2-4-3-3. مدلسازی هیسترتیک…………………………………………………………………………………. 35
فصل سوم: روش تحقیق
3-1. روش طرح و تحقیق………………………………………………………………………………………… 40
3-2. فرآیند تحقیق……………………………………………………………………………………………….. 41
3-2-1. انتخاب زمین لرزه سطح حداکثر زلزله محتمل(MCE)و طیف بازتاب شتاب………………………. 42
3-2-2. سازگاری روش با تعاریف ضرایب عملکرد لرزه­ای در آیین­نامه­های فعلی……………………………. 43
3-2-3. تعریف ایمنی سازه­ها در قالب نسبت محدوده فرو ریزش…………………………………………….. 46
3-2-4.  تعریف کمّی از طریق شبیه­سازی غیرخطی…………………………………………………………… 47
3-2-5. مبانی تعیین الزامات طراحی…………………………………………………………………………… 48
3-2-6. توسعه مدلهای نمونه­ای برای پوشش فضای طراحی سیستمهای سازه­ای…………………………… 50
3-2-6-1. نحوه توسعه مدلهای نمونه­ای در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695………………………… 50
3-2-6-2. مسائل پیکربندی سازهای……………………………………………………………………………. 52
3-2-6-3. آثار رفتار لرزهای………………………………………………………………………………………. 55
3-2-7. گروه­های عملکردی……………………………………………………………………………………… 55
3-2- 8.  طراحی مدلهای نمونه­ای………………………………………………………………………………. 58
3-2- 8-1. ایده­آلسازی در مدلسازی…………………………………………………………………………….. 60
3-2- 8-2. پیکربندی پلان و ارتفاع……………………………………………………………………………… 61
3-2-9. نحوه ایده­آلسازی جهت ساخت مدلهای غیرخطی نمونه­ای شاخص…………………………………. 62
3-2-9-1. مدهای فروریزش شبیه­سازی شده در مدل غیرخطی………………………………………………. 63
3-2-9-2. مدهای فروریزشی شبیه­سازی نشده در مدل غیرخطی…………………………………………….. 66
3-2-10. آنالیز مدلها……………………………………………………………………………………………… 67
3-2-10-1. دسته رکوردهای زمینلرزه­های انتخاب  در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………. 68
3-2-10-2. نحوه مقیاس نمودن رکوردهای زلزله………………………………………………………………. 70
3-2-10-3. آنالیز استاتیکی غیرخطی (پوش­اور)………………………………………………………………. 72
3-2-10-4. آنالیزهای غیرخطی دینامیکی (تاریخچه زمانی)………………………………………………….. 74
3-2-10-5. آنالیز دینامیکی افزایشی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………………………. 75
3-2-10-6. استخراج منحنی آسیب پذیری فروریزش با استفاده از آنالیزهای IDA………………………… 76
3-2-10-7. محاسبه ظرفیت فروریزش میانه و نسبت محدوده فروریزش مدلهای نمونه­ای شاخص……….. 77
3-2-11. ارزیابی عملکرد سازه­ها………………………………………………………………………………… 79
3-2- 11-1. معیار ارزیابی گروه­های عملکردی و مدلهای نمونه­ای شاخص………………………………….. 80
3-2-12. مقادیر قابل قبول احتمال فروریزش سازه­ها در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695………….. 82
3-2- 12-1. نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده……………………………………………………………. 82
3-2- 12-2. ضرایب شکل طیفی……………………………………………………………………………….. 83
3-2- 13. عدم قطعیت کل در ارزیابی فروریزش سیستم­های مقاوم لرزه­ای………………………………….. 84
3-2- 14. ترکیب منابع عدم قطعیت در ارزیابی عملکرد فروریزشی سازه­ها………………………………….. 87
3-2- 15. محاسبه مقادیر عدم قطعیت کل در ارزیابی عملکرد سیستمهای سازه­ای مختلف……………….. 89
3-2- 16. تاثیر میزان عدم قطعیت کل بر نسبت محدوده فروریزش مجاز……………………………………. 90
3-2- 17. مقادیر نسبت محدوده فروریزش مجاز در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695………………. 92
3-2-18. ارزیابی صحت ضریب رفتار ®……………………………………………………………………… 93
3-3. معرفی نرم­افزار OpenSees……………………………………………………………………………… 95
3-3-1.  ساخت مدلهای غیرخطی برای مدلهای نمونه­ای شاخص در نرم­افزار OpenSees………………. 97
3-3-2.  اعضای تیر و ستون……………………………………………………………………………………… 99
3-3-2-1. چشمه اتصال…………………………………………………………………………………………. 99
3-3-2-2. مقاطع کاهش یافته تیر ( RBS )………………………………………………………………… 101
