دانلود پایان نامه

اولین خساراتی که در اثر وقوع زمین لرزه بوجود می آید خسارات وارد بر ساختمان هاست که باعث تلفات انسانی، اقتصادی، فرهنگی، اجتماعی و … به آنها می شود. از عوامل موثر بر خسارت ساختمانی می توان خصوصیات زمین ساختی منطقه (مدت زمین لرزه، محتوای فرکانسی، شتاب بیشینه حرکت زمین، دامنه ارتعاشی و انرژی آزاد شده) و کیفیت و کمیت ساختمان ها را نام برد. اما خسارات اصلی در زمین لرزه تلفات انسانی است که با ارزش ترین سرمایه ها هستند.
در این بخش تلاش خواهد شد تا مهمترین عواملی که به نظر می رسد در میزان آسیب دیدگی یک ساختمان بتنی تاثیر بسزایی دارند، معرفی شوند.
1-2-2-1-اختلاف بین طیف طرح و طیف پاسخ زلزله
اولین و مهم ترین دلیل برای آسیب وارده به سازه ها، تخمین نادرست مشخصات زلزله مورد انتظار برای طرح سازه است. در هر شهری هنوز سازه های قابل استفاده ای وجود دارند که قدمت آنها به هزاران سال می رسد. بنابراین، زلزله های قوی بر سازه های متنوعی اعمال می شوند که بعضی از آنها بدون هیچ گونه طراحی سازه ای ساخته شده و بعضی دیگر فقط برای بارهای ثقلی طراحی شده اند.
همچنین بعضی فقط در برابر بارهای افقی استاتیکی زلزله و بدون در نظر گرفتن نیازهای شکل پذیری و برخی دیگر یعنی جدیدترین آنها بر اساس دانش کنونی طراحی در برابر زلزله، طرحی شده اند. بنابراین منطقی است اگر انتظار داشته باشیم ساختمان هایی که مشخصات طراحی آنها بر اساس دانش کنونی نیست دچار آسیب دیدگی شوند افزون بر این، در سازه هایی که با دید مهندسی ساخته شده اند نیز احتمال آسیب دیدگی وجود دارد. این احتمال ناشی از سه دلیل زیر است:
1-اگر چه در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله پیشرفت زیادی صورت گرفته است، اما این به معنا حل مسئله حفاظت از سازه ها در برابر زلزله نیست. بنابراین غیر ممکن نیست که سازه های امروزی نیازهای لرزه ای آیین نامه های چند سال بعد را ارضا نکنند.
2-سازه های معاصر به گونه ای طراحی شده اندکه وقتی که زلزله طرح اتفاق می افتد آنها غیر ارتجاعی رفتار کنند. بنابراین انتظار می رود به میزان قابل کنترلی آسیب ببینند.
3-غالباً، طیف طرح که مطابق با ضریب رفتار و ضریب اطمینان مقیاس شده است با طیف پاسخ واقعی نسبتی ندارد. زلزله های سال 1985 مکزیکوسیتی مثالی از این واقعیت می باشد. در شکل (1-4)مقایسه ای بین طیف پاسخ و طیف طراحی این زلزله آورده شده است. بنابراین قبل از آن که درباره مشارکت هر عامل در آسیب دیدگی تعجیل نماییم بایستی پاسخ زلزله ای که باعث آن خرابی شده است با دستورالعمل هایی آیین نامه ای که ساختمان های آن ناحیه با آن طراحی شده اند مقایسه شود] 10.[
شکل 1-1: زلزله 1985 مکزیکوسیتی؛ مقایسه بین طیف پاسخ و طیف طراحی]10[
1-2-2-2- ستون های ترد
اکثر گسیختگی ایجاد شده در ساختمان های بتن آرمه به دلیل گسیختگی ستون های آن است. این شرایط می تواند به دلیل خمش و بار محوری با برش محوری فشاری زیاد ایجاد شده باشند. در موارد متعددی از ساختمان های طراحی شده در چند دهه اخیر آرماتور ستون ها با وجود بار محوری زیاد به حالت تسلیم نرسیده است در چنین مواردی گسیختگی ستون ها عموماً به دلیل اعمال بارگذاری تکراری با تعداد تکرار زیاد در ناحیه غیر ارتجاعی است (خستگی تحت بار سیکلی کم) غالبا علت عمده گسیختگی فاصله زیاد در ناحیه غیر ارتجاعی است (خستگی تحت بار سیکلی کم) غالباً علت عمده گسیختگی فاصله زیاد بین تنگ ها در نواحی بحرانی ستون است] 10.[
1-2-2-3- آرایش نامتقارن عناصر سختی در پلان
هسته راه پله یکی از مهم ترین عناصر سخت در سیستم سازه ای یک ساختمان بشمار می رود. بنابراین موقعیت (مرکزی یا غیر مرکزی بودن) آن در رفتار سازه در هنگام زلزله تاثیر بسزایی دارد.
