مورد نیاز تیر وستونهای قابهای سه طبقه با ارتفاع متغییر طبقه همکف(۳-۴ و۵ متر)…… ۵۰ شکل۳-۵- مقاطع وسطح آرماتور مورد نیاز تیر وستونهای قابهای پنج طبقه با ارتفاع متغییر طبقه همکف(۳-۴و۵ متر) …….. ۵۱ شکل۳-۶- مقاطع وسطح آرماتور مورد نیاز تیر وستونهای قابهای هفت طبقه با ارتفاع متغییر طبقه همکف(۳-۴و۵ متر) …..۵۲ شکل۳-۷- مقاطع وسطح آرماتور مورد نیاز تیر وستونهای قابهای ده طبقه با ارتفاع متغییر طبقه همکف(۳-۴و۵ متر)………. ۵۳
شکل۳-۸- مود اول ارتعاش قاب ۵-۷ با زمان تناوب ۸۴۸۸/۱ثانیه…………………………………………………………………. ۵۴ شکل۳-۹- نمونه مدلسازی میانقابها در قاب ۵-۵ …………………………………………………………………………………. ۵۸ شکل۳-۱۰- نمودارهای سختی جانبی قاب (F) _ قاب+میانقاب (F&I) مدلهای ۳ طبقه ……………………………………. ۶۱ شکل۳-۱۱- نمودارهای سختی جانبی قاب (F) _ قاب+میانقاب (F&I) مدلهای ۵ طبقه ……………………………………. ۶۱ شکل۳-۱۲- نمودارهای سختی جانبی قاب (F) _ قاب+میانقاب (F&I) مدلهای ۷ طبقه …………………………………….. ۶۲ شکل۳-۱۳- نمودارهای سختی جانبی قاب (F) _ قاب+میانقاب (F&I) مدلهای ۱۰ طبقه …………………………………… ۶۲
شکل۳-۱۴- شتاب نگاشت زلزله طبس (بیشینه شتاب 2m/sec 0.933)…ا…………………………………………………… ۶۴ شکل۳-۱۵-شتاب نگاشت زلزله السنترو (بیشینه شتاب 2m/sec 0.348)…ا…………………………………………………… ۶۴
شکل۴-۱- نمودارهای مقایسه ای شاخص کل خسارت در زلزله های طبس،السنترو pga=0.5 g ..ا………………………. ۷۸ شکل۴-۲- نمودارهای مقایسه ای شاخص کل خسارت در زلزله های طبس،السنترو pga=0.75 g.ا………………………… ۷۹ شکل۴-۳- منحنی های هیسترتیک قاب۳ طبقه با ارتفاع متغییر طبقه همکف ۳-۴و۵ متر………………………………………… ۸۰ شکل۴-۴- تاریخچه پاسخ جابجایی طبقه اول قاب ۳طبقه با ارتفاع متغییر ۳-۴ و۵ متر……………………………………………. ۸۱ شکل۴-۵- تاریخچه پاسخ جابجایی طبقه سوم قاب ۳طبقه با ارتفاع متغییر ۳-۴ و۵ متر…………………………………………… ۸۱ شکل۴-۶- منحنی های هیسترتیک قاب ۵ طبقه با ارتفاع متغییر طبقه همکف ۳-۴و۵ متر……………………………………….. ۸۲ شکل۴-۷- تاریخچه پاسخ جابجایی طبقه اول قاب ۵ طبقه با ارتفاع متغییر ۳-۴و۵ متر…………………………………………….. ۸۳ شکل۴-۸- تاریخچه پاسخ جابجایی طبقه پنجم قاب ۵ طبقه با ارتفاع متغییر ۳-۴و۵ متر …………………………………………. ۸۳ شکل۴-۹- منحنی های هیسترتیک قاب۷ طبقه با ارتفاع متغییر طبقه همکف ۳-۴و۵ متر…………………………………………. ۸۴ شکل۴-۱۰- تاریخچه پاسخ جابجایی طبقه اول قاب ۷ طبقه با ارتفاع متغییر ۳-۴و۵ متر ………………………………………….. ۸۵ شکل۴-۱۱-تاریخچه پاسخ جابجایی طبقه هفتم قاب ۷ طبقه با ارتفاع متغییر ۳-۴و۵ متر …………………………………………. ۸۵ شکل۴-۱۲- منحنی های هیسترتیک قاب۱۰ طبقه با ارتفاع متغییر طبقه همکف ۳-۴و۵ متر……………………………………… ۸۶ شکل۴-۱۳- تاریخچه پاسخ جابجایی طبقه اول قاب۱۰ طبقه با ارتفاع متغییر ۳-۴و۵ متر ………………………………………… ۸۷ شکل۴-۱۴- تاریخچه پاسخ جابجایی طبقه دهم قاب۱۰ طبقه با ارتفاع متغییر ۳-۴و۵ متر ………………………………………… ۸۷ شکل ۴-۱۵-روند تشکیل مفاصل پلاستیک در تیر وستونهای قاب ۷ طبقه تحت زلزله طبس …………………………………… ٨٨ شکل ۴-۱۶-نمایش شاخص خسارت و نسبت انرژی تلف شده (اعداد داخل پرانتز)تیر وستونها درقاب ۷طبقه………………. ٨٩
شکل ۴-۱۷- شاخص خسارت ستونهای طبقات ۱تا۳ در قابهای سه طبقه تحت زلزله طبس…………………………………… ۹۶ شکل ۴-۱۸- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۳ در قابهای سه طبقه تحت زلزله طبس……………………………………… ۹۶ شکل ۴-۱۹- شاخص خسارت ستونهای طبقات ۱تا۳ در قابهای سه طبقه تحت زلزله السنترو …………………………………. ۹۷ شکل ۴-۲۰- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۳ در قابهای سه طبقه تحت زلزله السنترو ……………………………………. ۹۷ شکل ۴-۲۱- شاخص خسارت ستونهای طبقات ۱تا۵ در قابهای پنج طبقه تحت زلزله طبس ……………………………………. ۹۸ شکل ۴-۲۲- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۵ در قابهای پنج طبقه تحت زلزله طبس ……………………………………… ۹۸ شکل ۴-۲۳- شاخص خسارت ستونهای طبقات ۱تا۵ در قابهای پنج طبقه تحت زلزله السنترو ………………………………….. ۹۹ شکل ۴-۲۴- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۵ در قابهای پنج طبقه تحت زلزله السنترو ……………………………………. ۹۹
شکل ۴-۲۵- شاخص خسارت ستونهای طبقات ۱تا۷در قابهای هفت طبقه تحت زلزله طبس …………………………………۱۰۰ شکل ۴-۲۶- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۷در قابهای هفت طبقه تحت زلزله طبس …………………………………..۱۰۰ شکل ۴-۲۷- شاخص خسارت ستونهای طبقات ۱تا۷در قابهای هفت طبقه تحت زلزله السنترو ……………………………….۱۰۱ شکل ۴-۲۸- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۷در قابهای هفت طبقه تحت زلزله السنترو …………………………………۱۰۱ شکل ۴-۲۹- شاخص خسارت ستونهای طبقات ۱تا۱۰در قابهای ده طبقه تحت زلزله طبس ………………………………….۱۰۲ شکل ۴-۳۰- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۱۰در قابهای ده طبقه تحت زلزله طبس………………………………………١٠٢ شکل ۴-۳۱- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۱۰در قابهای ده طبقه تحت زلزل ه السنترو ……………………………………١٠٣ شکل ۴-۳۲- شاخص خسارت تیرهای طبقات ۱تا۱۰در قابهای ده طبقه تحت زلزله السنترو ……………………………………١٠٣

