* Email: ghodrati@iust.ac.ir

(C2

*

ها سازهمتوجه عملکرد ،اند و ديدگاه آنان از تأمين مقاومت برداشتهها سازهاي لرزه يدر بهساز يمؤثر يها گام انر محققيان اخيدر سال

.است FEMA356مورد استفاده در دستورالعمل بهسازي و نوين يها از روش ييک (بارافزون) يغيرخط يه است. روش تحليل استاتيکشد

تواند کارايي تحليل ميتر آن دقيقچه گيرد. تشخيص هر ميقرار تعيين عملکرد سازه ياست که مبنا يمکان هدف نتيجه اين تحليل تغيير

به اندازه روش بارافزون ،يهزينه باال و دشوار ،يزمانبر از نظر( االبدقت بسيار با وجود) يغيرخط يآور را افزايش دهد. تحليل ديناميک پوش

ي( است که براC2ضريب کاهش سختي و مقاومت ) رود، ميکار ه مکان هدف در اين روش ب ريين تغييکه در تع ياز ضرايب يکاربرد ندارد. يک

ق سه قاب بتن مسلح با ين تحقيدر ا است. يزيسهيستر يها چرخهو کاهش مقاومت ينظر نگرفتن اثرات کاهش سخت در ياصالح خطا

گيرند. با انجام تحليل بارافزون و مقايسه ميقرار يمختلف يها نگاشت شتاب، تحت تأثير (0022-3)طراحي شده براساس استاندارد يديواربرش

.شوند ميسه يمقا يازدستورالعمل بهس يشنهادير پيبا مقاد C2 يدست آمده براه ، مقدار بيآن با نتايج تحليل ديناميک

مکان هددف، منحندي ، تغييرC2تحليل استاتيکي غيرخطي، تحليل ديناميکي غيرخطي، ضريب

بتن مسلح، ديوار برشيقاب هيسترزيس،

هاي گذشته با پيشرفت مطالعات انجدام طي دهه

لددرزه و مطالعدده روي اثددرات آن، نيبددر ماهيددت زمدد شددده

هداي بسدياري بدراي اسدتفاده هدا و دسدتورالعمل نامه آيين

بهبددود عملکددرد بددرايبدده وجددود آمددده اسددت. مهندسددان

هدايي تنهدا بدراي ارزيدابي نامه آيين ،ساخته شده يها سازه

. شدد شدان تددوين ها و نحدوه بهسدازي رفتار اين ساختمان

اولين نشدريه مؤسسده مدديريت اضدطراري فددراال ايداالت

هداي پذيري ساختمان آسيببررسي براي (FEMA)متحده

1991در سپتامبر سداال FEMA273 [1 ]عنوان باموجود

. ايدن مؤسسده بعددها نيدز نشدرياتي هم دون شدد منتشر

FEMA274 [0 ] ،FEMA356 [3 و ]FEMA357 [4] را

هداي بهسدازي دنيدا از نامده که پايه اکثر آيدين کردمنتشر

هدداي اي سدداختمان دسددتورالعمل بهسددازي لددرزه "جملدده

. هستند [5] "جودمو

هاي طراحي سعي بر آن بدوده نامه آييناغلب در

مقاومت در توان است که از تخريب سازه جلوگيري شود و

بر يسع براي هميناي را داشته باشد. اي لرزهنيروهمقابل

هدا هنگدام تا از کاهش و افت مقاومدت سدازه آن بوده است

ردن ميزان ه محدود کشود و آن نان ب يريجلوگ زلزلهبروز

شدد. توجهي نمدي ها ها و کاهش سطح خسارت جاييه ب جا

طراحدي هاي با وجود اين حقيقت که روش 1912در ساال

شود، خالي از نامه به کار برده مي در برابر زلزله که در آيين

سدازه است، انجمدن مهندسدان پذيري ويژه ارزيابي خدمت

ده بدر ش يطراحهاي که ساختمان کردندن يمع [1] آمريکا

قدادر بده بدر آورده کدردن سدطوح بايدد ، نامده نيدي اساس آ

قبدوال مدورد شدامل موضدو عملکرد مورد نياز باشند. اين

سطح خطر حداقل و بددون هاي با نبودن خسارت در زلزله

هاي اي در زلزله هاي غير سازه اي و يا خسارت خسارت سازه

Lomaپدس از زمدين لدرزه .اسدت با سطح خطر متوسد

Prieta اي لدددرزهراهنمددداي بهسدددازي FEMA273 [1 ]

