وبلاگ

مطالعه زلزله به قرنهای متمادی در گذشته بر می­گردد. امروزه نیز زندگی و اموال صدها میلیون نفر از مردم جهان با خطر بزرگ ناشی از زلزله­ها روبرو می­باشد. سلامت تعداد زیادی از اقتصادهای محلی، ناحیه­ای و حتی ملی نیز در معرض خطر زلزله­ها می­باشند و این مخاطرات در کشورهای مختلف یکسان نیست و تحت شرایط مختلفی قرار دارد. در این میان بخاطر پیچیده­گیهای همراه با زلزله­های بزرگ اغلب روزها، هفته­ها و ماه­ها وقت نیاز است تا فاجعه ناشی از زلزله درست درک شود. زمان در مناطق زلزله زده عامل مهمی است و هر گونه تاخیر در درک میزان فاجعه در پاسخهای بعدی زلزله و تخمین خسارتهای مالی و اجتماعی بعد از آن تاخیر ایجاد خواهد کرد. جنبه­ هایی از زلزله از قبیل طبیعت زلزله شناختی، مهندسی زلزله و عواقب اقتصادی آن باید قبل از رخ دادن زلزله شناخته شود.
در این میان هدف اصلی مهندسی زلزله جلوگیری از فروریزش ساختمانهای است، که در معرض زلزله قرار دارند. فروریزش سازه به علت کاهش مقاومت سازه در برابر بارهای گرانشی وارده بر سازه­ای که در معرض زلزله  قرار گرفته است، اتفاق می­افتد. از نظر مالی فروریزش همراه با خرابی ساختمان و از دست رفتن هزینه مصرف شده برای ساخت آن است، اما باید توجه داشت که فروریزش سازه منبع اصلی مرگ و میر انسانهایی است، که در آن مکان به زندگی مشغول هستند، بنابراین از نظر فنی و مهندسی نیاز به بررسی احتمال، زمان، شیوه خرابی سازه و سطح ایمنی یک سازه در برابر فروریزش می­باشد.

1-2. بیان مسئله
با توجه به مشاهدات زلزله­های گذشته متوجه می­شویم فروریزش در دو حالت صورت می­گیرد که حالت اول بدلیل افزایش بیش از اندازه جابجایی سازه تحت بارهای جانبی، در ساختمان ناپایداری دینامیکی بوجود آمده و موجب خرابی می­گردد. در حالت دوم تحت اثر ، اعضای سازه که تحت نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی قرار می­گیرند، حتی جزئی ترین لنگر خمشی باعث بوجود آمدن انحنا و خیز در عضو تیر-ستون میشود که این انحنا باعث میشود که در اثر نیروی محوری موجود لنگر خمشی ثانویه­ای بوجود آید این فرایند تا آنجا ادامه می یابد که بالاخره عضو مورد نظر یا به تعادل برسد یا در اثر تشدید از هم فروپاشد. عملا در سازه ها بدلیل اینکه اعضایی همچون ستون یک انحنای اولیه دارند که میتواند ناشی از نقص عضو یا خطا در اجرا باشد این پدیده همواره رخ میدهد. در نوع اول فروریزش بصورت آبشارگونه رخ

 می­دهد، به بیان دیگر فروریزش بشکل کلی صورت می­گیرد. اما در نوع دوم ابتدا از یک عضو شروع شده سپس به باقی اعضا سرایت کرده و نهایا منجر به فروریزش کلی سازه می­گردد، که به آن فروریزش جزئی می­گویند.

در سالهای گذشته پژوهشگران چندین روش ارزیابی فروریزش را ارائه کرده ­اند. آنها مستقلا بر روی میزان تاثیر    بر ظرفیت فروریزش یک سازه تحقیق کرده ­اند. اما  بعضی دیگر بر روی کاهندگی غیرخطی مدلهای اتصالات که بصورت تجربی می­توان آزمایش انجام داد، کار کرده ­اند؛ چرا که رفتار سازه در هنگام زلزله وارد حوزه غیرخطی می­ شود. میزان کاهندگی سیستم توسط منحنی­های هیسترتیک نمایش داده می­ شود که در فصول بعدی بطور مفصل در مورد آنها بحث خواهیم کرد.
ارزیابی ایمنی سازه مستلزم توانایی پیش ­بینی کاهش پاسخ دینامیکی سیستم سازه است. البته باید توجه داشت که موضوع فوق برای ساختمان­هایی قدیمی­تر، که کاهش مقاومت و سختی در آنها از تغییر شکلهای کوچک آغاز می­ شود مشکل است، زیرا که شبیه سازی مدلهای هیسترتیک آنها امکان ندارد، بنابراین معمولا فروریزش کلی با یک دریفت قابل قبول یا دستیابی به محدوده تغییر شکل در هر کدام از اجزای سازه­ای بررسی می­ شود. البته باید توجه کرد که برای توسعه یک روش سیستماتیک، تمام منابع فروریزش کلی می­بایست ادغام شوند. در این روش می­بایست شامل تاثیر کاهش مقاومت و تاثیرات    در فروریزش سازه باشد.

