آيين نامه‌هاي طراحي سازه‌ها در برابر زلزله عمدتا با هدف كاهش تلفات جاني ناشي از زلزله تدوين شده‌اند و تجارب به دست آمده از زمين لرزه‌هاي اخير نيز نشان‌دهنده كارآمدي آنها در زمينه كاهش تلفات ناشي از زلزله بوده است. از طرف ديگر زلزله‌هاي بزرگ سال‌هاي اخير نشان‌دهنده اين است كه ميزان خسارت‌هاي سازه‌اي و غيره سازه‌اي وارد به سازه‌ها در برخي موارد بسيار شديد بوده و خسارات مالي سنگيني به دنبال داشته است. به نظر مي‌رسد اشكالي كه در
روش‌هاي طراحي مرسوم در آيين نامه‌هاي كنوني وجود دارد اين است كه عملكرد سازه و اجزاي آن به طور صريح قابل ارزيابي نمي‌باشد. بدين منظور در سال‌هاي اخير روش طراحي بر اساس عملكرد مورد توجه بسيار قرار گرفته است.
هدف از طراحي بر اساس عملكرد اين است كه بتوان سازه‌هايي ساخت كه عملكرد آنها در مقابل زمين لرزه‌هاي مختلف قابل پيش بيني باشد و كارفرماي پروژه و طراح بتوانند عملكرد مورد نظر را بسته به هدف سازه انتخاب كنند. البته شايد اين ايده بسيار قديمي باشد، اما مشكلاتي از قبيل عدم شناخت دقيق از رفتار زلزله و نيز پيچيدگي‌هاي رفتاري سازه در محدوده رفتار غير خطي، تحقق عملي اين روش طراحي را تا ساليان اخير به تعويق انداخته است.www.mahdihashemi.blogspot.com
مسئله اين است كه چگونه اهداف عملكردي كيفي سازه بصورت كمي و فرموله شده در آيين نامه‌ها وارد شود. در چند سال اخير براي استاندارد و فرموله كردن روش طراحي بر اساس عملكرد تلاش‌هاي فراواني صورت گرفته است. با توجه به گرايش گسترده به سمت طراحي بر اساس عملكرد، لازم است آيين نامه‌هاي طراحي موجود كشور نيز در راستاي تطابق با اين روش طراحي، مورد ارزيابي قرار گرفته و با آن هماهنگ شوند.
مقاومت يك معيار ناكافي
طراحي سازه‌هاي مقاوم در برابر زلزله در چندين سال اخير دستخوش تغييرات و پيشرفتهايي شده است كه تاكيد آن عمدتا بر تغيير معيار طراحي از -مقاومت> به -عملكرد> مي‌باشد. علت اين امر آشكار شدن نقاط ضعف و ناكارآمد بودن ضوابط حاكم بر آيين نامه‌هاي لرزه‌اي و منطبق نبودن آنها با رفتار واقعي سازه در هنگام زلزله مي‌باشد.
توضيح اين كه در طول هفتاد سال گذشته يعني در طول دوره‌اي كه محاسبات خاص طراحي براي مقاوم‌سازي لرزه‌اي ساختمان‌ها در آيين نامه‌ها گنجانده شده است، عموما مقاومت و عملكرد به عنوان دو مفهوم يكسان و مترادف تلقي مي شدند. به عبارت ديگر افزايش مقاومت به مفهوم بهبود عملكرد لرزه‌اي در نظر گرفته مي‌شود. در طول ۲۵سال اخير يك تغيير جهت نسبت به اين مفهوم در حال شكل‌گيري است. بر پايه اين واقعيت كه افزايش مقاومت لزوما باعث افزايش ايمني و يا كاهش خرابي در سازه‌ها نمي‌شود.
با توجه به اين واقعيت تغييرات اساسي در فلسفه آيين نامه‌هاي لرزه‌اي در كشورهاي پيشرفته شكل گرفته است كه به عنوان نمونه مي‌توان به ايده -طرح ظرفيت> كه توسط پاولي در كشور نيوزلند در دهه هفتاد ميلادي ارائه شد، اشاره كرد. بر اساس اين مفهوم كه نحوه توزيع مقاومت در سازه بسيار مهم تر از مقادير مطلق برش پايه طراحي مي‌باشد.
همانطور كه مي‌دانيم روش‌هاي فعلي آيين نامه‌هاي لرزه‌اي بر مبناي تحليل هاي خطي و طراحي بر اساس نيرو به همراه كنترل تغيير مكان مي‌باشد و سعي شده كه مفاهيم مربوط به رفتار سازه با اعمال ضريب رفتار Rو بعضا انجام كنترل‌هاي غير خطي در نظر گرفته شود. اين شيوه داراي اشكالات زيادي است .
