پيش از اين گفته شد سعي روش‌هاي عملكردي اين است كه ضرايبي از قبيل Rرا از آيين نامه‌ها خارج كرد و مواردي از قبيل شكل پذيري و رفتار غير خطي در سازه به طور خاص با انجام تحليل‌هاي غير خطي لحاظ شود.
مفاهيم بنيادي در روش طراحي براساس عملكرد
به طور كلي مي‌توان گفت كه هدف اصلي روش طراحي بر اساس عملكرد پيش بيني واقع بينانه عملكرد ساختمان بر حسب عوامل قابل تعريف در طول زلزله‌هايي با شدت مختلف مي‌باشد كه ممكن است در طول عمر سازه در محل احداث آن رخ
دهد. اين امر با طراحي ساختمان به گونه‌اي كه محدوده وسيعي از اهداف عملكردي را محقق سازد، انجام مي‌شود. يك هدف عملكردي خاص تشكيل شده است از يك سطح عملكردي بر اساس خرابي به علاوه سطح خطر زلزله تشكيل شده است .
به عنوان مثال در طراحي ساختمان مي‌توان به گونه‌اي عمل كرد كه سازه در طول زلزله‌هايي كه انتظار مي‌رود هر ۲۵۰۰سال رخ دهد در آستانه فروپاشي قرار گيرد.
براي اينكه عملكرد سازه قابل پيش بيني باشد، ملاحظاتي در مورد ميزان قابليت اطمينان طرح نهايي بايد صورت گيرد تا هدف عملكردي مورد نظر برآورد شود. با توجه به اينكه طراحي و ساخت ساختمان‌ها در فضايي سرشار از عدم قطعيت‌ها انجام مي‌گيرد، قابليت اطمينان طرح تنها مي‌تواند به صورت احتمالاتي بيان شود.
طراحي عملكردي شامل كليه عمليات مهندسي مي‌باشد كه بتوان سازه‌اي با عملكرد مشخص در برابر زلزله به دست آورد، كه اين عمليات مي‌تواند شامل تعيين اهداف طراحي، مطالعات لرزه خيزي، تحليل و طراحي لرزه‌اي اعضا سازه اي و غير سازه اي، كنترل ساخت و نگهداري سازه شود.
به تازگي فلسفه طراحي براساس عملكرد به منظور ارزيابي، مقاوم‌سازي و بهسازي ساختمان‌هاي موجود استفاده شده است. در ATC ۱۹۹۶گزارشي با عنوان -ارزيابي لرزه‌اي و تجهيز ساختمان‌هاي بتني> منتشر كرد.www.mahdihashemi.blogspot.com
همچنين در سال FEMA ۱۹۹۷راهنمايي را به منظور بهسازي ساختمان‌هاي موجود انتشار داد كه طيف وسيعي از ساختمان‌ها از جمله فولادي، بتني، آجري و سنگي را تحت پوشش قرار داده است كه مبناي هر دو فلسفه جديد طراحي براساس عملكرد مي‌باشد.
كليات و تعاريف
همانطور كه مي‌دانيم در طراحي لرزه‌اي سازه‌ها هيچگاه هدف ما اين نيست كه سازه در مقابل شديدترين زلزله ممكن دچار هيچگونه خرابي نشود. زيرا اين امر نه ضروري به نظر مي‌رسد و نه از لحاظ اقتصادي منطقي است . به عبارت ديگر در طراحي لرزه‌اي سازه ها، با توجه به اين واقعيت هدف اصلي در طراحي لرزه‌اي اين است كه خرابي يك سازه تحت زلزله‌هاي مختلف در حد قابل قبولي محدود شود.
هدف اصلي در آيين نامه‌هاي فعلي حفظ ايمني جاني تحت زلزله‌هاي شديد است و شرايط خطر پذيري نيز به طور ضمني كنترل مي‌شود. اين هدف يك هدف حداقل است كه براي سازه‌هاي معمول لازم الاجرا مي‌باشد. براي سازه‌هاي خاص احتياج به اهداف كاملتري است كه سعي شده است با وارد كردن ضريب اهميت اين مساله در نظر گرفته شود كه البته اين ضريب نمي‌تواند به طور كامل نيازهاي مختلف طراحي را برآورده سازد.
