تاریخچه طراحی لرزه‌ ای چگونه است؟

تاریخچه طراحی لرزه‌ ای چگونه است؟

خیلی بد بد متوسط خوب عالی
(4 رای)
سینا حسینی فرد
آنچه در ادامه مطالعه می کنید:

مهندسی عمران در جهان به شکل فعلی، به عنوان حرفه ای که ترکیبی است از مباحث نظری و محاسباتی و مجموعه ای از تجارب فنی، قدمتی در حدود دویست سال دارد. از میان شاخه های مختلف مهندسی عمران، شاخه ای که بیش از همه دستخوش تغییرات شده و تغییرات آن سریع بوده، مهندسی زلزله است.

بشر از سالهای 1900 تا 1970 زلزله را حرکتی می دانسته که در پی ساختمان ایجاد نیرو می کند و ساختمان باید طوری طراحی شود که بتواند این نیرو را تحمل کند. تقریباً 50 سال از این 70 سال بشر در نوعی دوران باور فلسفی به سر برد. یعنی برایش از نظر فلسفی روشنبود 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 اولین بار شتاب زلزله را اندازه گرفتند و این امر انگیزه ای شد برای آنکه با داشتن شتاب، معادله حرکت حل شود. آقای هاوزنر این معادله را حل کرد و بر اساس آن سعی کرد طیف زلزله ها را اندازه گیری و محاسبه نماید. همزمانی رشد کامپیوتر در سالهای 1960 تا 1970، با ساخته شدن شتابنگار های فوق الذکر، وضعیتی را بوجود آورد که دانشمندان با تشکیل طیف زلزله و تعاریف جرم و میرایی و سختی ساختمان بتوانند معادله حرکت را حل کند.

/// شماره های تماس ///

طیف شتاب

در واقع طیف شتاب به ما می گوید که بالای ساختمان، یعنی قسمتی از ساختمان که می خواهد پاسخ دهد، چه شتابی ایجاد می شود. 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. این به معنای آن بود که در هر زلزله مثلاً زلزله مونتنگرو، نیروی که به ساختمان وارد می شود، 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. در این دوران اول مهندسی زلزله، همه ساختمانها بر اساس نیروی معادل 10 درصد وزن طراحی میشدند.

مهندسی زلزله و طراحی سازه

شکل پذیری سازه

در مواجهه با این آگاهی که بشر برای بیش از 60 تا 70 سال ساختمان هایی با مقاومت تقریباً یک دهم وزن ساختمان در برابر نیروی افقی ساخته است. تحقیقات نشان داده که این نیرو بسیار بزرگتر است. در همین راستا دو اتفاق رخ داد که در یک دوره تلاش های آ‎شتی جویلنه، تلاش شد که با پیدا کردن راه هایی، 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 زلزله خاص تسلیم شود. بنابراین در محدوده غیر ارتجاعی، شروع به جابجا شدن بکند. با این استدلال و با تقسیم حداکثر جابجایی خمیری به جابجایی 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 شکل پذیری که داشته توانسته خودش را حفظ کند. بنابراین برای کمک به طراحی سازه و تخفیف نیرو های زلزله، باید شکل پذیری سازه بالا برود.

طراحی لرزه ای

طیف های غیر ارتجاعی

با این استدلال، در این دوره برای ایده شکل پذیری به شکل فزاینده ای در آیین نامه نویسی، آیین نامه ها و محاورات طراحی و عملی این حیطه یعنی مهندسی زلزله جایگاهی به وجود آمد. به این ترتیب زمینه برای پیدایش اولین طیف های 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 می تواند تغییر شکل خمیری را تحمل کند، ما نیروی زلزله را کاهش می دهیم. بنابراین طیف هایمان به صورت تابعی از شکل پذیری در آمد و با توجه به کم بودن شکل پذیری ساختمان ها، طراحی آنها به هیچ وجه نمی تواند مثل طراحی سازه هایی باشد که شکل پذیر هستند. بنابراین باید نیروی طراحی را در آنها بالا برد.

با این اوصاف و به دنبال همان تلاش آشتی جویانه، با هدف حذف تناقض نیروی واقعی زلزله و نیروهای طراحی، ایده 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 استفاده کنید، بیایید از ضریب رفتار نیروی ارتجاعی زلزله 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 همه آیین نامه های دنیا از جمله آیین نامه خودمان آن را پذیرفتند.

اشتراک در شبکه های اجتماعی:
با مجله راه و ساختمان در ارتباط باشید...
افزودن نظر:
captcha