16
ﻋﻤﺮان ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﺠﻠﻪ آزاد داﻧﺸﮕﺎه اﺳﻼﻣﻲ/ ﺳﺎل دوم/ ﺷﻤﺎره ﻳﻚ/ زﻣﺴﺘﺎن1388 10 ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺳﺎس ﺑﺮ ﻃﺮاﺣﻲ در دوام زﻣﺎن روش ﻛﺎرﺑﺮد: ﻗﺎب ﻛﻤﺎﻧﺶ ﻣﻬﺎرﺑﻨﺪي ﺗﺎب ﺑﺰﻣﻮﻧﻪ اﻣﻴﺮﻋﻠﻲi ; اﺳﺘﻜﺎﻧﭽﻲ ﻫﻤﺎﻳﻮنii ﭼﻜﻴﺪه ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺳﺎس ﺑﺮ ﻃﺮاﺣﻲ ﻣﻘﻮﻟﻪ ﻧﻴﺎز ﺑﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﺑﻤﻨﻈﻮر ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ اﻳﻦ) PBD ( ﻟﺮزه ﺗﺤﻠﻴﻞ روش ﺑﻪ اي ﻟﺮزه ﺗﺤﻠﻴﻞ روش ﻛﺎرﺑﺮد ﺳﺮﻳﻊ، و ﻛﺎرآﻣﺪ دوام زﻣﺎن اي) ET ( و در آﻧﺮا ﻫﺎي ﻣﺰﻳﺖPBD ﻣﻴﺪﻫﺪ ﻧﺸﺎن. ﺷﺪ ارزﻳﺎﺑﻲ ﺗﺮ ﭘﻴﭽﻴﺪه ﺧﻄﻲ ﻏﻴﺮ ﻫﺎي ﺣﻮزه در روش اﻳﻦ ﻛﺎراﻳﻲ ﺟﻨﺒﻲ ﻫﺪﻓﻲ ﺑﻌﻨﻮان. ﻛﺎرﺑﺮدET و در آن ﻣﺰﻳﺘﻬﺎيPBD ﺗﺎب ﻛﻤﺎﻧﺶ ﻣﻬﺎرﺑﻨﺪي ﻗﺎب ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن از ﻣﺜﺎﻟﻲ ﺑﺎ، ) ﻏﻴﺮﺧﻄﻲ رﻓﺘﺎر ﻣﺪﻟﺴﺎزي از ﭘﺲ ﺳﺨﺖ رﻓﺘﺎر ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ و ﺳﺘﻮﻧﻬﺎ و ﻫﺎ ﺗﻴﺮ اﻧﺪرﻛﻨﺸﻲ ﺷﻮ ﻣﻬﺎرﺑﻨﺪ اﻳﺰوﺗﺮوﭘﻴﻚ ﻧﺪه ﻛﻤﺎﻧﺶ ﻫﺎي ﺗﻄﺒﻴﻖ و ﺗﺎب آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺎ آن( ﺑﺎ ﺧﻄﻲ ﻏﻴﺮ دﻳﻨﺎﻣﻴﻜﻲ ﺗﺤﻠﻴﻞ ﺗﻮﺳﻂ ﺣﺎﺻﻠﻪ ﻧﺘﺎﻳﺞ دﻗﺖ و داده، ﻧﺸﺎن7 در ﺷﺘﺎﺑﻨﮕﺎﺷﺖ3 ﺷﺪ ﺗﺎﺋﻴﺪ ﺧﻄﺮ ﺳﻄﺢ. ﺳﺎزه ﻧﻴﺎز و ﭘﺎﺳﺦ ﻣﻬﻢ ﻫﺎي ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﺗﻤﺎم ﺗﻘﺮﻳﺒﺎ ﻣﻨﻈﻮر اﻳﻦ ﺑﺮاي ﻃﺒﻘ ﺑﺮش ﻃﺒﻘﺎت، ﺗﻤﺎم ﮔﺮﻳﺰ از اﻋﻢ و ﻣﻬﺎرﺑﻨﺪﻫﺎ ﻛﺮﻧﺶ ﺳﺘﻮن، در ﺧﻤﺸﻲ و ﻣﺤﻮري ﻧﻴﺮوي اﻧﺪرﻛﻨﺶ ﺎت، ﺷﺪ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺗﺤﻠﻴﻞ دو در ﺳﺎزه ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺨﺸﻬﺎي ﺗﻮﺳﻂ ﺷﺪه ﻣﺴﺘﻬﻠﻚ اﻧﺮژي ﺗﻮازن. اﻋﺘﺒﺎر ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺷﺪ ﺑﺮرﺳﻲ ﻧﻴﺰ ﻫﺎ ﻧﺎﻣﻪ آﻳﻴﻦ ﻣﺮﺳﻮم روش ﺑﻌﻨﻮان ﺧﻄﻲ ﻏﻴﺮ اﺳﺘﺎﺗﻴﻜﻲ روش ﻧﺘﺎﻳﺞ. ﻛﻠﻴﺪي ﻛﻠﻤﺎت: ﻟﺮزه ارزﻳﺎﺑﻲ زﻟﺰﻟﻪ، ﻃﺮاﺣﻲ اي، ﺗﺎب، ﻛﻤﺎﻧﺶ ﻣﻬﺎرﺑﻨﺪي ﻗﺎب دوام، زﻣﺎن روش ﻋﻤﻠﻜﺮد، اﺳﺎس ﺧﻄﻲ ﻏﻴﺮ دﻳﻨﺎﻣﻴﻜﻲ ﺗﺤﻠﻴﻞ ﭘﺴﻤﺎﻧﺪ، رﻓﺘﺎر ﻣﺪﻟﺴﺎزي. ﺗﺎﺭ ﺩﺭ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺎﻓﺖ: ۱۵ / ۳ / ۸۸ ﺗﺎﺭ ﭘﺬ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺮﺵ: ۱۶ / ۶ / ۸۸ i دا ﺷﺮﻳﻒ، ﺻﻨﻌﺘﻲ داﻧﺸﮕﺎه ارﺷﺪ ﻛﺎرﺷﻨﺎﺳﻲ داﻧﺸﺠﻮي ﻋﻤﺮان ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻧﺸﻜﺪه: [email protected] ii ﻋﻤﺮان ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ داﻧﺸﻜﺪه ﺷﺮﻳﻒ، ﺻﻨﻌﺘﻲ داﻧﺸﮕﺎه داﻧﺸﻴﺎر: [email protected] . 1 - ﻣﻘﺪﻣﻪ روش ﻳـﻚ ﻧﻮﻋـﺎ ﻣﺮﺳـﻮم اي ﻟﺮزه ﺣﺪي ﻃﺮاﺣﻲ ﺣﺎﻟﻴﻜﻪ در ﺑـﺮد ﺑﻬـﺮه ﺣﺪي ﺣﺎﻻت ﺑﻪ و اﺳﺖ ﺳﻄﺢ دو در ﻃﺮاﺣﻲ اري) 1 ( ﻋﻤﻠﻜـﺮد ﺑﺮاﺳـﺎس ﻃﺮاﺣـﻲ ﻣﻴﭙـﺮدازد، ﻧﻬﺎﻳﻲ ﻣﻘﺎوﻣﺖ و) PBD ( ﺳـﻄﺤﻲ ﭼﻨـﺪ ﻃﺮاﺣـﻲ روش ﻳـﻚ ﺑﻌﻨـﻮان ﻣﻴﺘﻮاﻧـﺪ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﺸﺨﺼﻲ ﺑﻄﻮر ﻛﻪ ﺷﻮد ﻣﺤﺴﻮب) ﻧﻴﺮوﻳـﻲ از اﻋﻢ ﻣﻜـﺎﻧﻲ ﺗﻐﻴﻴـﺮ و( و ﻧﻬـﺎﻳﻲ ﺣـﺪي ﺣـﺎﻻت در را ﺳـﺎﺧﺘﻤﺎن ﻣﻴﻜﻨﺪ ﺑﺮرﺳﻲ زﻟﺰﻟﻪ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺧﻄﺮ ﺳﻄﻮح ﺗﺤﺖ ﻣﻴﺎﻧﻲ. ﺷﺎﻳﺪ ﻣﻘ ﺑـﻪ ﻧﻴﺎز ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ اﻳـﻦ ﻋﻤﻠﻜـﺮد اﺳـﺎس ﺑـﺮ ﻃﺮاﺣـﻲ ﻮﻟـﻪ ﻛﻨﻮﻧﻲ ﻫﺎي ﻧﺎﻣﻪ آﻳﻴﻦ در ﻃﺮاﺣﻲ روﺷﻬﺎي ﻛﻪ ﺑﺎﺷﺪ ﺣﻘﻴﻘﺖ) ﺳﺎﺧﺖ ﺟﺪﻳﺪ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻧﻬﺎي ﺑﻪ ﻣﺮﺑﻮط( اﺑﺘـﺪاﻳﻲ ﺿﻮاﺑﻂ ﺑﺎ ﺑﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﺑﺮاي ﺧﻮد) اﻟﻒ( ﻣﻨﻄﻘـﻲ درك ﺑـﺮاي ﻃﺮاﺣﺎن ﻧﻴﺎز ﺳـﺎزه، رﻓﺘـﺎر و ﺳـﺎزه از زﻟﺰﻟﻪ ﺗﻘﺎﺿﺎي ﻣﺎﻫﻴﺖ) ب( ﻧﻴـﺎز ﻛﺮدن ﻗﻀﺎوت ﺑﺮاي ﻛﺎرﻓﺮﻣﺎﻳﺎن ﺗﻮﺟﻴـﻪ و ﻣﻨـﺎﻓﻊ ﻣﻮرد در و اي ﻟﺮزه ﺳﺎزي اﻳﻤﻦ اﻗﺘﺼﺎدي) ج( ﺑـﺮاي ﺟﺎﻣﻌﻪ ﻧﻴﺎزﻫﺎي ﺗﻘﺎﺿـﺎي ﺑـﺎ ﻣﻮاﺟـﻪ در ﮔﻴﺮي ﺗﺼﻤﻴﻢ ﻫﺎي ﻣﻌﻴﺎر از آﮔﺎﻫﻲ رﻧﺪم) ﺑـﺎﻻي ﻗﻄﻌﻴـﺖ ﻋـﺪم ﺑـﺎ اﻏﻠـﺐ و( از اﻃـﻼع و زﻟﺰﻟـﻪ

:ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

  • Upload
    dangque

  • View
    241

  • Download
    7

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

10 1388 زمستان/يكشماره / دومسال / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

قاب : كاربرد روش زمان دوام در طراحي بر اساس عملكرد تاب مهاربندي كمانش

ii همايون استكانچي ;i اميرعلي بزمونه

چكيدهاي به روش تحليل لرزه) PBD( اين مطالعه بمنظور پاسخ به نياز مقوله طراحي بر اساس عملكرد

. نشان ميدهدPBDمزيت هاي آنرا در و ) ET(اي زمان دوام كارآمد و سريع، كاربرد روش تحليل لرزه و ETكاربرد . بعنوان هدفي جنبي كارايي اين روش در حوزه هاي غير خطي پيچيده تر ارزيابي شد

پس از مدلسازي رفتار غيرخطي (، با مثالي از ساختمان قاب مهاربندي كمانش تابPBDمزيتهاي آن در تاب و تطبيق هاي كمانش نده ايزوتروپيك مهاربندشو اندركنشي تير ها و ستونها و همچنين رفتار سخت

7 نشان داده، و دقت نتايج حاصله توسط تحليل ديناميكي غير خطي با )آن با نتايج آزمايشگاهيبراي اين منظور تقريبا تمام پارامتر هاي مهم پاسخ و نياز سازه . سطح خطر تائيد شد3شتابنگاشت در

ات، اندركنش نيروي محوري و خمشي در ستون، كرنش مهاربندها و اعم از گريز تمام طبقات، برش طبقهمچنين اعتبار . توازن انرژي مستهلك شده توسط بخشهاي مختلف سازه در دو تحليل مقايسه شد

. نتايج روش استاتيكي غير خطي بعنوان روش مرسوم آيين نامه ها نيز بررسي شد

ر اساس عملكرد، روش زمان دوام، قاب مهاربندي كمانش تاب، اي، طراحي ب زلزله، ارزيابي لرزه :كلمات كليدي .مدلسازي رفتار پسماند، تحليل ديناميكي غير خطي

۱۶/۶/۸۸: رش مقالهيخ پذيتار ۱۵/۳/۸۸: افت مقالهيخ دريتار

i نشكده مهندسي عمراندانشجوي كارشناسي ارشد دانشگاه صنعتي شريف، دا:[email protected]

ii دانشيار دانشگاه صنعتي شريف، دانشكده مهندسي عمران :[email protected].

مقدمه -1در حاليكه طراحي حدي لرزه اي مرسـوم نوعـا يـك روش

اري طراحي در دو سطح است و به حاالت حدي بهـره بـرد و مقاومت نهايي ميپـردازد، طراحـي براسـاس عملكـرد )1()PBD ( ميتوانـد بعنـوان يــك روش طراحـي چنـد ســطحي

اعم از نيرويـي (محسوب شود كه بطور مشخصي عملكرد ســاختمان را در حــاالت حــدي نهــايي و ) و تغييــر مكــاني

شايد . مياني تحت سطوح خطر مختلف زلزله بررسي ميكند

ولـه طراحـي بـر اسـاس عملكـرد ايـن مهمترين نياز بـه مق حقيقت باشد كه روشهاي طراحي در آيين نامه هاي كنوني

با ضوابط ابتـدايي ) مربوط به ساختمانهاي جديد ساخت ( نياز طراحان بـراي درك منطقـي ) الف(خود براي پاسخ به

نيـاز ) ب(ماهيت تقاضاي زلزله از سـازه و رفتـار سـازه، در مورد منـافع و توجيـه كارفرمايان براي قضاوت كردن

نيازهاي جامعه بـراي ) ج(اقتصادي ايمن سازي لرزه اي و آگاهي از معيار هاي تصميم گيري در مواجـه بـا تقاضـاي

زلزلـه و اطـالع از ) و اغلـب بـا عـدم قطعيـت بـاالي (رندم

Page 2: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

11 1388زمستان /يكشماره / دومل سا / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

ظرفيت هاي لرزه اي سازه هاي موجـود و جديـد سـاخت، بـا توجـه بـه ). زبرداشـت بـا تغييـر ا (نميتواند كافي باشد

در . بايد ابزارهاي مورد نياز آن تامين شـود PBDاهميت بخــش نيــاز تحليــل لــرزه اي، اســتفاده از روش اســتاتيكي

بعنوان روشي آسان در جوامع مهندسـي ) NSP(غيرخطيمرســوم اســت و بــراي افــزايش دقــت آن در پــيش بينــي

، )2(تقاضاي لرزه اي فعاليتهاي زيادي صورت گرفته است و دستورالعملهاي ارزيابي و و در آيين نامه ها . )4( و )3(

ــرزه اي ــازي لـــ ATC-40)5(، FEMA 273(بهســـ)6(،FEMA 440 )7( و بــــاالخرهASCE 41-06)8( (

تغييراتــي در نحــوه اعمــال و بكــارگيري آن بوجــود آمــده اي ايـن روش، اما بدليل عدم مطلوبيت بـرآورد لـرزه . است

انهاي بلند، ساختمانهاي نـا در برخي سازه ها نظير ساختم منظم در پالن و ارتفاع و ساختمانهاي داراي حساسيت بـه شــتاب قــائم زلزلــه از طرفــي، و محــدوديت ايــن روش در ورود بــه برخــي از حــوزه هــاي رفتــار دينــاميكي ماننــد سيستمهاي استهالك انرژي فعـال و غيـر فعـال از طـرف