. اين نشريه به طدور ويدژه بدراي طراحدي بدر شد يگردآور

هداي سازهاي لرزههاي ارتقاي اساس اصوال عملکرد و روش

ر ييد ب تغير ضرايو به کمک مقاد موجود گردآوري شده بود

زان يد جده م يو در نتهددف ييجدا ه ب جا (C1.C2.C3)مکان

. در همان زمدان راهنمداي کرد يمرا محاسبه عملکرد سازه

ATC40 [1 ] بودندد مشابه . هر دو نشريه شدنيز گردآوري

هاي ارزيابي آن را بده يدک شدکل و مفهوم عملکرد و روش

.کردند ميبيان

وش رها، ن دستورالعمليدر امرسوم يليروش تحل

اينکه . با است 0ا بار افزوني 1تحليل استاتيکي غير خطي

ترين روشي است جامع 3خطيغير اميکيروش تحليل دين

هاي تواند براي تحليل سازه به کار رود و جواب که مي

هاي موجود به دست تري نسبت به ساير روش دقيق

ها به دليل حساس بودن پاسخدهد، با اين حاال به مي

انطباق شراي ساختگاهي محل ثبت نبودرکورد ورودي،

متنو بر عواملد رکورد با محل سازه مورد بررسي، وجو

)نظير محتواي فرکانسي، پريود خاک، مدت پاسخ سازه

توان گفت که اين ميزمان زلزله، رفتارهاي کاهنده و...(،

بر است. ، پي يده و هزينهبراي مدلسازيبه نسبت روش

تحليل بارافزون مشکالت مربوط به تحليل ديناميکي غير

فاده از منحني توان با است و با انجام آن مي نداشتهخطي

طيف پاسخ به عنوان منحني نياز، تخمين مناسبي از پاسخ

داردز يهايي ن ن روش کاستييا دست آورد.ه اي سازه ب لرزه

يبيتوان به لحاظ شدن تقر يها م که از جمله اين کاستي

هاي زلزله تحت سيکل يا اثر رفتار کاهنده اجزاي سازه

اثرات در روش نيا يبه بررس قيتحق اين اشاره کرد. در

يوار برشيبا د يدر قاب بتن يرخطيغ يکيل استاتيتحل

.پرداخته شده است

بدا يوار برشيبا د يدر مطالعه حاضر سه قاب بتن

بيمحاسدبه ضدر بدراي . اند شدهمتوس طرح يريپذ شکل

يهدا يمنحند يدر نظر نگدرفتن اثدرات کاهنددگ ،ياصالح

بددا يسدديسترزيل، از چنددد مدددال هيدددر تحل يسدديسترزيه

و مقاومت حداکثر، متوس و حدداقل يزان کاهش سختيم

يبدرا يسد يسترزيه ين مدليبهره گرفته شده است. هم ن

شدده انتخداب يوار برشد يد يسيسترزيان کردن رفتار هيب

شدتاب 7از يخطد ريغ يکيندام يل ديانجام تحل براياست.

IIIف طدرح خداک ندو يد نگاشت مختلف که مطابق بدا ط

اند، استفاده شده است. ه شدهيهمپا [7] 0022نامه نييآ

بدددراي محاسدددبه تغييدددر مکدددان هددددف در

هاي مختلف دو روش عمده وجود دارد: دستورالعمل

روش ضرايب تغيير مکان هدف-1

روش طيف ظرفيت -0

يهدا دستورالعملوش مرسوم در نخست رروش

هداي سدي بهسازي اسدت. در ايدن روش بدا اسدتفاده از برر

درجده آزاد هاي يک تحليلي و آماري انجام شده بر سيستم

کاهندده )دوخطدي يدا سده خطدي( و با رفتار غيرخطي غير

. شود تغيير مکان هدف محاسبه مي درصد 5نسبت ميرايي

هاي صلب بايدد بدا تغيير مکان هدف براي سازه با ديافراگم

[. روش5]شدود در نظر گرفتن رفتار غيرخطي سازه برآورد

از: ندتقريبي محاسبه تغيير مکان هدف عبارت

(1) g4

TSCCCC

2

2

e

a3210r

که در آن:

Te تناوب اصلي مؤثر ساختمان زمان:

