توسعه روشهای عملکردی با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه

چکیده وقوع زلزله های مخرب در دهه های گذشته، لزوم ارتقاء آیین نامه های موجود و ارائه روش های جدید طراحی، با هدف کسب ایمنی بیشتر و کنترل خسارت های سازه ای را مشخص ساخت و توسعه روش های طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد را سبب گردید. هرچند این روش ها نقش قابل توجهی در پیش بینی خسارات سازه های متاثر از زلزله را ایفا نموده اند، لیکن در نظر گرفتن آثار انعطاف پذیری تکیه گاه در روش های تحلیل عملکردی و الگوهای بارگذاری مورد استفاده در این روش، مسئله ای است که بدان کمتر توجه شده است. بررسی آثار پدیده اندرکنش خاک و سازه بر پاسخ لرزه ای سازه های متکی بر تکیه گاه انعطاف پذیر با استفاده از مدل های یک درجه آزادی، منتهی به ارائه روش های ساده شده ای گردیده است که در روش های مبتنی بر عملکرد بکار گرفته شده است.آثار این پدیده بر توزیع تقاضای شکل پذیری سازه های واقعی متکی بر تکیه گاه انعطاف پذیر و فرضیات ساده کننده روش های موجود، اهمیت توسعه روش های عملکردی به منظور ارزیابی پاسخ لرزه ای مدل های چند درجه آزادی که نماینده سازه های واقعی متاثر از این پدیده هستند را روشن می کند. روش مودال پوش آور، به عنوان یکی از روش های توسعه یافته و کاربردی در تحلیل عملکردی، به منظور ارزیابی عملکرد سازه های کلاسیک متکی بر تکیه گاه ثابت، مورد قبول واقع شده است؛ و در این تحقیق به عنوان یکی از روش های تحلیل عملکردی بکار گرفته شده است. وجود خاک نرم در زیر سازه، سبب اضافه شدن میرائی جدیدی به سازه می گردد؛ و سازه را در معرض سطوح مختلفی از میرائی، حین تحریکات لرزه ای قرار می دهد و سبب خدشه دار شدن فرضیه کلاسیک بودن سازه، که اساس روش مودال پوش آور می باشد، می شود. در این تحقیق با به خدمت گرفتن روش آنالیز مودال مختلط در سیستم های غیر کلاسیک، راه برای استفاده از روش مودال پوش آور در سیستم های مذکور، هموار شده است. و بدین ترتیب، ایده روش مودال پوش آور مختلط، با حفظ سادگی و جذاب بودن روش مودال پوش آور و با اصلاح الگوهای بارگذاری این روش، در این تحقیق مطرح گردیده و در سیستم های متاثر از پدیده اندرکنش خاک و سازه بکار گرفته شده است. ارزیابی تاثیر انعطاف پذیری تکیه گاه بر عملکرد لرزه ای سازه های قابی شکل بتن آرمه و با استفاده از روش توسعه داده شده در این تحقیق، هدفی است که در این تحقیق دنبال می گردد. برای دستیابی به این هدف، مجموعه ای از مدل های ژنریک 5، 10 و 20 طبقه به منظور بررسی پاسخ قاب های ساختمانی بتن آرمه بسط داده شده اند. مدل های ژنریک مذکور، به صورت قاب های دو بعدی تک دهانه می باشند که با استفاده از المان های تیر و ستون مدل سازی گردیده اند. در این مدل ها، رفتار غیرخطی در عضو خمشی تیر با استفاده از تئوری لنگر-انحنا و در المان ستون توسط المان های الیافی، مدل سازی شده است. در مدل المان های الیافی از فنرهای محوری چندگانه که مبتنی بر منحنی تنش-کرنش پایه مصالح می باشند، استفاده می شود و بر این اساس، اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی در نظر گرفته می شود. هم چنین اثر انعطاف پذیری تکیه گاه با استفاده از روش زیر سازه و با محاسبه سختی های دینامیکی (توابع امپدانس)، در نظر گرفته شده که به صورت المان های فنر و میراگر در زیر سازه قابی مدل سازی شده است. نتایج حاصل از این تحقیق، تحت اثر رکوردهای عادی و نزدیک به گسل مورد استفاده در این تحقیق، نشان می دهد که تاثیر اندرکنش خاک و سازه بسته به شرایط خاک می تواند موجب کاهش یا افزایش تقاضا در سازه گردد. میزان این تغییرات بسته به سختی سازه، مقاومت در برابر بار جانبی و محتوای فرکانسی تحریک، متفاوت می باشد؛ به طوری که در برخی از موارد، صرف نظر از اثر اندرکنش می تواند طراحی سازه را نسبت به حالت تکیه گاه ثابت در جهت خلاف اطمینان قرار دهد. کلمات کلیدی: روش های تحلیل لرزهای عملکردی، الگوهای بارگذاری،اندرکنش خاک و سازه، روش مودال پوش آور مختلط