خطـي را امـري ديگر، استفاده از تحليلهاي دينـاميكي غيـر از سوي ديگر اسـتفاده از روش . اجتناب ناپذير كرده است

تحليل تاريخچه زماني غيرخطي بر اسـاس شتابنگاشـتهاي ، تحــت عنــوان تحليــل افزاينــده PBDدر )NTH( زلزلــه

ــاميكي ــودن آن )9(دين ــر و غيرمهندســي ب ــدليل وقتگي ( بانتخاب شتابنگاشتها، مقياس سازي شتابنگاشتها براي هـر سطح خطر و براي هر بار تغيير در سختي و پريود سـازه در حين انتخاب مقاطع، انحراف معيار باالي نتايج و مشكل

كه در ادامـه (در طراحي اعضاي كنترل شونده توسط نيرو لزوم ارائـه ) و تفسير نتايج ) مقاله توضيح داده خواهد شد .روشهاي ديگر را ثابت ميكندده از روش تحليـل غيـر خطـي هدف اصلي اين مقاله استفا

بـراي پاسـخ بـه ايـن نيـاز )ET()10(ديناميكي زمان دوام PBD و نشان دادن مزيت هاي ذاتي اين روش در ارزيابي

هدف جنبـي ديگـر ايـن . ميباشد PBDلرزه اي سازه ها و مقاله، در ادامه روند ورود روش زمان دوام به حوزه هاي

ارزيـابي ايـن روش غير خطي و كاربردي تحليل لـرزه اي، اي ساختمانهاي با رفتار غير خطي با سخت در تحليل لرزه

ــدهاي ــار مهاربن ــود در رفت ــك موج ــوندگي ايزوتروپي ش . باشد تاب مي كمانش

سيستم سازه اي، مدل سازي، شتاب -2 نگاشتها و توابع شتاب

سيستم سازه و مدل تحليلي -2-1سازه مورد بررسي براي نشان دادن اهداف مقاله در يك

طبقه مهاربندي فوالدي است 12مثال كاربردي، ساختمان . كه در بخشهاي بعدي جزئيات طراحي آن آمده است

و با پارمترهاي Cساختمان در شهر تهران، زمين نوع gمعادل ( SS=1.5, S1=0.6شتاب پاسخ منطقه،

PGA=0.4 بار مرده . ميباشد ) )11( ساله 475 براي زلزله، بار kg/m2 200 زنده كفها ، بارkg/m2 700كفها

kg/m 800 و بار ديوار طبقات kg/m 200جانپناه بام و Ellingwood در تحليل غير خطي طبق تحقيق. ميباشد

(12) انجام شدASCE 7كه براي ) 1980(همكارانش براي بارهاي 1.05D + 0.25Lتحليل ها با تركيب بار ) 1 ( شكلنما و پالن سازه در .ثقلي انجام شده استمحل اتصال مهاربند ها به دليل . نشان داده شده است

سختي ايجاد شده توسط ورق گاست گيردار مدل شده استفاده شده Wبراي تير ها و ستونها از مفاطع . استدر ايران بطور معمول براي ستونها از مقاطع دوبل . است

ي استفاده ميشود كه ضخامت ورق روي با ورق تقويتبال را در ارتفاع ساختمان كاهش ميدهند كه با ثابت بودن ارتفاع جان ضخامت كلي بال افزايش ميابد كه مشابه

خواهد بود و براي افزايش سطح، ممان اينرسي Wمقاطع و اساس پالستيك مقطع ميتوان دو ورق به موازات جان

در سازه . بيه قوطي كردبه آن اضافه كرده وآن را شاز اين نوعند كه ورقهاي اضافه شده BW حاضر مقاطع

به ضخامت جان ميباشند بجز مقطع ستون طبقه اول كه ضخامت ورقهاي اضافه شده برابر ضخامت بال در نظر

كران پاببن اعضا برابر مقاومت تسليم. گرفته شده است2400 kg/cm2ضا و مقاومت تسليم مورد انتظار اع

در نظر kg/cm2 1.1 × 2400 kg/cm2 2640 =برابر .گرفته شده است

مدل تحليلي اعضا -2-2همانطور كه گفته شد اتصال تيرهاي مربوط به : تيرها

دهانه هاي مهاربندي شده گيردار مدل شده اند در نتيجه

Page 3: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

12 1388 زمستان/يكشماره / دومسال / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

از طرفي به دليل . در دو انتهاي آنها خمش ايجاد ميشودهاي بين ين تيرها گرهاحتمال وجود نيروي محوري در ا

در نتيجه . از ديافراگم خارج شده اندD و Cدو محور .باشد ها مي مدلسازي اين تير ها مانند ستونهاي اين دهانه

نما و پالن سيستم سازه اي ): 1 (شكل

براي كنترل اندر كنش نيروي محوري و خمشي : ستونها-Elالستيسيته ارائه شده توسط در ستونها از روابط پ

Tawil و Deierlin )13( بعد از كاليبره كردن نامه پارامترهاي اين روش با معيارهاي پذيرش آيين

ASCE 41-06 )8(استفاده شد . براي مدل سازي ناحيه تقريبا صلب از : ناحيه اتصال

End Zone for aمركز ستون تا بر ستون، از خاصيت Beam or Columnبرابر سختي 10ا فرض سختي ب

براي مدل سازي . اعضاي متصل به آن استفاده شده است Connection Panelچشمه اتصال يك المان از نوع المان

Zone كه كمتر از مقدار 0.02 با سختي سخت شونده مي باشد، تعريف ) ASCE 41-06) 0.06 مجاز آيين نامه

)14(ي راوينكلر گره12 اين المان از نوع المان .شده است .مي باشد

!Errorتركيب كلي اين بادبندها در : تاب مهاربند كمانشReference source not found. ( نشان داده شده

هسته مركزي و اجزاي ديگر ميتوانند به اشكال .است

و )16( و )15(براي مثال نگاه كنيد به ( ديگري باشند ).)19( و )18( و )17(

AA

A‐A برش

هسته فلزي

مصالح جداكننده و انبساطي

غالفروكش فلزي

مالت

تاب تركيب كلي بادبندهاي كمانش ): 2( شكل

ها گزارش BRBرفتار غيرخطي پسماند چندين نوع از و )22( و)21( و )20(براي مثال نگاه كنيد به ( شده است

اين آزمايشات نوعا منجر مي شود به حلقه ). )18( و )23(ند كه نزديك به رفتار دو خطي و سه خطي هاي پسما

همراه با سينماتيك متوسط و سخت شدگي ايزوتروپيك شدگي ايزوتروپيك به معني رشد تدريجي سخت. استيك نكته جالب اينكه آزمايشات . هاي پسماند ميباشد چرخه

Page 4: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

13 1388زمستان /يكشماره / دومل سا / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

نشان مي دهد كه مقاومت فشاري در اين مهاربندها نسبت تواند به دليل اين مي. )24(به مقاومت كششي بيشتر است

كه . درگيري جزئي غالف در تحمل نيروي محوري باشدتواند به دليل جداسازي ناقص هسته فوالدي، خود مي

و كمانش هسته در ) اثر پواسون(گسترش عرضي هسته موجب اعمال فشار از طرف )) 3 ( شكل(مدهاي باالتر

و در نتيجه بروز افزايش مقاومت فشاري مهاربند غالف .شود

)25(شكل نمونه پس از آزمايش تغيير ): 3( شكل

. درصد گزارش شده است10 تا 3اين افزايش در حدود شكل 8كه بايد در طراحي اتصال و تير باالي مهاربند هاي

رفتار ). آمده است)26(ضوابط در ( مورد توجه قرار گيرد تاب نيز در آزمايشات با هاي مهاربندي كمانش كلي سازه

)27(براي مثال نگاه كنيد به ( اند مقياس كامل بررسي شدهدهنده مطالعات تحليل المان محدود نشان).)29( و )28(و

بطور مثال رجوع . مطابقت عالي با نتايج آزمايشگاهي است در )31( OpenSeesر افزا كه از نرم)30(كنيد به

