چکیده: یکی از مسائل مهمی که امروزه در آنالیز و بررسی رفتار سازه ها نقش مهمی را ایفا می کند و خود یکی از دلایل اصلی خرابی سازه ها در زلزله به شمار می رود بی نظمی در سازه ها می باشد. گاهی ملاحظات معماری به دلایل مختلف نظیر قرارگیری پیلوت و یا واحدهای تجاری در همکف و یا جلوگیری از تجمع ورودی های مختلف در مجتمع های آپارتمانی سازه های دوبلکسی را پدید می آورد که درآن کف های مختلف با اختلاف تراز نسبت به هم در دو یا چند تراز مختلف ایجاد می شوند . ساختمان-های با اختلاف تراز طبقات یا ترازهای دو بخشی و یا دوبلکسی به گونه ای از ساختمان ها گفته می شود که سطح کف طبقات در آنها با اختلاف تراز از هم فاصله دارند.ساختمان های دوبلکسی در دو حالت با فاصله و بدون فاصله ساخته می شوند. یکی از انواع نامنظمی در ارتفاع که در آیین نامه های دیگر همچون آیین نامه ی سیاک به آن اشاره شده است و آیین نامه ی 2800 ایران در مورد آن مسکوت است، نامنظمی به علت اختلاف تراز طبقات (ساختمان های دوبلکسی) می باشد. در این تحقیق سه ساختمان اسکلت فلزی 5،7 و 9 طبقه با سیستم مهاربند همگرا از نوع ضربدری یک بار در حالت دوبلکسی بدون فاصله و بار دیگر در حالت دوبلکسی با فاصله در نظر گرفته شده است. قابل ذکر است هر یک از مدل ها در سه حالت متفاوت با اختلاف تراز 1.1، 2.2 و 3.3 متری با توجه به ضوابط استاندارد 2800 و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و با روش بارگذاری از نوع فشرده-سازی(ویژه سازه های دوبلکسی) تحلیل و طراحی شده اند. سپس مدل های طرح شده مورد تحلیل استاتیکی غیرخطی سه بعدی (3d pushover) قرار گرفته و سطح عملکرد سازه ها با توجه به مبانی طراحی بر اساس عملکرد بررسی می شوند.

امروزه ساختار سازه ها به دلایل مسائل معماری، سازه ای و ... به استفاده از سیستم های باربر جانبی مختلف در ارتفاع متمایل شده است و کاربرد سازه هایی با دو سیستم مقاوم باربر جانبی مختلف در ارتفاع تحت عنوان سازه های ترکیبی بیش از پیش رایج شده است.بنابراین نحوه ی طراحی این نوع ساختمان ها در برابر نیروهای لرزه ای بسیار مهم است. در این پژوهش ابتدا با در نظر گرفتن قاب-هایی با تعداد طبقات5، 7و 9 طبقه، به صورتی که در این سازه ها یکبار با تغییر نوع سیستم در ارتفاع و بار دیگر با تغییر در نوع بادبندهای همگرا در ارتفاع، برای هرکدام از اینحالاتبراساسروش هایمذکوردر آیین نامه ی 2800، به کمک نرم فزارetabsویاsap2000تحلیلو طراحیصورت می گیرد. بعد از تحلیل و طراحی این سازه ها، برای هرکدام از حالات فوق الذکر یک تحلیل استاتیکی غیرخطی صورت می گیرد و نهایتا با توجه به مقادیر پاسخ هر کدام از این حالت ها، به ارزیابی رفتار لرزه ای سازه پرداخته خواهد شد. در این پژوهش به مسائل زیر پرداخته خواهد شد: 1- بررسی نمودارهای حاصل از تحلیل استاتیکی غیرخطی شامل نمودارهای پوش آور، مودها، زمان تناوبی و . . . 2- بررسی چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک با تغییر در سیستم و نوع مهاربند در ارتفاع 3- ارزیابی عملکرد رفتار سازه در برابر زلزله 4- و در آخر با جمع بندی نتایج به ارائه پیشنهادات و راهکارهایی برای بهبود رفتار سازه پرداخته می شود. به دلیل پیچیدگی های زیاد در تحلیل و نداشتن الگوی رفتاری مناسب برای این نوع سازه ها تا حد زیادی در استفاده از سازه های با تغییر سیستم در ارتفاع خودداری کرد ولی برای سازه های با تغییر نوع بادبند همگرا در ارتفاع به دلیل داشتن رفتارهای مشابه سازه ها، می توان با ضوابط سخت گیرانه تری به منظور شکل پذیرتر شدن سازه های مورد مطالعه و نیز استهلاک بیشتر انرژی زلزله و صرفه اقتصادی در بکارگیری مصالح فولادی کمتر، استفاده نمود.

