مطالعه پیرامون عملکرد لرزه ای قاب های خمشی بتن مسلح دارای طبقه نرم و تاثیر آن در شکست های میان طبقه

توضیحات

مطالعه پیرامون عملکرد لرزه ای قاب های خمشی بتن مسلح دارای طبقه نرم و تاثیر آن در شکست های میان طبقهاین پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد. چکیده: یکی از شایع¬ترین مشکلات حال حاضر ساختمان¬های ساخته شده و یا در حال ساخت در ایران، افزایش ارتفاع یک طبقه نسبت به سایر طبقات بوده که در مقابل زلزله به شدت آسیب¬پذیر می¬باشند. در این پایان¬نامه، دو قاب خمشی بتن مسلح با تعداد طبقات 7 و 9 که دارای طبقه¬ی نرم (ایجاد شده در اثر افزایش ارتفاع) هستند، مدل گردید، که 48 مدل تحت تحلیل دینامیکی طیفی و 48 مدل تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی و کلاً 96 مدل مورد آنالیز قرار گرفتند. در نهایت این نتیجه حاصل شد که قرارگیری طبقه نرم در طبقات پایینی تا ارتفاع میانی سازه بسیار خطرناک است. کم خطر¬ترین موقعیت برای طبقه نرم، قرارگیری در دو طبقه آخر می¬باشد. اما چون نمی¬توان برای مصارفی چون پارکینگ و یا تجاری، طبقه نرم را در طبقه آخر قرار داد، باید در صورت قرارگیری طبقه نرم در این طبقات، مقاوم¬سازی طبقات نرم بسیار جدی گرفته شوند. کلمات کلیدی زلزله، طبقه نرم، قاب خمشی بتن مسلح، تحلیل دینامیکی خطی طیفی، تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش¬آور) فهرست مطالب فصل اول: تئوری مساله -11- مقدمه.............................................................................................................................................2 1-2- اهمیت موضوع................................................................................................................................5 1-3- تعریف طبقه نرم................................................................................................................................6 1-4- سابقه طبقه نرم در آیین¬نامه¬های مختلف............................................................................................6 1-5- مروری بر پیشینه تحقیقاتی...............................................................................................................15 1-6- ویژگی¬¬های طبقه نرم.......................................................................................................................18 1-7- عوامل موثر بر ایجاد طبقه نرم..........................................................................................................19 1-7-1- اثر میانقاب¬ها و دیوارهای جدا کننده..........................................................................................20 1-7-2- اثر ارتفاع...................................................................................................................................23 1-8- چگونگی طراحی برای جلوگیری از ایجاد طبقه نرم........................................................................24 1-9- تجزیه و تحلیل نیروهای وارد به طبقه نرم........................................................................................25 1-10- علت و مکانیسم خرابی.................................................................................................................27 1-11- عوامل موثر در تشدید خرابی........................................................................................................31 1-12- خرابی¬های مشابه خرابی¬های سازه¬های دارای طبقه نرم...................................................................32 1-13- فصل¬های مختلف پژوهش............................................................................................................36 فصل دوم: کلیات مدلسازی 2-1- مقدمه.............................................................................................................................................38 2-2- معرفی قاب¬های مورد مطالعه.........................................................................................................38 2-3- محاسبه ضریب زلزله در قاب¬های مورد مطالعه................................................................................40 فصل سوم: تحلیل طیفی 3-1- مقدمه.............................................................................................................................................44 3-2- محاسبه میزان سختی طبقه در قاب¬های مدلسازی شده......................................................................44 