در اين مطالعه فعاليت . مدلسازي استفاده شده استتاب مجزايي در مدل سازي رفتار مهاربندهاي كمانش

براي مدلسازي رفتار مهاربند از المان . صورت گرفته استBRB نرم افزار Perform )32( و )استفاده شده )33 متر پار25براي مدلسازي احتياج به تعيين بيش از . است

اين پارامتر ها از تطبيق نتايج آزمايشگاهي و مدل . ميباشدهاي براي اين منظور نمونه. تحليلي بدست آمده است

انتخاب و )28( و )18(آزمايشگاهي از دو مرجع مقايسه نتايج تحليلي و ) 4 ( شكل.كاليبراسيون انجام شد

.ها نشان ميدهد اي يكي از نمونهآزمايش را بر

تاب تحت پروتكل بارگذاري تغيير مكاني، حاصله از مدل تحليلي و نتايج آزمايشگاهي مقايسه حلقه پسماند رفتار بادبند كمانش ): 4( شكل

. اساس عملكرد ضوابطي را در بر ندارندنامه هاي بر آيينتاب در تعيين معيار پذيرش براي مهاربندهاي كمانش

Page 5: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

14 1388 زمستان/يكشماره / دومسال / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

بطور كلي روشي براي ASCE 41-06البته آيين نامه تعيين معيار پذيرش براي اجزائي كه معيار پذيرش آنها بطور صريح در اين آيين نامه بيان نشده، از گزارشات

بر اين مبنا در اين . آزمايشگاهي استاندارد، ارائه مي دهدي و طراحي سازه براساس عملكرد مطالعه براي ارزياب

.معيار پذيرش بشرح زير تعيين شده استبرازش مي ) 5 ( شكل ابتدا حلقه هاي پسماند عضو را بر

:كنيم سپس حدود بصورت زير ميباشد كه 2تغيير مكان معادل نقطه : آستانه فروريزش

. بيشتر شود3تغيير مكان نقطه 0,75البته نبايد از براي ) شكلپذيري(ظرفيت هاي نغيير شكل غيرخطي

تاب عموما خيلي بزرگ هستند كه مهاربندهاي كمانشاي تجمعي با حساب تغيير شكلهاي غير خطي چرخه

برابر ميزان تسليم اوليه، قبل از شكست 300اغلب از اما بدليل در دسترس بودن . )24(تجاوز مي كنند

برابر 2ايج آزمايشگاهي تا حدود تغييرمكان حدود نتتغيير مكان تسليم و همچنين با توجه به حدود شكلپذيري اتصاالت، حد تغييرمكان براي معيار

.پذيرش همين مقدار در نظر گرفته شده است برابر تغييرمكان حد آستانه 0,75: ايمني جاني

. برابر حد تسليم مي شود1,5فروريزش، كه تغيير مكاني كه در آن اولين : وقفه ده بياستفا

حد 0,67خرابي دائمي ديده مي شود، و نبايد كمتر از كه همان تسليم اوليه در . تغيير مكان ايمني جاني باشد

.نظر گرفته شده است

)34( تغيير مكان براي اعضا-نمودار نيرو ): 5( شكل

ن و معيار هاي پذيرش براي تغييرمكا-شكل كلي نيرونشان داده شده ) 6 ( شكلتاب در مهاربند هاي كمانش

.است

شتابنگاشتها و توابع شتاب زمان دوام -2-3در تحليل تاريخچه زماني بر اساس شتابنگاشتهاي واقعي، از شتابنگاشتهاي استفاده شده در تحقيق

FEMA440زمين نوع براي C)7() 2معادل خاك نوع شتابنگاشتي كه در توليد توابع 7، ))35(2800استاندارد

، استفاده شده )10( بكار رفته eشتاب زمان دوام سري (استو براي توليد شتابنگاشتهاي مربوط به سطح . ))1 ( جدول

براي ( روش متوسط گيري خطر هاي مختلف زلزله، بهبين دو بازه پريودي ) )11(جزيات رجوع كنيد به مرجع

ASCE برابر پريود سازه به طيف آيين نامه 1.5 تا 0.2 475، 2475 سطح خطر با دوره بازگشت 3 در )8( 41-06

مقياس اين. ساله مقياس سازي انجام شده است72و ه توسط كردن، به دليل بهينه سازي مقاطع و طرح ساز

تحليل تاريخچه زماني ديناميكي و با توجه به تغيير تناوب سازه به دليل تغيير سختي سازه در حين تعويض مقاطع

تابع 3براي تحليل زمان دوام از . چندين بار انجام شد ).الف-)7 ( شكل( استفاده شده است eشتاب سري

زمان دوامروش تحليل -3روش زمان دوام يك روش رانشي ديناميكي در تحليل لرزه اي سازه است كه عملكرد لرزه اي سازه را تحت

-)7 ( شكل(توابع شتاب افزاينده از پيش طراحي شده آستانه زماني. )38( و )37( و )36(در بررسي ميكند). الف

مثال دريفت مجاز و يا ( حاالت حدي دلخواه كه سازه از آن سازه "زمان دوام"فرا تر رود، ) چرخش مجاز تير ها

توابع شتاب زمان دوام طوري طراحي شده اند كه .ميباشدطيف پاسخ آنها تا زمان هدف مبنا مشابه طيف هدف مبنا

و تا زمان ) طيف مبناي توليد توابع شتاب زمان دوام ( برابر طيف "a" زمان هدف مبنا مشابه برابر "a"ديگري

در نتيجه از نگاه ديگر ) ب-)7 ( شكل. ()39(هدف ميباشدپاسخ سازه تا زمانهاي مختلف اين توابع به اين روش،

شتاب معرف تقاضاي زلزله در سطوح خطر متفاوت الف سه تابع شتاب زمان دوام بكار -)7 ( شكل. ميباشد

Error! Reference.رفته در تحليل را نشان ميدهدsource not found.( رابطه هر زمان هدف با دوره

بازگشت و احتمال فراگذشت زلزله، با توجه به پريود

Page 6: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

15 1388زمستان /يكشماره / دومل سا / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

!Errorو . آورده شده استسازه نهايي، محاسبه وReference source not found. ( نمودار زمان هدف

در مقابل تغييرات تناوب طبيعي سازه، محاسبه شده ، براي سطوح خطر با دوره )11( مرجع 5توسط تعريف

و C ساله براي زمين نوع 2475 و 475، 225، 72بازگشت SS=1.5, S1=0.6،ي پارمترهاي شتاب پاسخ منطقهبرا

).)11(براي جزئيات روش محاسبه رجوع شودبه( .ميباشد

2.5− 2− 1.5− 1− 0.5− 0 0.5 1 1.5 2 2.5

2−

1.5−

1−

0.5−

0.5

1

1.5

2

Average Axial Strain (%)

Bra

ced

Nor

mal

ized

Axi

al F

orce

(P/P

y)CPIO LS

β = 1.28 --------------

------------ ωβ = 1.35

تاب تغييرمكان و معيار هاي پذيرش براي مهاربند هاي كمانش-شكل كلي نيرو ): 6( شكل

2 در زمين خاك نوع ركوردهاي حركت زمين ): 1( جدول

No Date Earthquake name Record name Magnitude (Ms) Station number PGA (g) Scale factor

1 10/17/89 Loma Prieta LPAND270 7.1 1652 0.244 2.6092

2 06/28/92 Landers LADSP000 7.5 12149 0.171 3.6378

3 04/24/84 Morgan Hill MHG06090 6.1 57383 0.292 1.8362

4 10/17/89 Loma Prieta LPGIL067 7.1 47006 0.36 2.2035

5 10/17/89 Loma Prieta LPLOB000 7.1 58135 0.45 2.2886

6 01/17/94 Northridge NRORR360 6.8 24278 0.514 1.0731

7 10/17/89 Loma Prieta LPSTG000 7.1 58065 0.512 1.437

2−

0

2

Acc

. (g) ETA20e01

2−

0

2

Acc

. (g) ETA20e02

0 5 10 152−

0

2

Time (sec)