3-3-2-3. مفاصل پلاستیک ستونها…………………………………………………………………………… 101
3-3-3. اثرات  در مدلسازی…………………………………………………………………………… 102
3-3-4. سایر ملاحضات در ساخت مدل غیر خطی………………………………………………………….. 102
فصل چهارم:  مدل­سازی و تحلیل عددی
4-1. انتخاب مدلهای نمونه­ای شاخص برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی……………………………. 105
4-2. توسعه مدلهای نمونه­ای بر مبنای مدل نمونه­ای شاخص اولیه………………………………………… 106
4-2- 1. تعیین گروه­های عملکردی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی……………………………….. 108
4-2- 2. معرفی الگوهای مدلسازی ارائه شده برای قابهای خمشی…………………………………………. 109
4-3. آنالیز پوش­اور سازه­های قاب خمشی ویژه فولادی……………………………………………………… 113
4-3-1. انتخاب ترکیب بار ثقلی……………………………………………………………………………….. 113
4-3-2. توزیع نیروی جانبی زلزله بین گره­های مدل…………………………………………………………. 114
4-3-3. محاسبه تغییر مکان هدف…………………………………………………………………………….. 114
4-3-4. اعمال تغییر مکان هدف و اجرای آنالیز پوش­اور…………………………………………………….. 115
4-3-5. نکاتی در خصوص همگرایی عددی در آنالیزهای پوش­اور………………………………………….. 115
4-3-6. تحلیل نتایج آنالیز پوش­اور…………………………………………………………………………….. 130
4-4.آنالیز IDA سازههای قاب خمشی ویژه فولادی و محاسبه نسبت محدوده فروریزش……………….. 131
4-4-1. نحوه انجام آنالیزهای دینامیکی افزایش (IDA)……………………………………………………. 131
4-4-2. آنالیزهای دینامیکی (IDA) انجام شده جهت ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی 133
4-5. محاسبه سطح فروریزش میانه  و نسبت محدوده فروریزش  در آنالیزهای IDA…………. 140
4-6. نتایج ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی مطابق با FEMA P695………………… 142
4-6-1. محاسبه نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده (ACMR) با در نظر گرفتن اثرات شکل طیفی… 143
4-6-2. محاسبه میزان عدم قطعیت کل (βTot) در پروسه ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی 143
4-6-3. محاسبه نسبت محدوده فروریزش مجاز جهت ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی. 144
4-7. ارائه نتایج نهایی ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی………………………………….. 145
4-8. ارزیابی صحت ضریب رفتار ® و مناسب بودن عملکرد لرزه­ای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی.. 147
4-9. مقایسه ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه با و بدون کاهندگی تحت تاثیر زلزله­های حوزه دور 148
4-9-1. بررسی روال تغییرات AMCR مدلهای نمونه­ای بر حسب ارتفاع سازه­ها………………………… 150
4-9-2. بررسی روال تغییرات ACMR مدلهای نمونه­ای بر حسب پریود مد اول ارتعاش سازه­ها (Tl)… 152
4-9-3. بررسی روال تغییرات ضریب ایمنی (Safety Factor) مدلهای بر حسب پریود مد اول ارتعاش سازه (Tl)         154
4-10. مقایسه نتایج بدست آمده با سایر تحقیقات…………………………………………………………… 156
فصل پنجم: نتیجه گیری
5-1. مقدمه……………………………………………………………………………………………………… 159

5-2. نتیجه­گیری………………………………………………………………………………………………… 161
فهرست جداول
جدول 3-1 معرفی پارامترهای اساسی طراحی مدلهای نمونه­ای شاخص در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695           53
جدول 3-2 ملاحظات مربوط به رفتار لرزه­ای سازه­ها درروش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]………. 55
جدول 3-3 فرم جامعه گروه­های عملکردی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………………. 57
جدول 3-4 ملاحظات عمومی در راستای ساخت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695    60
جدول 3-5  مشخصات رکوردهای انتخابی زلزله­های حوزه دور در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]    70