فهرست جدولها:

جدول۲-۱- تعیین هویت ومشخصات سازه……………………………………………………………………………………… ۲۵ جدول۲-۲- دامنه تغییرات شاخص آسیب پذیری …………………………………………………………………………………. ۲۸
جدول۳-۱-ضرایب زلزله وپریود اصلی نوسان زلزله در مدلهای مورد نظر…………………………………………………………. ۴۹ جدول۳-۲-کنترل سختی طبقات در قابهای مختلف (قاب تنها ؛قاب+میانقاب) ……………………………………………….۶۰و۵۹ جدول۳-۳-مشخصات شتاب نگاشتهای انتخابی……………………………………………………………………………………… ۶۳ جدول ۴-۱-کالیبراسیون شاخص خسارت در کل سازه بر اساس معیار شاخص خسارت پارک- انگ …………………………. ۷۶ جدول ۴-۲- شاخص خسارت کل در قابها به تفکیک زلزله ها و بیشینه شتاب اوج……………………………………………… ۷۷ جدول۴-۳- شاخص خسارت تیرها وستونها قابهای ۳ طبقه تحت زلزله طبس ………………………………………………….. ۹۰ جدول۴-۴- شاخص خسارت تیرها وستونها قابهای ۳ طبقه تحت زلزله السنترو………………………………………………… ۹۰ جدول۴-۵- شاخص خسارت تیرها وستونها قابهای ۵ طبقه تحت زلزله طبس …………………………………………………… ۹۱ جدول۴-۶- شاخص خسارت تیرها وستونها قابهای ۵ طبقه تحت زلزله السنترو………………………………………………….. ۹۱ جدول۴-۷- شاخص خسارت تیرها وستونها قابهای ۷ طبقه تحت زلزله طبس …………………………………………………… ۹۲ جدول۴-۸- شاخص خسارت تیرها وستونها قابهای ۷طبقه تحت زلزله السنترو………………………………………………….. ۹۳ جدول۴-۹- شاخص خسارت تیرها وستونها قابهای۱۰طبقه تحت زلزله طبس …………………………………………………… ۹۴ جدول۴-۱۰- شاخص خسارت تیرها وستونها قابهای۱۰ طبقه تحت زلزله السنترو……………………………………………….. ۹۵

 

