در سازه‌های نامتقارن به دلیل تمرکز تغییرشکل در لبه‌های سازه، سطح خسارت در المان‌های سازه‌ای به‌ویژه المان‌های لبه به‌صورت چشمگیری افزایش می‌یابد. بنابراین تأمین سطح عملکرد مورد انتظار این سازه‌ها از جمله چالش‌های تحقیقاتی جدی در مهندسی زلزله بشمار می‌رود. روش‌های مختلف طراحی بر مبنای تغییرمکان به‌عنوان ابزارهای اصلی طراحی بر اساس عملکرد مطرح می‌باشند. مطالعات صورت گرفته در زمینه لحاظ نمودن اثرات عدم تقارن در دستورالعمل‌های طراحی بر اساس تغییرمکان، محدود بوده است. به‌نحوی‌که اغلب این دستورالعمل‌ها یا فاقد ضوابط لازم برای طراحی سازه‌های نامتقارن بوده و یا در صورت وجود، از کارانی مناسب برخوردار نمی‌باشند. در میان تمامی روش‌های ارائه‌شده، روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان، به دلیل برخی مزیت‌ها همچون سهولت به‌کارگیری، عملکرد مناسب و شفافیت فرضیات مرتبط با آن از محبوبیت و مقبولیت بیشتری بین محققان برخوردار بوده و لذا امکان‌سنجی توسعه این روش برای طراحی سازه‌های نامتقارن جرمی در پلان به‌عنوان چالش موردنظر این رساله انتخاب‌شده است. سیستم قاب خمشی بتنی انعطاف‌پذیر به‌ویژه قاب‌های با تیرهای عمق کم، ازجمله متداول‌ترین سیستم‌های سازه‌ای در کشور محسوب می‌شوند. از سوی دیگر دستورالعمل موجود طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان قاب‌های خمشی، بر مبنای مطالعه روی قاب‌های دو بعدی لوله‌ای با تیرهای با عمق زیاد توسعه‌یافته است. این دو سیستم به‌واسطه تفاوت چشمگیر در تغییرمکان حد جاری شدن، به لحاظ محدوده شکل‌پذیری نیاز لرزه‌ای کاملا متفاوت عمل می‌کنند. لذا در گام اول، امکان استفاده از دستورالعمل موجود در سیستم قاب خمشی بتن‌آرمه انعطاف‌پذیر سه‌بعدی با استفاده از آنالیزهای تاریخچه زمانی غیرخطی مورد تحقیق قرار گرفته است. نتایج ارزیابی‌ها پس از اعمال اصلاحات جزئی در دستورالعمل طراحی نشان می‌دهد که ساختمان‌های طراحی‌شده در طول زلزله به سطح تغییرشکلی موردنظر طراح رسیده‌اند درحالی‌که بیشینه گریز طبقات زیر حد گریز مجاز طراحی باقی‌مانده و سطح عملکرد موردانتظار تأمین‌شده است. مقایسه عملکرد دو روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان و روش طراحی بر اساس نیرو استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش سوم برای ساختمان‌های موردمطالعه نیز نشان می‌دهد که روش طراحی بر اساس نیرو، برخلاف روش طراحی مستقیم قادر به تأمین اهداف عملکردی موردنظر نبوده و در ساختمان‌های طراحی‌شده به این روش، بین سطح تغییر شکل و گریز موردنظر طراحی و تحلیل همخوانی وجود ندارد. در ادامه رفتار لرزه‌ای پیچشی ساختمان‌های طراحی‌شده به دو روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان و طراحی بر اساس نیرو مورد ارزیابی قرارگرفته است. اثرات عدم تقارن بر سنجه‌های متعدد رفتار پیچشی لرزه‌ای ساختمان‌های طراحی‌شده به دو روش، برای خروج از مرکزیت‌های مختلف بررسی و سنجه‌های معنادار مناسب برای استفاده در دستورالعمل طراحی ساختمان نامتقارن شناسایی‌شده است. به‌منظور توسعه