Acc

. (g) ETA20e03

0 1 2 3 4 50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Period Tn,(sec)

Spec

tral a

ccel

erat

ion

Sa, (

g)

شتابنگاشت با سه ضريب مقياس همراه طيف توابع 7ميانگين طيف ) ب(سه تابع شتاب زمان دوام بكار رفته در تحليل ، ) الف): (7( شكل

شتاب زمان دوام

)ب()الف(

Page 7: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

16 1388 زمستان/يكشماره / دومسال / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

0 5 10 150

1000

2000

0

20

40

60

80

100

Equivalent Endurance Time, teq(Sec)

Ret

urn

Peri

od,P

R (Y

ear)

Prob

abili

ties o

f Exc

eeda

nce,

PE50

(%)

Return PeriodProbabilities of Exceedan

بازگشت و احتمال فراگذشت رابطه زمان هدف، دوره ): 8( شكل

معادلزمان در روش زمان – نحوه استخراج منحني هاي پاسخ

پس از انجام تحليل مقدار پاسخ : دوام بدين صورت استمورد نظر مثال كرنش مهاربند ها براي هر مهاربند در طول

سپس در هر زمان ماكزيمم قدر . زمان بدست مي آيدسپس . بدست ميĤيدمطلق پاسخ در هر زمان، تا آن زمان

ماكزيمم عدد بدست آمده براي همه اعضا به عنوان پاسخ كلي در هر زمان معرفي ميشود كه در نتيجه منحني پاسخ كلي ماكزيمم براي تمام اعضا، در طول زمان براي هر تابع

.شتاب رسم ميشود تابع شتاب 3سپس بين سه نمودار مربوط به تحليل

از هموار كردن نمودار بدست و بعد .ميانگين گيري ميشود )Moving Average(آمده به روش حركت متوسط

در مورد گريز بين طبقه اي اين (نمودار نهايي رسم ميشود مقدار پاسخ يا ). كار براي گريز طبقات انجام ميشود

شاخص خرابي در هر زمان در اين نمودار بيانگر تقاضاي ، از سازه زلزله با دوره بازگشت معادل هر زمان دوام

.ميباشد

طراحي سازه بر اساس تحليل ديناميكي غير -4 خطي و تعيين مقاطع

و بصورت خطي )Sap2000 )40افزار طراحي ابتدا در نرم و سپس طرح توسط تحليل ديناميكي غير )41(انجام گرفته

در طراحي بر اساس عملكرد . خطي بهينه سازي شده است بر اساس سازه توسط تحليل ديناميكي غير خطي

شتابنگاشت و روش زمان دوام، براي سطوح خطر متفاوت نكات كنترلي و سازه اي زير قابل مشاهده و

:استفاده است

0 1 2 30

5

10

15

20

Period (sec).

teq

(Sec

).

Return Period = 2475 yReturn Period = 475 yReturn Period = 225 yReturn Period = 72 y

زمان هدف و پريود تناوب طبيعي سازه رابطه ):9( شكل

Error! Reference source notبا توجه به

found.(- تغييرشكل براي دومهاربند -رابطه نيرو ميتوان به -مقابل هم در يك دهانه در طبقات مختلف

ميزان وارد شدن طبقات مختلف در ناحيه غير خطي .پي برد

با افزايش مقطع مهاربند سازه سختتر ميشود و در نتيجه پريود سازه به سمت چپ طيف حركت كرده و

يف نزديك ميشود كه در نتيجه شتاب ورودي به تاج طبه سازه و برش پايه را افزايش داده سهم مقاومتي مهاربندها بيشتر شده و نيروي محوري ستون زياد

از طرفي بدليل محدود كردن جابجايي ها . ميشود .خمش درون ستونها كم ميشود

با ثابت نگاه داشتن مقطع مهاربند و افزايش مقطع از حالت قبلي كمتر است و پريود بيشتر ستون سختي

ميشود در نتيجه با توجه به نمودار زمان دوام معادل !Errorهر سطح خطر در مقابل پريود سازه

Reference source not found.( زمان دوام ،معادل بزرگتر و در نتيجه تقاضاي بزرگتري از سازه

برش پايه افزايش ميĤبد اما نسبت به حالت (د ميشوو همچنين سهم برشي و ). قبل افزايش كمتري دارد

خمشي ستونها از حالت قبل به دليل سختي نسبي .بيشتر و جابجايي بيشتر، بيشتر ميشود

نگاه (نكته قابل توجه در نگاه به تغيير شكل سازه ، رفتار طره اي سازه )12 ( شكلو )11 ( شكلكنيد به

ساله است كه با توجه به كوچك 72در سطح خطر بودن تغيير مكانها رفتار خمشي وارد عمل نشده

و در سطوح خطر باالتر به دليل افزايش . است

Page 8: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

17 1388زمستان /يكشماره / دومل سا / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

غيير جابجايي ها رفتار خمشي هم وارد عمل شده و تشكل تركيب شكل برشي و طره اي يا دوگانه بخود

.گرفته است در طبقات باال بدليل اينكه مهاربند ها كمتر وارد عمل

ميشوند افزايش مقطع مهاربند در كاهش پاسخها تاثير چنداني ندارد و بهتر است از رفتار خمشي در طبقات

كه با افزايش مقطع تير و ستون . باال بهره ببريم .وانيم به اين هدف برسيمميت

با توجه به نكات فوق و موارد سازه اي ديگر و انجام سعي و خطا مقاطع بگونه اي تعيين شدند كه پاسخهاي

البته اين طراحي بر اسا س . سازه اي در حد مجاز باشندكنترل بر روي منحني هاي روش زمان دوام انجام گرفته

).9نگاه كنيد به شكل (است

نتايج روش زمان دوام وبررسي صحت -5

NSP توسط NTH براي بررسي صحت منحني هاي تقاضاي زمان دوام، تقريبا تمام پارامتر هاي مهم پاسخ و نياز سازه اعم از گريز تمام طبقات، برش طبقات، اندركنش نيروي محوري و خمشي در ستون، كرنش مهاربندها وتوازن انرژي

سه سطح خطر مستهلك شده توسط بخشهاي مختلف، در شتابنگاشت زلزله 7توسط تحليل تاريخچه زماني توسط

براي اين منظور ميانگين . معرفي شده بررسي شده استشتابنگاشتها با مقياس اوليه ، به طيف آيين نامه در سطح

كه . خطر مربوطه مقياس شده و به سازه اعمال ميگردند براي ارزيابي نتايج زمان دوام NTH تحليل 21در مجموع

ميانگين پاسخ تحت . در سه سطح خطر انجام گرفته استبراي بررسي ( شتابنگاشت و انحراف معيار آنها 7

در كنار منحني هاي 9 تا 5در شكلهاي ) پراكندگي نتايج همانطور كه . تقاضاي زمان دوام آورده شده است

خوبي مشاهده ميشود نتايج روش زمان دوام از دقت .برخورداراست

بر اساس روش آيين نامه NSPالزم بذكر است كه تحليل ASCE 41-06 با الگوي بار مطابق مد اول سازه و با

تخمين جابجايي هدف از روش ضرايب صورت گرفته .است

اي كه پاسخ سازه به يك زلزله ميتواند وابسته به انرژي

ل سازه هاي در تحلي. ميتواند مستهلك كند وابسته باشداالستيك معموال فرض ميشود كه انرژي توسط ميرايي

كه يك تخمين مدلسازي است مگر در سازه ( ويسكوز در . مستهلك ميشود) هاي با ميراگر ويسكوز مكانيكي

تحليل سازه هاي غير االستيك همچنان فرض ميشود كه ميرايي ويسكوز وجود دارد و عالوه بر آن انرژي توسط

مستهلك ...) نظير تسليم و اصطكاك و( االستيك اثرات غير براي يك تحليل ديناميكي غير خطي بدون وجود . ميشود