3-3- آنالیز دینامیکی خطی طیفی............................................................................................................46 3-4- اثر طبقه نرم بر جابجایی سازه..........................................................................................................49 3-5- اثر طبقه نرم بر دریفت سازه.............................................................................................................56 3-6- اثر طبقه نرم بر نيروهاي داخلي سازه...............................................................................................62 3-7- اثر طبقه نرم بر زمان تناوب مودهای سازه........................................................................................73 3-8- صحت-سنجی.................................................................................................................................77 فصل چهارم: تحلیل استاتیکی غیرخطی 4-1- مقدمه.............................................................................................................................................80 4-2- آنالیز استاتیکی غیرخطی................................................................................................................80 4-3- روش ضرایب فما 356....................................................................................................................81 4-3-1- محاسبه ضرایب فما 356 و جابجایی هدف.................................................................................86 4-3-2- مدول رفتار دوخطی نیرو-تغییر مکان در استاندارد فما 356..........................................................87 4-4- الگوی بار جانبی............................................................................................................................87 4-5- سطوح عملکرد لرزه¬ای سازه.........................................................................................................88 4-6- نحوه مدلسازی برای تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش-آور)..............................................................89 4-7- تجزیه و تحلیل نمودارها.................................................................................................................90 4-7-1- تاثیر حرکت طبقه نرم به سمت بالا بر منحنی ظرفیت سازه.........................................................91 4-7-2- تاثیر افزایش ارتفاع طبقه نرم بر منحنی ظرفیت سازه..................................................................98 4-7-3- چگونگی پخش مفاصل پلاستیک در سازه...............................................................................102 4-8- صحت سنجی...............................................................................................................................105 فصل پنجم: تاثیر خرابی طبقه نرم بر محیط زیست 5-1- مقدمه...........................................................................................................................................107 5-2- تاثیر سازه¬های بتنی دارای طبقه نرم بر آلودگی هوا پس از زلزله.....................................................108 5-3- کاربرد نانوتکنولوژی برای کنترل ذرات معلق و جلوگیری از آلودگی هوا.....................................111 فصل ششم: جمع¬بندی و ارائه پیشنهاد 6-1- خلاصه و جمع-بندی.....................................................................................................................115 6-2- نتایج............................................................................................................................................116 6-3- پیشنهادهایی جهت ادامه کار.........................................................................................................120 منابع..........................................................................................................................................121 فهرست اشکال فصل اول: تئوری مساله شکل 1-1: نحوه انتقال انرژی زلزله به سازه.................................................................................................3 شکل 1-2: ایجاد تغییر مکان جانبی ماندگار 6 درجه¬ای در اثر پدیده نرم......................................................4 شکل 1-3: نمونه¬ای از خرابی ناشی از پدیده طبقه نرم در