دستورالعمل در سازه‌های نامتقارن در پلان، یک مدل صفحه‌ای سه درجه آزاد به‌عنوان سیستم یک طبقه معادل سازه نامتقارن پیشنهاد و مدل تحلیلی مربوط به آن توسعه‌یافته است. این مدل، سازه نامتقارن چندطبقه را در ارتفاع مؤثر سازه با استفاده از یک صفحه با دو درجه آزادی انتقالی و یک درجه آزادی دورانی معادل‌سازی می‌کند. بنابراین می‌توان از این مدل ساده برای تخمین تغییرمکانهای نیاز هدف در محل مرکز جرم و لبه‌های سخت و نرم سازه بهره برد. مدل تحلیلی توسعه‌یافته با استفاده از نتایج تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی مربوط به مدل‌های سه‌بعدی مورد راستی آزمائی قرارگرفته است. کمینه نمودن اثر پیچش با انتخاب آرایش مناسب مراکز جرم، سختی و مقاومت در مدل صفحه‌ای پیشنهادی در اولویت اول و سپس محاسبه اثر پیچش کمینه بر تغییرمکان هدف نیاز در اولویت دوم به‌عنوان استراتژی طراحی انتخاب‌شده است. در ادامه ضمن بررسی دیدگاه‌های موجود در زمینه آرایش مراکز به‌منظور کمینه نمودن اثر پیچش در سازه، سناریوهای مختلف پیشنهادی توزیع مقاومت بین المان‌های باربر جانبی در پلان و متعاقب آن دستورالعمل رسیدن به آرایش مراکز انتخابی توسط طراح در هر سناریو ارائه‌شده است. درنهایت با مشخص شدن چالش‌های موجود، یک دستورالعمل بر مبنای انتخاب آرایش مراکز و محاسبه دوران اسمی مؤثر با استفاده از مدل صفحه‌ای پیشنهادی، برای طراحی سازه‌های نامتقارن در پلان پیشنهادشده است.
توسعه روش طراحی مستقیم بر اساس تغییر مکان در سازه های قاب خمشی بتن آرمه نامتقارن جرمی در پلان/ایزدی زمان آبادی اسماعیل
/توسط Arash Eslamiدر سازه‌های نامتقارن به دلیل تمرکز تغییرشکل در لبه‌های سازه، سطح خسارت در المان‌های سازه‌ای به‌ویژه المان‌های لبه به‌صورت چشمگیری افزایش می‌یابد. بنابراین تأمین سطح عملکرد مورد انتظار این سازه‌ها از جمله چالش‌های تحقیقاتی جدی در مهندسی زلزله بشمار می‌رود. روش‌های مختلف طراحی بر مبنای تغییرمکان به‌عنوان ابزارهای اصلی طراحی بر اساس عملکرد مطرح می‌باشند. مطالعات صورت گرفته در زمینه لحاظ نمودن اثرات عدم تقارن در دستورالعمل‌های طراحی بر اساس تغییرمکان، محدود بوده است. به‌نحوی‌که اغلب این دستورالعمل‌ها یا فاقد ضوابط لازم برای طراحی سازه‌های نامتقارن بوده و یا در صورت وجود، از کارانی مناسب برخوردار نمی‌باشند. در میان تمامی روش‌های ارائه‌شده، روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان، به دلیل برخی مزیت‌ها همچون سهولت به‌کارگیری، عملکرد مناسب و شفافیت فرضیات مرتبط با آن از محبوبیت و مقبولیت بیشتری بین محققان برخوردار بوده و لذا امکان‌سنجی توسعه این روش برای طراحی سازه‌های نامتقارن جرمی در پلان به‌عنوان چالش موردنظر این رساله انتخاب‌شده است. سیستم قاب خمشی بتنی انعطاف‌پذیر به‌ویژه قاب‌های با تیرهای عمق کم، ازجمله متداول‌ترین سیستم‌های سازه‌ای در کشور محسوب می‌شوند. از سوی دیگر دستورالعمل موجود طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان قاب‌های خمشی، بر مبنای مطالعه روی قاب‌های دو بعدی لوله‌ای با تیرهای