: ميراگرهاي مكانيكي شش نوع انرژي را ميتوان نام برد انرژي جنبشي در جرمها، - أ انرژي كرنشي برگشت پذير در المانها، - بانرژي غير الستيك و برگشت ناپذير مستهلك - ت

، شده درون المانها Mαانرژي ويسكوز مستهلك شده توسط ميرايي - ث

،)در روش رايلي( Mβ انرژي ويسكوز مستهلك شده توسط ميرايي - ج

و) در روش رايلي ( انرژي ويسكوز مستهلك شده توسط ميرايي - ح

توازن انرژي زلزله در سازه در ]. 11[مودال سطوح خطر متفاوت، پيش بيني شده توسط

نمايش 8كل در شNTH و ETروشهاي تحليل .داده شده است

اي سازه براساس عملكرد ارزيابي لرزه -6پس از آگاهي از صحت نتايج روش تحليل زمان دوام در

زمان در روش - هاي پاسخ منحنيبخش قبل، و تهييه در اين بخش توسط اين نمودارها به بررسي زمان

عملكرد طرح نهايي پس از بهينه سازي طرح در سطوح براي اين منظور حدود پذيرش . ي پردازيممختلف خطر م

براي ASCE 41-06پاسخهاي سازه اي از آيين نامه هاي زمان قاب مهاربندي هم محور فوالدي در قالب منحني

پله هاي ايجاد شده در خط پذيرش . دوام كشيده ميشوندنشان دهنده پذيرش سطح عملكرد استفاده بي وقفه در

معادل زمان هدف ( ساله 72سطح خطر با دوره بازگشت ، سطح عملكرد ايمني جان در سطح خطر با دوره ) ثانيه5

و سطح ) ثانيه10معادل زمان هدف ( ساله 475بازگشت عملكرد آستانه فروريزش در سطح خطر با دوره بازگشت

Page 9: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

18 1388 زمستان/يكشماره / دومسال / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

0.04 0.06 0.08 0.1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Return Period 72 y

Stor

y Le

vel

0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Return Period 475 y

0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Return Period 2475 y

TH 1TH 2TH 3TH 4TH 5TH 6TH 7TH Mean

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Stor

y Le

vel

0 0.05 0.1 0.15

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 0.05 0.1 0.15 0.2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

ETA20e01ETA20e02ETA20e03ET MeanTH Mean

 

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Story Shear / W

Stor

y Le

vel

0 0.05 0.1 0.15

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Story Shear / W

0 0.05 0.1 0.15 0.2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Story Shear / W

TH Mean+/- SigET MeanPush-over

شكلهاي. ميباشد) ثانيه15معادل زمان هدف ( ساله 2475نشاندهنده نتايج طراحي )18(شكل و )17(شكل ،)16(شكل

كه بازگو كننده طرح اخصهاي مختلف خرابي است براي ش .باشد مناسب و اقتصادي مي

NTHو ET ، NSPپوش تقاضا هاي بيشترين برش طبقات در سطوح خطر متفاوت، پيش بيني شده توسط روشهاي تحليل ): 10( شكل

Page 10: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

19 1388زمستان /يكشماره / دومل سا / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

 

10− 0 10 20 30

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Displacement (cm)

Stor

y Le

vel

10− 0 10 20 30 40 50

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Displacement (cm)

20− 0 20 40 60

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Displacement (cm)

TH Mean+/- SigET MeanPush-over

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Return Period 72 y

Stor

y Le

vel

0 0.5 1 1.5 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Return Period 475 y

0 1 2 3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Return Period 2475 y

TH 1TH 2TH 3TH 4TH 5TH 6TH 7TH Mean

0. 0. 0.6 0.8 . . 0 0.5 .5 0 3

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Interstory Drift Ratio(%)

Stor

y Le

vel

0 0.5 1 1.5 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Interstory Drift Ratio(%)

0 0.5 1 1.5 2 2.5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Interstory Drift Ratio(%)

TH Mean+/- SigET MeanPush-over

.NTHو ET ، NSPتقاضا هاي بيشترين جابجايي سقف در سطوح خطر متفاوت، پيش بيني شده توسط روشهاي تحليل ): 11 ( شكل

NTHو ET ، NSP روشهاي تحليل توسط شده هاي بيشترين گريز طبقات در سطوح خطر متفاوت، پيش بيني پوش تقاضا ): 12( شكل

Page 11: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

20 1388 زمستان/يكشماره / دومسال / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

0 2 4 6 8 10 12 14 160

20

40

60

80

100

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 2 4 6 8 10 12 14 160

80

160

240

320

400

0 2 4 6 8 10 12 14 160

16

32

48

64

80 TH 1

0 4 8 12 16 200

20

40

60

80

100

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 4 8 12 16 200

80

160

240

320

400

0 4 8 12 16 200

160

320

480

640

800 TH 2

0 2.5 5 7.5 10 12.5 150

16

32

48

64

80

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 2.5 5 7.5 10 12.5 150

60

120

180

240

300

0 2.5 5 7.5 10 12.5 150

100

200

300

400

500 TH 3

0 1 2 3 5 6 7 8 90

12

24

36

48

60

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 1 2 3 5 6 7 8 90

40

80

120

160

200

0 1 2 3 5 6 7 8 90

80

160

240

320

400 TH 4

0 3.3 6.7 10 13.3 16.7 200

16

32

48

64

80

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 3.3 6.7 10 13.3 16.7 200

80

160

240

320

400

0 3.3 6.7 10 13.3 16.7 200

160

320

480

640

800 TH 5

0 4 8 12 16 200

30

60

90

120

150

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 4 8 12 16 200

100

200

300

400

500

0 4 8 12 16 200

200

400

600

800

1000 TH 6

0 4 8 12 16 200

20

40

60

80

100

Time, (Sec)

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

80

160

240

320

400

Time, (Sec)

0 4 8 12 16 200

160

320

480

640

800

Time, (Sec)

TH 7

. شتابنگاشت7 براي NTHتوازن انرژي زلزله در سازه در سطوح خطر متفاوت، پيش بيني شده توسط تحليل ): 13( شكل

Page 12: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

21 1388زمستان /يكشماره / دومل سا / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

0 4 8 12 16 200

250

500

750

1000

Time, (Sec) (Endurance Time)

Tota

l Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 4 8 12 16 200

200

400

600

800

Time, (Sec) (Endurance Time)

Dis

sipa

ted

Inel

astic

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 4 8 12 16 200

80

160

240

320

400

Time, (Sec) (Endurance Time)

Vis

cous

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 4 8 12 16 200

64

128

192

256

320

Time, (Sec) (Endurance Time)

Kin

etic

Ene

rgy,

(Ton

-m)

0 4 8 12 16 200

10

20

30

40

50

Time, (Sec) (Endurance Time)

Stra

in E

nerg

y, (T

on-m

)

0 4 8 12 16 200

1

2

Time (Sec) (Endurance Time).

Max

imum

inte

rsto

ry D

rift

Rat

io (%

)

0 4 8 12 16 20

Time (Sec) (Endurance Time).

ETA20e01ETA20e02ETA20e03Mean ET

Acceptance LineET Demand LineMean TH

+/- Sig

NTH و ETتوازن انرژي زلزله در سازه در سطوح خطر متفاوت، پيش بيني شده توسط روشهاي تحليل ): 14( شكل

ي منحني تقاضاي زمان دوام و معيار هاي پذيرش براي بيشترين دريفت بين طبقه اي و مقايسه نتايج با تحليل تاريخچه زمان ): 15( شكل .در سطوح خطر متفاوت

Page 13: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

22 1388 زمستان/يكشماره / دومسال / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

0 4 8 12 16 200

5

Time (Sec) (Endurance Time).

ETA20e01ETA20e02ETA20e03Mean ET

0 4 8 12 16 200

0.005

0.01

Time (Sec) (Endurance Time).

Max

imum

com

pres

sion

stra

in in

bra

ces

Acceptance LineET Demand LineMean TH

+/- Sig

منحني تقاضاي زمان دوام و معيار هاي پذيرش براي بيشترين كرنش بادبند ها و مقايسه نتايج با تحليل تارخچه زماني در ): 16( شكل

.سطوح خطر متفاوت

0 4 8 12 16 200

5

1

5

Time (Sec) (Endurance Time).