زيرا اين ضرايب در مواردي خاص با خطاي فاحشي روبه رو هستند. همچنين حتي اگر بتوان با اعمال اين ضريب نيروهاي لرزه‌اي را نزديك به واقعيت برآورد كرد، اما روشن است كه نمي‌توان ديد و كنترل محسوسي به رفتار اجزاء سازه و پيگيري مكانيزه‌هاي خرابي در طول زلزله داشت.
ناكافي بودن معيار مقاومت و روش‌هاي نيرويي در تحليل و طراحي لرز ه اي سازه‌ها را مي‌توان از جنبه ديگر نيز مورد بررسي قرار داد. همانطور كه مي دانيم معيارهاي شكست اعضاي سازه‌اي اكثرا بر حسب تغيير مكان و كرنش تعريف شده‌اند و از طرف ديگر روش‌هاي تحليلي به علت پيچيدگي‌هاي تحليل بر اساس تغيير مكان، نيرويي هستند. در محدوده‌اي كه سازه به صورت خطي رفتار مي‌كند در مدل‌هاي رفتاري نيرو - تغيير مكان براي سازه خطي است و مي توان بدون هيچ اشكالي از معيار نيرو يا مقاومت براي كنترل اعضا استفاده كرد. ولي از آنجا كه در هنگام زلزله اكثر قريب به اتفاق سازه‌هاي معمول وارد ناحيه غير ارتجاعي مي‌شوند و ديگر مدل‌هاي رفتاري آنها از روابط خطي نيرو - تغيير مكان پيروي نمي‌كند، لذا معيار نيرو و مقاومت نمي‌توانند براي كنترل مكانيزم‌هاي شكست كه بر پايه تغيير مكان و كرنش هستند به كار روند.
مجموعه مشكلات و كاستي‌هايي از اين قبيل باعث شده كه نياز به روش‌هاي نوين كه بر مبناي تحليل‌هاي غير خطي استوار باشد و به وسيله آنها بتوان رفتار لرزه‌اي و مكانيزم‌هاي خرابي در سازه‌ها را به طور واقعي تر مورد بررسي قرار داد، بيش از پيش احساس شود.
بر اين مبنا فلسفه نوين -طراحي بر اساس عملكرد> در حال شكل‌گيري و گسترش است. سعي روش‌هاي عملكردي اين است كه ضرايبي از قبيل Rرا از آيين نامه ها خارج كرده و مواردي از قبيل شكل پذيري و رفتار غير خطي در سازه به طور خاص با انجام تحليل‌هاي غير خطي لحاظ شود.
در قسمت بعدي اين گزارش ضمن تشريح بيشتر روش طراحي براساس عملكرد به معرفي مفاهيم و تعاريف بنيادي در اين فلسفه جديد طراحي خواهيم پرداخت. خبرگزاری جمهوری اسلامی www.mahdihashemi.blogspot.com
روش‌هاي طراحي مرسوم در آيين نامه‌هاي كنوني وجود دارد اين است كه عملكرد سازه و اجزاي آن به طور صريح قابل ارزيابي نمي‌باشد. بدين منظور در سال‌هاي اخير روش طراحي بر اساس عملكرد مورد توجه بسيار قرار گرفته است.
هدف از طراحي بر اساس عملكرد اين است كه بتوان سازه‌هايي ساخت كه عملكرد آنها در مقابل زمين لرزه‌هاي مختلف قابل پيش بيني باشد و كارفرماي پروژه و طراح بتوانند عملكرد مورد نظر را بسته به هدف سازه انتخاب كنند. البته شايد اين ايده بسيار قديمي باشد، اما مشكلاتي از قبيل عدم شناخت دقيق از رفتار زلزله و نيز پيچيدگي‌هاي رفتاري سازه در محدوده رفتار غير خطي، تحقق عملي اين روش طراحي را تا ساليان اخير به تعويق انداخته است.www.mahdihashemi.blogspot.com
مسئله اين است كه چگونه اهداف عملكردي كيفي سازه بصورت كمي و فرموله شده در آيين نامه‌ها وارد شود. در چند سال اخير براي استاندارد و فرموله كردن روش طراحي بر اساس عملكرد تلاش‌هاي فراواني صورت گرفته است. با توجه به گرايش گسترده به سمت طراحي بر اساس عملكرد، لازم است آيين نامه‌هاي طراحي موجود كشور نيز در راستاي تطابق با اين روش طراحي، مورد ارزيابي قرار گرفته و با آن هماهنگ شوند.
مقاومت يك معيار ناكافي
طراحي سازه‌هاي مقاوم در برابر زلزله در چندين سال اخير دستخوش تغييرات و پيشرفتهايي شده است كه تاكيد آن عمدتا بر تغيير معيار طراحي از -مقاومت> به -عملكرد> مي‌باشد. علت اين امر آشكار شدن نقاط ضعف و ناكارآمد بودن ضوابط حاكم بر آيين نامه‌هاي لرزه‌اي و منطبق نبودن آنها با رفتار واقعي سازه در هنگام زلزله مي‌باشد.
