در این بخش، به چند نمونه از مطالعاتی که در سال­های اخیر برای تهیه منحنی شکست بر روی سازه­ها صورت گرفته است، اشاره می­ شود. سعی شده است مطالعاتی که از نظر روال تحقیق، شباهت بیشتری به این تحقیق دارد، به صورت کامل­تری تشریح شود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۲-۵-۱ پژوهش جوزف کارلو مارانو و همکاران^[۲۰]
در سال ۲۰۰۹، مطالعه­ ای توسط جوزف کارلو مارانو و همکاران ایشان بر روی دو نوع سازه­ی بتنی صورت­گرفت. در این پژوهش، منحنی شکست تحلیلی با بهره گرفتن از یک روش تحلیلی تصادفی و با بهره گرفتن از اطلاعات و داده ­های دستورالعمل HAZUS بدست آمد. در این تحقیق دو گروه از سازه­های بتنی تحت عناوین C1L و C1M طبق دستورالعمل HAZUS انتخاب شدند که سازه­های گروه C1L نشان دهنده سازه­ی قاب خمشی بتن مسلح (RCMRF)^[21] دارای تعداد طبقات کم است که در اینجا مدل ۲ طبقه انتخاب شد و گروه C2L معرف سازه­ی قاب خمشی بتن مسلح (RCMRF) دارای تعداد طبقات متوسط می­باشد که در اینجا مدل ۵ طبقه انتخاب شد و با توجه به دستورالعمل HAZUS، این بررسی برای دو سطح طراحی لرزه­ای پایین و متوسط صورت گرفت. علاوه بر این، تأثیر شرایط خاک و همچنین تأثیر پارامترهای سازه­ای نظیر سختی، نسبت سختی الاستیک به پلاستیک و مقاومت سازه نیز بر­روی منحنی شکست بررسی شد. ساختمان­های مورد بررسی، با بهره گرفتن از مدل بوک – ون ^[۲۲]به سیستم یک درجه­ آزادی غیرخطی معادل^[۲۳] تبدیل شد و تحلیل بر روی این SDOF^[24]ها صورت گرفت (شکل۲-۶ ).
شکل (۲-۶): سیستم غیرخطی SDOF، مدل بوک – ون
همانطور که می­دانیم، برای تهیه­ منحنی شکست باید حالات خرابی و نیز یک شاخص خرابی مناسب که نشان دهنده سطوح خرابی ایجاد شده در ساختمان است، معرفی شود. در این پژوهش شاخص خرابی انتخاب شده، نسبت Drift بین طبقه و حالات خرابی مورد نظر به شرح زیر انتخاب شد :

1. 1. حالت خرابی ناچیز^[۲۵]۲- حالت خرابی متوسط^[۲۶] ۳- حالت خرابی زیاد ^[۲۷]

که در این بررسی ارتباط بین حالت خرابی و نسبت Drift بین طبقه^[۲۸] به طور مستقیم از دستورالعمل HAZUS به دست آمد. به این صورت که برای هر حالت خرابی تعیین شده، در HAZUS یک مقدار برای نسبت Drift بین طبقه ارائه شده است. پارامتر PGA به عنوان نشان دهنده شدت جنبش زمین انتخاب شد.
روش مورد استفاده در این تحقیق به شرح زیر است:

1. 1. تعریف یک مدل تصادفی به عنوان حرکت لرزه­ای با بهره گرفتن از مدل غیراستاتیکی کلاف و پنزن^[۲۹]که بر پی ساختمان وارد می­ شود.

1. 1. تعریف یک SDOF معادل با بهره گرفتن از مدل بوک - ون.

1. 1. به دست آوردن پاسخ لرزه­ای با بهره گرفتن از روش تحلیل کواریانس^[۳۰].

1. 1. تعریف شاخص آسیب که در اینجا نسبت Drift بین طبقه به عنوان شاخص آسیب^[۳۱]معرفی شده است.

1. 1. تهیه­ منحنی شکست.

