قاب‌های خمشی فولادی
یکی از موارد مهمی که در آسیب پذیری مطرح است، شناخت نقاط ضعف سازه و تعیین موقعیت آنها است. تعیین موقعیت و چگونگی ایجاد مفاصل و تغییر شکل‌های خمیری، در واقع نقاط ضعف سازه را به ما می‌شناساند و به تبع آن نحوه مطلوب تقویت و مقاوم سازی سازه را برای ما مشخص می‌کند.
یکی از مهمترین مسائل جهت تامین عملکرد مناسب ساختمان‌ها در برابر زلزله، طراحی و پیکربندی صحیح لرزه‌ای آنها است. ساخت ساختمان‌های جدید مطابق ضوابط و دستورالعمل‌های لرزه‌ای این امکان را فراهم می‌نماید تا بتوان نسبت به عملکرد قابل قبول ساختمان‌هایی که در حال حاضر ساخته می‌شوند به هنگام وقوع زلزله‌های آتی اطمینان داشت. همچنین آشنایی با مفاهیم نوین طراحی لرزه‌ای سبب می‌شود تا امکان ارزیابی لرزه‌ای بهتر ساختمان‌های موجود نیز فراهم شود و به دنبال آن بتوان راهکارهای بهسازی لرزه‌ای را به گونه‌ای ارائه نمود که امکان عملکرد لرزه‌ای طراحی و اجرا شده است، حاصل شود.
قاب‌های خمشی فولادی سیستمی است که اتصالات بین تیر و ستون آن به گونه‌ای طراحی می‌شوند که انرژی زیادی اتلاف نمایند و کمک اساسی به شکل پذیری سیستم کنند.
طراحی دیوارهای برشی بتنی
این سیستم می‌تواند یکی از انواع سیستم قاب ساختمانی ساده با دیوار برشی متوسط یا ویژه و یا سیستم دوگانه با قاب خمشی و دیوار برشی متوسط و یا ویژه انتخاب شود. بدیهی است در صورت انتخاب سیستم دوگانه، الزامات مربوطه بایستی مطابق ضوابط آئین نامه رعایت شود. لازم به ذکرر است استفاده از دیوار برشی معمولی مطابق آئین نامه بارگذاری آمریکا (ASCE 7-10) برای نواحی با خطر لرزه خیزی متوسط و بالاتر مجاز نیست.
با توجه به عدم شناخت مناسب در مورد ترکیب سیستم‌های مختلف لرزه‌ای، در ساختمان‌های فولادی ترکیب دیوار برشی بتنی با سیستم‌های دیگر لرزه‌بر جانبی مانند مهاربندی در یک راستا مجاز نیست. همچنین توصیه می‌شود سیستم لرزه بر مورد استفاده در هر دو راستا یکسان انتخاب شود.
به عنوان توصیه کلی از قرار دادن دیوارهای برشی بتنی در محل‌هایی که دیوار در طول خود با دیافراگم سقف درگیر نبوده، نظیر کنار بازشوهای سقف (پله یا نورگیر)، اجتناب شود. همچنین حداقل از ۰ و ترجیحاً ۳ دیوار برشی با طول مناسب در هر راستا استفاده شود. همچنین توصیه می‌شود از اجرای دیوارهای متقاطع L و U و T شکل، بدلیل ابهام در قسمت نواحی مرزی و مدلسازی آن خودداری شود.
بررسی عملکرد لرزه‌ای سیستم دوگانه قاب‌های خمشی فولادی و دیوار برشی بتنی
در سال‌های اخیر زلزله‌های شدیدی در اطراف شهرهای مدرن رخ داده که خسارتهای شدیدی به سازه‌ها و ساختمان‌ها وارد کرده است. با توجه به طرح و اجرای سازه‌ها بر اساس آیین نامه‌ها و استانداردهای طراحی مقاوم سازه‌ها در برابر زلزله، این خسارتهای وارد شده فراتر از انتظار مهندسان بوده است. امروزه روش‌های طراحی لرزه‌ای استفاده شده نتیجه پیشرفت تاریخی درك دینامیک سازه و به ویژه درك پاسخ سازه به تحریک‌های لرزه‌ای، اصلاحات و پیشرفت‌های آیین نامه‌ها در دنیاست. اگر چه کاربرد روش‌های طراحی دقیق‌تر و جامع‌تر شده است ولی اصل و پایه روش از ابتدای استفاده از آن در اوایل قرن بیستم تغییر قابل توجهی نداشته است. در نتیجه توزیع نیروها در ارتفاع و بنابراین سختی و مقاومت، بر اساس مود ارتعاش الاستیک سازه است.
