آسیب پذیری ساختمانهای نامتقارن به دفعات در زلزله های بزرگ آشکار شده است. برررسی هایی که پس از زلزله ۱۹۸۵ مکزیک انجام شده است نشان داده که تقریبا۵۰ % خرابیها بطور مستقیم و غیر مستقیم در نتیجه عدم تقارن سازه از نظر مقاومت، سختی یا جرم بوده است. در زلزله تلخی که در سال ۱۳۸۲ در شهرستان بم اتفاق افتاده نیز یکی از عوامل در بوجود آمدن یا تشدید خرابیها، اثرات ناشی از عدم تقارن و یا پیچش بود. اثرات پیچشی سبب تخریب ساختمانهای مهندسی ساز چند طبقه و حتی ساختمانهای کوتاه یک تا دو طبقه شده بود. توزیع نامناسب مقاومت و سختی در اثر عدم در نظر گرفتن تقارن در محل المانهای باربر جانبی و اثرات پیچشی ناشی از آن، یا توزیع نامتقارن تیغه های باربر یا غیر باربر و یا میانقابها از عوامل اصلی بوجود آمدن اثرات پیچشی در ساختمانهای شهر بم بودند.
به منظور کنترل خسارتهای ناشی از زمین لرزه امروزه آیین نامه های لرزه ای به استفاده از روشهای طراحی بر اساس عملکرد گرایش پیدا کرده اند. در این روش طراحی سعی می گردد بر اساس سطوح احتمالاتی مختلف خطر، خسارات سازه ای و غیرسازه ای ایجاد شده در سازه در حد خاصی محدود شده و سازه در حین زلزله مطابق با عملکرد از پیش تعیین شده رفتار نماید. با توجه به اینکه که انتظار می رود تا در حین زلزله نیرو های داخلی از مقاومت حد جاری شدن آنها بیشتر گشته و بخشی از انرژی زلزله به وسیله تغییرشکلهای غیر خطی المانهای سازه ای مستهلک گردد بنابراین نیاز خواهد بود تا برای کنترل خسارتهای المانهای سازه ای میزان تغییرشکل های کلی و تغییر شکلهای غیرخطی سازه در سطح عملکرد مورد نظر کنترل گردند. این امر به ویژه در سازه های نامتقارن از اهمیت بیشتر برخوردار است زیرا اثر پیچش در این سازه ها سبب می گردد تا تغییرمکان بخشهای مختلف سازه نامتعادل گشته و در بخشهای کناری سازه به شدت افزایش یابد. از طرف دیگر هنوز پارامترهای حاکم بر رفتار غیر خطی سازه های نا متقارن بطور کامل درک نشده و تأثیر این پارامتر ها بر چگونگی توزیع تقاضای غیرخطی (شکل پذیری و تغییر شکل غیر خطی) درالمانهای سازه بویژه المانهای کناری مشخص نشده اند و با توجه به پیچیده تر بودن رفتار دینامیکی غیرخطی سازه های نامتقارن پیش بینی نحوه رفتار این سازه ها به وسیله روشهای ساده مشکل بوده و عملاَ تعیین نحوه عملکرد آنها با مشکلات قابل توجه همراه است. این در حالی است که برای طراحی سازه نیازمند دستورات و روشهایی هستیم که قادر به تخمین رفتار تقریبی سازه بر اساس مشخصات هندسی آن بوده تا بتوانند روال طراحی وتعیین مقاومت المان های سازه ای را با سیکلهای کمتر تسریع نمایند و طراح را برای رسیدن به پیکر بندی مطلوب سازه به منظور تامین عملکرد مناسب راهنمایی نماید.
خروج از مرکزیت سازه و نسبت فرکانسی غیر هم بسته پارامترهای می باشند که بر رفتار الاستیک سازه به شدت تأثیر گذار می باشند. نظر محققان در مورد تأثیر دو پارامتر فوق بر رفتار غیر خطی سازه ها متفاوت می باشد و محققان مختلف به نتایج متناقضی رسیده اند. دلیل تناقض نظر محققان در مورد تأثیر پارامتر نسبت فرکانسی غیر هم بسته تعاریف مختلف و استفاده از مدل های مختلف در مطالعات غیر خطی می باشد. فرض در نظر گرفته شده در مورد نحوه ایجاد خروج از مرکزیت تأثیر قابل توجهی در نسبت فرکانس غیر همبسته دارد. سه تعریف مختلف شاخص نسبت فرکانسی تأثیر قابل توجهی در مقدار این پارامتر دارند. بنابراین بنظر میرسد قسمتی از اختلافات موجود در نتایج بررسی رفتار ساختمان های نا متقارن می تواند به فرضیات بکار گرفته شده در زمینه رابطه ممان اینرسی و خروج از مرکزیت و نیز نحوه محاسبه نسبت فرکانسی ارتباط داشته باشد.