پارامترهای مورد نیاز برای مدل بوک-ون از طریق تهیه­ منحنی ظرفیت سازه به دست می ­آید. منحنی ظرفیت که تحت عنوان منحنی پوش­آور نیز شناخته می­ شود، یک نمودار است که از طریق اعمال بار جانبی افزایش یابنده بر سازه با بهره گرفتن از مفاهیم تجزیه­ی مودال در دینامیک سازه به دست می ­آید. در حقیقت فرض می­ شود می توان پاسخ سازه­ی چند درجه آزادی را، مستقیماً به پاسخ یک سیستم یک درجه آزادی معادل با مشخصات هیسترزیس مناسب ربط داد.
منحنی ظرفیت یک سازه یک منحنی است که مقاومت جانبی سازه را معمولاً به شکل تابعی از جابجایی نسبی یا Drift نسبت به نیرو نمایش می­دهد. از طریق قطع دادن این منحنی با منحنی نیاز لرزه­ای نقطه­ی کنترل سازه به دست می ­آید.
در این پژوهش محور نیرو به شتاب طیفی و محور Drift به جابجایی طیفی تبدیل شده است. در منحنی ظرفیت سه نقطه­ی کنترل وجود دارد که شامل ظرفیت طراحی، ظرفیت تسلیم و ظرفیت نهایی می­باشد. در این پژوهش از نقاط کنترل ارائه شده در HAZUS استفاده شده است. منحنی ظرفیت به دست آمده در شکل ۲-۷ نشان داده شده است.
شکل(۲-۷): منحنی ظرفیت
نتایج حاصل نشان داد که برای هر دو نوع سازه­ی C1L و C1M، با یک PGA مشابه هرچه خاک نرم­تر می شود، شکنندگی بیشتر می­ شود. همچنین سازه های C1M دارای شکست بیشتری هستند. علاوه براین سازه­ی C1M، در مقابل تغییر خاک حساس­تر هستند. یعنی سازه­های دارای طبقات بیشتر در مقابل تغییرات نوع خاک حساس­تر هستند.
در ادامه منحنی­های شکست به دست آمده در این پژوهش در شکل ۲-۸ نشان داده شده است.
شکل (۲-۸-a)
شکل(۲-۸-b)
شکل(۲-۸-c)
شکل(۲-۸-d)
شکل (۲-۸): منحنی شکست برای سازه­های C1L و .C1M a: منحنی شکست برای سازه­ی C1L و سطح طراحی لرزه­ای پایین. b: منحنی شکست برای سازه­ی C1L و سطح طراحی لرزه­ای متوسط. c: منحنی شکست برای سازه­ی C1M و سطح طراحی لرزه­ای پایین. d: منحنی شکست برای سازه­ی C1L و سطح طراحی لرزه­ای متوسط. خطوط پر برای خاکهای متوسط و خط­چین برای خاکهای نرم
.
۲-۵-۲ مطالعات روییزگارسیا و همکاران ^[۳۲](۲۰۱۰)
درسال ۲۰۱۰، طی مطالعه­ ای، روییزگارسیا و همکاران، روشی را برای تهیه­ منحنی شکست برای سازه­های بنایی محدود شده^[۳۳] (CM) در مکزیک معرفی کردند. به گفته­ی محققین، سازه­های CM بخش اعظم ساختمان­ها در آمریکای لاتین را تشکیل می­ دهند و به همین دلیل برای پژوهش انتخاب شدند. ساختمان­های CM، ساختمان­هایی هستند که در آنها دیوارهای بنایی محدود شده باربر، به عنوان سیستم باربر جانبی رفتار می­ کنند. این دیوارهای آجری، توسط تیرها و ستون­های بتن مسلح با مقطع کوچک دربر گرفته می­شوند.
روش مورد استفاده در این مقاله به شرح زیر است:
برای سازه­ی مشخص تحلیلی استاتیکی غیرخطی (پوش­آور) انجام گرفت و منحنی ظرفیت سازه بدست آمد. سپس از روی پارامترهای موجود در منحنی ظرفیت، یک سیستم یک درجه آزادی معادل ^[۳۴](ESDOF) تهیه شد. با در نظر گرفتن تعدادی رکورد زلزله، بر روی مدل تحلیل دینامیکی غیرخطی صورت گرفت و در نهایت پاسخ ESDOF ها، بر حسب بیشینه­ی Drift بدست آمد و در نهایت منحنی شکست تجربی از روی نتایج حاصل تهیه شد.
روش استفاده شده برای مدل کردن سازه، به این صورت بود که هر دیوار بنایی به صوت یک ستون عریض ^[۳۵]معادل مدل شد که خواص و انعطاف پذیری دیوار را در خط مرکزی خود داشت(تران- گیلمور ۲۰۰۹). با این روش یک سازه­ی CM چند طبقه می ­تواند به شکل یک قاب خالی مدل شود. در این مدل در حالیکه مقدار خمش موجود در ستون ثابت فرض می­ شود، رفتار برشی دیوار در محدوده­ الاستیک به شکل یک فنر مدل می­ شود.