(0) e

iie

k

kTT

Ki ناشيب منحني اصلي نيرو د تغيير مک،

Ke آال شده شيب منحني ايده،

Ti ن تناوب اصلي ساختمان با فرض رفتار خطيزما،

Sa زمان تناوب موثر يبه ازا يفيط شتابTe،

C0 ارتباط تغيير مکان طيفدي سيسدتم يدک ضريب اصالح

،به تغيير مکان بام سيستم چند درجه آزاد دادرجه آز

C1 مکدان خطي به تغييدر ان طيفيکم تبديل تغييرب يضر

حداکثر غيرخطي،

C2 اي بدر سختي و مقاومت اعضاي سدازه کاهش اثرب يضر

،ها به دليل رفتار غيرارتجاعي کانتغيير م

اثر افزايش تغيير شکل جانبي سازه تحدت اثدر ب يضر C3و

P است. در محدوده رفتار غيرخطي مصالح

C2

FEMA356

اثددرات کدداهش سددختي و مقاومددت C2ضددريب

هددا بدده دليددل رفتددار اي را بددر تغييددر مکددان ي سددازهاعضددا

حاسبه م (1)طبق جدوال کندکه يرارتجاعي آنها منظور ميغ

.شود مي C2

سطح عملکرد مورد نظر

1.0T 0TT

قاب نو

يک

قاب

نو

دو

قاب

نو

يک

قاب

نو

دو

2/1 2/1 2/1 2/1 وقفه فاده بيقابليت است

2/1 1/1 2/1 3/1 ايمني جانبي

2/1 0/1 2/1 5/1 آستانه فروريزش

هدداي نددو يددک شددامل در ايددن جدددوال، قدداب

صدد در 32اي هستند که در آنها بيش از هاي سازه سيستم

شدود کده هنگدام زلزلده بار جانبي توس اعضايي حمل مي

و دو محسدوب هدا از ند و سداير سيسدتم بينندد صدمه مي

بدا C2ب يضرمقدار T0و 1/2بين Tبراي مقادير شوند. مي

بده دنبداال شدود. يابي خطي محاسدبه مدي استفاده از درون

ها، سختي اجزاي حرکت رفت و برگشتي و گسترش خرابي

ر کنددد. د کدداهش يافتدده و مقاومددت آنهددا افددت مددي سددازه

، نداشدته باشدد هدايي کده حلقده هيسدترزيس خدوب سازه

هدا و گسدترش تدرک سدبب فت و برگشتي سدازه حرکت ر

خرابي شده و عدالوه بدر کداهش سدختي و افدزايش تغييدر

ها، افدت مقاومدت را نيدز بده دنبداال خواهدد داشدت. شکل

بده هنگام زلزله عملکرد خوبي نداشته ويک هاي نو قاب

افت مقاومت خواهندد داشدت. بده سرعت کاهش سختي و

در نظدر اختيار 5/1تا 1برابر C2ب يضرمقدار دليلهمين

که هدف از بهسازي، براي زلزله . در صورتيشود گرفته مي

هداي شدکل طرح، آستانه فروريزش باشد، با توجه به تغيير

هاي گسترده موضعي در اجزاي سازه زياد به واسطه خرابي

کده و در صدورتي شدود مدي انتخاب 5/1برابر با C2ضريب

هداي ه باشدد و خرابدي وقفد دف استفاده بيه ،براي بهسازي

نتظدار باشدد و موضعي و محددود در اجدزاي سدازه مدورد ا

هداي اي طراحي شده باشند که حلقه جزييات سازه به گونه

هيسترزيس پايدار و بداز )داراي سدطح محصدور و بدزر (

در نظددر گرفتدده 1مقدددار باشددد، ايددن ضددريب برابددر بددا

[.5]شود مي

C2 FEMA440

ميراندا عنوان کدرده اسدت کده تعداريف کندوني

ه روشدني از يکدديگر مسدتقل نيسدتند. بد C3و C2 بيضرا

ت رفتار هيسترزيسي ناشدي قصد دارد که تغييرا C2ب يضر

شدگي، کاهش سختي و کداهش مقاومدت را بيدان از باريک

Pچه، کاهش سدختي و مقاومدت ناشدي از اثدر کند. اگر

اسدت. شدده در نظر گرفته C3ب يضرکه در شود ميفرض

سدازي هدر چده اصالحات پيشنهادي ضمني بدراي شدفاف

به شرح زير است: عواملبيشتر اين

:1پيشنهاد

(3 ) 2 e

2 e

C >1 for T <0.5s

C =1 for T ³0.5s

C2 =1 (4) :0پيشنهاد

و رفتار کاهش 4طبق رابطه ميراندا در رفتار کاهش سختي

مگر ،ستاا 1کمتر از در عمل C2مقدار 5سختي و مقاومت

مقاومت پايين و پريود کوتداه در حالتي که سازه نوسانگر با

گيدرد کده بدراي مي[ فرض را بر اين 9] FEMA440 باشد.

براي (SD)کاهش سختي تنها ،جايي هدفه ب محاسبه جا

هر چند مقادير حاصدل از ،مورد نياز خواهد بود C2ضريب

نيز تفاوت چنداني بدا آن (SDD)کاهش سختي و مقاومت

ثانيه مقدادير بيشدتري را 0/2ولي در پريودهاي زير ندارد،

دهد: نشان مي2

2 )T

1R(

800

11C

(5 )

برابر C2ثانيه مقدار 0/2براي پريودهاي کمتر از

در C2ثانيدده اسددت. مقدددار 0/2مقدددار ضددريب در پريددود

در نظر گرفته 1ثانيه نزديک برابر 7/2پريودهاي بيشتر از

( نمدايش داده شدده اسدت. 1در شکل) C2مي شود. رابطه

ايي مدورد هد بايدد تنهدا در سدازه C2بنابراين نمودار ضريب

ستفاده قدرار بگيدرد کده تحدت اثدر کداهش سدختي و يدا اا

مقاومت شديد قرار دارند.

دارد کده اظهار ميFEMA440 [9 ] دستورالعمل

FEMA356 [3]محاسبه شدده بدا رابطده C2مقدار ضريب

هايي با کاهندگي سدختي بيشتر از مقدار آن در سازه غلباا

مقابدل کده ايدن ضدريب در در حالي است؛ R<3شديد و

يي با کاهندگي سختي خفيف کمتر خواهد بود. ها سازه

C2FEMA440

FEMA356

، ي بتن مسلحها در ارزيابي پاسخ ديناميکي سازه

کنندده بدتن از فدوالد مدد نظدر توجه به خصوصيات متمايز

کاهش سختي، کداهش مقاومدت قرار مي گيرد. بايد به آثار

يي توجه شود. پدارک ايدن ها شدگي در چنين مدال و باريک

هددد کده ب عامدل خصوصيات را به کمدک سده

ترتيب

د.کراند، تعريف بيانگر سه خصوصيت ذکر شده

اي براي ايجاد يک مدال دقيق تحقيقات گسترده

در ساليان گذشته ها زيابي ميزان خسارت وارد بر سازهرا

هدفترين مدلي که براي اين انجام گرفته است. مهم

است. هم نين مدال [13]معرفي شده است، مدال پارک

خسارت پارک قسمتي انتگرالي از مدال هيسترزيسي سه

است، از آنجايي که سرعت کاهش مقاومت به عنوان عاملي

هوابست عاملبه ه طور مستقيمبمشخصه اصلي خسارت

:شود مياست که به صورت زير تعريف

h

yuu

mA&P dE

PDI (1 )

که در آن:

m ،تغيير شکل حداکثر خطي

u ،تغيير شکل نهايي

Py ،مقاومت تسليم

21/2. مقدار است انرژي هيسترزيس جذب شده dEو

شدهکاهش مقاومت اسمي پيشنهاد عاملبراي

. اين رابطه به صورت ترکيب خطي خسارت [12]است

ناشي از تغيير شکل حداکثر و انرژي هيسترزيس جذب

. مقدار شاخص خسارت در صورتي که شود ميشده تعريف

به بيش از مقدار واحد برسد، نشانگر خرابي کامل و تخريب

سازه است.

اي هر سازه به کار يس خسارت برسه نو اند

رود: مي

، تيرهدا و يدا هدا انديس خسدارت اجدزا : شدامل سدتون -1

.ديوارهاي برشي

انديس خسارت طبقه: شامل اجزاي عمدودي و افقدي و -0

.کل خسارت طبقه

.کل خسارت ساختمان -3

استفاده مستقيم از مدال خسدارت بدر عضدوي از

نيازمندد تعيدين تغييدر ،سازه، يک طبقه و يا بر کل سدازه

، طبقات و يا کل سازه ي نهايي مرتب با کليه اعضاها کلش

خطدي محددود بده نظر است. از آنجايي که رفتار غيرمورد

هر عضوي اسدت، محل انتهايينزديک به نواحي پالستيک

ي بدام همدراه بدا ها رابطه بين المان، طبقه و يا تغيير شکل

ي پالستيک محلي به سختي قابدل تعيدين اسدت. ها دوران

يک المان، محل انتهايي هاي ه دست آوردن خسارتبراي ب

است:را طرح کرده اصالحيه زير [14کونناس]

(7 ) h

uyru

rm EM

DI

که در آن:

m بارگذاري، نيحدوران حداکثر

u ،ظرفيت دوران نهايي مقطع

r باربرداري،ن يحي افتدوران بازي

My ،لنگر خمشي تسليم

شده مقطع است. خسارت عضو به انرژي مستهلک Eh و

مقاطع انتهايي هاي ترين انديس خسات عنوان بزر

.شود ميانتخاب

هاي طبقه و دو انديس افزوده شده خسارت

وارد بر کل سازه با استفاده از ضرايب وزني، به هاي خسارت

ترتيب بر اساس انرژي هيسترزيس مستهلک شده عضو و

:[15] شود ميطبقه محاسبه

(0 )componentt

t

componenticomponenticomponentistoryE

E)(;)DI()(DI

(9 )storyt

t

storyistoryistoryioverallE

E)(;)DI()(DI

که در آن:

،ضرايب وزني انرژي

Ei شده عضو و يا طبقه انرژي کل جذبi مدال استام .