براساس فلسفه طراحي عملكردي حدود قابل قبول خرابي، از طريق در نظر گرفتن اثرات اقتصادي خرابي سازه تعريف مي‌شود. به عبارت ديگر، هزينه‌هاي ساخت، نگهداري و ترميم خرابي‌هاي ناشي از زلزله‌هاي متحمل در طول عمر مفيد سازه مي‌باشد كه در نهايت تعيين‌كننده نوع طرح و حدود خرابي قابل قبول است .
بدين ترتيب حدود خرابي سازه‌ها شامل گستره وسيعي از -عدم خسارت> تا - فروريزش> خواهد بود.
در اينجا به تعريف پارامترهاي مورد استفاده در روش طراحي عملكردي مي پردازيم: هدف طراحي : نشان‌دهنده سطح عملكرد مورد نياز براي سازه تحت وقوع زلزله‌هايي با شدت‌هاي مختلف (دوره بازگشت مشخص) مي‌باشد. اهداف طراحي بايد بر اساس كاربري سازه، نوع سيستم و رفتار سازه، عوامل اقتصادي شامل هزينه‌هاي ساخت و تعميرات آني و عوامل اجتماعي - سياسي انتخاب شود.
سطح عملكردي: نشان‌دهنده حداكثر خرابي مورد انتظار سازه مي‌باشد به طوري كه اگر خرابي از اين حد افزايش يابد، سطح عملكردي سازه نيز تغيير پيدا خواهد كرد. وضعيت كليه اجزاي سازه‌اي و غيرسازه‌اي در تعريف اين سطوح عملكردي دخيل مي‌باشند.
در تعريف سطوح عملكردي مي‌توان دو جنبه متفاوت ولي مربوط به هم را در نظر گرفت:
-۱به شكل قابل فهم براي كارفرمايان، جامعه، ساكنين و كارگزاران نظام مهندسي (جنبه كيفي)
-۲به صورت فني و مورد استفاده براي طراحان و مهندسين به صورت تعيين محدوديت‌هاي مجاز اعضا و كل سازه
در طراحي عملكردي ۴سطح عملكردي در نظر گرفته مي‌شود:
- عملكرد كامل
- عملكردي
- ايمني جاني
- حد فروريزش
عوامل ناشي از زلزله
تمام عوامل طبيعي كه مربوط به حركت و لرزش زمين ناشي از زلزله مي‌باشند، از قبيل: شكست گسل، روانگرايي، لغزش زمين و نشتهاي نامساوي را شامل مي شوند.
هر يك از اين عامل‌ها مي‌توانند موجب خرابي سازه و لذا كاهش عملكرد آن گردند. مقدار خرابي ناشي از اين عوامل بستگي به شدت و بزرگي آن عامل دارد كه وابسته به بزرگي زلزله، فاصله سازه از گسل، جهت گسترش گسل، جنس زمين منطقه و شرايط خاص محل مورد نظر است. در يك طراحي ايده آل عملكردي بايد اثرات كليه اين عوامل در طراحي در نظر گرفته شود.
براي هر سازه اي، يك منحني پيوسته وجود دارد كه نشان‌دهنده بزرگي زلزله هايي مي‌باشد كه ممكن است در عمر مفيد سازه به آن وارد شوند. اين منحني با زلزله‌هاي كوچك با احتمال وقوع زياد و خرابي كم در عمر مفيد سازه آغاز مي‌شود و به زلزله‌هاي بسيار بزرگ با احتمال وقوع بسيار كم و خرابي‌هاي شديد در عمر مفيد سازه ختم مي‌شود.
در طراحي عملكردي هدف اين است كه تحت كليه نقاط اين منحني كه هر يك نشان دهنده يك زلزله با بزرگي و احتمال وقوع مشخص مي‌باشد بتوانيم سازه‌اي با عملكرد مورد نظر داشته باشيم. اما از آنجايي كه نمي‌توانيم براي كليه زلزله‌هاي ممكن سازه را كنترل كنيم ناگزير هستيم كه اين منحني را به صورت گسسته در بياوريم و اين نقاط نشان‌دهنده سطوح طراحي زلزله خواهند بود.