جدول 3-6  ضرایب نرمالیزاسیون و پارامترهای نرمالیز شده دسته رکورد زلزله­های حوزه دور در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12] 71
جدول 3-7 مقادیر ضریب اثر شکل طیفی برای سازه­های در سطوح لرزه­خیزی کم، متوسط و زیاد[12]…… 83
جدول 3-8 مقادیر ضریب اثر شکل طیفی برای سازه­های در سطوح لرزه­خیزی خیلی زیاد [12]……………… 84
جدول 3-9 ارزش گذاری کیفیت الزامات طراحی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]…………… 86
جدول 3-10 ارزش گذاری کیفیت داده­های آزمایشگاهی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……… 87
جدول 3-11 ارزش گذاری کیفیت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [1]……….. 87
جدول 3-12- الف عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی عالی (A) [12]……………….. 89
جدول 3-12- ب عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی خوب (B) [12]………………… 90
جدول 3-12- ج  عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی متوسط © [12]…………….. 90
جدول 3-12- د  عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی ضعیف (D) [12]………………. 90
جدول 3-13  مقادیر مجاز نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده (ACMR10%,ACMR20%) [12]….. 93
جدول 4-1 مشخصات طراحی مدلهای نمونه­ای شاخص اولیه برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی…… 106
جدول 4-2 مدل نمونه­ای شاخص و گروه­های عمکلردی انتخابی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی. 109
جدول 4-3 مقادیر پیشنهادی برای نسبت مقاومت خمشی موثر به مورد انتظار و نسبت بعد از تسلیم [11]. 110
جدول 4-4 ملاحظات عمومی در راستای ساخت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695    114
جدول 4-5 نتایج آنالیز پوش­اور مدلهای نمونه­ای با کاهندگی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی……. 123
جدول 4-6  نتایج آنالیز پوش­اور مدلهای نمونه­ای بدون کاهندگی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی 123
جدول 4-7  نتایج آنالیز پوش­اور گروه­های عملکردی انتخابی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی……. 130
جدول 4-8  نتایج آنالیزهای IDA برای حالت با کاهتدگی تحت تأثیر دسته رکورد حوزه دور………………. 141
جدول 4-9  نتایج آنالیزهای IDA برای حالت بدون کاهتدگی تحت تأثیر دسته رکورد حوزه دور…………. 142
جدول 4-10 نتایج ارزیابی عملکرد سازه­ها با کاهندگی…………………………………………………………………………. 146

یک مطلب دیگر :

جدول 4-11 نتایج ارزیابی عملکرد سازه­ها بدون کاهندگی…………………………………………………………………… 147
جدول 4-12 نتایج نهایی ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی تحت دو حالت با و بدون کاهندگی مقاومت و سختی اعضاء،       150
جدول 4-13 بررسی وضعیت گروه عملکردی در برابر فروریزش…………………………………………………………….. 156
4-14 نتایج ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی تحت تاثیر رکوردهای حوضه دور(Zareian , Lignos (2010))    157
جدول 5-1 مقایسه نتایج مدلهای دهانه 5 متر…………………………………………………………………………………….. 161
جدول 5-2 مقایسه نتایج مدلهای دهانه 8 متر…………………………………………………………………………………….. 161
5-3 جدول مقایسه ضرائب ایمنی و پریود سازههایی با دهانه 8 متر…………………………………………………….. 162
5-4 جدول مقایسه ضرائب ایمنی و پریود سازههایی با دهانه 5 متر…………………………………………………….. 163
فهرست شکل ها
شکل 2-1 منحنی نیرو تغییر مکان بدست آمده از بارگذاری مونوتونیک و سیکلی [1]………………………………… 9
شکل2-2  منحنی پوش هیسترتیک (back-bone) برای مدلهای هیسترتیک [1]……………………………….. 10
شکل 2-3 منحنی bilinear با تعریف حد مقاومت [1]………………………………………………………………………… 11
شکل 2-4  قوانین پایه مدل هیسترتیک راس­گرا (Peak-Oriented) [19]…………………………………………. 12
شکل 2-5  قوانین پایه مدل هیسترتیک چلانده (Pinching) [1]………………………………………………………… 12