ETA20e01ETA20e02ETA20e03Mean ET

0 4 8 12 16 200

0.5

1

1.5

Time (Sec) (Endurance Time).

P-M

-M li

mit

stat

e in

col

umns

Acceptance LineET Demand LineMean TH

+/- Sig

در ستونها و مقايسه نتايج با تحليل تارخچه زماني P-M-Mمعيار هاي پذيرش براي اندركنش منحني تقاضاي زمان دوام و ): 17( شكل

.در سطوح خطر متفاوت

PBDمزيت هاي نسبي روش زمان دوام در -7 يعني بدست آوردن تقاضاي ETبجز مزيت اصلي روش

زلزله هاي با سطوح خطر متفاوت از سازه، تنها با صرف ليل تاريخچه زماني به نكات تح3تالش محاسباتي براي

:زير نيز ميتوان اشاره كرد اگر سازه را براي كنترل كمانش ستونها طراحي كنيم

و ستونها به دليل نيروي محوري درون آنها كنترل NTHشونده توسط نيرو باشند، اگر توسط تحليل

) تحليل تاريخچه زماني بر اساس شتابنگاشتها(خواهيم ميانگين نيروهاي طراحي را انجام دهيم و ب

كمتر از ميزان بحراني NTH تحليل 7حاصله از باشد، با توجه به انحراف معيار زياد پاسخها نيروي

مربوطه به برخي از شتابنگاشتها باالي ميزان مجاز ميباشد و اين بمعناي كمانش ستونها تحت آن

از سويي بندي در آيين نامه ها . شتابنگاشتها است تحليل، اعضاي 7 در تمام NTHدر تحليل نيست كه

. كنترل شونده توسط نيرو بايد در حد مجاز باشندبلكه طبق آيين نامه هاي موجود اگر ميانگين نيروها

خواسته NTHاما در . در حد مجاز باشند كافيستشده كه رفتار كامل چرخه اي اعضا شامل انواع كاهش سختي ، مقاومت و انرژي مطابق نتايج

حال اگر مدل . )8(زمايشگاهي صحيح مدل شوندآتحليلي سازه قادر به مدل كردن رفتار كمانشي

نظير گريز ، كرنش (ستونها نباشد، ساير پاسخها ديگر بعد از كمانش ستونها اعتبار ...) مهاربند ها و

Page 14: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

23 1388زمستان /يكشماره / دومسال / اسالميدانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

ندارد، زيراكه در واقعيت كمانش ستونها تاثير بسيار و در حقيقت زيادي در ساير پاسخهاي سازه دارد

در نتيجه يا بايد كمانش . بمعناي انهدام سازه استكه با وجود امكانات نرم افزاري (ستونها مدل شوند

و يا ) موجود هنوز كار آساني براي مهندسان نيستاندركنش نيروي (P-M-Mبايد در تمام تحليلها نسبت

كه . را در حد مجاز نگاه داشت) محوري و خمشي دن طراحي ميشود و ميانگين باعث دست باال ش

پاسخها تقريبا به اندازه انحراف معيار پاسخها بايد در روش تحليل زمان دوام .پايين حد مجاز باشد

)ET ( بدليل انحراف معيار كم پاسخهاي حاصله از را در ETسه تابع شتاب ميتوان پاسخ هر سه تحليل

حد مجاز نگاه داشت و ديگر احتياجي به مدلسازي ))17 ( شكل(ر كمانشي ستون نميباشد رفتا

با توجه به اينكه در طراحي سازه بر اساس عملكرد مقاطع در طول بهينه سازي طرح تغيير ميكند پريود

ضريب NTHسازه تغيير ميكند ودر نتيجه در روش مقياس شتابنگاشتها كه بر اساس پريود سازه است

غيير ميكند و ضريب مقياس براي هر شتابنگاشت ت كافيست ETكه در روش . بايد از نوع محاسبه شود

پاسخ سازه را در زمان ديگري با توجه به نمودار زمان دوام معادل هر سطح خطر در مقابل پريود

.بررسي كنيم) 4شكل (سازه

نتيجه گيري -8مان در پايان اين تحقيق كه بمنظور نمايش كاربرد روش ز

دوام و مزيت هاي آن در طراحي بر اساس عملكرد و ورود اين روش به حوزه هاي غير خطي پيچيده تر انجام

:شده است، خالصه و نتايج زير قابل بيان است در بخش مدل سازي با استفاده از تطبيق نتايج

آزمايشگاهي و مدل تحليلي پارامتر هاي الزم براي ايزوتروپيك شوندگي مدلسازي رفتار با سخت

براي Performتاب در نرم افزار مهاربندهاي كمانشبدست آمد كه منحني پسماند دلخواه را بخوبي مدل

.ميكند با وجود مدل سازي رفتار ديناميكي غير خطي

طبقه با مشاركت اساسي چندين مد 12پيچيده سازه

شدگي ايزوتروپيك و رفتار غير خطي با رفتار سختكيل مفصل پالستيك در تيرها، بعد از مهاربندها و تش

مقايسه نتايج حاصل از روش زمان دوام و تحليل تاريخچه زماني بر اساس شتابنگاشتهاي واقعي،

مقايسه تقريبا تمام پارامتر هاي مهم پاسخ و نياز (سازه اعم از گريز تمام طبقات، برش طبقات، اندركنش ا نيروي محوري و خمشي در ستون، كرنش مهاربنده) وتوازن انرژي مستهلك شده توسط بخشهاي مختلف

مينوان گفت كه منحني هاي توليد شده توسط روش زمان دوام به صورت قابل قبولي در تمام بازه گريز

كه اين به معناي . سازه از دقت كافي برخوردارندداشتن تقاضاي زلزله هاي با سطوح خطر متفاوت از

تحليل 3تي براي سازه تنها با صرف تالش محاسبا .تاريخچه زماني است

مزيت هاي ذاتي روش زمان در طراحي سازه اي بر اساس عملكرد در طراحي اعضاي كنترل شونده توسط نيرو و انعطاف پذير ي اين روش در ايجاد تغييرات سختي در سازه در مقايسه با مشكالت

نشان داده NTHموجود در هنگام استفاده از تحليل .شد

طبقه مثال ضعف روش موجود آيين نامه 12سازه در يعني روش استاتيكي غيرخطي بر اساس الگوي بار مطابق

.مد اول، در پيشبيني نياز لرزه اي نشان داده شد

مراجع -9]1[ Push-over analysis for performance-based

seismic. Hasan, R., Xu, L. and Grierson, D.E. s.l. : Computers and Structures, 2002. PII: S0045-7949(02)00212-2.

]2[ A modal pushover analysis procedure for estimating seismic demands for buildings. Chopra, A.K, Goel, R.K. s.l. : Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2002. 31:561–82.

]3[ Adaptive modal combination procedure for nonlinear static analysis of building structures. Kalkan E, Kunnath SK. s.l. : ASCE Journal of Structural Engineering, 2006. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2006)132:11(1721).

]4[ Assessment of current nonlinear static procedures for seismic evaluation of buildings. Kalkan, E., Kunnath, S.K. s.l. : Engineering Structures, 2007. doi:10.1016/j.

Page 15: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

24 1388 زمستان/يكشماره / دومسال / اسالمي دانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

]5[ ATC-40. Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings. Report ATC-40. Redwood City, California : Applied Technology, 1996.

]6[ FEMA-273 and 274. NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of buildings. Washington, D.C. : Federal Emergency Management Agency, 1997.

]7[ FEMA-440. Improvement of nonlinear static seismic analysis procedures. Washington DC : Federal Emergency Management Agency, 2005.

]8[ ASCE/SEI 41-06, ASCE standard. Seismic rehabilitation of existing buildings. s.l. : American Society of Civil Engineers, 2007.