ساختمان بتن مسلح 9خسارت پارک با خسارت وارد بر

( انديس خسارت تنظيم 0[. جدوال)13است ] شدهتنظيم

ت مشاهده شده در سازه را نشان شده با درجه خسار

دهد. مي

وضعيت ساختمان انديس خسارت مشاهده فيزيکي درجه خسارت

سقوط ساختمان <2/1 فروريزش بخشي يا کل سازه فروريزش

شديدخرد شدن گسترده بتن، نمايان شدن

آرماتورهاي کمانش کرده غير قابل تعمير 4/2-2/1

متوس ي بزر گسترده، خرده ريز شدن بتن ها ترک

اعضاي ضعيف تر قابل تعمير 4/2<

ها ني کم، خرد موضعي بتن ستوها ترک کم

ظهور پراکنده ترک خوردگي ناچيز

يهددا اثددرات کاهنددده چرخدده يبررسدد يبددرا

کددالف، تاکدددا، يسدديسترزيمدددال ه چهددارس از يسددترزيه

يخطد ريغ يکيندام يل ديدر تحلگرا و مبدأد يشد يکاهندگ

و يمدال کالف از اثدرات کداهش سدخت . استفاده شده است

در ؛کندد يمد يپوش چشم يسيسترزيه يها خهمقاومت چر

رفتدار يبدرا ين کداهش را تدا حدد ياکه مدال تاکدا يحال

د بدر يشدد يرد. مدال کاهنددگ يگ ياعضا در نظر م يخمش

IDARC [11]ندرم افدزار ر ممکدن در ين مقادياساس باالتر

ق در حقيقدت يدافتن يد ن تحقيد هدف ا است. شدهانتخاب

خطدي بده تيکي غيري اسدتا هدا ضريبي اصالحي در تحليدل

روش ضرايب تغيير مکدان هددف اسدت. بددين منظدور دو

راهکار وجود خواهد داشت:

ليل قاب به کمک روش استاتيکي بار تح يک -1

در C2. در اين حالت ضريب گيرد ميخطي انجام غير

که تحليل بدون شود ميض و فر شود نميمحاسبات وارد

پس از پيدا . استآثار کاهندگي سختي و مقاومت توجه به

جايي هدف، اين بار تحليل به روش ه ب کردن مقدار جا

. البته با اين فرض که از گيرد انجام ميديناميکي غيرخطي

هاي هيسترزيسي با در نظر داشتن اثر کاهندگي منحني

توان استفاده شود. واضح است که در اولين نگاه مي

ه جايي حداکثر تحليل ديناميکي ب پذيرفت که نسبت جا

ه جايي هدف تحليل استاتيکي غيرخطي، ب خطي بر جاغير

اين باشد. با اين حاال به C2تواند بيانگر مقدار ضريب مي

توان از دقت ديگر ضرايب به کار رفته در نميدليل که

ه ي بها تحليل بارافزون مطمئن بود، شايد نتوان پاسخ

دست آمده را قابل اطمينان دانست. بنابراين تضميني

برابر با به طور دقيقدست آمده ه ارد که نسبت بوجود ند

کاهندگي مورد نظر باشد. عاملضريب

شود تا حداالمکان به در اين راهکار سعي مي -0

طور کامالً مستقل از نتايج تحليل بارافزون نسبت به

ه الزم است که ي. در اين روشوداقدام C2محاسبه ضريب

ر نظر داشتن بار تحليل ديناميکي غيرخطي بدون د يک

اين بار از نسبت جا C2اثرات کاهندگي انجام شود. ضريب

اثرات کاهندگي بر در نظر گرفتنجايي حداکثر سازه با ه ب

اثرات در نظر گرفتنجايي حداکثر سازه بدون ه ب جا

. توجيه پذيرش اين عمل در شود ميکاهندگي محاسبه

و جايي صورته ب اين است که در اين روش دو مقدار جا

مشترک و هاي کسر مورد نظر با توجه به فرضيه مخرج

اند و تنها عامل افتراق آنها دست آمدهه فرايندي يکسان ب

. از استاز يکديگر در شکل منحني هيسترزيسي آنها

ها تنها به کاهش مقاومت و آنجايي که در اين منحني

تواند دست آمده ميه است، نتيجه ب شدهسختي توجه

ت يدر نهاباشد. داشته اوليه خطاي کمتري نسبت به روش

يودهايبا پر يسه قاب بتن يدست آمده براه ج بينتا

موجود يها دستورالعمل يها هيبا توص يا سهيمختلف مقا

.شوند ميسه يمقا

دست آوردن تغيير مکان هدف ه در ابتدا براي ب

است. اين شدهطي استفاده از روش تحليل استاتيکي غيرخ

دنباال شده [5]نامه بهسازي ايران روش متناسب با آيين

توان نمي ،اي ديوار برشي دليل وجود المان صفحهبه است.

هاي تحليل ماتريسي متداوال استفاده کرد. براي از برنامه

برنامه تحليل غيرخطي خسارت بتن مسلح اين منظور از

IDARC [11 استفاده ]از انجام تحليل بارافزون، پس . شد

جايي قاب ه ب جا -ه دست آمده شامل منحني نيرونتايج ب

خواهد بود. قدم بعدي محاسبه تغيير مکان هدف است.

