بررسی پارامتر سختی جانبی طبقه در میان آیین نامه های لرزه ای وارائه روش تحلیل وطراحی جهت توزیع مناسب سختی ومقاومت

چکیده از دلایل مهم خرابی ساختمان ها هنگام زلزله، ایجاد پیچش و تشکیل مکانیزم نا مطلوب (ایجاد طبقه نرم یا طبقه ضعیف) در اثر نامنظم بودن سازه می باشد. در طراحی مطلوب سازه ها انتظارمی رود که تمام اعضای شکل پذیر سازه ها در اتلاف انرژی ورودی زلزله سهیم باشند و ازتشکیل مکانیسم های نامطلوب سازه ای تا حد امکان جلوگیری شود. در آیین نامه های ساختمانی گوناگون، به منظور جلوگیری از ایجاد مکانیسم های نامطلوب فوق ضوابطی برای ساختمان های نامنظم در نظر گرفته شده است. مطابق آیین نامه های طراحی لرزه ای، ملاکهای طبقه بندی ساختمان های نامنظم بر اساس مفاهیم خروج از مرکزیت، سختی ومقاومت جانبی طبقه میباشد. در این تحقیق در ابتدا ضوابط آیین نامه کشورهای مختلف درخصوص تعریف ساختمان نامنظم گردآوری ومقایسه شده است. این مقایسه حاکی از آن است که معیارهای طبقه بندی ساختمان ها در آیین نامه های مختلف یکسان نبوده و در مواردی متناقض می باشند. درحالیکه برخی آیین نامه ها، خروج از مرکزیت طراحی (فاصله بین مرکز جرم تا مرکز سختی) را به عنوان معیاری جهت ارزیابی رفتار ساختمان ها ی نامنظم درپلان(ساختمان نامتقارن پیچشی) در نظر می گیرند، در برخی آیین نامه های دیگر این معیار فاصله بین مرکز جرم ومرکز برش در نظر گرفته شده است. از سوی دیگر آیین نامه های طراحی فوق، تعریف مشخص و واحدی از مرکز سختی ومرکز برش در ساختمان های چند طبقه ارائه نمی دهند. به همین دلیل در این تحقیق روش جدید وکاملی برای تعیین محل مرکز سختی در تراز های مختلف ساختمان چند طبقه ارائه گردیده و عوامل موثر درتعیین مرکز سختی بررسی شده است. نتیجه ای که از این قسمت حاصل می شود این است که بر خلاف سازه های یک طبقه که می توان در آنها نقطه مشخصی را به عنوان مرکز سختی طبقه در نظر گرفت، در سازه های چند طبقه نقطه ای که به عنوان مرکزسختی در طبقات مختلف سازه شناسائی می شودالزاما وابسته به الگوی بارگذاری جانبی سازه میباشد. از طرف دیگر، عدم توزیع یکنواخت سختی ومقاومت جانبی می تواند به بی نظمی در ارتفاع سازه منجر شود. توزیع غیر یکنواخت سختی ومقاومت در ارتفاع سازه منجر به تسلیم ستون ها قبل از تیر و تشکیل مکانیسم های نامطلوب ( طبقه نرم یا طبقه ضعیف ) و در نهایت شکست طبقه و انهدام ساختمان می -شود. درتحقیق حاضر به منظورجلوگیری ازچنین شکست هایی ودستیابی به مکانیسم مطلوب، روش جدید "طراحی پلاستیک مبتنی بر مفهوم موازنه انرژی "برای سازه ها با سیستم قاب خمشی پیشنهاد شده است. این روش برای در نظر گرفتن اثرات بارثقلی و اثرات مرتبه دوم توسعه داده شده است. روش پیشنهادی، تشکیل مکانیسم مطلوب را در حالت نهایی برای سازه تضمین می نماید. در روش پیشنهادی برش پایه طراحی با استفاده از انرژی ورودی زلزله از طیف سرعت ومکانیسم مطلوب نهایی وتغییر مکان جانبی هدف به دست آورده می شود. به منظور مقایسه پاسخ لرزه ای سازه طراحی شده به روش انرژی پیشنهادی و روش متداول استاتیکی معادل، سه قاب 5،10 و15 طبقه را به دو روش فوق طراحی نموده و نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی آنها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که در قابهای طراحی شده به روش متعارف، علیرغم رعایت کردن شرط تیرضعیف-ستون قوی، مفاصل پلا ستیک به صورت نامنظم تشکیل می شود و سازه در مکانیسم نامطلوب طبقه نرم دچار شکست می شود. در قاب طراحی شده به روش انرژی مکانیسم تسلیم سازه تقریبا با مکانیسم مطلوب طراحی سازه مطابقت دارد و مفاصل پلاستیک تقریبا درتمام تیرها، که عضو های شکل پذیر سازه می باشند، تشکیل شده است که باعث افزایش جذب واستهلاک انرژی وافزایش شکل پذیری سازه شده است.