بررسی تأثیر پارامتر نسبت فرکانسی در رفتار لرزه ای سازه ها به عنوان شاخصی برای طبقه بندی سازه های پیچشی و اینکه آیا معیار مناسبی برای بیان رفتار غیرخطی سازه های نامتقارن می باشد در این تحقیق بررسی شده است. به منظور بررسی تأثیر پارامتر نسبت فرکانسی بر پاسخ های تغییر مکانی سازه، دوران بین طبقات و تغییر مکان نسبی لبه نرم و سخت، برای سازه متقارن و سازه با خروج از مرکزیت های ۱۰، ۲۰ و۳۰ با سه مقدار مختلف شاخص نسبت فرکانس متناسب با سازه نرم پیچشی(Ω=۰٫۵)، سازه همبسته پیچشی(Ω=۱) و سازه سخت پیچشی(Ω=۱٫۸) تحت ۷ رکورد زلزله متفاوت تحلیل دینامیکی غیر خطی محاسبه شده است و تغییرات در پارامتر های پاسخ تغییر مکانی ذکر شده مورد بررسی قرار گرفته است. از بررسی های انجام شده مشاهده می شود که نحوه محاسبه میزان ممان اینرسی جرمی برای هر مقدار خاص خروج از مرکزیت می تواند تأثیر زیادی در مشخصات دینامیکی سازه داشته باشد و دوران نسبی طبقات در سازه های سخت و همبسته پیچشی بیشتر از سازه های نرم پیچشی می باشد و سازه همبسته پیچشی در تمامی خروج از مرکزیت ها بیشترین دوران نسبی را نسبت به سازه سخت و نرم پیچشی داشته است. در مقایسه دو پارامتر آئین نامه ایA و Bمشاهده می شود که پارامتر A(ضریب بزرگنمایی خروج از مرکزیت) نسبت به ضریب B حساسیت بیشتری به خروج از مرکزیت دارد.
تأثیر شاخص نسبت فرکانسی در پاسخ تغییرمکانی ساختمانهای قاب خمشی بتن مسلح نامتقارن/برازش نسیم
/توسط Arash Eslamiآسیب پذیری ساختمانهای نامتقارن به دفعات در زلزله های بزرگ آشکار شده است. برررسی هایی که پس از زلزله ۱۹۸۵ مکزیک انجام شده است نشان داده که تقریبا۵۰ % خرابیها بطور مستقیم و غیر مستقیم در نتیجه عدم تقارن سازه از نظر مقاومت، سختی یا جرم بوده است. در زلزله تلخی که در سال ۱۳۸۲ در شهرستان بم اتفاق افتاده نیز یکی از عوامل در بوجود آمدن یا تشدید خرابیها، اثرات ناشی از عدم تقارن و یا پیچش بود. اثرات پیچشی سبب تخریب ساختمانهای مهندسی ساز چند طبقه و حتی ساختمانهای کوتاه یک تا دو طبقه شده بود. توزیع نامناسب مقاومت و سختی در اثر عدم در نظر گرفتن تقارن در محل المانهای باربر جانبی و اثرات پیچشی ناشی از آن، یا توزیع نامتقارن تیغه های باربر یا غیر باربر و یا میانقابها از عوامل اصلی بوجود آمدن اثرات پیچشی در ساختمانهای شهر بم بودند.