ژاپن.....................................................................4 شکل 1-4: شکست طبقه نرم به علت حذف میانقاب-ها................................................................................5 شکل 1-5: زلزله 1382 بم: مدفون شدن 3 طبقه از ساختمان در اثر پدیده طبقه نرم........................................8 شکل 1-6: زلزله 1382 بم؛ ایجاد تغییر شکل ماندگار به علت طبقه نرم.......................................................9 شکل1-7: زلزله 1994 نورتریج؛ خرابی ساختمان در اثر پدیده طبقه نرم.....................................................10 شکل 1-8: شکست طبقه پنجم از ساختمان 8 طبقه................................................................................... 11 شکل 1-9: کوبه 1995 ........................................................................................................................... 11 شکل 1-10: سطح آسیب وارده به سازه¬های با طبقه همکف باز در زلزله 1995 کوبه..................................11 شکل 1-11: زلزله 1999 کوجائلی ..........................................................................................................13 شکل 1-12: زلزله 1999 دوزجه.............................................................................................................13 شکل 1-13: زلزله 2003 بینگول؛ شکستن ستون¬های طبقه همکف در اثر پدیده نرم...................................13 شکل 1-14: زلزله 2008 چین؛ ایجاد تغییر شکل ماندگار در ستون............................................................14 شکل 1-15: زلزله 2002 بهوج؛ شکستن ستون¬ها در اثر پدیده طبقه نرم......................................................15 شکل 1-16: انعطاف پذیری بیش از حد طبقه نرم در مقایسه با سایر طبقات................................................18 شکل 1-17: ایجاد مکانیسم طبقه در ساختمان در حال ساخت در آستانه ریزش (ایتالیا، 1976)..................19 شکل 1-18: تغییر شکل ناشی از طبقه نرم..................................................................................................20 شکل 1-19: مقایسه سازه واقعی و سازه طراحی شده در واقعیت................................................................22 شکل 1-20: چگونگی عملکرد سازه دارای طبقه نرم در زلزله...................................................................23 شکل 1-21: چگونگی عملکرد سازه دارای طبقه نرم در زلزله...................................................................24 شکل 1-22: منحنی ظرفیت سازه..............................................................................................................26 شکل 1-23: مقایسه رفتار قاب¬های مختلف...............................................................................................26 شکل 1-24: فرآیند خرابی سازه دارای طبقه نرم........................................................................................29 شکل 1-25: چیدمان نامتقارن دیوار در پلان..............................................................................................32 شکل 1-26: ترکیب طبقه نرم و پیچش.....................................................................................................32 شکل 1-27: ضوابط مربوط به خاموت-ها...................................................................................................33 شکل1-28: طراحی غلط بر اساس تیر قوی-ستون ضعیف.........................................................................34 شکل1-29: مقایسه دو نوع طراحی متفاوت...............................................................................................35 شکل 1-30: خرابی ناشی از طراحی غلط بر اساس تیر قوی-ستون ضعیف.................................................35 فصل دوم: کلیات مدلسازی شکل 2-1: تصویر مدلسازی شده قاب 7 و 9 طبقه¬ی دارای طبقه نرم، در حالی که طبقه نرم در طبقه اول قرار دارد.........................................................................................................................................................39 فصل سوم: تحلیل طیفی شکل 3-1: تغییر شکل قاب 7 طبقه در اثر نیروی زلزله، در حالی که طبقه نرم در طبقات سازه جابجا می‌شود....................................................................................................................................................47 شکل 3-2: تغییر شکل قاب 9 طبقه در اثر نیروی زلزله، در حالی که طبقه نرم