شکل 2-6  نمایش چهار مود کاهندگی به صورت جداگانه بر روی مدل راسگرا (Peak-Oriented): a) زوال مقاومت پایه، b) زوال مقاومت پس از تسلیم، c) زوال سختی باربرداری و d) زوال سختی بارگذاری دوباره [1]…………………………………………….. 14
شکل 2- 7  تقسیم بندی اعضا از نظر شکل پذیری…………………………………………………………………………………. 19
شکل 2- 8  مراحل اعمال بار جانبی به سازه، از ایجاد تغییرشکل­های ارتجاعی تا آستانه فروریزش در آنالیز پوش­اور.          23
شکل 2- 9  رفتار غیرخطی کنترل شونده توسط تغییر شکل……………………………………………………………………. 27
شكل 2- 10  تعریف ضرایب نفوذ غیرخطی: (الف) استهلاك لزج غیرخطی ، (ب) سختی غیرخطی 29
شكل 2 – 11 روش شتاب میانگین ثابت نیومارك  [9]…………………………………………………………………………… 32
شکل 2- 12 مولفه های یک المان در مدل سازه ای  [10]…………………………………………………………………….. 35
شکل 2-13  مدل اصلاح شده ایبارا-کراوینکلر (Modified Ibarra-Krawinkler Model) [24]…. 37
شکل 3-1  طیف های بازتاب شتاب حداکثر زلزله (MCE) در آیین­نامه ASCE/SEI  7-05 [14]………. 42
شکل 3-2  نمایش ضرایب عملکرد لرزه­ای مطابق با تعریف ارائه شده در الزامات پیشنهادی (FEMA NEHREP [4]2004-b)            43
شکل 3-3 نمایش ضرایب عملکرد لرزه­ای مطابق با تعریف ارائه شده در FEMA P695 .[12]……………… 44
شکل 3-4 مدل غیرخطی پیشنهادی برای سیستمهای قاب خمشی [12]……………………………………………….. 63
شکل 3-5 منحنی پوش هیسترتیک ایده­آل جهت تعریف رفتار غیرخطی اجزای سازهای [12]…………………. 64
شکل 3-6  رفتار غیرخطی هیسترتیک ایده­آل اجزای سازه­ای بااحتساب زوال سیکلی مقاومت و سختی [12] 65
شکل 3-7 اثر مدهای زوال شبیه­سازی نشده در مدلهای غیرخطی بر منحنی پوش هیسترتیک اعضا [12].. 67
شکل 3-8 مقایسه نتایج آنالیز دینامیک افزایشی (IDA)در وضعیت مودهای فروریزش شبیه­سازی شده (SC) و شبیه­سازی نشده (NSC) [12]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 67
شکل 3-9  منحنی پوش­اور ایده­آل [12]………………………………………………………………………………………………… 73
شکل 3-10  نمونه­ای از نتایج آنالیز دینامیکی افزایش (IDA)به همراه نحوه محاسبه پارامترهای مدنظر روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 76
شکل 3-11 منحنی آسیب پذیری فروریزش متناظر با نتایج آنالیز IDA ارائه شده در شکل 3-8…………….. 77
شکل 3-12 منحنی­های آسیب پذیری فروریزشa) عدم قطعیت رکورد به رکورد زلزله b) عدم قطعیت کل [12]   91
شکل 3-13 الگوهای مدل غیرخطی جهت مدلسازی در نرم­افزار OpenSees (قاب 2 طبقه 1 دهانه) [17] 98
شکل 3-14 جزئیات مدلسازی پانل برشی در مدل غیرخطی (شامل گره­ها و المانهای مورد نیاز) [17]……. 98
شکل 4-1 کالیبره کردن مدل اصلاح شده بر روی یک نمونه از منحنی­های ممان-انحنا آزمایشگاهی به دست آمده توسط انگل هارت [20].    111
شکل 4-2  منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)     117
شکل 4-3  منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازههای کوتاه پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)            117
شکل 4-4  منحنی مفایسه منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با کاهندگی و بدون کاهندگی دهانه 5 متر در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)……………………………………………………………………………………………………………………………….. 118
شکل 4-5  منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)      118
شکل 4-6  منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد) 119
شکل 4-7  منحنی مفایسه منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)……………………………………………………………………………………………………………………………….. 119
شکل 4-8  منحنی پوش­اور گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)       120
شکل 4-9  منحنی پوش­اور گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)  120