شکل ۲-۹ مدل سازه­ی مورد بررسی را نمایش می­دهد.
شکل(۲-۹): تکنیک مدل ستون عریض
بررسی­ها نشان دادند که مدل ستون عریض به خوبی برش پایه­ مطابق با اولین ترک ایجاد شده در دیوار طبقه­ی اول را پیش بینی کرد. بررسی مدل­های آزمایشگاهی نشان دادند که جابجایی جانبی نسبی به دست آمده از این روش نیز تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشتند.
سازه­ی بنایی انتخاب شده در این پژوهش یک ساختمان ۴ طبقه­ی دارای دیوارهای آجر رسی بود که طبق آیین نامه­ی ساختمانی مکزیک ساخته شده و فرض شد که این سازه تجربه­ آسیب لرزه­ای قبلی ندارد. شاخص خرابی در آن بیشترین مقدار Drift تعریف شد.
منحنی شکنندگی تجربی این سازه به شکل زیر به دست آمد:
شکل (۲-۱۰): منحنی شکنندگی تجربی برای سازه ی CM چهار طبقه
۲-۵-۳ مطالعات شکنندگی در تایوان برای زلزله­ی چی­چی^[۳۶]
تین و پای^[۳۷] (۲۰۰۶) روشی را برای تهیه­ منحنی شکست برای بررسی سازه­های آسیب دیده و مطالعه­ میزان تلفات جانی ناشی از زلزله­ی چی چی در تایوان پیشنهاد دادند. در این پژوهش یک مفهوم برای ساده­تر کردن محاسبات پیشنهاد شد که طبق آن، محققین فرض کردند توزیع شدت زمین­لرزه و نیز توزیع تعداد ساختمان­ها و انسان­ها در محدوده­ مورد بررسی یکسان است. به این معنی که شدت زمین­لرزه در مناطقی که در آنها ایستگاه­های ثبت زمین­لرزه وجود نداشت، شدت زمین­لرزه با بهره گرفتن از روش درون­یابی شدت زمین­لرزه در مناطقی که شدت زمین­لرزه­شان مشخص بود، بدست آمد. همچنین فرض کردند توزیع جمعیت در منطقه­ مورد­بررسی یکسان و متعادل است.
در این پژوهش هدف تعیین میزان خسارت وارد بر ساختمان­ها و نیز بررسی میزان مرگ و میر ناشی از زمین­لرزه و در حالت کلی بیشتر مدیریت بحران^[۳۸] بود. از سیستم GIS برای محاسبه و تحلیل داده ­ها استفاده شد و با توجه به اینکه از رکورد یک زلزله­ی واقعی برای تحلیل استفاده شد، منحنی شکست حاصل، یک منحنی شکست تجربی می­باشد.
شکل (۲-۱۱): منحنی شکنندگی تجربی حاصل از زلزله­ی چی­چی در تایوان
۲-۵-۴ مطالعات میشاییل تانتالا و جورج دوداتیس^[۳۹] (۲۰۰۲)
تانتالا و دوداتیس در سال ۲۰۰۲، در مطالعه­ ای سازه­های بلند^[۴۰] را در برابر بارگذاری زلزله بوسیله­ی تهیه­ منحنی شکست بررسی کردند. در این پژوهش، عدم قطعیت­هایی^[۴۱] در جنبش زمین و پارامترهای سازه­ای نیز اعمال شد. برای اعمال عدم قطعیت در جنبش زمین، رکورد زلزله­ی ورودی به صورت یک فرایند تصادفی^[۴۲] مدل­سازی شد.
سازه­ی مورد بررسی یک سازه­ی سه دهانه­ی ۲۵ طبقه­ی بتن مسلح قاب خمشی بود. سازه با روش المان محدود^[۴۳] تحلیل شد. تیرها و ستون­ها به عنوان المان­های ااستیک با دو منطقه­ پلاستیک در هر انتهای خود مدل سازی شدند. در این مناطق پلاستیک، ویژگی غیرخطی مصالح با بهره گرفتن از فنر چرخشی غیرخطی با منحنی لنگر – دوران^[۴۴] با رفتار دو خطی معرفی شد. لنگر تسلیم، دوران تسلیم و مقاومت مصالح در این مناطق پلاستیک به عنوان متغیرهای تصادفی معرفی شدند تا اثر عدم قطعیت مصالح نیز در نظر گرفته شود. علاوه براین موارد، اثر مدت زمان زمین­لرزه نیز بر روی میزان خرابی و اثر آن بر منحنی شکست بررسی شد. شکل ۲-۱۲ مدل سازه­ی مورد بررسی را همراه با فنرهای معادل و منحنی تنزل لنگر- دوران نمایش می­دهد.
شکل (۲-۱۲): مدل ساختمان ۲۵ طبقه­ی بتن مسلح قاب خمشی بررسی شده در این پژوهش
دراین مطالعه چهار حالت خرابی بررسی شد که عبارتند از :