اگرچه تعريف سطوح زلزله كمك بزرگي به راحتي طراحي مقاوم در برابر زلزله مي كند، اما ممكن است كه هيچگاه زلزله‌اي با بزرگي دقيقا برابر با اين سطوح طرح به وقوع نپيوندد.www.mahdihashemi.blogspot.com
مفاهيم بنيادي در روش طراحي براساس عملكرد
به طور كلي مي‌توان گفت كه هدف اصلي روش طراحي بر اساس عملكرد پيش بيني واقع بينانه عملكرد ساختمان بر حسب عوامل قابل تعريف در طول زلزله‌هايي با شدت مختلف مي‌باشد كه ممكن است در طول عمر سازه در محل احداث آن رخ
دهد. اين امر با طراحي ساختمان به گونه‌اي كه محدوده وسيعي از اهداف عملكردي را محقق سازد، انجام مي‌شود. يك هدف عملكردي خاص تشكيل شده است از يك سطح عملكردي بر اساس خرابي به علاوه سطح خطر زلزله تشكيل شده است .
به عنوان مثال در طراحي ساختمان مي‌توان به گونه‌اي عمل كرد كه سازه در طول زلزله‌هايي كه انتظار مي‌رود هر ۲۵۰۰سال رخ دهد در آستانه فروپاشي قرار گيرد.
براي اينكه عملكرد سازه قابل پيش بيني باشد، ملاحظاتي در مورد ميزان قابليت اطمينان طرح نهايي بايد صورت گيرد تا هدف عملكردي مورد نظر برآورد شود. با توجه به اينكه طراحي و ساخت ساختمان‌ها در فضايي سرشار از عدم قطعيت‌ها انجام مي‌گيرد، قابليت اطمينان طرح تنها مي‌تواند به صورت احتمالاتي بيان شود.
طراحي عملكردي شامل كليه عمليات مهندسي مي‌باشد كه بتوان سازه‌اي با عملكرد مشخص در برابر زلزله به دست آورد، كه اين عمليات مي‌تواند شامل تعيين اهداف طراحي، مطالعات لرزه خيزي، تحليل و طراحي لرزه‌اي اعضا سازه اي و غير سازه اي، كنترل ساخت و نگهداري سازه شود.
به تازگي فلسفه طراحي براساس عملكرد به منظور ارزيابي، مقاوم‌سازي و بهسازي ساختمان‌هاي موجود استفاده شده است. در ATC ۱۹۹۶گزارشي با عنوان -ارزيابي لرزه‌اي و تجهيز ساختمان‌هاي بتني> منتشر كرد.www.mahdihashemi.blogspot.com
همچنين در سال FEMA ۱۹۹۷راهنمايي را به منظور بهسازي ساختمان‌هاي موجود انتشار داد كه طيف وسيعي از ساختمان‌ها از جمله فولادي، بتني، آجري و سنگي را تحت پوشش قرار داده است كه مبناي هر دو فلسفه جديد طراحي براساس عملكرد مي‌باشد.
كليات و تعاريف
همانطور كه مي‌دانيم در طراحي لرزه‌اي سازه‌ها هيچگاه هدف ما اين نيست كه سازه در مقابل شديدترين زلزله ممكن دچار هيچگونه خرابي نشود. زيرا اين امر نه ضروري به نظر مي‌رسد و نه از لحاظ اقتصادي منطقي است . به عبارت ديگر در طراحي لرزه‌اي سازه ها، با توجه به اين واقعيت هدف اصلي در طراحي لرزه‌اي اين است كه خرابي يك سازه تحت زلزله‌هاي مختلف در حد قابل قبولي محدود شود.
هدف اصلي در آيين نامه‌هاي فعلي حفظ ايمني جاني تحت زلزله‌هاي شديد است و شرايط خطر پذيري نيز به طور ضمني كنترل مي‌شود. اين هدف يك هدف حداقل است كه براي سازه‌هاي معمول لازم الاجرا مي‌باشد. براي سازه‌هاي خاص احتياج به اهداف كاملتري است كه سعي شده است با وارد كردن ضريب اهميت اين مساله در نظر گرفته شود كه البته اين ضريب نمي‌تواند به طور كامل نيازهاي مختلف طراحي را برآورده سازد.
