پژوهشنامه پاییز ۹۱

تعیین سطح شکست بحرانی شیروانیهای خاکی و بهینه نمودن آنها یکی از مسائل مهم در آنالیز پایداری شیبها می-باشد. غیرخطی بودن توابع مرتبط با بهینه یابی سطح شکست بحرانی شیروانیها، وجود مینیمم های محلی گسترده طی فرآیند بهینه یابی و همچنین نیاز به الگوریتمی سریع و کارا جهت تولید سطوح شکست در زمانی که این سطوح غیردایره-ای هستند، از جنبه های درخور توجه پیچیدگیهای این مسأله می باشد. در تحقیق حاضر به کمک الگوریتم اجتماع ذرات، سطوح شکست محتمل دایره ای و غیردایره ای شیروانیهای خاکی همگن و غیر همگن، تحت بار گذاریهای مختلف استاتیکی و لرزه ای تعیین گردیده است. مقایسه نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج سایر محققین و همچنین برخی نرم افزارهای متداول، نشاندهنده کارآیی بالای این روش و بهبود روند محاسبات می باشد

محمود حسینی و محمد سربندی فراهانی

سامانه تأمین آب، یکی از شریانهای حیاتی مهم در شهرها می باشد که آسیب پذیری آن در برابر زلزله های گذشته ثابت شده است. این شبکه ها به واسطه پراکندگی و قرارگیری در سطح گسترده و شرایط گوناگون زمین، در زلزله آسیب قابل -توجه می بینند که علاوه بر زیانهای مستقیم پیامدهایی مانند عدم توانایی در مهار آتش به علت قطع آب، مشکلات بهداشتی و مهاجرت را به وجود آورده و زندگی مردم تا روزها وحتی ماهها پس از زلزله دچار مشکل می شود. وصل سریع و کوتاه کردن زمان قطع آب یک خواست عمومی است و ناکارآمدی در این خصوص نارضایتی مردم را به دنبال دارد. بدیهی است هر گونه دیرکرد در تعمیرات شبکه های آبرسانی و وصل آب و عدم رعایت اولویتها باعث آسیبهای اساسی در ابعاد اجتماعی، اقتصادی و بهداشتی می شود. یکی از اقدامات اساسی برای مدیریت شرایط اضطراری و بازگرداندن اوضاع به حالت عادی انجام سریع تعمیرات در سامانه های آسیب دیده می باشد و این امر مستلزم وجود برنامه و دستورالعملی از پیش تدوین شده می باشد و در صورت نبود برنامه تعمیرات، انجام کار با تأخیر فراوان روبرو خواهد شد، بنابراین ضرورت تدوین یک برنامه جامع و کاربردی در این باره احساس می گردد. هدف از این مقاله، پیشنهاد برنامه تعمیرات شبکه های آبرسانی پس از زلزله به منظور کاهش پیامدهای ناخواسته ناشی از نبود آب در جامعه آسیب دیده و در شرایط بحرانی پس از وقوع زلزله می باشد. دستاورد نهایی این مقاله در قالب پیشنهاد برنامه تعمیرات پس از زلزله که با توجه به بررسی تجربیات زلزله های گذشته ایران و سایر کشورها به دست آمده ارائه می گردد.

