روشهای طراحی براساس تغییرمکان، از آخرین ابزارها جهت طراحی لرزه ای سازه ها براساس عملکرد می‌باشد. در ۱۵ سال اخیر، محققان مختلفی، روشهایی جهت طراحی براساس تغییرمکان ارائه نموده‌اند که از مهمترین آنها، روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان می‌باشد که توسط پریستلی و همکاران معرفی و توسعه داده شده است. در این روش طراحی، سعی بر آن است تا به جای اینکه سازه محدود شود، برای رسیدن به یک هدف عملکردی تحت یک شدت لرزه‌ای معین طراحی شود. در این روش طراحی، مقاومت مورد نیاز در محل مفاصل پلاستیک مشخص شده، جهت رسیدن به اهداف عملکردی که بصورت تغییرمکان هدف تعریف می‌شود، محاسبه می‌گردد. سپس با استفاده از روش طراحی ظرفیت ، اطمینان حاصل می‌شود که مفاصل پلاستیک فقط در محلهای موردنظر بوجود می‌آید و مودهای تغییرشکل غیرارتجاعی تشکیل نمی‌شود.
در سال ۲۰۰۶، روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان، توسط سالیوان و پریستلی برای سازه‌های بتنی دارای دیواربرشی (سازه‌های قاب-دیوار) توسعه داده شد. برای توسعه روش دو کار صورت گرفته است. اول ارائه رابطه‌ای برای جابجایی سازه‌های قاب-دیوار در پاسخ بیشینه جهت فراهم شدن امکان محاسبه خصوصیات سازه یکدرجه آزاد معادل و دوم ارائه رابطه‌ای برای شکل‌پذیری یا میرایی ویسکوز معادل سیستم یکدرجه آزاد که اندرکنش قاب-دیوار را منظور نماید. از مهمترین خصوصیات روش ارائه‌شده، منظورنمودن اندرکنش قاب-دیوار است
برای بررسی روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان و مقایسه آن با روشهای نیرویی (ویرایش سوم استاندارد ۲۸۰۰)، یک سازه بتنی با دیوار برشی سه‌بعدی با ابعاد ۲۴*۴۰ متر مدنظر قرار گرفت که در هر دو راستا دارای دهانه‌های ۸ متری بوده و ارتفاع طبقات آن ۳/۵ متر می‌باشد. سقف طبقات، دال با ضخامت ۱۵ سانتیمترمربع، بار زنده طبقات ۲۰۰ کیلوگرم بر مترمربع و درصد مشارکت بار زنده در بار لرزه‌ای ۲۰% فرض گردیده است.
در این پایان‌نامه، طراحی سازه‌ها بر مبنای طیف طرح استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) انجام شده و برای ارزیابی از رکوردهای مصنوعی استفاده گردیده است که منطبق بر طیف طرح می‌باشد. در این مطالعه شتاب بیشینه زمین برابر با g35/0، نوع خاک ۳، ضریب اهمیت ۱ در نظر گرفته شده است. در تحلیلهای تاریخچه زمانی غیرخطی، مقاومت بتن هسته با استفاده از روابط مندر و همکاران (۱۹۸۸) محاسبه گردید.
برای تولید زلزله‌های مصنوعی منطبق بر طیف، از روش تبدیل موجک استفاده شده است. در این روش از شتابنگاشتهای واقعی ثبت شده در زلزله‌های گذشته، جهت تولید شتابنگاشتهای مصنوعی استفاده می‌شود. شتابنگاشتهای واقعی که برای تولید این رکوردها استفاده گردیده‌اند، از شتابنگاشتهای پایگاه اطلاعات جنبش قوی زمین دانشگاه برکلی، که نوع خاک ایستگاه ثبت آنها طبق طبقه‌بندی USGS، از نوعC با سرعت موج برشی بین ۱۸۰ تا ۳۶۰ متر بر ثانیه (معادل خاک نوع ۳ استاندارد ۲۸۰۰ ایران) می‌باشد، انتخاب شده است.