Keخطي، شده دو آال ن منظور ابتدا از روش منحني ايدهبدي

. روش کار بدين صورت است که ابتدا شود ميمحاسبه

شود. سپس يحدس زده م Vy مقداري براي نيروي تسليم

Ke با داشتن شود ميحساب .Ke توان با کمک رابطه مي

را محاسبه کرد. بدين شکل با Te( مقدار پريود مؤثر 0)

( ميزان تغيير مکان هدف 1در رابطه) Teجايگذاري

ها بيگر ضرير ديمقاد. در اين جا شود ميمحاسبه

(C0,C1,C3) ر آنها در يل کنار گذاشته شدن تأثيبه دل

در نظر گرفته شده اند. 1برابر با ج،ينتا

پس از محاسبه تغيير مکان هدف با رسم منحني

دست آمده سطح زير منحني با سطح زير ه دو خطي ب

منطبق نبودن. در صورت شود ميمنحني ظرفيت مقايسه

دوباره حدس زده و مراحل قبلي Vyمقدار ديگري براي

محض رسيدن به دقتي قابل شود. در پايان به تکرار مي

دست ه توان مقدار نهايي تغيير مکان هدف را ب قبوال مي

آورد.

قيدق انجدام تدرين گدام در ايدن تح دومين و مهم

خطي است تا بده کمدک نتدايج آن تحليلي ديناميکي و غير

جددايي و تددأثير ه بدد بتدوان نسددبت بدده مقايسدده مقدادير جددا

هددار نظددر کددرد. تحليددل ديندداميکي کاهندددگي بددر آن، اظ

ي هدا ترين روشي است که براي حل پاسدخ غيرخطي دقيق

رود. البتده بددين کدار مدي ه اي بد سازه در برابر بارهاي لرزه

باشدد. يکدي از مند بهرهدرستي نيز هاي شرط که از فرضيه

که اي است. در صورتي ها، ماهيت نيروهاي لرزه اين فرضيه

اطميندان و مطدابق بدا شدراي ي قابدل ها از شتاب نگاشت

ي دريافدت شدده هدا ، پاسخنشودمنطقه در تحليل استفاده

ق از برنامده يد ن تحقيد توانند گمراه کنندده باشدند. در ا مي

IDARC [11که قابل ]ل يد و تحل يبتند يها ل قابيت تحلي

.شداستفاده يکيناميل ديتحل يرا دارد، برا ها خسارت

ي هدا بر قابC2 هدف اين مطالعه بررسي ضريب

با ديوار برشي اسدت. بددين منظدور از سده قداب بتندي بدا

( براي تحليل استفاده شده 0ديوارهاي برشي مطابق شکل)

است. براي اينکه نقش ديوارهاي برشدي در عملکدرد قداب

طيدف هدا و جدواب شدود تري ي کليها بتني منجر به پاسخ

اي ز نظر پريود طبيعي و عملکرد لرزهرا ا اه بيشتري از مدال

شدده طبقه اسدتفاده 02و 15، 12، از سه قابشوندشامل

همهو ارتفا دارندمتري 5دهانه 4 ها اين قاب همهاست.

طدوري هدا متر است. عرض و ارتفا قاب 3طبقات مساوي

هدداي متوسدد انددد کدده در طيددف سددازه انتخدداب شددده

(1.5 H/B 3 ) ي تعريدف هدا قرار بگيرند. از آنجايي که قاب

پدذيري ي بدا شدکل هدا در حيطده سدازه ق يد تحقشده ايدن

فدرض R=8پذيري آنها برابدر متوس هستند، ميزان شکل

متر براي آنها در نظر گرفته شد. در 72و سقف ارتفا شد

با شدکلي متقدارن از است تا شدهسعي ها طراحي اين قاب

جلدوگيري هدا و نامنظمي بدر پاسدخ اثرات ناشي از پي ش

نامه مبحد بر اساس آيين ها بارگذاري ثقلي اين قاب .شود

نامدده طبددق آيدديناي و نيددز [ و بارگددذاري لددرزه17ششددم ]

است. گرفته[ انجام 7]در برابر زلزله ها طراحي ساختمان

بده روش تحليدل اسدتاتيکي ها تحليل اوليه قاب

افددزار نددرم انجددام شددد. طراحددي نيددز بدده کمددک معددادال

ETABS2000 [10] نامده و با توجه به آيينACI-318-02

بدراي . بدا ايدن حداال قابدل ذکدر اسدت گرفدت انجام [ 19]

ي دينداميکي، هدا حين تحليدل ها جلوگيري از شکست قاب

کده ه شدد در نظر گرفت ها بندي المان ترتيبي در نحوه تيپ

راي تدأمين سازه داراي حد قابل قبولي از اضافه مقاومت بد

.پذيري متوس و مورد درخواست باشد شکل

و 10/1، 70/2پريود طبيعي سه قاب به ترتيدب

در هدا است کده قداب شدهفرض .شد. ثانيه محاسبه 55/1

خيزي خيلي زياد با شدتاب مبنداي طدرح پهنه با خطر لرزه

g35/2 قرار دارند و ندو زمدين محدل نيدز خداک ندوIII

ديوارهددا کدده ه بدده اين[. بددا توجدد7اسددت] 0022اسددتاندارد

ي مرزي بدا ضدواب منددرج آرماتورهداي طدولي و ها ستون

را ACI-318-02 [19 ]نامده ي عرضدي در آيدين هدا خاموت

هاي نگاشت با مؤلفه شتاب 3از حداقل ،اند شده، طرح دارند

[.5رويداد مختلف الزامي است ] 3مختلف و از حداقل

اي واقعي به عنوان ي لرزهها شتنگا از شتاب

خطي ها، در تحليل ديناميکي غير نيروي وارد بر سازه

شتاب نگاشت 7. در اين تحقيق با انتخاب شود مياستفاده

[ 7] 0022نامه هاي مختلف که مطابق با طيف آيين زلزله

IDARC [11 ]و معرفي آنها به برنامه اند مقياس شده

براينامه بهسازي ايران آييناست. انجام گرفتهتحليل

ها بايد در دوره نگاشت دارد که شتاب يمقرر م يساز هيهمپا

همخواني و سازگاري داشته باشند 3تا 1/2تناوب

. (3شکل)