در این خصوص بیش‌تر آیین نامه‌های ساختمانی فعلی، الگوی بار لرزه‌ای ساده استاتیکی معادل و دینامیکی طیفی را در طرح سازه‌ها پیشنهاد کرده‌اند که به طور انکار ناپذیری بیش‌ترین مقبولیت را یافته است. اگر چه در برخی شرایط غیرمعمول تحلیل تاریخچه زمانی خطی الاستیک یا تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی پلاستیک نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همه این روش‌ها اساساً بر محاسبه نیاز حداکثر یک پارامتر طراحی خاص مانند جابه جایی، شکل پذیری و نیروی داخلی اعضا متمرکز شده‌اند و دیگر جنبه‌های مهم عملکرد لرزه‌ای سازه‌ها مانند شکل پذیری چرخهای تجمعی، تعداد چرخه‌های تسلیم، ویرانی فزاینده، خستگی کم چرخه و ظرفیت اتلاف انرژی تنها به شکل غیرمستقیم و با کمک ضریب کاهش مقاومت مجاز پاسخ الاستیک در نظر گرفته می‌شود.
روش‌های جاری طراحی مقاوم لرزه‌ای به طور ضمنی نیازهای ساختمان‌های جدید را محافظه کارانه در نظر می‌گیرند. بررسی کفایت سازه‌های موجود در برابر زلزله به ویژه در نواحی با خطر لرزه‌خیزی پایین و متوسط نشان می‌دهد که با توجه به نبود یک تعریف جامع از مقاومت چرخهای نهایی، روش‌های تحلیل و طراحی مرسوم می‌توانند بر‌اورد دست بالای نیروی زلزله را به دنبال داشته باشند.
تا به امروز مطالعات تحلیلی و آزمایشگاهی متعددی برای ارزیابی صحت توزیع نیروهای جانبی ارائه شده در آیین نامه‌های لرزه‌ای انجام شده است. از جمله این روش‌ها استفاده از سیستم دوگانه قاب خمشی فولادی و دیوار برشی بتنی است.
شاخص خسارت
شاخص خرابی برای ارزیابی خسارت وارد بر سازه به صورت شاخص خرابی موضعی و شاخص خرابی کلی تعریف می‌شود. شاخص خرابی بیان کمی خسارت است که برای خسارت وارد بر یک عضو (شاخص خرابی موضعی) و یا مجموعه اعضا مانند اعضای یک طبقه یا کل سازه (شاخص خرابی کلی) به صورت کمیتی عددی بین صفر تایک و یا بر حسب درصد بین صفر تا صد درصد بیان می‌شود. عدد شاخص خسارت در عضو یا سازه‌ای که هیچ خسارتی ندیده است با مقدار صفر یا صفر درصد و در عضو یا سازه‌ای که منهدم یا گسیخته می‌شود، با مقدار یک یا صددر صد بیان می‌شود. تا به امروز شاخص‌های خسارت زیاد یتعریف شده‌اند. شکل پذیری و جابه‌جایی نسبی طبقات از جمله شاخص‌های خسارتی هستند که خسارت را تحت بزرگ‌ترین چرخه در نظر می‌گیرند.
شکل پذیری به تنهایی پارامترهای مدت زمان حرکت شدید زمین، محتوای فرکانسی و تغییر شکل پلاستیک تجمعی را در نظر نمی‌گیرد.
مطالعات نشان می‌دهد که هیچ همبستگی بین خسارت سازه‌ای و جابه‌جایی نسبی طبقات وجود ندارد و جابه‌جایی نسبی طبقات مدت زمان حرکت شدید زمین، محتوای فرکانسی و تغییر شکل پلاستیک تجمعی را در نظر نمی‌گیرد.
انرژی هیسترتیک یک شاخص خسارت تجمعی است که تاریخچه بارگذاری و خسارت را بیان می‌کند. آنها نسبت انرژی هیسترتیک تحت زلزله به انرژی هیسترتیک نهایی تحت بار استاتیکی یک جهته را به عنوان شاخص خسارت معرفی کردند. محققان انرژی هیسترتیک را به عنوان شاخص خسارت مناسب ندانستند، زیرا وقتی نیروی وارد به عضو یا سازه شدید باشد، تحت انرژی کمی گسیختگی اتفاق می‌افتد.
ضرورت تعیین توزیع خسارتهای کلی و موضعی سازه
درباره استفاده از انواع شاخص‌های خسارت طبقه، انواع اعضا و هر یک از اعضا باید توجه داشت که شاخص خسارت طبقه و شاخص خسارت انواع اعضا نوعی شاخص خسارت کلی هستند و محاسبه شاخص خسارت کلی به تعیین تابع وزنی مناسب نیاز دارد که این کار پیچیده و دشوار است. در نهایت نیز شاخص خسارت کلی نقایصی دارد و پتانسیل خسارت در یک یا چند عضو را نشان نمی‌دهد، در حالی که خسارت وارد به هر یک از اعضا وا نهدام موضعی برخی از اعضا می‌تواند انهدام کلی سازه را به دنبال داشته باشد. نتیجه آن که اگرچه خسارت کلی در هر یک از طبقات یا انواع اعضا نتایج منطقی و اطلاعات مفیدی درباره سازه‌ها به دست می‌دهد ولی باید خسارت هر یک از اعضاء نیز بررسی شود تا ارزیابی رفتار لرزه‌ای سازه کامل شود، چرا که در نهایت نیز باید اعضای ضعیف که نیاز به تقویت یا جایگزینی دارند، مشخص شوند.