در بررسی روش طراحی براساس نیرو مطابق استاندارد ۲۸۰۰، برای مقایسه نمودن پاسخ سازه به رکوردهای مصنوعی و واقعی، ۷ زوج شتاب‌نگاشت واقعی مطابق جدول (۳-۱) انتخاب شده و برطبق بندهای (۲-۴-۱-۴) و (۲-۴-۳-۱) استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) مقیاس گردیده است. مقایسه نتایج میانگین تغییرمکانهای بیشینه ثبت‌شده در تحلیلهای غیرخطی نشان می‌دهد که روش DDBD نسبت به روش نیرویی استاندارد ۲۸۰۰، به نحو بهتری تغییرمکانهای واقعی سازه در محدوده غیرارتجاعی را برآورد می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که روش DDBD برخلاف روش نیرویی استاندارد ۲۸۰۰، حد شاخص تغییرمکان نسبی را ارضا نموده و در واقع سطح ایمنی جانی را تامین می‌نماید در حالیکه روش نیرویی، علاوه بر اختلاف زیاد مقادیر شاخص تغییرمکان نسبی طراحی و آنچه در تحلیلها بدست آمده است، سطح ایمنی جانی را تامین نمی‌نماید.
هرچند هر دو روش، پروفیل برش طبقات را به نحو مناسبی برآورد می‌کنند، اما نتایج نشان می‌دهد که روش DDBD توانسته است ایجاد مکانیسم موردنظر خود یعنی تسلیم‌شدن تیرها، پایه ستونهای طبقه اول و پایه دیوارها را تامین سازد در حالیکه در روش نیرویی چنین به نظر نمی‌رسد.
مقادیر میانگین برش پایه بیشینه ثبت‌شده در تحلیلهای تاریخچه‌زمانی غیرخطی به مقادیر طراحی نزدیک است با این تفاوت که در روش استاندارد ۲۸۰۰، مقادیر ثبت‌شده در تحلیلها تا ۱۰% بیشتر از مقادیر طراحی است اما در روش DDBD، مقادیر ثبت‌شده با حاشیه امنیت مناسبی، کمتر از مقادیر طراحی است.
مقایسه عملکرد سازه های بتنی با دیوار برشی طراحی شده براساس تغییرمکان و براساس نیرو با استفاده از مدلهای سه بعدی/تابناک عادل
/توسط Arash Eslamiروشهای طراحی براساس تغییرمکان، از آخرین ابزارها جهت طراحی لرزه ای سازه ها براساس عملکرد می‌باشد. در ۱۵ سال اخیر، محققان مختلفی، روشهایی جهت طراحی براساس تغییرمکان ارائه نموده‌اند که از مهمترین آنها، روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان می‌باشد که توسط پریستلی و همکاران معرفی و توسعه داده شده است. در این روش طراحی، سعی بر آن است تا به جای اینکه سازه محدود شود، برای رسیدن به یک هدف عملکردی تحت یک شدت لرزه‌ای معین طراحی شود. در این روش طراحی، مقاومت مورد نیاز در محل مفاصل پلاستیک مشخص شده، جهت رسیدن به اهداف عملکردی که بصورت تغییرمکان هدف تعریف می‌شود، محاسبه می‌گردد. سپس با استفاده از روش طراحی ظرفیت ، اطمینان حاصل می‌شود که مفاصل پلاستیک فقط در محلهای موردنظر بوجود می‌آید و مودهای تغییرشکل غیرارتجاعی تشکیل نمی‌شود.
در سال ۲۰۰۶، روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان، توسط سالیوان و پریستلی برای سازه‌های بتنی دارای دیواربرشی (سازه‌های قاب-دیوار) توسعه داده شد. برای توسعه روش دو کار صورت گرفته است. اول ارائه رابطه‌ای برای جابجایی سازه‌های قاب-دیوار در پاسخ بیشینه جهت فراهم شدن امکان محاسبه خصوصیات سازه یکدرجه آزاد معادل و دوم ارائه رابطه‌ای برای شکل‌پذیری یا میرایی ویسکوز معادل سیستم یکدرجه آزاد که اندرکنش قاب-دیوار را منظور نماید. از مهمترین خصوصیات روش ارائه‌شده، منظورنمودن اندرکنش قاب-دیوار است
برای بررسی روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان و مقایسه آن با روشهای نیرویی (ویرایش سوم استاندارد ۲۸۰۰)، یک سازه بتنی با دیوار برشی سه‌بعدی با ابعاد ۲۴*۴۰ متر مدنظر قرار گرفت که در هر دو راستا دارای دهانه‌های ۸ متری بوده و ارتفاع طبقات آن ۳/۵ متر می‌باشد. سقف طبقات، دال با ضخامت ۱۵ سانتیمترمربع، بار زنده طبقات ۲۰۰ کیلوگرم بر مترمربع و درصد مشارکت بار زنده در بار لرزه‌ای ۲۰% فرض گردیده است.