فصل اّوّل
بررسی خسارات وارد از زلزله
بر ساختمانهای بتن مسلح دارای طبقه نرم

۱-۱-مقدمه
سازه های بتن مسلح ، بخشی از ساختمانهای قابی را تشکیل داده و در کشور ما جزو ساختمانهای بسیار متداول می باشند استفاده از این گونه ساختمانها بصورت فراگیر از حدود سالهای ١٣٣٠ در کشورمان آغاز شده ، اما به علت عدم طراحی دقیق و مبتنی بر آئین نامه های مهندسی مربوطه ، عدم استفاده از سیستم سازه پایدار و ساخت و سازه های نامناسب ، اکثر ساختمانهای موجود را می توان جزو ساختمانهای نیمه مقاوم و یا غیرمقاوم طبقه بندی کرد .
ساختمانهای موجود که طی ٣٠ سال اخیر ساخته شده اند ، به عنوان جدی ترین مشکل در مطالعات خطر و آسیب پذیری کشورمان محسوب می شوند و با توجه به بررسی زلزله های گذشته و شرایط ساختمانهای کشور ، تعداد زیادی از ساختمانهای موجود احتمال خرابی خواهد داشت و مطالعات آسیب پذیری نیز این ادعا را تأیید می کند.
بنابراین لزوم بکارگیری روشهای قابل اعتماد سریع و ساده جهت مقاوم سازی ساختمانهای موجود ضروری بوده و برهمین اساس تدوین و ارائه روشهای مقاوم سازی قابل استفاده برای ساختمانهای آسیب پذیر ، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.[۱]
۱-٢- وضعیت ساختمانهای بتن آرمه در ایران و میزان آسیب پذیری آنها در برابر زلزله
به علت عدم طراحی و ساخت مبتنی بر آئین نامه های مهندسی مربوطه و عدم استفاده از سیستم های سازه پایدار ، اکثر ساختمانهای موجود به علت نداشتن سیستم بار بر جانبی و یا ضعف در برآورد بارهای جانبی زلزله ، طراحی اعضاء جزو ساختمانهای نیمه مقاوم و یا غیرمقاوم می باشند و لذا همانطور که همواره شاهد آن هستیم عده زیادی ازساکنین کشورمان کشته و یا زخمی شده و خسارت مالی و اقتصادی فراوانی برجای می گذارد.
۱-٣- انواع مهم خسارات ناشی از زلزله
١-٣-١- خسارت به اجزای سازه ای
ساختمانها بسته به نوع ساختار سازه ای مربوطه ، در هنگام وقوع زلزله دچار خسارت می شوند . فاکتورهای مهم در تشخیص و تمایز رفتار ساختمانها در برابر زلزله بیشتر به نوع اسکلت سازه بستگی دارند و لذا می توان انواع خسارت های قابل پیش بینی را برای دو دسته ساختمانهای قابی و بدون قاب مشاهده کرد .
۱-۳-۲- خسارت بر اجزای غیرسازه ای
در یک ساختمان ، به علت تأثیر حرکات زمین ، اجزای مستقر در ساختمان ، چه بخاطر سختی زیاد و چه بخاطر داشتن فرکانس طبیعی نزدیک به فرکانس ساختمان ، نیروهای بزرگتر از مقداری که اگر در تراز زمین قرار داشتند به آنها وارد می شود و لذا در اغلب زلزله ها ، اجزای غیر ساختمانی که می تواند دارای ارزش های اقتصادی قابل توجهی نیز باشند ، دچار آسیب دیدگیهای جدی می گردند .
۱-۴- انواع خسارات ناشی از زلزله در ساختمانهای بتن مسلح
بی شک شناسایی انواع خسارت در ساختمانهای بتنی امری مهم تلقی می شود . انواع خسارت وارده بر اعضاء این گونه ساختمانها به شرح زیر است :
ترکهای مورب در هسته مرکزی بتن از بین رفتن پوشش بتن قطعه ، قطعه شدن هسته مرکزی بتن در اثر ترکهای مورب حاصل از نیروهای رفت و برگشتی زلزله در رفتن خاموتها به سمت خارج(باز شدن خاموتها) کمانش آرماتورهای اصلی ضمن اینکه شرایط و حالتهای شکست زیر نیز در ساختمانهای آسیب دیده بتنی قابل مشاهده هستند :
الف) شکست در چسبندگی و در رفتن آرماتورها بخصوص در نواحی تنهشای متناوب زیاد

ب) شکست برشی مستقیم در اعضای کوتاه یا عضوهایی که به اطراف متصل می شوند و فقط طول کوتاهی از آنها بطور مؤثر آزاد است.
ج ) ترکهای برشی در ناحیه اتصال تیربه ستون
د) پاره شدن دالها در لبه های غیرممتد و تقاطع با اعضای قائم سخت
ه ) ترک خوردگی مورب در دیوارهای برشی ، بخصوص بطور متمرکز در اطراف بازشوها
۱-۵- طبقه نرم
با توجه به کاربریهای مختلف ساختمانها ، طبقه همکف ، ممکن است دارای ارتفاع کمتر یا بیشتر از سایر طبقات باشد. به عنوان مثال، در صورتیکه به عنوان پارکینگ استفاده شود، دارای ارتفاع کمتری از سایر طبقات است. و یا زمانی که به عنوان کاربری تجاری مد نظر می باشد دارای ارتفاع بیشتری نسبت به طبقات فوقانی می باشد.
این تغییر سختی باید کنترل شده باشد، در غیر اینصورت باعث آسیب دیدگی ساختمان در هنگام زلزله می گردد. در این گونه سازه ها ،وجود طبقه نرم، به عﹼلت ارتفاع زیاد طبقه و وجود طبقه سخت به عﹼلت ارتفاع کم طبقه،باعث آسیب دیدگی ساختمان می گردد.[۲]
همچنین به علت استفاده از میانقابها آجری، سفالی و… در قابهای بتن مسلح به علت ایجاد سختی زیاد در طبقات فوقانی همکف در سازه طبقه نرم تشکیل می گردد وتغییر مکان روی طبقه همکف متمرکز می گردد و باعث آسیب های جدی به سازه می گردد.

