عملکرد نامناسب ستونها در ساختمانهای بتنی طراحی و ساخته شده در سالهای گذشته موجب ایجاد نگرانی و توجه به میزان آسیب پذیری آنها در برابر فرو ریزش شده است. بررسی آسیب ها به سازه ها پس از زلزله و تحقیقات انجام شده در طی این سالها تغییراتی در آیین های طراحی برای رسیدن به رفتار شکل پذیر در ستونها را موجب شده است. اکثر تلاشها در این سالها برای بهبود ضوابط طراحی انجام شده است. اما همچنان اثر نیروی محوری و یا از دست رفتن ظرفیت محوری ستونها در ساختمانهای موجود که در سالهای گذشته ساخته شده، ناشناخته است. اکثر این ستونها دارای آرماتورهای عرضی با فواصل زیاد هستند که مقاومت جانبی کمی برای آرماتورهای امروزی پذیرفته نیستند. در این ستونها نه تنها تعیین ظرفیت برشی بلکه قابلیت ستون برای تحمل نیروی محوری بعد از تسلیم برشی از اهمیت زیادی برخوردار است. در نتیجه به منظور درک رفتار لرزه ای این گونه سازه ها نیاز به ارزیابی رفتار ستونهای آن می باشد. بدین منظور یک پژوهش آزمایشگاهی و تحلیلی بر روی ستونهای بتنی غیر استاندارد انجام شد. شش نمونه ستون بتنی با مقیاس یک، دوم به منظور ارزیابی رفتار لرزه ای آنها تهیه شد. پارامترهای مهم در این آزمایش مقدار نیروی محوری، درصد آرماتور عرضی و مقاومت فشاری بتن بود. نمونه ها تا زمان فروریزش ثقلی تحث اثر بار محوری ثابت و بار جانبی چرخه ای شبه استاتیکی قرار گرفتند. نتایج آزمایشگاهی بدست آمده عبارت اند از پاسخ هیسترزیس، الگوی ترک خوردگی، مقدار دیریفت متناظر تخریب محوری و مقدار انرژی جذب شده تجمعی. مقایسه پاسخ این نمونه ها با آیین نامه ۰۷-۴۱ ASCE و FEMA نشان دهنده این است که هر دوی این آیین نامه ها مود خرابی نمونه ها به درستی پیش بینی نکردند. همچنین مقادیر بدست آمده بوسیله این آیین نامه ها برای سختی اولیه و مقدار دریفت متناظر با تخریب محوری کمتر از مقادیر بدست آمده از آزمایش بود. در ادامه با یک رویکرد تحلیلی و استفاده از تغییر شکل های ناشی از برش و خمش سعی شد تا سختی موثر ستون بدست آید. با استفاده از یک مطالعه پارامتری اثر پارامترهای مختلف بر روی سختی موثر مورد بررسی قرار گرفت. و در نهایت یک رابطه ساده برای محاسبه سختی موثر ستون ارائه گردید. سپس کارآیی و صحت رویکرد روش پیشنهاد شده با استفاده از داده ها بدست آمده از این پژوهش و همچنین نتایج مطالعات محققین دیگر مورد صحت سنجی قرار گرفت که نشان داد دقت رابطه ارائه شده بهتر از سایر روابط موجود در ادبیات فنی می باشد. در انتها یک مدل به منظور تخمین مقدار تغییر مکان متناظر با فرو ریزش ثقلی ارائه گردید. این مدل بر اساس تعادل و سازگاری و یک روش حل تکرار شونده قرار دارد و مطابق آن می توان مقدار تغییر مکان دورانی ناشی از بازشدن ترک بحرانی برشی را تعیی نمود. با ساده سازی آن در نهایت یک مدل برای تخمین دریفت متناظر با فروریزش ثقلی ارائه گردید. صحت این مدل با مقایسه با مدلهای دیگر نشان داده شد. همچنین با استفاده از این مدل مقدار دریفت متناظر با فروریزش ثقلی برای تعدادی از ستون های موجود در ادبیات فنی محاسبه و با مقدار آزمایشگاهی آن مقایسه گردید. این بررسی های نشان دهنده صحت و دقت این روش در تخمین مقدار دریفت متناظر با تخریب محوری می باشد.