در طبقات سازه جابجا می‌شود....................................................................................................................................................48 شکل 3-3: مشخصات قاب مدل شده توسط یوسف دینار..........................................................................81 فصل چهارم: تحلیل استاتیکی غیرخطی شکل 4-1: روش ضرایب برای تعیین جابجایی هدف................................................................................85 شکل 4-2: معادل¬سازی منحنی پوش¬آور با منحنی دو خطی.......................................................................86 شکل 4-3: منحنی ساده شده نیرو-جابجایی..............................................................................................88 شکل 4-4: باند رنگی برای نمایش سطوح عملکردی در ایتبس.................................................................92 شکل 4-5: نمایش سطوح عملکردی روی منحنی نیرو-تغییر مکان............................................................92 شکل 4-6: نمایش توزیع بار متناسب با تحلیل استاتیکی خطی...................................................................93 شکل 4-7: نمایش توزیع بار یکنواخت.....................................................................................................93 شکل 4-8:مطالعات انجام شده توسط یوسف دینار در مورد چگونگی پخش مفاصل پلاستیک در سازه......................................................................................................................................................108 فصل پنجم: تاثیر خرابی طبقه نرم بر محیط زیست شکل 5-1: آلودگی هوا توسط ذرات معلق بتنی حین تخریب و بازسازی ساختمان¬ها پس از زلزله............111 شکل 5-2: خرابی طبقه ششم ساختمان 8 طبقه شهرداری شهر کوبه در اثر زلزله 1995،که پس از بازسازی ساختمان جدید 5 طبقه شد.....................................................................................................................113 شکل 5-3: خرابی طبقه اول مرکز خرید روکو در اثر زلزله، که پس از بازسازی ساختمان جدید تنها دارای طبقه همکف می-باشد............................................................................................................................114 شکل 5-4: خرابی پارکینگ طبقه همکف یک ساختمان مسکونی در اثر زلزله، که برای بازسازی کل سازه تخریب و سازه جدید بنا شد...................................................................................................................114 فهرست نمودارها فصل اول: تئوری مساله نمودار 1-1: افزایش سختی سازه به علت وجود دیوار................................................................................21 نمودار 1-2: کاهش جابجایی جانبی سازه به علت وجود دیوار...................................................................21 نمودار 1-3: منحنی ظرفیت سازه در دو حالت شکست طبقه نرم و طراحی طبقه نرم ...................................30 نمودار 1-4: مقایسه میزان انرژی جذب شده در دو حالت شکست معمولی و شکست طبقه نرم...................31 نمودار 1-5: منحنی ظرفیت جانبی سازه در دو حالت با و بدون اثر P-∆...............................................31 فصل سوم: تحلیل طیفی نمودار 3-1: سختی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم.........................................................................................45 نمودار 3-2: سختی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم.........................................................................................46 نمودار 3-3: جابجایی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/4 متر..............................................53 نمودار 3-4: جابجایی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم- ارتفاع طبقه نرم 5 متر..................................................53 نمودار 3-5: جابجایی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم- ارتفاع طبقه نرم 5/5 متر...............................................54 نمودار 3-6: جابجایی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم- ارتفاع طبقه نرم 5/4 متر...............................................54 نمودار 3-7: جابجایی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم- ارتفاع طبقه نرم 5 متر..................................................55 نمودار 3-8: جابجایی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم- ارتفاع طبقه نرم 5/5 