اما بر اساس یک ارزیابی آماری که بر روی خسارت به جای مانده در ساختمان های تسالونیکی یونان انجام شد مشخص گردید که این عامل فقط تا 6% در آسیب سازها موثر بوده است. این پدیده به دلیل اثر اجزای پر کننده های میانقالی در توزیع سختی در ساختمان است و در نتیجه تاثیر خروج از محورهای ناشی از عدم تقارن اعضای سخت بتن آرمه کاهش می یابد. در مقابل، آرایش نامتقارن دیواره های بنایی به طور مشخص باعث رفتار نامناسب ساختمان خواهد شد. این آرایش نامتقارن دیوارهایی بنایی به طور مشخص باعث رفتار نامناسب ساختمان خواهد شد. این آرایش نامتقارن را می توان غالباً در طبقات همکف دید که در آنجا این دیوارها فقط در گوشه های بلوک ساختمان وجود داشته و دو طرف ساختمان برای استفاده تجاری باز گذاشته شده اند. شکل (1-2) نمونه ای از این موضوع را نشان می دهد] 10.[
شکل 1-2: محل قرارگیری مرکز سختی یک ساختمان واقع در گوشه در صورتی که اثر پر کننده ها به صورت تقریبی به حساب آید] 10.[

1-2-2-4- طبقه همکف نرم
کاهش ناگهانی سختی در تراز خاصی از یک خاصی از یک ساختمان به ویژه در یکی از طبقات تحتانی باعث تمرکز تنش در اعضای سازه ای آن طبقه نرم شده و آسیب هایی را به اعضای آن وارد می آورد. یک مثال از این حقیقت،توزیع نیروهای برشی است که در هسته بتن آرمه راه پله یک ساختمان 20طبقه اتفاق می افتد. ساختمان فوق در چهار طبقه پایینی فاقد پایینی هر گونه پر کننده بنایی است. توزیع نیروی برشی با استفاده از تحلیل غیر ارتجاعی دینامیکی به دست آمده است.
این مثال این حقیقت را روشن می سازد که در طبقات دارای پر کننده بنایی، در صورتی که پر کننده ها وارد تحلیل شوند نیروی برشی عمل کننده بر روی هسته راه پله بسیار کوچک تر خواهد بود در حالی که برای چهار طبقه پایینی بدون پرکننده بنایی، نیروی برشی حاصله بسیار بیشتر است. به همین دلیل آیین نامه های نوین لرزه ای، افزایشی را در طراحی برشی طبقات انعطاف پذیر نسبت به طبقات بالایی آنها قائل می شوند. این آیین نامه ها همچنین برای ایجاد پدیده محصور شدگی بتن ستون ها با ایجاد تنگ های نزدیک به هم و یا مارپیچ با گام کم در سراسر ارتفاع طبقات نرم تاکید می ورزند تا بدین شکل پذیری این گونه ستون ها افزایش یابد. معمول ترین حالت طبقه نرم سیستم پیلوت یا طبقه همکف باز است که برای مقاصد تجاری استفاده می شود. در چنین مواقعی، در حالی که طبقات بالا به دلیل وجود پر کننده های بنایی سختی زیادی دارند، طبقه همکف سختی کمی دارد زیرا فقط اعضای سازه ای قائم در ایجاد سختی مشارکت دارند. در این ساختمان ها تقریباً تمام آسیب دیدگی ها به اعضای قائم طبقه همکف محدود می شود و این در حالی است که بقیه سازه دست نخورده باقی می ماند بر خلاف این مورد در ساختمان هایی که در طبقه همکف خود دارای پر کننده هستند، آسیب دیدگی در تمام سازه پخش شده و شدت آن از طبقه فوقانی کمتر می شود] 10.[
1-2-2-5- ستون های کوتاه
ستونهایی که دارای a کوچکتر یا مساوی با عدد 2هستند را عموما ستون کوتاه گویند a= که
H عمق مقطع ستون است). این ستون ها تحت برش سیکلی دارای رفتار کاملاً متفاوتی هستند و احتمال وقوع گسیختگی ترد در آنها بیشتر است. ستون های کوتاه را اغلب می توان در ساختمان های مدارس و سازه های صنعتی مشاهده کرد. در این ساختمان ها از پر کننده های بنایی برای ایجاد بازشوهایی در طول کل دهانه قاب بتن آرمه استفاده شده است. این اعضاء ضخیم، وقتی که به صورت معمولی با آرماتورهای طولی و تنگ های عرضی ساخته شوند و سپس در معرض بارگذاری محوری نسبتاً سنگینی قرار گیرند با خرد شدن بتن در امتداد قطار خراب گسیخته می شوند اگر بار محوری کم باشد محتمل ترین مورد گسیختگی، لغزش برشی در امتداد ترکهای دو انتهای عضو است. مطلب اخیر شبیه گسیختگی تیرهای اتصال در دیوارهای برشی مزدوج است] 10.[