کفها به عنوان دیافراگم افقی و اولین جزء از سیستم باربر جانبی وظیفه انتقال بارهای جانبی را به اجزای قائم باربر جانبی بر عهده دارند. در روشهای متداول تحلیل و طراحی سازه‌ها، فرض معمول این است که دیافراگم کف در صفحه خود به صورت کاملاً صلب عمل می‌نماید و نیروهای جانبی به نسبت سختی اجزای قائم مقاوم بین آنها توزیع می گردد. در صورتی‌که در بسیاری از موارد سقفهای ساختمان به صورت نیمه‌صلب عمل کرده و انعطاف‌پذیری آنها باعث می‌گردد که توزیع نیروی جانبی بین عناصر مقاوم به نسبت سختی آنها صورت نگیرد. موضوع اصلی این تحقیق ارزیابی اثر انعطاف‌پذیری دیافراگم کف بر پاسخ لرزه‌ای ساختمانهای فولادی مهاربندی شده با سقفهای تیرچه‌ای در محدوده‌های خطی و غیرخطی در روش سطح عملکرد می‌باشد. با مقایسه و بررسی نتایج می‌توان نتیجه گرفت که روش طراحی بر اساس فرض دیافراگم صلب که در آیین نامه های کنونی زلزله وجود دارد، نمی تواند برآورد و ارزیابی صحیحی از جابه جایی نسبی و سطح تقاضای شکل پذیری در اعضای اصلی سیستم باربر جانبی یعنی بادبندها، به خصوص در طبقات پایین ساختمانهایی که دارای نسبت دهانه به عرض زیاد باشند (نسبت بزرگتر از سه) انجام دهد؛ به علاوه انعطاف پذیری دیافراگم باعث تفاوت الگوی پخش بار بین بادبندها با حالت دیافراگم صلب می‌شود. این تفاوت باعث ایجاد نیروهای زیادتری در بادبندهایی که سطح بارگیر بیشتری دارند، می گردد. همچنین مدل دیافراگم انعطاف پذیر جابه جایی نسبی و تغییر‌شکل بیشتری در قابهای سازه به خصوص قابهای میانی ایجاد می‌کند که این افزایش جابه جاییها می‌تواند منجر به افزایش نیرو درون بادبندهای این قابها شود، در حالی که این اعضاء در روش دیافراگم صلب برای انتقال این نیروها طراحی نشده‌اند.

نیروِی اصطکاک یکی از پرکاربردترین پدیده های طبیعت است که در مهندسی زلزله نیز کاربردهای فراوانی دارد. بر خلاف تصور، مقدار ضریب اصطکاک در طول زمان زلزله ثابت نیست و علاوه بر سرعت نسبی دو سطح به فرکانس و دامنه نوسان قائم نیز بستگی دارد. برای محاسبه مقدار این ضریب باید فرکانس و دامنه نوسان قائم را در هر لحظه محاسبه کرد که یکی از بهترین راههای محاسبه این کمیات استفاده از تبدیل موجک می باشد. یکی از کاربردهای اصطکاک در مهندسی زلزله، پایه های اصطکاکی می باشد که در این تحقیق نیز مورد توجه قرار گرفته و تغییرات ایجاد شده در ضریب اصطکاک در سه رکورد مختلف زلزله محاسبه و نشان داده شده است. لازم به ذکر است مؤلفه قائم زلزله علاوه بر اینکه ضریب اصطکاک را متأثر می سازد، مقدار نیروی قائم بین پی و ساختمان را نیز تحت تأثیر قرار می دهد. بررسیهای این تحقیق نشان می دهد که در لحظات لغزش مقدار ضریب اصطکاک با در نظرگیری اثر مؤلفه قائم همواره کوچکتر از زمانی است که از زلزله قائم صرفنظر می گردد.

یکی از خسارات ناشی از زلزله، ضربه دو سازه مجاور هم با فاصله ناکافی است. از ایمن ترین و آسانترین راههای مقابله با پدیده ضربه رعایت حداقل فاصله جانبی لازم است. در پژوهش حاضر، مقدار فاصله لازم بین سازه های فولادی قاب خمشی متوسط برای مقابله با پدیده ضربه مورد بحث و ارزیابی قرار می گیرد. برای برآورد حداقل فاصله مجاز لازم بین دو سازه مجاور نیاز است که از تغییرمکانهای غیرخطی سازه آگاهی داشته باشیم، لذا برای این منظور با استفاده از تحلیل غیرخطی دینامیکی تاریخچه زمانی به کمک نرم افزار SAP1 مقادیر فوق را باید به دست آورد. این کار برای سازه های مورد نظر (مدل های سه، شش، نه، دوازده و پانزده طبقه) انجام می شود، لازم به ذکر است سازه مورد مطالعه در پلان و در ارتفاع منظم بوده و اثر پیچش در نظر گرفته نشده است. برای تحلیل از ده رکورد زلزله استفاده شده و در انتها از پاسخ سازه ها میانگین گیری می شود. برای به دست آوردن حداقل درز انقطاع سازه هایی با تعداد طبقات مختلف در کنار یکدیگر قرار داده می شود و سپس این فاصله به روش SRSS2 به دست می آید و در انتها اعداد به دست آمده با مقادیر پیشنهادی استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) و IBC 2009 مقایسه می شود. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که مقادیر پیشنهادی استاندارد ۲۸۰۰ برای تعیین حداقل درز انقطاع به روش یک صدم ارتفاع و یا به روش تغییرمکان جانبی نسبی آن طبقه ضربدر ضریب رفتار ساختمان صحیح نبوده و نیاز به اصلاح دارد. بخش دیگری از نمودارها که با کلمه GAP مشخص و به صورت حاصلضرب تغییرمکان جانبی (مراکز جرم) در ضریب رفتار سازه تعریف شده است، هر چند از دو روش پیشنهادی استاندارد ۲۸۰۰ اختلاف کمتری را با مقادیر به دست آمده از تحلیل غیرخطی دینامیکی نشان می دهد که در هر حالت قابل قبول نمی باشد. ولی نتایج تحلیل با روابط پیشنهادی IBC2009 که در مقاله به آن اشاره شده بسیار به هم نزدیک بوده، بنابراین برای تعیین حداقل درز انقطاع بین دو سازه قاب خمشی فولادی متوسط استفاده از روابط IBC2009 توصیه می شود.