با عمق زیاد توسعه‌یافته است. این دو سیستم به‌واسطه تفاوت چشمگیر در تغییرمکان حد جاری شدن، به لحاظ محدوده شکل‌پذیری نیاز لرزه‌ای کاملا متفاوت عمل می‌کنند. لذا در گام اول، امکان استفاده از دستورالعمل موجود در سیستم قاب خمشی بتن‌آرمه انعطاف‌پذیر سه‌بعدی با استفاده از آنالیزهای تاریخچه زمانی غیرخطی مورد تحقیق قرار گرفته است. نتایج ارزیابی‌ها پس از اعمال اصلاحات جزئی در دستورالعمل طراحی نشان می‌دهد که ساختمان‌های طراحی‌شده در طول زلزله به سطح تغییرشکلی موردنظر طراح رسیده‌اند درحالی‌که بیشینه گریز طبقات زیر حد گریز مجاز طراحی باقی‌مانده و سطح عملکرد موردانتظار تأمین‌شده است. مقایسه عملکرد دو روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان و روش طراحی بر اساس نیرو استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش سوم برای ساختمان‌های موردمطالعه نیز نشان می‌دهد که روش طراحی بر اساس نیرو، برخلاف روش طراحی مستقیم قادر به تأمین اهداف عملکردی موردنظر نبوده و در ساختمان‌های طراحی‌شده به این روش، بین سطح تغییر شکل و گریز موردنظر طراحی و تحلیل همخوانی وجود ندارد. در ادامه رفتار لرزه‌ای پیچشی ساختمان‌های طراحی‌شده به دو روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان و طراحی بر اساس نیرو مورد ارزیابی قرارگرفته است. اثرات عدم تقارن بر سنجه‌های متعدد رفتار پیچشی لرزه‌ای ساختمان‌های طراحی‌شده به دو روش، برای خروج از مرکزیت‌های مختلف بررسی و سنجه‌های معنادار مناسب برای استفاده در دستورالعمل طراحی ساختمان نامتقارن شناسایی‌شده است. به‌منظور توسعه دستورالعمل در سازه‌های نامتقارن در پلان، یک مدل صفحه‌ای سه درجه آزاد به‌عنوان سیستم یک طبقه معادل سازه نامتقارن پیشنهاد و مدل تحلیلی مربوط به آن توسعه‌یافته است. این مدل، سازه نامتقارن چندطبقه را در ارتفاع مؤثر سازه با استفاده از یک صفحه با دو درجه آزادی انتقالی و یک درجه آزادی دورانی معادل‌سازی می‌کند. بنابراین می‌توان از این مدل ساده برای تخمین تغییرمکانهای نیاز هدف در محل مرکز جرم و لبه‌های سخت و نرم سازه بهره برد. مدل تحلیلی توسعه‌یافته با استفاده از نتایج تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی مربوط به مدل‌های سه‌بعدی مورد راستی آزمائی قرارگرفته است. کمینه نمودن اثر پیچش با انتخاب آرایش مناسب مراکز جرم، سختی و مقاومت در مدل صفحه‌ای پیشنهادی در اولویت اول و سپس محاسبه اثر پیچش کمینه بر تغییرمکان هدف نیاز در اولویت دوم به‌عنوان استراتژی طراحی انتخاب‌شده است. در ادامه ضمن بررسی دیدگاه‌های موجود در زمینه آرایش مراکز به‌منظور کمینه نمودن اثر پیچش در سازه، سناریوهای مختلف پیشنهادی توزیع مقاومت بین المان‌های باربر جانبی در پلان و متعاقب آن دستورالعمل رسیدن به آرایش مراکز انتخابی توسط طراح در هر سناریو ارائه‌شده است. درنهایت با مشخص شدن چالش‌های موجود، یک دستورالعمل بر مبنای انتخاب آرایش مراکز و محاسبه دوران اسمی مؤثر با استفاده از مدل صفحه‌ای پیشنهادی، برای طراحی سازه‌های نامتقارن در پلان پیشنهادشده است.