توضيح اين كه در طول هفتاد سال گذشته يعني در طول دوره‌اي كه محاسبات خاص طراحي براي مقاوم‌سازي لرزه‌اي ساختمان‌ها در آيين نامه‌ها گنجانده شده است، عموما مقاومت و عملكرد به عنوان دو مفهوم يكسان و مترادف تلقي مي شدند. به عبارت ديگر افزايش مقاومت به مفهوم بهبود عملكرد لرزه‌اي در نظر گرفته مي‌شود. در طول ۲۵سال اخير يك تغيير جهت نسبت به اين مفهوم در حال شكل‌گيري است. بر پايه اين واقعيت كه افزايش مقاومت لزوما باعث افزايش ايمني و يا كاهش خرابي در سازه‌ها نمي‌شود.
با توجه به اين واقعيت تغييرات اساسي در فلسفه آيين نامه‌هاي لرزه‌اي در كشورهاي پيشرفته شكل گرفته است كه به عنوان نمونه مي‌توان به ايده -طرح ظرفيت> كه توسط پاولي در كشور نيوزلند در دهه هفتاد ميلادي ارائه شد، اشاره كرد. بر اساس اين مفهوم كه نحوه توزيع مقاومت در سازه بسيار مهم تر از مقادير مطلق برش پايه طراحي مي‌باشد.
همانطور كه مي‌دانيم روش‌هاي فعلي آيين نامه‌هاي لرزه‌اي بر مبناي تحليل هاي خطي و طراحي بر اساس نيرو به همراه كنترل تغيير مكان مي‌باشد و سعي شده كه مفاهيم مربوط به رفتار سازه با اعمال ضريب رفتار Rو بعضا انجام كنترل‌هاي غير خطي در نظر گرفته شود. اين شيوه داراي اشكالات زيادي است .
زيرا اين ضرايب در مواردي خاص با خطاي فاحشي روبه رو هستند. همچنين حتي اگر بتوان با اعمال اين ضريب نيروهاي لرزه‌اي را نزديك به واقعيت برآورد كرد، اما روشن است كه نمي‌توان ديد و كنترل محسوسي به رفتار اجزاء سازه و پيگيري مكانيزه‌هاي خرابي در طول زلزله داشت.
ناكافي بودن معيار مقاومت و روش‌هاي نيرويي در تحليل و طراحي لرز ه اي سازه‌ها را مي‌توان از جنبه ديگر نيز مورد بررسي قرار داد. همانطور كه مي دانيم معيارهاي شكست اعضاي سازه‌اي اكثرا بر حسب تغيير مكان و كرنش تعريف شده‌اند و از طرف ديگر روش‌هاي تحليلي به علت پيچيدگي‌هاي تحليل بر اساس تغيير مكان، نيرويي هستند. در محدوده‌اي كه سازه به صورت خطي رفتار مي‌كند در مدل‌هاي رفتاري نيرو - تغيير مكان براي سازه خطي است و مي توان بدون هيچ اشكالي از معيار نيرو يا مقاومت براي كنترل اعضا استفاده كرد. ولي از آنجا كه در هنگام زلزله اكثر قريب به اتفاق سازه‌هاي معمول وارد ناحيه غير ارتجاعي مي‌شوند و ديگر مدل‌هاي رفتاري آنها از روابط خطي نيرو - تغيير مكان پيروي نمي‌كند، لذا معيار نيرو و مقاومت نمي‌توانند براي كنترل مكانيزم‌هاي شكست كه بر پايه تغيير مكان و كرنش هستند به كار روند.
مجموعه مشكلات و كاستي‌هايي از اين قبيل باعث شده كه نياز به روش‌هاي نوين كه بر مبناي تحليل‌هاي غير خطي استوار باشد و به وسيله آنها بتوان رفتار لرزه‌اي و مكانيزم‌هاي خرابي در سازه‌ها را به طور واقعي تر مورد بررسي قرار داد، بيش از پيش احساس شود.
بر اين مبنا فلسفه نوين -طراحي بر اساس عملكرد> در حال شكل‌گيري و گسترش است. سعي روش‌هاي عملكردي اين است كه ضرايبي از قبيل Rرا از آيين نامه ها خارج كرده و مواردي از قبيل شكل پذيري و رفتار غير خطي در سازه به طور خاص با انجام تحليل‌هاي غير خطي لحاظ شود.
در قسمت بعدي اين گزارش ضمن تشريح بيشتر روش طراحي براساس عملكرد به معرفي مفاهيم و تعاريف بنيادي در اين فلسفه جديد طراحي خواهيم پرداخت. خبرگزاری جمهوری اسلامی www.mahdihashemi.blogspot.com
0 نظرات:
ارسال یک نظر