ضریب رفتار سازه و پارامترهای موثر بر آن به همراه پایان نامه های مربوطه

ضریب رفتار سازه و پارامترهای موثر بر آن 

توجه : جهت مشاهده لیست پایان نامه های مربوط به ضریب رفتار سازه ( فایل word ) ، به انتهای مطلب مراجعه فرمایید .

برای محاسبه ضریب رفتار یک نوع سیستم سازه‌ای خاص باید علاوه بر بررسی پارامترهای موثر بر ضریب رفتار، رفتار و عملکرد سازه در برابر زلزله و چگونگی استهلاک انرژی و نوع شکست و زوال سازه و چگونگی به وجود آمدن مفصل پلاستیک در مرحلۀ غیر ارتجاعی و همچنین روش‌های تجمل و طراحی سازه مورد بررسی و ارزیابی قرار بگیرد.

تعریف ضریب رفتار سازه :

ضریب رفتار یا ضریب اصلاح رفتار یا ضریب کاهش، پل ارتباطی بین حالت ارتجاعی و غیر ارتجاعی سازه‌ها می‌باشد.

در واقع به کمک ضریب رفتار می‌توان رفتار غیر خطی سازه را به خطی تبدیل نمود، به همین دلیل به آن ضریب اصلاح رفتار می‌گویند.

ضریب رفتار سازه به ما کمک می‌کند تا با یک تحلیل خطی بتوان میزان جذب انرژی سازه در حالت غیر ارتجاعی را به دست آورد.

ضریب رفتار سازه ضریبی است که عملکرد غیر ارتجاعی سازه را در بر دارد و نشانگر مقاومت پنهان سازه در مرحله غیر ارتجاعی می‌باشد.

به همین دلیل مقاومت مورد نیاز سازه از تقسیم مقاومت مورد نیاز سازه در حالت کاملاً ارتجاعی بر ضریب رفتار محاسبه می‌گردد و بدین ترتیب مقاومت مورد نیاز سازه کاهش می‌یابد و به همین دلیل به ضریب رفتار، ضریب کاهش مقاومت یا ضریب تعدیل نیرو نیز گفته می‌شود.

مفهوم ضریب رفتار سازه :

ضریب رفتار پل ارتباطی حالت ارتجاعی و غیر ارتجاعی سازه‌ها می‌باشد و در واقع ضریب رفتار (R) این امکان را می‌دهد تا با یک طراحی خطی (ارتجاعی)، رفتار غیر خطی سازه نیز مد نظر قرار گیرد.

ضریب R نسبت، نیرویی که می‌تواند تحت یک حرکت لرزه‌ای زمین اگر سیستم کاملاً ارتجاعی عمل کند (طراحی الاستیک)، به نیروهای طراحی از پیش تعیین شده در حالت حدی مقاومت است و به بیان دیگر ضریب رفتار نسبت مقاومت نیاز حالت ارتجاعی به مقاومت نیاز حالت غیر ارتجاعی می‌باشد.

هنگامی که از ضریب رفتاری بزرگ‌تر از یک استفاده می‌شود، طراح در حقیقت یک فرض مهم انجام می‌دهد و آن اینست که تحلیل خطی می‌تواند برای به دست آوردن تخمین از مقدار پاسخ غیر خطی استفاده شود.

استفاده از مقادیر بزرگ ضرایب رفتار باعث یک فرض دوم برای طرح لرزه‌ای می‌شود.

یعنی پاسخ غیر خطی بزرگ و بنابراین خسارت زیاد مورد نظر است.

این امر البته نتیجه مستقیم استفاده از نیروهایی است که به طور قابل ملاحظه‌ای کوچک‌تر از نیروهای الاستیک است.