هداي با تو جده بده فرضديه ها شتاب نگاشت ههيت

هسدتند. آيين نامه IIIبراي خاک نو ها محل ساخت قاب

پدس از محاسدبه تدوان شدتاب نگاشدت، مدي 7با انتخداب

پاسدخ گيري کدرد و بده عندوان ، از مقادير ميانگينها پاسخ

. [5] نهايي مد نظر قرار داد

انجام بايد بتوانند ،شوند ميانتخاب که ي يها منحني

:کنندسه نو تحليل زير را ميسر

تحليلددي ديندداميکي غيرخطددي بدددون اثددرات -1

ي: کاهندگي مقاومت و سخت

در اين مدلسازي سعي شد تا منحندي انتخداب شدده

عالوه بر نمايش رفتدار بدتن و جداسدازي آن از ديگدر

مصددالح )نظيددر فددوالد(، هدديا گوندده کاهشددي هنگددام

باربرداري از خود نشان ندهد. بدين منظور از منحندي

[ بدون اثر کاهندگي اسدتفاده 02هيسترزيسي کالف ]

شد.

اثرات متناسدب و تحليلي ديناميکي غير خطي با -0

معموال کاهندگي و سختي:

0

0.5

1

1.5

2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Sa (g

)

يه ي د ان

(IIIخا ن ي اس ها م يا ده ا ي

Abbar 2001Bam 2003El Centro 1940Kobe 1995Taft 1952Tabas 1978Tarzana 19942800Mean

[ بدا 01بدين منظور از منحندي هيسترزيسدي تاکددا ]

شدي همده کاهش سختي و مقاومت براي مددال رفتدار خم

[ بدراي 00گدرا ] و از منحندي هيسترزيسدي مبددأ هدا المان

.شدسازي رفتار برشي ديوارهاي برشي استفاده مدال

نام مدالمقدار

پارامتر مقدار پارامتر

مقدار

پارامتر

1 0.01 200 مدال کالف 1 0.1 2 مدال تاکدا

ي مدال کاهندگ

شديد4 0.60 0.01

0.01 0 0 مدال مبدأ گرا

بررسي بدترين وضع کاهندگي در برابر وضعيت براي

)بدون اثدر کاهنددگي ( يدک منحندي هيسترزيسدي 1بند

دگي اعدم از مقاومدت، تا بدترين شدراي کاهند شدانتخاب

ظر بگيرد. اين مقادير با توجه شدگي را در ن سختي و باريک

شددده سددقف مقددادير آن انتخدداب بدده راهنمدداي برنامدده و

عداملي ( مقادير اصدلي مددال سده 3[. در جدوال )11]است

اند. براي سه تحليل ياد شده آورده شده

C2

حداکثر بام حاصدل پس از محاسبه تغيير مکان

، غييدر مکدان هددف از نتايج تحليل ديناميکي و محاسدبه ت

طدور کده دست آورد. همانه را ب C2توان مقدار اکنون مي

از نتايج ديناميکي در مقايسه بدا جدا C2بار گفته شد، يک

و مرتبده بعددي از مقايسده شود ميجايي هدف حساب ه ب

( 4وال)آيد. جد ه دست ميب C2نتايج ديناميکي با هم مقدار

ا بدراي هدر سده اتيکي ري ديناميکي و اسدت ها نتايج تحليل

ه دسدت آمدده نشدان بررسي ضرايب بد دهد. قاب نشان مي

ثانيه که ضدريب 70/2دهد که پس از قاب اوال با پريود مي

C2 دسدت ه مقدادير بد ،بيش از واحد است، با افزايش پريود

کنندد. هم ندين قابدل مشداهده ميل مي 1ه به سمت آمد

ن دست آمده از تحليدل بدارافزون چنددا ه است که مقادير ب

توانند قابل اعتمداد باشدند، زيدرا در پريودهداي بداالتر نمي

دسددت آمددده از آنهددا بدديش از مقدددار تحليددل ه مقددادير بدد

بدراي شدود. تر مي کوچک 1و ضريب از شود ميديناميکي

نامده آمده با مقادير پيشنهادي آييندست ه مقايسه نتايج ب

FEMA440 [9(شکل ]ارائه شده است:4 )

ار يا ي خسارت

براي ها قادير محاسبه شده خسارت وارد بر قابم

ديوار محاسبه شده است. خسارت -ي تير و ستونها المان

دست آمده ه و خسارت وارد بر کل سازه نيز ب ههر طبق

است. براي مقايسه ميزان تأثير اثرات کاهندگي بر خسارت

( ميانگين خسارت در هر 7( تا )5اشکاال) ها وارد بر قاب

اهندگي در نظر گرفته شده ايسه با رابطه کقاب را در مق

شود با افزايش طور که مشاهده مي دهد. همان نشان مي

شود، با اين اهندگي بر مقدار خسارت افزوده ميميزان ک

02حاال اين افزايش براي هر قاب متفاوت است. در قاب

طبقه اختالف بين خسارت ناشي از رفتار بدون کاهندگي

% است، در 52فرض شده در حدود با شديدترين کاهندگي

طبقه با پريود کمتر و 12که اين اختالف در قاب حالي

بيش از حالت بدون اثر % 052تر پذيري پايين ميزان شکل

کاهندگي است.