به منظور کنترل خسارتهای ناشی از زمین لرزه امروزه آیین نامه های لرزه ای به استفاده از روشهای طراحی بر اساس عملکرد گرایش پیدا کرده اند. در این روش طراحی سعی می گردد بر اساس سطوح احتمالاتی مختلف خطر، خسارات سازه ای و غیرسازه ای ایجاد شده در سازه در حد خاصی محدود شده و سازه در حین زلزله مطابق با عملکرد از پیش تعیین شده رفتار نماید. با توجه به اینکه که انتظار می رود تا در حین زلزله نیرو های داخلی از مقاومت حد جاری شدن آنها بیشتر گشته و بخشی از انرژی زلزله به وسیله تغییرشکلهای غیر خطی المانهای سازه ای مستهلک گردد بنابراین نیاز خواهد بود تا برای کنترل خسارتهای المانهای سازه ای میزان تغییرشکل های کلی و تغییر شکلهای غیرخطی سازه در سطح عملکرد مورد نظر کنترل گردند. این امر به ویژه در سازه های نامتقارن از اهمیت بیشتر برخوردار است زیرا اثر پیچش در این سازه ها سبب می گردد تا تغییرمکان بخشهای مختلف سازه نامتعادل گشته و در بخشهای کناری سازه به شدت افزایش یابد. از طرف دیگر هنوز پارامترهای حاکم بر رفتار غیر خطی سازه های نا متقارن بطور کامل درک نشده و تأثیر این پارامتر ها بر چگونگی توزیع تقاضای غیرخطی (شکل پذیری و تغییر شکل غیر خطی) درالمانهای سازه بویژه المانهای کناری مشخص نشده اند و با توجه به پیچیده تر بودن رفتار دینامیکی غیرخطی سازه های نامتقارن پیش بینی نحوه رفتار این سازه ها به وسیله روشهای ساده مشکل بوده و عملاَ تعیین نحوه عملکرد آنها با مشکلات قابل توجه همراه است. این در حالی است که برای طراحی سازه نیازمند دستورات و روشهایی هستیم که قادر به تخمین رفتار تقریبی سازه بر اساس مشخصات هندسی آن بوده تا بتوانند روال طراحی وتعیین مقاومت المان های سازه ای را با سیکلهای کمتر تسریع نمایند و طراح را برای رسیدن به پیکر بندی مطلوب سازه به منظور تامین عملکرد مناسب راهنمایی نماید.
خروج از مرکزیت سازه و نسبت فرکانسی غیر هم بسته پارامترهای می باشند که بر رفتار الاستیک سازه به شدت تأثیر گذار می باشند. نظر محققان در مورد تأثیر دو پارامتر فوق بر رفتار غیر خطی سازه ها متفاوت می باشد و محققان مختلف به نتایج متناقضی رسیده اند. دلیل تناقض نظر محققان در مورد تأثیر پارامتر نسبت فرکانسی غیر هم بسته تعاریف مختلف و استفاده از مدل های مختلف در مطالعات غیر خطی می باشد. فرض در نظر گرفته شده در مورد نحوه ایجاد خروج از مرکزیت تأثیر قابل توجهی در نسبت فرکانس غیر همبسته دارد. سه تعریف مختلف شاخص نسبت فرکانسی تأثیر قابل توجهی در مقدار این پارامتر دارند. بنابراین بنظر میرسد قسمتی از اختلافات موجود در نتایج بررسی رفتار ساختمان های نا متقارن می تواند به فرضیات بکار گرفته شده در زمینه رابطه ممان اینرسی و خروج از مرکزیت و نیز نحوه محاسبه نسبت فرکانسی ارتباط داشته باشد.
بررسی تأثیر پارامتر نسبت فرکانسی در رفتار لرزه ای سازه ها به عنوان شاخصی برای طبقه بندی سازه های پیچشی و اینکه آیا معیار مناسبی برای بیان رفتار غیرخطی سازه های نامتقارن می باشد در این تحقیق بررسی شده است. به منظور بررسی تأثیر پارامتر نسبت فرکانسی بر پاسخ های تغییر مکانی سازه، دوران بین طبقات و تغییر مکان نسبی لبه نرم و سخت، برای سازه متقارن و سازه با خروج از مرکزیت های ۱۰، ۲۰ و۳۰ با سه مقدار مختلف شاخص نسبت فرکانس متناسب با سازه نرم پیچشی(Ω=۰٫۵)، سازه همبسته پیچشی(Ω=۱) و سازه سخت پیچشی(Ω=۱٫۸) تحت ۷ رکورد زلزله متفاوت تحلیل دینامیکی غیر خطی محاسبه شده است و تغییرات در پارامتر های پاسخ تغییر مکانی ذکر شده مورد بررسی قرار گرفته است. از بررسی های انجام شده مشاهده می شود که نحوه محاسبه میزان ممان اینرسی جرمی برای هر مقدار خاص خروج از مرکزیت می تواند تأثیر زیادی در مشخصات دینامیکی سازه داشته باشد و دوران نسبی طبقات در سازه های سخت و همبسته پیچشی بیشتر از سازه های نرم پیچشی می باشد و سازه همبسته پیچشی در تمامی خروج از مرکزیت ها بیشترین دوران نسبی را نسبت به سازه سخت و نرم پیچشی داشته است. در مقایسه دو پارامتر آئین نامه ایA و Bمشاهده می شود که پارامتر A(ضریب بزرگنمایی خروج از مرکزیت) نسبت به ضریب B حساسیت بیشتری به خروج از مرکزیت دارد.