براساس فلسفه طراحي عملكردي حدود قابل قبول خرابي، از طريق در نظر گرفتن اثرات اقتصادي خرابي سازه تعريف مي‌شود. به عبارت ديگر، هزينه‌هاي ساخت، نگهداري و ترميم خرابي‌هاي ناشي از زلزله‌هاي متحمل در طول عمر مفيد سازه مي‌باشد كه در نهايت تعيين‌كننده نوع طرح و حدود خرابي قابل قبول است .
بدين ترتيب حدود خرابي سازه‌ها شامل گستره وسيعي از -عدم خسارت> تا - فروريزش> خواهد بود.
در اينجا به تعريف پارامترهاي مورد استفاده در روش طراحي عملكردي مي پردازيم: هدف طراحي : نشان‌دهنده سطح عملكرد مورد نياز براي سازه تحت وقوع زلزله‌هايي با شدت‌هاي مختلف (دوره بازگشت مشخص) مي‌باشد. اهداف طراحي بايد بر اساس كاربري سازه، نوع سيستم و رفتار سازه، عوامل اقتصادي شامل هزينه‌هاي ساخت و تعميرات آني و عوامل اجتماعي - سياسي انتخاب شود.
سطح عملكردي: نشان‌دهنده حداكثر خرابي مورد انتظار سازه مي‌باشد به طوري كه اگر خرابي از اين حد افزايش يابد، سطح عملكردي سازه نيز تغيير پيدا خواهد كرد. وضعيت كليه اجزاي سازه‌اي و غيرسازه‌اي در تعريف اين سطوح عملكردي دخيل مي‌باشند.
در تعريف سطوح عملكردي مي‌توان دو جنبه متفاوت ولي مربوط به هم را در نظر گرفت:
-۱به شكل قابل فهم براي كارفرمايان، جامعه، ساكنين و كارگزاران نظام مهندسي (جنبه كيفي)
-۲به صورت فني و مورد استفاده براي طراحان و مهندسين به صورت تعيين محدوديت‌هاي مجاز اعضا و كل سازه
در طراحي عملكردي ۴سطح عملكردي در نظر گرفته مي‌شود:
- عملكرد كامل
- عملكردي
- ايمني جاني
- حد فروريزش
عوامل ناشي از زلزله
تمام عوامل طبيعي كه مربوط به حركت و لرزش زمين ناشي از زلزله مي‌باشند، از قبيل: شكست گسل، روانگرايي، لغزش زمين و نشتهاي نامساوي را شامل مي شوند.
هر يك از اين عامل‌ها مي‌توانند موجب خرابي سازه و لذا كاهش عملكرد آن گردند. مقدار خرابي ناشي از اين عوامل بستگي به شدت و بزرگي آن عامل دارد كه وابسته به بزرگي زلزله، فاصله سازه از گسل، جهت گسترش گسل، جنس زمين منطقه و شرايط خاص محل مورد نظر است. در يك طراحي ايده آل عملكردي بايد اثرات كليه اين عوامل در طراحي در نظر گرفته شود.
براي هر سازه اي، يك منحني پيوسته وجود دارد كه نشان‌دهنده بزرگي زلزله هايي مي‌باشد كه ممكن است در عمر مفيد سازه به آن وارد شوند. اين منحني با زلزله‌هاي كوچك با احتمال وقوع زياد و خرابي كم در عمر مفيد سازه آغاز مي‌شود و به زلزله‌هاي بسيار بزرگ با احتمال وقوع بسيار كم و خرابي‌هاي شديد در عمر مفيد سازه ختم مي‌شود.
در طراحي عملكردي هدف اين است كه تحت كليه نقاط اين منحني كه هر يك نشان دهنده يك زلزله با بزرگي و احتمال وقوع مشخص مي‌باشد بتوانيم سازه‌اي با عملكرد مورد نظر داشته باشيم. اما از آنجايي كه نمي‌توانيم براي كليه زلزله‌هاي ممكن سازه را كنترل كنيم ناگزير هستيم كه اين منحني را به صورت گسسته در بياوريم و اين نقاط نشان‌دهنده سطوح طراحي زلزله خواهند بود.
اگرچه تعريف سطوح زلزله كمك بزرگي به راحتي طراحي مقاوم در برابر زلزله مي كند، اما ممكن است كه هيچگاه زلزله‌اي با بزرگي دقيقا برابر با اين سطوح طرح به وقوع نپيوندد.www.mahdihashemi.blogspot.com
0 نظرات:
ارسال یک نظر