علی چیگویی و محمدعلی رهگذر

در حال حاضر بهترین روش برآورد پارامترهای لرزه ای سازه ها، تحلیل دینامیکی غیرخطی می باشد. ولی به دلیل پیچیدگی و زمان بر بودن آن، محققین و آیین نامه های مدرن اخیراً کاربرد تحلیل های استاتیکی غیرخطی موسوم به پوش-آور مرسوم را پیشنهاد نمودند. با توسعه کاربرد تحلیل پوش آور در سالهای اخیر روشهای پوش آور پیشرفته متعددی برای لحاظ کردن رفتار واقعبینانه سازه ها از جمله اثر مودهای بالاتر و یا اثر تغییرات مشخصات مودال سازه در طول تحلیل ناشی از تسلیم اعضاء پیشنهاد شده است. جهت رفع نواقص روش پوش آور مرسوم، آنالیز پوش آور تطبیقی به عنوان یکی از روشهای جایگزین پیشنهاد گردیده که در آن در هرگام با توجه به کاهش سختی المانهای سازه الگوی بارگذاری اصطلاحاً به هنگام گردد. در بعضی از موارد نیروهای زلزله چندین برابر مقداری هستند که از محاسبات نیروی زلزله که بر اساس ضوابط آیین نامه ها به دست می آید. این کاهش به وسیله ضریبی به نام ضریب رفتار انجام می شود. در این تحقیق، شیوه طراحی لرزه ای سازه ها و پارامترهای مؤثر در طراحی لرزه ای سازه های ترکیبی با استفاده از منحنی ظرفیت به دست آمده از تحلیل پوش آور تطبیقی توضیح داده شده است. در این تحقیق ضریب رفتار، ضریب شکل پذیری و ضریب اضافه مقاومت قاب ترکیبی یا دوگانه خمشی بتنی همراه با مهاربند هم محور فولادی و قاب خمشی فولادی همراه با دیوار برشی بتنی با استفاده از آنالیز پوش آور تطبیقی به دست آمده است. برای این منظور از شش قاب ترکیبی با تعداد طبقات پنج، ده و پانزده که بر مبنای آیین نامه ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) طراحی شده اند، استفاده شده است. همچنین از طیف زلزله مرتبط با ۲۲ شتابنگاشت معرفی شده آیین نامه FEMA695 برای FAR-FEILD در آنالیز پوش آور تطبیقی (APA) استفاده شده است. ضریب رفتار به دست آمده در این مقاله به صورت میانگین از جداول ضریب رفتار با استفاده از آنالیز پوش آور تطبیقی برای قابهای ترکیبی یا دوگانه برابر با ۲۲/۷ به دست آمده است. با توجه به جداول و نمودارهای رفتار لرزه ای، شکل پذیری قاب خمشی بتنی با مهاربند هم محور فولادی از قابهای دیگر بالاتر بوده و این مورد رفتار مناسبتر این قاب ترکیبی را در برابر زلزله و اهمیت این قاب را در امر بهسازی سازه ها می رساند. با توجه به نتایج حاصل از ضریب رفتار و تفاوت ضرایب در ارتفاع به نظر می رسد اگر ضریب رفتار با توجه به ارتفاع ساختمان مشخص شود، بهتر است.