دانلود پایان نامه
1-2-2 تاریخچه ی زمانی زلزله
اکثر آیین نامه های ساختمانی، استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی را برای تحلیل و ظراحی سازه های نا منظم توصیه می کنند. همچنین در صورت استفاده از جداساز لرزه ای پایه و میراگرهای الحاقی در ساختمان باید تحلیل تاریخچه زمانی صورت گیرد. معمولا آیین نامه های ساختمانی مقرر می دارند که در صورت استفاده از سه رکورد، بیشینه ی پاسخ ها و در صورت استفاده از 7 رکورد، مقدار میانگین نتایج، ملاک عمل قرار گیرد. البته توجه شود که نوعا تعداد بسیار بیشتری رکورد برای تعیین عملکرد سیستم مورد نیاز است.
می توان از سایت های متعددی در اینترنت برای دستیابی به رکورد های متناسب برای شرایط محل و مکانیزم گسلش و فاصله استفاده کرد. یکی از پایگاههای مفید در این زمینه سایت پییر است. در این سایت می توان با توجه به بزرگا و فاصله ی مورد نظر، نسبت به انتخاب رکورد مناسب با توجه به مکانیزم گسلش، مسیر و شرایط خاک ساختگاه اقدام کرد. رکوردهای مصنوعی نیز در تحلیل تاریخچه زمانی مورد استفاده قرار می گیرند. پس از انتخاب رکورد های مناسب برای ساختگاه می توان طیف پاسخ طرح برای ساختگاه را با استفاده از نرم افزارهای متعددی تعیین کرد[7]
طیف: مفهوم طیف برای برای اولین بار در سال های 1930 توسط بایوت مطرح شد. از آنجا که طیف ها مستقیما در بارگذاری لرزه ای اثر دارند، در نتیجه از اهمیت خاصی برخوردارند. بنابراین امروزه در تمام شاخه های طراحی و مهندسی زلزله طیف جزء اساسی ترین مفاهیم می باشد.
طیف پاسخ: طیف پاسخ عبارتست از نمودار حداکثر یک پاسخ انتخابی (نظیر تغییر مکان، سرعت و یا شتاب) در مقابل زمان تناوب طبیعی ارتعاش سیستم ( ویا کمیتهای وابسته نظیر فرکانس دوره ای ). طیف پاسخ که با چنین مفهومی، کاربرد بسیار وسیعی در مهندسی زلزله و مهندسی سازه دارد، برای اولین بار توسط بیوت در سال 1932 مطرح شد. در بسط این مفهوم هاوزنر در سال 1941 نقش بسزایی داشته است. با توجه به تعریف ارائه شده برای زیف پاسخ، طیفهای متفاوتی از جمله طیف پاسخ تغییر مکان، طیف پاسخ سرعت و طیف پاسخ شتاب می توان رسم کرد. اما نکته قابل توجه اینکه جهت محاسبه نیروهای الاستیک بوجود آمده در سازه ناشی از یک زلزله، استفاده از طیف پاسخ تغییر مکان کفایت می کند. دو طیف دیگر که معمولا در روش طیفی مورد استفاده قرار می گیرند، طیف شبه سرعت و طیف شبه شتاب می باشند. شبه سرعت و شبه شتاب در واقع، سرعت و شتاب وابسته به تغییر مکان هستند و از لحاظ کاربردی به علت مشخصه هایی که دارند، دارای اهمیت هستند. بنابراین طیف پاسخ وسیله ای مناسب و کاربردی برای تحلیل سازه ها در مقابل نیروهای زلزله است و نشاندهنده حداکثر پاسخ سیستمهای یک درجه آزادی خطی با زمان تناوبT و میرایی ξ تحت یک شتاب نگاشت زلزله خاص می باشد. معمولا بعد از ثبت شتاب نگاشتهای هر زلزله قوی ، طیفهای پاسخ بلافاصله رسم ومنتشر می شوند. وجود تعداد کافی از این طیفها، ایده منطقی و وسیعی از طبیعت لرزشهایی که ممکن است در آن منطقه رخ دهد بدست می دهد. با ثبت شتاب نگاشت در نقاط مختلف از یک زلزله و رسم طیف پاسخ آنها، تاثیر عواملی نظیر فاصله تا گسل مسبب زلزله، شرایط خاک و زمین شنای منطقه در پاسخ زلزله می تواند مورد مطالعه قرار گیرد و در صورتی که طیف پاسخ یک زلزله در دست باشد مقدار حداکثر تغییر شکل یا حداگثر نیروی اینرسی یک سیستم یک درجه آزادی الاستیک را می توان تعیین نمود. و در این نقاط نیاز به هیچگونه تحلیل دینامیکی برای یافتن مقادیر یاد شده نیست[5].