C2

شتاب نگاشت

ل يهدف تحل ييجابجا

سازگار يبارافزون با الگو

متر(يلي)م يمود

ل يحداکثر تحل ييجابجا

يبا منحن يخط يکيناميد

کالف يسيسترزيه

متر(يلي)م

ل يحداکثر تحل ييجابجا

يبا منحن يخط يکيناميد

مبداگرا -تاکدا يسيسترزيه

متر(يلي)م

ل يحداکثر تحل ييجابجا

يمنحنبا يخط يکيناميد

د يکاهش شد يسيسترزيه

متر(يلي)م

12

طبقه

15

طبقه

02

طبقه

12

طبقه

15

طبقه

02

طبقه

12

طبقه

15

طبقه

02

طبقه

12

طبقه

15

طبقه

02

طبقه

ABBAR 2001

122 373 600

161 224 474 167 234 487 267 267 512

BAM 2003 200 475 655 210 479 663 210 486 669

EL CENTRO 1940 146 304 413 153 324 442 217 348 471

KOBE 1995 142 251 474 147 284 488 221 401 483

TABAS 1998 156 428 479 178 459 478 161 481 478

TAFT 1952 158 329 436 158 329 438 220 330 514

TARZANA 1994 114 365 453 117 383 416 119 383 409

MEAN 154 340 484 161 356 487 193 385 505

با استفاده از C2ب يمحاسبه ضر

يبا منحن يکيناميل ديپاسخ تحل

کالف يسيسترزيه

- - - 1.00 1.00 1.00 1.05 1.05 1.01 1.25 1.13 1.04

با استفاده از C2ب يمحاسبه ضر

ل بارافزونيپاسخ تحل1.00 1.00 1.00 - - - 1.32 0.95 0.81 1.58 1.03 0.84

C2FEMA440

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

ا ديد ي اه د ي ا اه د ي دون اه د ي

Lo

ss

ind

ex

ه رسي ا مد اه د ي انديس خسارت ا ا دي ار ي

Abbar 2001

Bam 2003

El Centro 1940

Kobe 1995

Tabas 1978

Taft 1952

Tarzana 1994

Mean

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

0.070

ا ديد ي اه د ي ا اه د ي دون اه د ي

Lo

ss

ind

ex

ه رسي ا مد اه د ي انديس خسارت ا ا دي ار ي

Abbar 2001

Bam 2003

El Centro 1940Kobe 1995

Tabas 1978

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

ا ديد ي اه د ي ا اه د ي دون اه د ي

Lo

ss

ind

ex

رسي ا مد اه د ي انديس خسارت ا ا دي ار ي

Abbar 2001 ه

Bam 2003

El Centro 1940Kobe 1995

Tabas 1978

و 15، 12 يبتند يها تغيير مکان قاب يبررس -1

بدا افدزايش کده دهد يمد نشان يبرش يطبقه با ديوارها 02

حاصدل از مکان ييرميزان تغ ،تر شدن آن ارتفا سازه و نرم

ي ديناميکي ها نزديک به جواب ،تحليل استاتيکي غيرخطي

رود. شود و حتي از آن فراتر مي مي

از نسدبت پاسدخ C2ب ياگر در محاسدبه ضدر -0

ل بدارافزون اسدتفاده يد ج تحليبر نتدا يکيناميد يها ليتحل

متوسد يمددال بدا کاهنددگ يطبقه برا 12شود، در قاب

1350د مقددار يشدد يال با کاهنددگ مد يو برا 1330مقدار

ل بارافزون يتحل يسه به جاين مقاي. اگر همشود ميحاصل

انجدام يبدون کاهندگ يکيناميل ديتحلجه حاصل از يبا نت

يو بدرا 1325متوس مقددار يمدال با کاهندگ يبرا گيرد،

د.يآ يدست مه ب 1301د مقدار يشد يمدال با کاهندگ

متوس ياهندگمدال با ک يطبقه برا 15در قاب

1323د مقددار يشدد يمدال با کاهنددگ يو برا 2395مقدار

ل بارافزون يتحل يسه به جاين مقاي. اگر همشود ميحاصل

انجدام يبدون کاهندگ يکيناميل ديجه حاصل از تحليبا نت

يو بدرا 1325متوس مقددار يمدال با کاهندگ يبرا گيرد،

د. يآ يدست مه ب 1313د مقدار يشد يمدال با کاهندگ

مدددال بددا يطبقدده بددرا 02ت در قدداب يدددر نها

يمددال بدا کاهنددگ يو برا 2301متوس مقدار يکاهندگ

سده بده ين مقاي. اگر همد شود ميحاصل 2304د مقدار يشد

يکيندام يل ديد جه حاصل از تحليل بارافزون با نتيتحل يجا

متوس يمدال با کاهندگ يبرا گيرد،انجام يبدون کاهندگ

ه ب 1324د مقدار يشد يمدال با کاهندگ يو برا 1321مقدار

د. يآ يدست م

يهدا ت قداب يدهد که حساس يج نشان مينتا -3

شدتر از يب ياثدرات کاهنددگ ن( بده ييود پدا يد )بدا پر تر کوتاه

است.شتر( يود بيبلندتر)با پر يها قاب

C2با افزايش پريدود سدازه از ميدزان ضدريب -4

هداي بداالتر توان در پريود که مي شود، به طوري کاسته مي

گرفدت. ايدن نتيجده بدا در نظدر برابر يک يتا حدودرا آن

.همخواني داردFEMA440 [9 ]رابطه پيشنهادي

پدذيري ا افزايش ميزان کاهندگي، بر آسديب ب -5

شدود. بدا ايدن وجدود بيشدترين تدأثير سازه نيز افزوده مدي

ي وارد شده، در ها کاهش مقاومت وکاهش سختي بر آسيب

شود. تر مشاهده مي ريود پاييني با پها سازه

ي بدا ديدوار برشدي، بدا هدا در سدازه تدوان يم -1

ب يضدر IIIپذيري عادي و با در نظرگرفتن خاک نو شکل

C2 1/1ثانيده( برابدر بدا 7/2در پريود متنداظر منطقده ) را

تر شدن سدازه نرمبا کرد و( اختيار [5] دستورالعمل)مقدار

به طدور C2 بيضراز مقدار هيثان 135ود يدن به پريو تا رس

1به طور ثابت برابدر ب راين پس ضرآاز کاست و يجيتدر

در نظر گرفت.

:درجه کاهش سختي

:درجه کاهش مقاومت

C0 : ضريب اصالح ارتباط تغيير مکان طيفي سيستم يک

درجه آزاد به تغيير مکان بام سيستم چند درجه آزاد

C1 :ل تغيير ممان طيفي خطي به تغيير ضريب تبدي

مکان حداکثر غيرخطي

C2 :اي بر ضريب اثرکاهش سختي و مقاومت اعضاي سازه

ها به دليل رفتار غيرارتجاعي تغيير مکان

C3 : ضريب اثر افزايش تغيير شکل جانبي سازه تحت اثر

P در محدوده رفتار غيرخطي مصالح است

dm :سخ حداکثرخسارت ناشي از افزايش پا

dE :انرژي هيسترتيک نرماال شده

DI :انديس خسارت

m :تغيير شکل حداکثر خطي

u :تغيير شکل نهايي

Eh : انرژي مستهلک شده مق

Ei : انرژي کل جذب شده عضو و يا طبقهi ام

:درجه باريک شدگي

Ke :آال شده شيب منحني ايده

Ki :يير مکانشيب منحني اصلي نيرو د تغ

My :لنگر خمشي تسليم

Py : تسليمنيروي محوري

m :دوران حداکثر حين بارگذاري

r :دوران بازيافتي حين باربرداري

u :ظرفيت دوران نهايي مقطع

R :نسبت مقاومت ارتجاعي مورد نياز به مقاومت تسليم

Sa :شتاب طيفي به ازاي زمان تناوب موثر Te

T0 : تناوب مشترک بين دو ناحيه شتاب ثابت و زمان

سرعت ثابت در طيف بازتاب طرح

Te :زمان تناوب اصلي مؤثر ساختمان

Ti :زمان تناوب اصلي ساختمان با فرض رفتار خطي

Vy : مقاومت تسليم ساختمان در جهت مورد بررسي در

تحليل استاتيکي غيرخطي

1 - FEMA 273, (1996). NEHRP Recommended Provisions for the Seismic Rehabilitation of Buildings.

2 - FEMA 274, (1997). NEHRP Recommended Provisions for the Seismic Rehabilitation of Buildings.

3 - FEMA 356, (2000). NEHRP Recommended Provisions for the Seismic Rehabilitation of Buildings.

4 - FEMA 357, (2000b). ASCE Global Topics Report on the Pre-standard and Commentary for the Seismic

Rehabilitation of Buildings.

5 - IIEES, (2002). International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Seismic Rehabilitation

Code for Existing Buildings in Iran.

6 - ATC 40, (1997). Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings.

7 - Standard No. 2800, (2005). Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings. Third

Revision, Building & Housing Research Center, Iran.

8 - Miranda, E. (2002). Evaluation of Methods to Estimate Target Displacement in PBEE, 4th

US-Japan

Workshop on Performance, Toba, Japan.

9 - FEMA 440, (2005). NEHRP Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures.

10 - Park, Y. J., Reinhorn, A. M. and Kunnath, S. K. (1987). “IDARC: Inelastic Damage Analysis of Reinforced

Concrete Frame-shear-wall Structures.” Technical report NCEER-87-0008, N.Y. State University of New York

at Buffalo.

11 - Sivaselvan, M.V. and Reinhorn, A. M. (1999). “Hysteretic Models for Cyclic Behavior of Deteriorating

Inelastic Structures.” Tech. Rep. MCEER-99-0018, Multidisciplinary Ctr. For Earthquake Engineering

Research, State University of New York at Buffalo, N.Y.

12 - Hoseinzadeh, N. and Nateghi Elahi, F. (1996). “Vulnerability evaluation of RC buildings with shear walls.”,

IIEES publication.

13 - Park, Y. J., Ang, A. and Wen, Y. K. (1984). Seismic Damage Analysis and Damage Limiting Design of

Reinforced Concrete Building. University of Illinois at Urbana-Champaign.

14 - Kunnath, S. K. Reinhorn, A. M. and Lobo, R. F. (1992). “IDARC 2D Ver.3.0: A Program for the Inelastic

Damage Analysis of Reinforced Concrete Structures.” Report No. NCEER-92-0022, National Center for

Earthquake Engineering Research, State University of New York at Buffalo.

15 - Valles, R. E., Reinhorn, A. M., Kunnath, S. K., Li, C. and Madan, A. “IDARC 2D Ver.4.0: A Program for

the Inelastic Damage Analysis of Buildings.” Technical Report NCEER-96-0010.

16 - Kunnath, S. K., Reinhorn, A. M. and Lobo, R. F. (1992). “IDARC 2D Ver.3.0: A Program for the Inelastic

Damage Analysis of Reinforced Concrete Structures.” Report No. NCEER-92-0022, National Center for

Earthquake Engineering Research, State University of New York at Buffalo.

17 - Iranian National Building Code for Structural Loadings. Standard No. 519, Part 6, Ministry of Housing and

Urban Development, Tehran, Iran, 2004.

18 - http://peer.berkeley.edu/smcat/search.html

19 - Naghie, M. (2004). ACI 318-02 code and commentary in Persian, Arkan publication.

20 - Clough, R. W. (1966). “Effect of stiffness degradation on earthquake ductility requirements.” Structural and

Materials Research, Structural Engineering Laboratory, University of California, Berkeley, CA, Report 66-16.

21 - Takeda, T., Sozen, M. A. and Nielson, N. N. (1970). “Reinforced concrete response to simulated

earthquakes.” Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 96, ST12.

22 - Kabeyasawa, T., Shiohara, H., Otani, S. and Aoyama, H. (1983). Analysis of the Full-scale Seven–story

Reinforced Concrete Test Structure, The Faculty of Engineering, University of Tokyo, Vol. XXXVII, No. 2,

PP. 432-478.

1 - (Nonlinear Static Procedure) NSP

2 - Pushover

3 - (Nonlinear Dynamic Procedure) NDP

4 - Stiffness Degradation

5 - Stiffness strength Degradation