بررسی خسارات وارد از زلزله بر ساختمانهای بتن مسلح دارای طبقه نرم و روشهای ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها به همراه آنالیز و مدلسازی آن

بررسی خسارات وارد از زلزله بر ساختمانهای بتن مسلح دارای طبقه نرم و روشهای ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها به همراه آنالیز و مدلسازی آن

فصل دوم
روشهای ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها
۲-۱-مقدمه
ساختمان آسیب پذیر در برابر زمین لرزه به ساختمانی اطلاق می شود که از نظر طراحی و ساخت دارای اشکالات فنی و اصولی بوده است به طوری که وجود این نقاط ضعف باعث کاهش مقاومت ساختمان در برابر زلزله و بارهای وارده می گردد .
ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای سازه های موجود موضوعی است که در دهه اخیر مطرح شده و به سرعت در نواحی شهری ، پیش بینی آسیب پذیری سازه های موجود در اثر زلزله های احتمالی در آینده از ضروری ترین اقدامات مهندسی می باشد . بسیاری از سازه های موجود ارزش فراوانی داشته و یا در هر حال به علل مختلفی نمی توان آنها را تخریب کرد و مجددﹰا اقدام به ساخت آنها نمود به همین دلیل باید پس از تعیین نقاط ضعف اینگونه سازه ها ، آسیب پذیری لرزه ای را برآورده نموده و در صورت لزوم جهت مقاوم سازی آنها در برابر زلزله اقدام نمود .
در بررسی آسیب پذیری یک ساختمان کلیه المانهایی که به واسطه ضعف در طراحی و یا اجرا ممکن است باعث وقوع تخریب در سازه گردند ، تعیین شده سپس در مبحث مقاوم سازی به نحوه بهبود این نقاط ضعف پرداخته می شود .
با توجه به مطالعات انجام شده در دو دهه اخیر ، یافته های جدیدی در این زمینه به عنوان ابزار مناسب برای شناخت مشکلات ، معایب و آسیب پذیری لرزه ای سازه های موجود در مقابل نیروهای زلزله ارائه گردیده است . ازطرفی با بکارگیری این ابزار می توان به مقاوم سازی سازه های موجود پرداخت و از طرف دیگر با شناخت وضعیت سازه های موجود می توان اقدام به اصلاح طرح و اجرای سازه های جدید نمود به گونه ای که در مقابل زلزله های احتمالی مقاومت لازم را داشته باشند . [۴]