مقادیر گزارش شده در ATC-3-06 در مورد R برای سیستم قاب‌های ساختمانی بر پایه سه چیز است:

۱- عملکرد عمومی مشاهده شده ساختمان‌های مشابه در زلزله‌های گذشته

۲- تخمین طاقت سیستم

۳- تخمین مقدار میرایی موجود در خلال پاسخ غیر ارتجاعی

مقدار R به دست آمده باید با قضاوت مهندسی مورد استفاده قرار بگیرد.

مقدار کمتر R باید برای سازه‌های با درجه نامعینی کمتر استفاده شود که در آن تمام مفصل‌های پلاستیک مورد نیاز برای تبدیل سازه به مکانیسم در نیرویی نزدیک به مقاومت طراحی به وجود می‌آید.

تفسیر سال ۱۹۸۸، R, [۱]NEHRP را به این صورت تعریف می‌کند:

«یک ضریب اصلاح تجربی (کاهنده) به منظور به حساب آوردن خصوصیات ذاتی میرایی و شکل‌پذیری در یک سیستم سازه‌ای در تغییر مکان‌هایی که به قدری بزرگ هستند که به بزرگ‌ترین تغییر مکان سیستم برسد»،

مولفه R می‌تواند از راه‌های مختلفی تعیین گردد که هر کدام از آنها به سطح عملکردی مورد نظر دارد که معمولاً نوع عملکرد جانبی مورد نظر می‌باشد.

همچنین برای به دست آوردن ضریب رفتار سازه ، شناسایی پارامترهای دخیل در این زمینه و همچنین برآورد اهمیت نسبی آنها در ارائه مقادیر صحیح ضریب رفتار سازه یک مقولۀ بسیار با اهمیت و ضروری می‌باشد.

پارامترهای موثر بر ضریب رفتار :

از زمان نخستین فرمول‌بندی ضریب رفتار R تحقیقات زیادی در این باره صورت گرفته است.

مطالعات جدیدی که در ATC34 آمده است منجر به ارائه فرمولی برای R گردید که R را وابسته به سه ضریب (حاصل‌ضرب سه ضرب)، ضریب مقاومت وابسته به پریود R و ضریب شکل‌پذیری وابسته به پریود Ru و ضریب نامعینی R_R معرفی کرده است.

این فرمول به غیر از ضریب نامعینی مشابه فرمول پیشنهادی از طرف محققان برکلی و فریمن[۲] است.

فرمول فریمن که به طور جداگانه از فرمول برکلی به دست آمده است، ضریب رفتار را حاصلضرب یک ضریب از نوع مقاومت در یک نوع ضریب از نوع شکل‌پذیری بیان می‌کند.

ضریب نامعینی که در قسمتی از ATC34 بسط و گسترش یافت، در این گزارش برای اولین بار در ادبیات فنی پیشنهاد شده است.

هدف ضریب نامعینی این است که قابلیت اطمینان سیستم‌های لرزه‌ای ساختمان‌هایی که در جهت اصلی ساختمان از چند قاب عمودی لرزه‌ای بهره می‌برند را به صورت کمی بیان کند.

ضریب چهارم ، ضریب میرایی لزجی برای شامل شدن در فرمول جدید مورد نظر قرار خواهد گرفت.

البته این ضریب میرایی لزجی برای کاهش تغییر مکان در یک سیستم قاب غیر خطی می‌تواند به کار رود ولی نمی‌تواند به تناسب برای کاهش نیروی مورد نیاز مخصوصاً برای قاب‌های با مقاومت بالا به کار رود.

به هر حال در هر ارزیابی از مولفه‌های اساسی ضریب رفتار (R) باید به این نکته توجه داشت که این مولفه‌ها از یکدیگر مستقل نیستند.

در شکل (زیر) رابطه بین نیروی طراحی و نیروی الاستیک را ملاحظه می‌شود.

در شکل مشاهده می‌شود که مقاومت الاستیک مورد نیاز با دو ضریب  کاهش می‌یابد و مقاومت طراحی به دست می‌آید.

[۱] – National Earthquake Hazards Reduction Program

[۲] – Freeman

پارامترهای موثر بر ضریب رفتار سازه