متر...............................................55 نمودار 3-9: دریفت قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/4 متر................................................59 نمودار 3-10: دریفت قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5 متر.................................................59 نمودار 3-11: دریفت قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/5 متر..............................................60 نمودار 3-12: دریفت قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/4 متر..............................................60 نمودار 3-13: دریفت قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5 متر.................................................61 نمودار 3-14: دریفت قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/5 متر..............................................61 نمودار 3-15: نیروی برشی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/4 متر......................................67 نمودار 3-16: نیروی برشی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5 متر.........................................67 نمودار 3-17: نیروی برشی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/5 متر......................................68 نمودار 3-18: نیروی برشی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/4 متر......................................68 نمودار 3-19: نیروی برشی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5 متر.........................................69 نمودار 3-20: نیروی برشی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/5 متر......................................69 نمودار 3-21: لنگر خمشی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/4 متر......................................70 نمودار 3-22: لنگر خمشی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5 متر..........................................70 نمودار 3-23: لنگر خمشی قاب 7 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/5 متر......................................71 نمودار 3-24: لنگر خمشی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/4 متر......................................71 نمودار 3-25: لنگر خمشی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5 متر..........................................72 نمودار 3-26: لنگر خمشی قاب 9 طبقه دارای طبقه نرم - ارتفاع طبقه نرم 5/5 متر......................................72 نمودار 3-27: نمودار دریفت به مکان طبقه نرم مستخرج از تحقیقات یوسف دینار.....................................78 فصل چهارم: تحلیل استاتیکی غیرخطی نمودار 4-1: منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه نرم 5/4 متر تحت بار استاتیکی خطی...................92 نمودار 4-2: منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه نرم 5 متر تحت بار استاتیکی خطی......................92 نمودار 4-3: منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه نرم 5/5 متر تحت بار استاتیکی خطی...................93 نمودار 4-4: منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه نرم 5/4 متر تحت بار استاتیکی خطی...................93 نمودار 4-5: منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه نرم 5 متر تحت بار استاتیکی خطی.......................94 نمودار 4-6: منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه نرم 5/5 متر تحت بار استاتیکی خطی...................94 نمودار 4-7: منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه نرم 5/4 متر تحت بار یکنواخت...........................95 نمودار 4-8: منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه نرم 5 متر تحت بار یکنواخت...............................95 نمودار 4-9: منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه نرم 5/5 متر تحت بار یکنواخت...........................96 نمودار 4-10: منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه نرم 5/4 متر تحت بار یکنواخت.........................96 نمودار 4-11: منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه نرم 5 متر تحت بار یکنواخت............................97 نمودار 4-12: منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه نرم 5/5 متر تحت بار یکنواخت.........................97 نمودار 4-13: مقایسه منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه اول نرم تحت بار یکنواخت....................98 