در این پایان‌نامه، طراحی سازه‌ها بر مبنای طیف طرح استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) انجام شده و برای ارزیابی از رکوردهای مصنوعی استفاده گردیده است که منطبق بر طیف طرح می‌باشد. در این مطالعه شتاب بیشینه زمین برابر با g35/0، نوع خاک ۳، ضریب اهمیت ۱ در نظر گرفته شده است. در تحلیلهای تاریخچه زمانی غیرخطی، مقاومت بتن هسته با استفاده از روابط مندر و همکاران (۱۹۸۸) محاسبه گردید.
برای تولید زلزله‌های مصنوعی منطبق بر طیف، از روش تبدیل موجک استفاده شده است. در این روش از شتابنگاشتهای واقعی ثبت شده در زلزله‌های گذشته، جهت تولید شتابنگاشتهای مصنوعی استفاده می‌شود. شتابنگاشتهای واقعی که برای تولید این رکوردها استفاده گردیده‌اند، از شتابنگاشتهای پایگاه اطلاعات جنبش قوی زمین دانشگاه برکلی، که نوع خاک ایستگاه ثبت آنها طبق طبقه‌بندی USGS، از نوعC با سرعت موج برشی بین ۱۸۰ تا ۳۶۰ متر بر ثانیه (معادل خاک نوع ۳ استاندارد ۲۸۰۰ ایران) می‌باشد، انتخاب شده است.
در بررسی روش طراحی براساس نیرو مطابق استاندارد ۲۸۰۰، برای مقایسه نمودن پاسخ سازه به رکوردهای مصنوعی و واقعی، ۷ زوج شتاب‌نگاشت واقعی مطابق جدول (۳-۱) انتخاب شده و برطبق بندهای (۲-۴-۱-۴) و (۲-۴-۳-۱) استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) مقیاس گردیده است. مقایسه نتایج میانگین تغییرمکانهای بیشینه ثبت‌شده در تحلیلهای غیرخطی نشان می‌دهد که روش DDBD نسبت به روش نیرویی استاندارد ۲۸۰۰، به نحو بهتری تغییرمکانهای واقعی سازه در محدوده غیرارتجاعی را برآورد می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که روش DDBD برخلاف روش نیرویی استاندارد ۲۸۰۰، حد شاخص تغییرمکان نسبی را ارضا نموده و در واقع سطح ایمنی جانی را تامین می‌نماید در حالیکه روش نیرویی، علاوه بر اختلاف زیاد مقادیر شاخص تغییرمکان نسبی طراحی و آنچه در تحلیلها بدست آمده است، سطح ایمنی جانی را تامین نمی‌نماید.
هرچند هر دو روش، پروفیل برش طبقات را به نحو مناسبی برآورد می‌کنند، اما نتایج نشان می‌دهد که روش DDBD توانسته است ایجاد مکانیسم موردنظر خود یعنی تسلیم‌شدن تیرها، پایه ستونهای طبقه اول و پایه دیوارها را تامین سازد در حالیکه در روش نیرویی چنین به نظر نمی‌رسد.
مقادیر میانگین برش پایه بیشینه ثبت‌شده در تحلیلهای تاریخچه‌زمانی غیرخطی به مقادیر طراحی نزدیک است با این تفاوت که در روش استاندارد ۲۸۰۰، مقادیر ثبت‌شده در تحلیلها تا ۱۰% بیشتر از مقادیر طراحی است اما در روش DDBD، مقادیر ثبت‌شده با حاشیه امنیت مناسبی، کمتر از مقادیر طراحی است.