کاهش نیاز لرزهای قابهای فولادی بلند مرتبه با تغییر نوع مهاربندی همگرا
طراحی سازه به منظور مقاوم ماندن در برابر زلزله یکی از مباحث مهم سازهای است. با در نظر گرفتن پیشرفتهای دانش لرزهای و پاسخ سازه و دسترسی به انواع فناوری، توجه طراحان به این موضوع بیشتر از قبل شده است. در آیین نامههای مختلف لرزهای سعی بر آن است که خسارت در سازهها کنترل شود، تا نسبت به عملکرد لرزهای سازهها اطمینان بیشتری حاصل شود.
معمولاً نیاز لرزهای به پارامترهای پاسخی اطلاق میشود که برای تصمیم گیری در مورد طرح بررسی فنی مفیدند مثل رانش سقفها، رانش طبقات ساختمان، یا تغییر شکلهای محلی مانند چرخش مفصل پلاستیک.
در واقع اساس طراحی بر اساس عملکرد شناسایی و تخمین پارامترهای نیاز طراحی برای سطوح عملکرد مورد نظر است. با توجه به زلزلههای اتفاق افتاده در سراسر دنیا و نمایان شدن ضعف طراحی لرزهای بر اساس نیرو، روشهای جدید برای ارزیابی نیازهای لرزهای از قبیل روش تغییر مکان، روش انرژی و همچنین روش طراحی بر اساس عملکرد در حال گسترش است.
دستورالعمل FEMA جهت کنترل خسارت در سازههای فولادی مقادیر تغییر مکان نسبی سازهها را محدود نموده است و عنوان میکند که فراتر رفتن از این مقادیر قابل قبول موجب نقص هدف عملکرد میشود که باید با یک احتمال لرزهای مشخص به آن دست یافت. تعیین عملکرد گام مهمی به سوی مهندسی زلزله با اس اس عملکرد است و انگیزه عمدهای برای ارزیابی دقیق نیازهای لرزهای است.
از طرفی پارامتر نیاز تغییر شکل تجمعی معیاری را برای میزان خسارت ارایه کرده و میتواند تصویر متفاوتی را از پاسخ سازه نسبت به پاسخهای حاصل از حداکثر نیازهای تغییر شکل ارایه نماید. امروزه مهمترین هدف در طراحی سازهها، کنترل نیاز لرزهای سازه در برابر نیروهای جانبی در سطح کلی و در سطح موضعی است.
دستورالعملهای FEMA273 حداکثر نیازهای تغییر شکل را به سطوح عملکرد مرتبط میسازد در صورتی که چنین ضوابطی در مورد نیازهای تغییر شکل تجمعی موضعی اعضا وجود ندارد. رفتار هر سیستم سازهای در هنگام زلزله تا حد زیادی توسط ظرفیت استهلاک انرژی آن تعیین میشود و این رفتار شکل پذیر به نوبه خود میتواند به وسیله شکستهای موضعی ناگهان و ناپایداریهای دینامیکی تحت تاثیر قرار گیرد.
در هر حال با توجه به تجربه معیارهای طراحی، عموماً بر اساس روشهای استاتیکی و یا دینامیکی خطی به دست میآیند و پارامترهای کنترل کننده بجای شکل پذیری مورد نیاز، همان نیروهای جانبی و تغییر مکانها هستند.
تحقیقات انجام شده در این زمینه نشان میدهد که با تغییر تراز مهاربند در ارتفاع سازه ( از ضربدری به هفتی) رفتار لرزهای سازه در شاخصهای بیشینه نیاز تغییر مکان نسبی میان طبقهای max story drift angle demand و بیشینه نیاز دوران موضعی max local rotation demand بهبود یافته و از توزیع مناسبتری در ارتفاع سازه پیروی نموده است بنحوی که:
- حداکثر بیشینه نیاز تغییر مکان نسبی میان طبقهای در طبقه کاهش پیدا کرده است.
- حداکثر بیشینه نیاز تغییر مکان نسبی میان طبقهای سازه در مقایسه با زمانی که سازه تمام ضربدری بوده است تغییر کرده است.
- حداکثر بیشینه نیاز دوران موضعی در طبقه کاهش پیدا کرده است.
- حداکثر بیشینه نیاز دوران موضعی سازه در مقایسه با زمانی که سازه تمام ضربدری بوده است تغییر کرده است.