نمودار4-14: مقایسه منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه هفتم نرم تحت بار یکنواخت...................99 نمودار4-15: مقایسه منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه اول نرم تحت بار استاتیکی......................99 نمودار4-16: مقایسه منحنی¬های ظرفیت سازه 7 طبقه دارای طبقه هفتم نرم تحت بار استاتیکی..................100 نمودار4-17: مقایسه منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه سوم نرم تحت بار یکنواخت..................100 نمودار4-18: مقایسه منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه هشتم نرم تحت بار یکنواخت................101 نمودار4-19: مقایسه منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه سوم نرم تحت بار استاتیکی...................101 نمودار 4-20: مقایسه منحنی¬های ظرفیت سازه 9 طبقه دارای طبقه هشتم نرم تحت بار استاتیکی................102 فهرست جداول فصل دوم: کلیات مدلسازی جدول 2-1: جزئیات مقاطع قاب 7 طبقه....................................................................................................40 جدول 2-2: جزئیات مقاطع قاب 9 طبقه....................................................................................................40 فصل سوم: تحلیل طیفی جدول 3-1: مقادیر جابجایی طبقات نسبت به مکان طبقه نرم در قاب 7 طبقه (متر)......................................51 جدول 3-2: مقادیر جابجایی طبقات نسبت به مکان طبقه نرم در قاب 9 طبقه (متر) .....................................52 جدول 3-3: مقادیر دریفت طبقات نسبت به مکان طبقه نرم در قاب 7 طبقه (متر) ).....................................57 جدول 3-4: مقادیر دریفت طبقات نسبت به مکان طبقه نرم در قاب 9 طبقه (متر)........................................58 جدول 3-5: مقادیر نیروی برشی طبقات نسبت به مکان طبقه نرم در قاب 7 طبقه (نیوتن).............................63 جدول 3-6: مقادیر لنگر خمشی طبقات نسبت به مکان طبقه نرم در قاب 7 طبقه (نیوتن.متر).......................64 جدول 3-7: مقادیر نیروی برشی طبقات نسبت به مکان طبقه نرم در قاب 9 طبقه (نیوتن).............................65 جدول 3-8: مقادیر لنگر خمشی طبقات نسبت به مکان طبقه نرم در قاب 9 طبقه (نیوتن.متر).......................66 جدول 3-9: مقادیر پریود سازه نسبت به تغییر مکان طبقه نرم در قاب 7 طبقه..............................................74 جدول3-10: مقادیر پریود سازه نسبت به تغییر مکان طبقه نرم در قاب 9 طبقه.............................................75 جدول 3-11: پریود تحلیلی و آیین¬نامه¬ای قاب 7 طبقه...............................................................................76 جدول 3-12: پریود تحلیلی و آیین¬نامه¬ای قاب 9 طبقه...............................................................................76 جدول 3-13: مقایسه نمودارها و جداول قاب 7 طبقه و 9 طبقه...................................................................77 فصل چهارم: تحلیل استاتیکی غیرخطی جدول 4-1: مقادیر ضریب C_0..................................................................................................................83 جدول 4-2: مقادیر ضریب C_m................................................................................................................84 جدول 4-3: مقادیر ضریب 〖 C〗_2................................................................................................................84 جدول 4-4: نحوه پخش مفاصل پلاستیک در قاب 7 طبقه تحت بار استاتیکی..........................................103 جدول 4-5: نحوه پخش مفاصل پلاستیک در قاب 9 طبقه تحت بار استاتیکی..........................................104 جدول 4-6:مطالعات انجام شده توسط یوسف دینار در مورد چگونگی پخش مفاصل پلاستیک در سازه......................................................................................................................................................105 فصل 1 تئوری مساله و اهمیت موضوع 1-1- مقدمه زلزله به عنوان یک پدیده مخرب در اکثر مناطق دنیا ایمنی سازه¬ها و زندگی ساکنان آن را در معرض تهدید قرار داده است، به طوری که کاهش خسارات جبران¬ناپذیر پدیده زلزله همواره هدف نهایی محققین و دانشمندان علم مهندسی زلزله بوده است. عامل زلزله موجب اهمیت طراحی سازه¬ها در کشورهای لرزه¬خیز می-باشد. اصولاً طرح لرزه¬ای سازه¬ها بدون داشتن درک درستی از نحوه¬ی خرابی‌های ایجاد شده توسط زلزله، غیر ممکن است. طرح لرزه¬ای فقط عبارت از تحلیل، محاسبه و برآورده کردن