سیستم قاب خمشی یکی از پرکاربردترین سیستم های مقاوم لرزه ای در جهان می باشد، مهمترین مشکل این سیستم، به دلیل شکل پذیری و انعطاف پذیری بالای سازه، تغییرمکان زیاد طبقات است که سبب ایجاد نیرویی بیش از ظرفیت اجزا بر آنها شده و خرابی اجزای سازه ای و غیر سازه ای را منجر می شود. سیستم مهاربندی روشی موثر برای کنترل تغییرمکان جانبی سازه و بهسازی لرزه ای قابهای خمشی می باشد، نوع جدید سیستم های مهاربندی که در طراحی سازه های جدید و بهسازی سازه های ضعیف قدیمی مورد استفاده قرار می گیرد، مهاربندهای کمانش ناپذیر یا brb می باشد که در این تحقیق در دو فرم قطری و شورون، در بهسازی قابهای خمشی بتنی مورد ارزیابی قرار گرفته است. از طرفی یکی از اهدافی که همواره در اجرای سازه ها مدنظر قرار می گیرد، سرعت اجرا و اقتصادی بودن طرح می باشد که مهاربندهای کمانش ناپذیر به دلیل مشکلات اجرایی در کارگاه و هزینه نسبتا بالا تا حدودی مانع این مهم می شود، یکی از راهکارهایی که برای کاهش و یا حل این مسائل می توان پیشنهاد نمود، استفاده از سیستم ترکیبی مهاربندهای کمانش ناپذیر و معمولی( ترکیب در ارتفاع) می باشد که در این تحقیق مورد بررسی قرارگرفته است و هدف اصلی این تحقیق است. در این تحقیق قابهای خمشی بتنی متوسط 5 و 10 طبقه که بر اساس آیین نامه 2800 ویرایش 3 طراحی شده اند، با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی بر روی مدل 3 بعدی، برای سطح عملکرد ایمنی جانی مورد بررسی قرارگرفته اند و سپس با اضافه کردن مهاربندهای معمولی و مهاربندهای کمانش ناپذیر و ترکیب مهاربندهای کمانش ناپذیر و معمولی، دوباره سازه های بهسازی شده برای سطح عملکرد ایمنی جانی مورد ارزیابی قرارگرفته اند و منحنی های ظرفیت، سختی، تغییرمکان هدف و شکل پذیری سازه های بهسازی شده مورد مقایسه قرارگرفته است، همچنین نیروی نامتعادل وارده از طرف مهاربندهای در فرم شورون، به تیرهای دهانه مهاربندی شده با این نوع مهاربندها، هم در حالت معمولی و هم در حالت کمانش ناپذیر، مورد بررسی قرار گرفته است.