1-3. اهمیت و ضرورت تحقیق
در هنگام بروز زلزله های مختلف یک سازه رفتارهای گوناگونی از خود نشان می­ دهند و با توجه به شدت زلزله سازه می ­تواند در حوضه رفتار خطی بماند و یا اینکه وارد حوضه رفتار غیرخطی شود. با توجه به اینکه فروریزش سازه در محدوده رفتار غیرخطی صورت می­گیرد بنابراین این موضوع که فروریزش در چه ناحیه­ای از رفتار صورت بگیرد، مهم است. ضمن اینکه حداکثر شدت زلزله­ای که یک سازه پایداری دینامیکی خود را در آن حفظ می­ کند برای ما مشخص می­ شود. هر چه میزان پایداری دینامیکی سازه در حوضه رفتار غیرخطی بیشتر باشد فروریزش آن سازه دیرتر صورت می­گیرد و این بدین معنی است که سازه شدت زلزله­ی بیشتری را می ­تواند تحمل کند. قابلیت پیش بینی فروریزش سازه­ها با افزایش  اطلاعات در مورد خصوصیات و ویژگیهای اجزا بتنی و فولادی سازه­ها بیشتر خواهد شد.
البته مهمترین علت بررسی فروریزش سازه­ها کاهش صدمات جانی پس از زلزله است، چرا که پس از زلزله چنانچه سازه ­هایی با ظرفیت فروریزش بالا داشته باشیم تلفات پس از زلزله نیز کاهش پیدا می­ کند ولی در صورت پایین بودن ظرفیت فروریزش تلفات افزایش پیدا می­ کند، از طرفی کاهش فروریزش سازه­ها خسارات مادی نیز کاهش پیدا می­ کند.
1-4. اهداف تحقیق
هدف اصلی این پایان نامه توسعه روش برای ارزیابی فروریزش کلی سازه در قاب­های خمشی ویژه فولادی می­باشد. در این پژوهش میزان تاثیر کاهش مقاومت اعضای سازه با عدم کاهش مقاومت اجزا سازه بر ظرفیت فروریزش مورد بررسی قرار می­گیرند. ارزیابی فروریزش بر اساس اندازه ­گیری روابط شدت که میزان شدت نسبی حرکت زمین  به پارامترهای مقاومت سازه­ای است، انجام می­ شود که شدت نسبی در فروریزش به ظرفیت فروریزش گفته می­ شود. در این بین در مدلسازی و استفاده از مواد مورد استفاده در مدلسازی ابهامات زیادی وجود دارد، هرچند روابطی آماری جهت مشخص کردن این ابهامات وجود دارد که از آنان بعنوان پایه­ای برای مدل­سازی و مواد بکار رفته استفاده می­ شود. حال چنانچه با وجود این ابهامات تحلیل درستی از پیش بینی فروریزش کلی تحت اثر کاهش مقاومت اجزاء سازه بدست بیاوریم، اما هنوز هم موانع زیادی برای یک تحلیل کاملا واقعی بر سر راه ما در مورد چگونگی پیش بینی ظرفیت فروریزش سیستم­های سازه­ای وجود خواهد داشت که صرفا با گذشت زمان و انجام آزمایش­های بیشتر بر روی مدل­هایی که نزدیکی بیشتری به ساختمان­های واقعی داشته باشند، می­توان این مشکلات و ابهامات را کمتر نمود. اجزای روش بکار رفته در این پژوهش عبارتند از:
– توسعه مدل­های سازه­ای دارای کاهش مقاومت و عدم کاهش مقاومت اعضا با ترکیب تمام فاکتورهای مهم که در فروریزش کلی موثر هستند.
– محاسبه ظرفیت فروریزش برای مجموعه ­ای از مدل­های سازه­ای.
– ارزیابی اندازه ­گیری آماری ظرفیت فروریزش و تاثیر ابهامات در مدلها و حرکات زمین و پارامترهای سازه­ای در این اندازه ­گیری آماری.
– ارزیابی ظرفیت فروریزش مدل­ها در دو حالت با و بدون کاهندگی اعضا