]9[ Incremental dynamic analysis. Vamvatsikos, D and Cornell, C.A. s.l. : Earthq. Engng Struct. Dyn., 2002, Vols. 31(3), 491–514.

]10[ Endurance Time Method: Exercise Test as Applied to Structures. Estekanchi, H.E, Riahi, H.T and Vafai, A. 2008, CJCE, pp. 40-50.

زمان هدف معادل سطوح".، استكانچي.هبزمونه، , .ع.ا ]11[دانشگاه شيراز، "خطر زلزله در روش زمان دوام

مجموعه مقاالت : ارديبهشت 23-21شيراز ، ايران، .1388,هشتمين كنـگره بين المـللي مهنـدسي عمـران

]12[ FEMA-P695. Quantification of building seismic performance factors. Washington, D.C. : Federal Emergency Management Agency, 2008.

]13[ 'Nonlinear Analysis of Mixed Steel-Concrete Frames, Parts I and II. El-Tawil, S., Deierlein, G. s.l. : Journal of Structural Engineering, 2001, Vols. Vol. 126, No. 6.

]14[ FEMA-355-F. State of the Art Report on Performance Prediction and Evaluation of Steel Moment-Frame Structures. Washington, DC. : Federal Emergency Management Agency, 2000. Vols. 9. FEMA 355-F. (2000) "State of the Art Report on Performance Prediction and Evaluation of Steel Moment-Frame Structures", Federal Emergency Management Agency, Washington, DC.

]15[ Buckling-restrained brace using steel mortar planks; performance evaluation as a hysteretic damper. Iwata, M., Murai, M. s.l. : EARTHQUAKE ENGINEERING AND STRUCTURAL DYNAMICS, 2006. DOI: 10.1002/eqe.608.

]16[ Bozorgnia, Yousef and Bertero, Vitelmo V. EARTHQUAKE ENGINEERING: From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering. USA : CRC Press, 2004.

]17[ Pseudo-dynamic test of a full-scale CFT/BRB frame—Part II: Seismic performance of buckling-restrained braces and connections. Tsai K-C, Hsiao P-C, Wang K-J. s.l. : EARTHQUAKE ENGINEERING AND STRUCTURAL DYNAMICS, 2008. DOI: 10.1002/eqe.803.

]18[ Black, C., Makris, N. and Aiken, I. Component testing, stability analysis and characterization of buckling-restrained braces. Berkeley, CA. : Pacific Earthquake

Engineering Research Center, University of California, 2002. Report No. PEER-2002/08.

]19[ Merritt, S., Uang, C-M., Benzoni, G. SUBASSEMBLAGE TESTING OF STAR SEISMIC BUCKLING-RESTRAINED BRACES. San Diego : Department of Structural Engineering University of California, 2003. Report No. TR-2003/04.

]20[ Energy dissipation characteristics of hysteretic dampers with low yield strength steel. Kamura H, Katayama T, Shimokawa H, Okamoto H. Tokyo : Building Research Institute, 2000.

]21[ Properties of brace encased in buckling restraining. Watanabe A, et al. Japan Assn. for Earthquake Disaster Prevention : Ninth World Conference on Earthquake Engineering, 1989. 9WCEE Organizing. Vol. Vol. IV. p.719-724, Paper 6-7-4.

]22[ Evaluation of design methodologies for structures incorporating steel unbonded braces for energy dissipation. Clark, P., et al. New Zealand Society for Earthquake Engineering : 12th World Conference on Earthquake Engineering, 2000. p. Paper No. 2240.

]23[ Buckling-restrained braces as hysteretic dampers. Iwata M, Kato T, Wada A. Balkema, 2000 : s.n., 2000. Behaviour of steel structures in seismic areas: STESSA 2000. pp. 33-38.

]24[ Seismic demands on steel braced-frame buildings with buckling-restrained braces. Sabelli, R., Mahin, S.A. and Chang, C. s.l. : Engineering Structures, 2003. 25, 655–666.

]25[ A seismic upgrading method for steel arch bridges using buckling-restrained braces. Usami, T., Zhihao, U., Hanbin, Ge. s.l. : John Wiley & Sons, Ltd, 2005, EARTHQUAKE ENGINEERING AND STRUCTURAL DYNAMICS. 34:471–496.

]26[ AISC. Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Chicago, Illinois : ANSI/AISC 341-05, American Institute for Steel Construction, 2005.

]27[ Pseudo-dynamic tests of a full-scale CFT/BRB frame. Part 1: specimen design, experiment and analysis. Tsai K-C, Hsiao P-C, Wang K-J, Weng Y-T, Lin M-L, Lin K-C, Chen C-H, Lai J-W, Lin SL. s.l. : Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2008. DOI: 10.1002/eqe.804.

]28[ Fahnestock, L.A. Analytical and Large-Scale Experimental Studies of Earthquake-Resistant Buckling-Restrained Braced Frame Systems. Bethlehem, PA : A Dissertation Presented to the Graduate Research Committee of Lehigh University in Candidacy for the Degree of Doctor of Philosophy III Civil Engineering, 2006.

]29[ Experimental Evaluation of a Large-Scale Buckling-Restrained Braced Frame. Fahnestock, L.A., Ricles, J.M., Sause, R. s.l. : ASCE, 2007, Journal of Structural Eng.

Page 16: :ﻪﻟﺎﻘﻣ - jhse.srbiau.ac.irjhse.srbiau.ac.ir/article_4316_a864ae4c8e60e7518b9acda70303eb7e.pdf · 11 1388 نﺎﺘﺴﻣز/ﻚﻳ هرﺎﻤﺷ /مود لﺎﺳ / ﻲﻣﻼﺳا

25 1388زمستان /يكشماره / دومسال / اسالمي دانشگاه آزادمجله مهندسي عمران

ايقابليت اعتماد لرزه"، اربابي،.م.پور، اسلمان, .ف ]30[: تهران. ، ".ناپذيرسازه هاي مهاربندي شده كمانش

.چهارمين كنگره ملي عمران. 1387, دانشگاه تهران]31[ OpenSees. Open system for earthquake

engineering simulation. s.l. : Available online: http://opensees.berkeley.edu, 2005.

]32[ PERFORM-3D. Nonlinear analysis and performance assessment for 3D structures. Berkeley, California : Computers and Structures, Inc, 2007. Vol. Version 4.03.

]33[ Analytical and Experimental Studies on Buckling Restrained Braced. Fahnestock, L. A., Sause, R., Ricles, J. M. Taiwan : s.n., 2003. IWSCCC.

]34[ FEMA-356. Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings. Washington, D.C. : Federal Emergency Management Agency, 2000.

آيين نامه طراحي ساختمانها در برابر. استاندارد, 2800 ]35[ .1384. ويرايش سوم. زلزله

]36[ Endurance Time Method for Seismic Analysis and Design of Structures. Estekanchi, H.E, Vafai, A and Sadeghazar, M. 2004, Scientia Iranica, pp. Vol. 11, No. 4, 361-370.

]37[ Endurance Time Method - Application in Nonlinear Seismic Analysis of SDOF Systems. Riahi, H.T, Estekanchi, H.E and

Vafai, A. 2008, Bulletin of Earthquake Engineering, pp. 10-20.

]38[ Application of Endurance Time Method in Seismic Assessment of Steel Frames. Riahi, H.T and Estekanchi, H.E. 2008, JCST, pp. 10-30.

ارزيابي روشهاى " ،استكانچي,.درشاهيان، هما, .ر.س ]39[غيرخطي زمان دوام و بارافزاينده استاتيكي درتخمين

پنجمين : تهران ."عملكرد قابهاي فوالدي خمشي, كنفرانس بين المللى زلزله شناسى و مهندسى زلزله

1385. ]40[ SAP2000. 'Linear and Nonlinear Static and

Dynamic Analysis and Design Of Three-Dimensional Structures. Version 11.0.8 Berkeley, California : Computers and Structures Inc, 2007.

López, W.A, Sabelli, R. Seismic Design of Buckling-Restrained Braced Frames. www.steeltips.org : steeltips, 2004.