مطالعه تحلیلی و آزمایشگاهی فروریزش ستونهای بتنی تحت اثر نیروی محوری و بار جانبی چرخه ای/یادگاری جواد
/توسط Arash Eslamiعملکرد نامناسب ستونها در ساختمانهای بتنی طراحی و ساخته شده در سالهای گذشته موجب ایجاد نگرانی و توجه به میزان آسیب پذیری آنها در برابر فرو ریزش شده است. بررسی آسیب ها به سازه ها پس از زلزله و تحقیقات انجام شده در طی این سالها تغییراتی در آیین های طراحی برای رسیدن به رفتار شکل پذیر در ستونها را موجب شده است. اکثر تلاشها در این سالها برای بهبود ضوابط طراحی انجام شده است. اما همچنان اثر نیروی محوری و یا از دست رفتن ظرفیت محوری ستونها در ساختمانهای موجود که در سالهای گذشته ساخته شده، ناشناخته است. اکثر این ستونها دارای آرماتورهای عرضی با فواصل زیاد هستند که مقاومت جانبی کمی برای آرماتورهای امروزی پذیرفته نیستند. در این ستونها نه تنها تعیین ظرفیت برشی بلکه قابلیت ستون برای تحمل نیروی محوری بعد از تسلیم برشی از اهمیت زیادی برخوردار است. در نتیجه به منظور درک رفتار لرزه ای این گونه سازه ها نیاز به ارزیابی رفتار ستونهای آن می باشد. بدین منظور یک پژوهش آزمایشگاهی و تحلیلی بر روی ستونهای بتنی غیر استاندارد انجام شد. شش نمونه ستون بتنی با مقیاس یک، دوم به منظور ارزیابی رفتار لرزه ای آنها تهیه شد. پارامترهای مهم در این آزمایش مقدار نیروی محوری، درصد آرماتور عرضی و مقاومت فشاری بتن بود. نمونه ها تا زمان فروریزش ثقلی تحث اثر بار محوری ثابت و بار جانبی چرخه ای شبه استاتیکی قرار گرفتند. نتایج آزمایشگاهی بدست آمده عبارت اند از پاسخ هیسترزیس، الگوی ترک خوردگی، مقدار دیریفت متناظر تخریب محوری و مقدار انرژی جذب شده تجمعی. مقایسه پاسخ این نمونه ها با آیین نامه ۰۷-۴۱ ASCE و FEMA نشان دهنده این است که هر دوی این آیین نامه ها مود خرابی نمونه ها به درستی پیش بینی نکردند. همچنین مقادیر بدست آمده بوسیله این آیین نامه ها برای سختی اولیه و مقدار دریفت متناظر با تخریب محوری کمتر از مقادیر بدست آمده از آزمایش بود. در ادامه با یک رویکرد تحلیلی و استفاده از تغییر شکل های ناشی از برش و خمش سعی شد تا سختی موثر ستون بدست آید. با استفاده از یک مطالعه پارامتری اثر پارامترهای مختلف بر روی سختی موثر مورد بررسی قرار گرفت. و در نهایت یک رابطه ساده برای محاسبه سختی موثر ستون ارائه گردید. سپس کارآیی و صحت رویکرد روش پیشنهاد شده با استفاده از داده ها بدست آمده از این پژوهش و همچنین نتایج مطالعات محققین دیگر مورد صحت سنجی قرار گرفت که نشان داد دقت رابطه ارائه شده بهتر از سایر روابط موجود در ادبیات فنی می باشد. در انتها یک مدل به منظور تخمین مقدار تغییر مکان متناظر با فرو ریزش ثقلی ارائه گردید. این مدل بر اساس تعادل و سازگاری و یک روش حل تکرار شونده قرار دارد و مطابق آن می توان مقدار تغییر مکان دورانی ناشی از بازشدن ترک بحرانی برشی را تعیی نمود. با ساده سازی آن در نهایت یک مدل برای تخمین دریفت متناظر با فروریزش ثقلی ارائه گردید. صحت این مدل با مقایسه با مدلهای دیگر نشان داده شد. همچنین با استفاده از این مدل مقدار دریفت متناظر با فروریزش ثقلی برای تعدادی از ستون های موجود در ادبیات فنی محاسبه و با مقدار آزمایشگاهی آن مقایسه گردید. این بررسی های نشان دهنده صحت و دقت این روش در تخمین مقدار دریفت متناظر با تخریب محوری می باشد.