در تحقیقات حاضر به منظور بررسی دقت و کارایی روش طیف ظرفیت بر مبنای انرژی در سازه های بتنی، سازه هایی بتنی از سه خانواده ی مختلف با تعداد طبقات 3، 9 و 20 تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی تحت هفت شتاب نگاشت قرار گرفته و نتایج حاصل به عنوان نتایج دقیق و به عنوان شاخص مقایسه درنظر گرفته شد. در ادامه مدل ها تحت روش های مختلف تحلیل استاتیکی غیر خطی با الگوهای مختلف توزیع بار قرار گرفت و سپس در هر یک از این روش ها نتایج (جابجایی نسبی طبقات و جابجایی طبقات) حاصل از تحلیل بار افزون را که با توجه به دو مفهوم جداگانه ی طیف ظرفیت بر اساس مفهوم جابجایی بام (روش مرسوم) و طیف ظرفیت بر مبنای انرژی به دست آمده بود با یکدیگر و با نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی، که به عنوان مبنا در نظر گرفته شده بود، بوسیله ی شاخص خطای استاندارد مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت و نتایج زیر حاصل گردید: 1) نتایج مربوط به جابجایی نسبی طبقات برای روش تحلیل بار افزون با توزیع بارجانبی یکنواخت بر اساس مفهوم انرژی در مقایسه با روش تحلیل بار افزون با توزیع بارجانبی یکنواخت بر اساس مفهوم جابجایی بام ، به طور کل خطای کمتری را نشان می دهد که البته این نتایج در مورد ساختمان کوتاه مرتبه چندان صدق نمی کند. نتایج مربوط به جابجایی طبقات برای روش تحلیل بار افزون با توزیع بارجانبی یکنواخت بر اساس مفهوم انرژی در مقایسه با روش تحلیل بار افزون با توزیع بارجانبی یکنواخت بر اساس مفهوم جابجایی بام در سازه ی کوتاه دارای خطای بیشتر در سازه ی میان مرتبه تقریباً برابر و در سازه ی بلند مرتبه دارای خطای کمتری می باشد. 2) نتایج مربوط به جابجایی نسبی طبقات برای روش تحلیل بار افزون با توزیع بارجانبی مثلثی بر اساس مفهوم انرژی در مقایسه با روش تحلیل بار افزون با توزیع بارجانبی مثلثی بر اساس مفهوم جابجایی بام دارای خطای کمتری می باشد که البته این نتایج در مورد ساختمان کوتاه مرتبه خطای نزدیک به هم را نشان می دهد. نتایج مربوط به جابجایی طبقات برای روش تحلیل بار افزون با توزیع بار جانبی مثلثی بر اساس مفهوم انرژی در مقایسه با روش تحلیل بار افزون با توزیع بارجانبی مثلثی بر اساس مفهوم جابجایی بام تفاوت خطای چندانی ندارد که در این مورد نیز ساختمان کوتاه مرتبه مستثنی می باشد و در سازه ی بلند مرتبه خطای کمتری را نشان می دهد. 3) نتایج مربوط به جابجایی نسبی طبقات برای روش تحلیل بار افزون متناسب با شکل مود اول بر اساس مفهوم انرژی در مقایسه با روش تحلیل بار افزون متناسب با شکل مود اول بر اساس مفهوم جابجایی بام دارای خطای نسبتاً کمتری می باشد. البته در کل تفاوت چندان زیادی بین نتایج مربوط به جابجایی نسبی طبقات این دو روش مشاهده نمی شود که احتمالاً به این دلیل است که در روش تحلیل بار افزون بر اساس مود اول جابجایی بام تا حدود زیادی متناسب با جابجایی سایر طبقات می باشد ولی نتایج مربوط به جابجایی طبقات برای روش تحلیل بار افزون مود اول بر اساس مفهوم انرژی در مقایسه با روش تحلیل بار-افزون مود اول بر اساس مفهوم جابجایی بام دارای خطای نسبتاً کمتری می باشد ولی در این جا هم ساختمان کوتاه مرتبه در هر دو مورد مستثنی می باشد. 4) نتایج مربوط به جابجایی نسبی طبقات و جابجایی طبقات