۲-۲- روش های ارزیابی آسیب پذیری
در هنگام زلزله، انهدام یا هر گونه خسارت ساختمانها از نقاط ضعیف آنها ( Weak links ) شروع می شود بعد از شکست اولین نقاط ضعیف ، نیروهای زلزله نقاط بعدی را به خطر می اندازد بنابراین شناسایی نقاط ضعف ساختمانها یا به عبارتی استاندارد تشخیص ضعف ( Diagnosis Standard ) به عنوان گام اول و سپس بررسی روشهای مناسب ترمیم و تقویت و یا به عباراتی استاندارد درمان ( Therapy Standard ) به عنوان گام دوم اساسی مطالعات آسیب پذیری سازه ها در مقابل خطرات زلزله مطرح می شود . طی بیست سال گذشته تلاش فزاینده ای برای ارزیابی مقاومت لرزه ای انواع ساختمانها به عمل آمده است
اما با توجه به تنوع ساختمانها و پیچیده بودن اثر عوامل و پارامترهای مختلف در آسیب پذیری لرزه ای ساختمانها تهیه و تدوین استانداردهای تشخیص ضعف و درمان بسیار مشکل می باشد بر مبنای تحقیقات انجام گرفته در سطح جهان روشهای تعیین آسیب پذیری سازه ها را می توان به دو گروه روشهای کیفی و کمی طبقه بندی کرد .
۲-۲-١- روشهای کیفی
در روشهای کیفی با توجه به شرایط لرزه ای خیزی و شرایط ساختمان سازی و بر اساس تجربه زلزله های گذشته فرم های ویژه ای تهیه می شوند بازرسان ساختمان با استفاده از این فرم ها اطلاعاتی ازقبیل سیستم باربر قائم، سیستم مقاوم لرزه جانبی ، کیفیت اتصالات ، شکل پذیری اعضاء ، نحوه ساخت شرایط محل ساختمان, وضعیت پی و … را جمع آوری نموده و در یک بانک اطلاعاتی ذخیره می کنند . از این روشها می توان برای برآورد اولیه و تقریبی ظرفیت مقاومت لرزه ای ساختمانهای یک منطقه خاص استفاده نمود . اما در عمل قضاوت در مورد تقویت و یا تخریب ساختمان با استفاده از این روشها کمی دشوار می باشد .
در اکثر موارد دستیابی به اطلاعاتی نظیر وضعیت اعضای موجود ، پریود طبیعی سازه آسیب پذیر نحوه توزیع بار زلزله در اعضای خمشی و اعضای مقاوم در برابر بار افقی ، میزان شکل پذیری سازه ، و به طور کلی اطلاعات اساسی لازم برای برآورد و وضعیت مقاومت لرزه ای ساختمان ، مشکل و غیر قابل دسترس می باشد . برای سهولت در تصمیم گیری در این گونه موارد ، روش کیفی ارزیابی می تواندجایگزین روش تحلیلی گردد .
نمونه ای از روشهای کیفی ، استفاده از نسبت ظرفیت مقاومتی ساختمان است . با رتبه بندی میزان آسیبپذیری ساختمان به روش کیفی ممکن است که برای مقایسه نتیجه با روشهای کمی ، لازم باشد که به میزان مقاومت لرزه ای
ساختمان ارزیابی شده به روش کیفی عددی نسبت داده شود . برای این کار اغلب از نسبت ظرفیت ( Capacity Ratio ) استفاده میشود . نسبت ظرفیت همان نسبت ظرفیت مقاومت لرزه ای ساختمان به بار لرزه ای احتمالی وارد بر ساختمان می باشد که با توابع مختلفی تعریف می شود مثل نسبت ظرفیت برشی مقاوم سیستم در برابر زلزله ( Vr ) به نیروی برشی ناشی از زلزله توصیه شده توسط آیین نامه مورد استفاده ( Vs ) که V = Vr / Vs همان نسبت ظرفیت می باشد در صورت فقدان اطلاعات عددی درباره نسبت ظرفیت ( با در نظر گرفتن پراکندگی ناشی از طبیعت پدیده مورد بررسی و محدودیت اعتبار روش اتخاذ شده ) اعداد تقریبی و مبتنی بر قضاوت مهندسی برای نسبت ظرفیت قابل استفاده است .
برای ارزیابی کیفی آسیب پذیری ، مراکز مختلف علمی ، روشهایی را پیشنهاد کردند که ذی ﹰلا به آنها اشاره می شود.[۴]

۲-۲-۱-١- روش ارزیابی آسیب پذیری سریع ( ATC 21 )
با وجود اینکه این روش تقریبی است، در شناخت سریع وضعیت ساختمانها و آسیب پذیری آنها در مقابل زلزله موثر است در این روش کلیه عوامل موثر در آسیب پذیری ساختمان که در دسترس هستند از طریق اسناد و مدارک مثل دفترچه محاسبات ، نقشه های سازه ای ، نقشه های اجرایی ، تغییرات حین ساخت و بعد از ساخت باید جمع آوری شوند برخی از مشخصات ساختمان که با میزان آسیب های وارده در هنگام زلزله مرتبط بوده و با بررسی عینی قابل تشخیص هستند در زیر آورده شده است .


مقطع : کارشناسی ارشد


فایل Word
35000تومان

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید