X
تبلیغات
زولا

راه و ساختمان

این سایت مطالب مربوط به مهندسی عمران و معماری را در خود جای داده و آماده نشر مطالب شما بازدید کننده محترم می باشد.

تاریخچه طراحی لرزه‌ای

مهندسی عمران در جهان،به شکل فعلی، به عنوان حرفه‌ای که ترکیبی است از مباحث نظری و محاسباتی و مجموعه‌ای از تجارب فنی، قدمتی در حدود دویست سال دارد و از میان شاخه‌های مختلف مهندسی عمران، شاخه‌ای که بیش از همه دستخوش تغییرات شده و تغییراتش سریع بوده، مهندسی زلزله است.
بشر از سالهای 1900 تا 1970 زلزله را حرکتی می دانسته که در پی‌ساختمان ایجاد نیرو می‌کند و ساختمان باید طوری طراحی شود که بتواند این نیرو را تحمل کند. تقریباً  50سال از این 70 سال بشر در نوعی دوران باور فلسفی به سر برد. یعنی برایش از نظر فلسفی روشن  بود که زلزله این است و نیروی زلزله باید این باشد ولی این باور هنوز تبدیل به دانش نشده بود.

در فاصله سالهای 1960 تا 1970، مجموعه ای از شتابنگارها ساخته شد که برای اولین‌بار شتاب زلزله را اندازه گرفتند و این امر انگیزه‌ای شد برای آنکه با داشتن شتاب، معادله حرکت حل شود. آقای‌هاوزنر این معادله را حل کرد و بر اساس آن سعی کرد طیف زلزله‌ها را اندازه‌گیری و محاسبه نماید. همزمانی رشد کامپیوتر در سالهای 1960 تا 1970، با ساخته شدن شتابنگار‌های فوق الذکر، وضیعتی را بوجود آورد که دانشمندان با تشکیل طیف زلزله و تعاریف جرم و میرایی و سختی ساختمان بتوانند معادله حرکت را حل کند.
در واقع طیف شتاب به ما می گوید که بالای ساختمان،یعنی قسمتی از ساختمان که می‌خواهد پاسخ دهد، چه شتابی ایجاد می‌شود. به این تر تیب برای ساختمانها با تناوبهای مختلف و تحت یک زلزله مشخص، شتابی سنجیده شد و تحت عنوان ((پاسخ طیف))مورد استناد قرار گرفت. با نگاهی دقیق تر روشن شد که اعداد به دست آمده برای شتاب، حول و حوش 2g   , 1/5g  , 1g است و این به معنای آن بود که در هر زلزله – مثلاً زلزله مونتنگرو –نیروی که به ساختمان وارد می‌شود، چیزی بین نصف تا دو برابر وزن آن ساختمان است. این در حالی است که اولین مقداری که برای نیروی زلزله در سال 1908 و توسط ایتالیایی ها در نظر گرفته شده بود، چیزی در حدود 10 درصد وزن ساختمان بود و در این دوران اول مهندسی زلزله، همه ساختمانها بر اساس نیروی معادل 10 درصد وزن طراحی می‌‌شدند.
در مواجهه با این آگاهی که بشر برای بیش از 60-70 سال ساختمان‌هایی ساخته  با مقاومت تقریباً یک دهم وزن ساختمان در برابر نیروی افقی و تحقیقات نشان داده که این نیرو بسیار بزرگتر است، دو اتفاق رخ داد : در یک دوره‌ی تلاش های آ‎شتی جوینه، تلاش شد که با پیدا کردن راه‌هایی، کار پیشینیان توجیه شود و بر آن صحه گذاشته شود. در این دوره که تا حدود سال 1995 طول کشید، سعی شد موضوع به این نحو توجیه شود که وقتی یک نیروی بزرگ Re   در قیاس با وزن سازه به آن وارد می شود، قطعاً سازه چاره ندارد جز آن که در آن بار گذاری و زلزله‌ی خاص تسلیم بشود و بنابر این در محدوده غیر ارتجاعی، شروع به جابه جا شدن بکند. با این استدلال و با تقسیم حد اکثر جا به جای خمیری به جا بجایی تسلیم سازه،ضریب نرمی و شکل پذیری تعریف و گفته شد : درست است که سازه مقاومت کافی در برابر زلزله ندارد ولی در عمل به کمک شکل‌پذیری که داشته توا نسته خودش را حفظ کند ؛ بنابر این برای کمک به طراحی سازه و تخفیف نیرو های زلزله، باید شکل پذیری سازه بالا برود.
با این استدلال، در این دوره برای ایده‌ی شکل‌پذیری به شکل فزاینده‌ای در آیین نامه‌نویسی، آیین نامه ها و محاورات طراحی و عملی این حیطه –یعنی مهندسی زلزله – جایگاهی به وجود آ مد و به این ترتیب زمینه برای پیدایش اولین طیف‌های غیر ارتجاعی توسط آقای نیومارک در سال 1980 فراهم شد. وی مساله را به این صورت بیان کرد که: اگر قرار باشد سازه ارتجاعی نباشد، به همان میزانی که ارتجاعی نیست و می‌تواند تغییر شکل خمیری را تحمل کند، ما نیروی زلزله را کاهش می‌دهیم، بنابر این طیف‌هایمان به صورت تابعی از شکل پذیری در آمد و با توجه به کم بودن شکل‌پذیری ساختمان‌ها، طراحی آنها به هیچ وجه نمی تواند مثل طراحی سازه‌های باشد که شکل‌پذیر هستند : بنابراین باید نیروی طراحی را در آنها بالا برد.
با این اوصاف و به دنبال همان تلاش آشتی‌جو‌یانه، با هدف حذف تناقض نیروی واقعی زلزله و نیروهای طراحی، ایده‌ی ((ضریب رفتار))طی گزارشی  به نام ATC306  توسط انجمن مهندسان عمران کالیفرنیا مطرح گردید. در واقع ابداع آقایان این بود که بگویند: از این پس در طراحی، به جای آن که از Re (ضریب رفتار نیروی ارتجاعی زلزله) استفاده کنید، بیاییداز  استفاده کنید.
کسی هم نپرسید که چرا باید این کار را بکنیم. این ایده، پس از آن که بعد از چند سال به UBC وارد شد، راهش را خیلی زود پیدا کرد و تقریباً در همه‌ی آیین نامه های دنیا –از جمله آیین نامه‌ی خودمان –آن را پذیرفتند.

تاریخ ارسال: سه‌شنبه 14 اردیبهشت 1389 ساعت 12:25 | نویسنده: حسینی فرد | چاپ مطلب 0 نظر