برای روش تحلیل بارافزونی مودال با یک بار اجرا بر اساس مفهوم انرژی در هر دو مورد بهتر از این روش بر اساس مفهوم جابجایی بام است. از آن-جایی که کارایی اصلی روش مبتنی بر انرژی در روش های تحلیل بارافزونی است که در آن ها الگوی بار جانبی به گونه ای است که جابجایی بام متناسب با جابجایی سایر طبقات نیست، لذا نتایج حاصل از روش تحلیل بارافزون مودال با یک بار اجرا بر اساس مفهوم انرژی دقیق تر از همین روش بر اساس مفهوم جابجایی بام می باشد. در این جا هم ساختمان کوتاه مرتبه در هر دو مورد مستثنی می باشد. 5) نتایج مربوط به جابجایی نسبی طبقات و جابجایی طبقات برای روش تحلیل بار افزون مودال با چند بار اجرا بر اساس مفهوم انرژی در سازه ی بلند مرتبه دارای خطای کمتری از این روش بر اساس مفهوم جابجایی بام است که البته در سازه ی میان مرتبه این دو روش تفاوت چندانی را نشان نمی دهند و باز هم در این مورد ساختمان کوتاه مرتبه مستثنی می باشد اما اختلاف دو روش در ساختمان کوتاه مرتبه کم و در حد ناچیزی بوده و با توجه به محدودیت ها و مشکلاتی هم چون برگشت منحنی بارافزون با افزایش مقدار برش پایه، استفاده از روش تحلیل بارافزون مودال بر اساس مفهوم انرژی در مقایسه با روش تحلیل بار افزون مودال بر اساس مفهوم جابجایی بام اولویت بیشتری دارد. 6) با استفاده از روش مبتنی بر انرژی شبهات موجود بر سر انتخاب مرکز جرم بام در سازه های بلند و میان مرتبه به عنوان نقطه کنترل تغییر مکان بر طرف شده است و این امر کارایی روش مبتنی بر انرژی را نشان می دهد که در مقایسه با روش متداول (بر اساس جابجایی بام) مناسب تر می باشد و از طرفی با مقایسه نتایج انواع روش های تحلیل بار افزون مورد بررسی در این تحقیق مشاهده گردید که نتایج حاصل از هر یک از روش های تحلیل بار افزون مورد نظر بر اساس مفهوم انرژی به طور کل از دقت بیشتری در مقایسه با روش تحلیل بار افزون مورد نظر بر اساس جابجایی بام برخوردار می باشد. بنابر این با توجه به این مطلب که روش مبتنی بر انرژی از تئوری قوی تری نسبت به روش متداول (بر اساس جابجایی بام) برخوردار می باشد می توان ادعا کرد که استفاده از روش مبتنی بر انرژی هم از لحاظ کارایی و هم از لحاظ دقت در تخمین نتایج تحلیل بار افزون نسبت به روش متداول ( بر اساس جابجایی بام ) برتری دارد. 7) با توجه به نتایج حاصله به نظر می رسد هر چه به ارتفاع ساختمان اضافه می گردد دقت روش مبتنی بر انرژی نسبت به روش متداول (بر اساس جابجایی بام) نیز بیشتر شده و از آن پیشی می گیرد که با توجه به این که در سازه های بلند مرتبه طراحی بر اساس عملکرد مهم تر و حساس تر می باشد این موضوع اهمیت بیشتری پیدا می کند. 8) خارج از بحث روش مبتنی بر انرژی و روش متداول در بین روش های بررسی شده به طور کل روش تحلیل بارافزون چند بار اجرا از دقت به مراتب بهتری برخوردار است و این قضیه خود را در سازه-های بلند مرتبه که مودهای بالاتر تأثیر غیر قابل توجهی دارند بیش از پیش به چشم می آید. هم چنین نکته ی دیگر این که در بسیاری از موارد نتایج تحلیل بارافزون با توزیع بارجانبی مثلثی و تحلیل بارافزون با توزیع بارجانبی متناسب با مود اول مشابهت زیادی به یکدیگر داشته و به هم نزدیک می باشند که با توجه به شکل مود نخست که غالباً بسیار نزدیک به مثلث است پیش بینی می شد که چنین شود.