طیف طرح: طیف طرح از انجام محاسبات آماری بر روی مجموعه ای از طیفهای پاسخ مربوط به داده های ثبت شده با خصوصیات مشترک، بدست می آید. انتخاب طیفهای پاسخ، به منطور تولید طیفهای طرح، از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. از آنجاییکه مقادیر حرکت زمین برای داده های ثبت شده زمین لرزه های مختلف با یکدیگر اختلاف دارند، از طیفهای پاسخ مطلق نباید استفاده شود و قبل از انجام محاسبات آماری باید این پاسخ ها به نحو مناسبی همپایه شوند که عموما از طریق مقادیر حداکثر حرکت زمین این عمل صورت می پذیرد. منظور از انجام محاسبات آماری، محاسبه مقادیر میانگین و انحراف معیار پاسخ های طیفی در یک زمان تناوب معین می باشد. عرض طیف طرح می تواند برابر با مقدار میانگین باشد، که در آن صورت طیف پاسخ میانگین خوانده می شود و یا اینکه برابر میانگین بعلاوه یک واحد انحراف معیار باشد که چنین طیفی، طیف طرح فوق میانگین نامیده می شود[5].
برای طرح لرزه ای سازه های جدید و یا برآورد مقاومت لرزه ای سازه های موجود، نمی توان تنها به طیف پاسخ حاصل از یک یا چند رکورد اکتفا کرد، زیرا اولا رکوردهای انتخابی نمی توانند بیان گر رفتار و نحوه ی عملکرد زلزله هایی باشند که در آینده ممکن است به وقوع بپیوندند؛ ثانیا تغییرات شدید طیف پاسخ به خصوص در محدوده ی پریودهای کم در زلزله های مختلف، امکان انتخاب مقدار مشخصی برای پاسخ سازه را از طراح، سلب می کند و با تغییرات اندکی پریود، ممکن است پاسخ سازه به میزان قابل ملاحظه ای دستخوش تغییرات شود[4]. در این تحقیق طیف طرح، طیف آیین نامه 2800 ایران می باشد.
1-2-3 هموار کردن طیف پاسخ ناشی از رکوردهای مختلف
باید توجه شود که طیف پاسخ برای بررسی پاسخ سازه در یک زلزله مشخص کاربرد دارد و نباید از آن برای طراحی استفاده کرد. زیرا یک رکورد به تنهایی نمی تواند بیانگر نحوه ی عملکرد زلزله هایی باشد که در آینده واقع می شوند. یکی از روش های ساخت طیف طراحی، استفاده از مجموعه ی معینی از طیف های پاسخ ناشی از یک گروه مناسب رکوردهای زلزله است. برای انتخاب مجموعه ی مشخصی از رکورد های زلزله، یکی از روش های زیر قابل انجام است:
انتخاب زلزله هایی با بزرگا و فاصله مشخص از گسل که شرایط زلزله طرح را ارضا کنند.
استفاده از رکوردهایی که طیف حاصل از آنها به یک طیف طرح خاص (طیف آیین نامه) مقیاس شده اند.
استفاده از مجموعه رکوردهایی که با سازوکار لرزه خیزی منطقه هم خوانی داشته باشند.
طیف پاسخ هر یک از رکوردهای انتخابی در محدوده معینی از پریودها و برای مقدار میرایی خاص میانگین گیری می شود. طیف میانگین نسبت به طیف حاصل از هر رکورد بسیار هموارتر است. مقدار انحراف معیار استاندارد برای به دست آوردن طیف با احتمال فراگذشت معین کاربرد دارد.
1-2-4 طیف طرح مقیاس شده
تمام آیین نامه ها طیفی را به عنوان طیف طراحی سازه ها در برابر زلزله معرفی می کنند. بسیاری از این طیفهای طرح، از نوع طیفهای مقیاس شده می باشد[5].
سه گام برای تولید طیف طرح مقیاس شده طی می شود:
تهیه یک طیف طرح استاندارد
تعیین پارامتر مقیاس کننده
تهیه طیف طرح
1-2-5 ضوابط آیین نامه ای
نیروی ارتجاعی زلزله: نیروی ارتجاعی زلزله از ضرب شتاب پاسخ سازه در وزن آن بدست می آید. شتاب پاسخ خود حاصلضرب شتاب اوج زمین(که شتاب پایه نامیده می شود) در ضریب بازتاب است، بنابراین نیروی ارتجاعی زلزله از فرمول (1-1) محاسبه می شود.