شرایط آیین¬نامه نیست بلکه پارامترهای متنوع دیگری نیز در آن دخالت دارند. آگاهی دقیق از رفتار ساختمان¬ها در زلزله موضوع اساسی در علم مهندسی زلزله است. بررسی انواع خرابی‌های ایجاد شده بر اثر زلزله¬های گذشته، همواره یکی از زمینه¬های مهم در مهندسی زلزله بوده است. دلایل این امر عبارتند از روزآمد کردن آیین¬نامه¬های طراحی و نیز آموختن درس¬هایی که مانع از خسارت¬های مشابه در زلزله¬های بعدی شود. وقوع زمین لرزه آزمونی طبیعی برای رفتار سازه بوده و همواره به عنوان مهمترین رخداد در زمینه مهندسی زلزله مورد توجه مهندسان بوده است. آشنایی و توجه دقیق به مکانیزم¬های مختلف خرابی و شکست، یکی از ابزار عمده برای روزآمد کردن آیین¬نامه¬های طراحی است. از این آزمایش طبیعی می¬توان برای طراحی و ساخت بهینه سازه¬ها استفاده کرد. ایران نیز به دلیل قرارگیری بر روی کمربند زلزله آلپ--هیمالیا جزء کشورهای لرزه¬خیز محسوب می¬شود که هر چند سال یکبار زلزله¬ای ویرانگر در نقاط مختلف کشور رخ می¬دهد. در بین سال¬های 1900 تا 2010 میلادی 13655 زلزله با بزرگای بیش از 4 ریشتر در ایران رخ داده که از این تعداد 117 زلزله با بزرگای بیشتر از 6 ریشتر بوده است. ممکن است گاهی این تصور پیش آید که زلزله قاتل جان انسان¬هاست. اما واقعیت چیز دیگری است: این زلزله نیست که جان انسان¬ها را می¬گیرد، بلکه سازه¬های ضعیف مسبب آن هستند. بنابراین باید رفتار سازه¬ها را در زلزله بیشتر شناخت و آیین¬نامه¬ها و روش¬های اجرایی را بهبود بخشید. در اثر زلزله، انرژی زیادی از درون زمین آزاد شده که این انرژی باعث تکان خوردن صفحات پوسته می¬گردد. لرزش و تکان زمین باعث به وجود آمدن پارامترهای زمین (جابجایی، سرعت و شتاب) می¬شود. در مورد زلزله آنچه که باعث حرکت سازه می¬شود تکان¬های زمین بوده و هیچ نیروی خارجی به سازه وارد نمی¬شود. پس از تکان زمین، ابتدا پی و سپس ستون¬ها و در نهایت سقف¬ها تکان می¬خورند بنابراین انرژی زلزله به صورت جابجایی به پی سازه وارد می¬شود و چون سازه¬ دارای جرم قابل ملاحظه¬ای می-باشد، این جرم سازه است که منجر به ایجاد شتاب، حرکت سازه و نیروی اینرسی در سازه می¬گردد. با تکان پی، جابجایی به اندازه Δ در سازه ایجاد می¬شود که ابتدا ستون¬ها و سپس سقف¬ها دچار این جابجایی می¬شوند. شکل 1-1: نحوه انتقال انرژی زلزله به سازه [22] حال با توجه به این که زلزله¬ها همواره در هنگام وقوع، به دنبال نقاط ضعف ساختمان هستند و اثر آنها بر روي این قسمت¬ها می-تواند مشکل ساز شود، باید این نقاط ضعیف که معمولاً در اثر تغییرات سریع در سختی، مقاومت و یا شکل¬پذیري به وجود می¬آیند به طور کامل شناسایی شوند. آنچه که در این پایان¬نامه به بررسی اثر آن پرداخته شده است تغییرات سریع در سختی یک طبقه است. مطابق تعریف ویرایش چهارم آیین¬نامه 2800 منظور از سختی طبقه جمع سختی جانبی اعضای قائم باربر جانبی است. برای محاسبه این سختی¬ها می¬توان تغییر مکان جانبی واحدی را در سقف طبقه مورد نظر وارد کرد در حالتی که کلیه طبقات زیرین بدون حرکت باقی بمانند. اگر پس از جابجایی پی به اندازه Δ درستون¬های یک طبقه، سختی طبقات دیگر آن قدر زیاد باشد که ستون¬ها نتوانند سقف¬های بالا و پایین را با خود همراه سازند، آنگاه در ابتدا و انتهای محل اتصال ستون¬ها به طبقه یا طبقه¬های سخت در اثر جابجایی¬های رفت و برگشتی ناشی از زلزله، مفصل پلاستیک ایجاد شده و به علت ایجاد لنگرهای خمشی بزرگ در این مفاصل، طبقه یا دچار تغییر شکل ماندگار و یا دچار ریزش می¬شود که در بعضی مواقع ریزش طبقه منجر به پیچش سازه و ریزش کامل سازه نیز می¬شود. شکل 1-2: ایجاد تغییر مکان جانبی ماندگار 6 درجه¬ای در اثر پدیده نرم.[6] شکل 1-3: نمونه¬ای از خرابی ناشی از پدیده طبقه نرم در ژاپن. [4] شناخت و درك رفتار سازه¬هاي مختلف تحت اثر بارگذاری¬هاي مختلف به منظور کاهش خطر آسیب¬پذیري ساختمان¬ها در مقابل نیروي زلزله، اخیراً مورد توجه بسیاري از محققان و پژوهشگران قرار گرفته است. در این میان بررسی رفتار سازه¬هایی که داراي طبقات با سختی¬هاي متفاوت بوده، کمتر مورد توجه واقع شده است. ملاحظات و نگرش خوش بینانه معماری اغلب منجر به ساختن ساختمان¬هایی می¬شود که در آنها طبقه همکف و یا سایر طبقه¬ها، به لحاظ سختی، تفاوت فراوانی با سایر طبقه¬های سازه داشته و سازه را در زمان وقوع زلزله در برابر پدیده طبقه نرم، آسیب¬پذیر می¬کند. منظور از طبقه نرم، کاهش قابل ملاحظه سختی در یک طبقه نسبت به سایر طبقات است. کاهش سختی در سازه¬ها یکی از اساسی¬ترین مسائل نامنظمی در ارتفاع سازه است که رایج¬ترین نوع آن در ساختمان¬هاي موجود، وجود طبقه همکف باز به جهت تامین ورودي ساختمان و پارکینگ، تعبیه پنجره¬هاي بزرگ، درب¬هاي اصلی فضاهاي تجاري و یا تفاوت ارتفاع در این طبقه به علت کاربری تجاری می¬باشد که سبب می¬شود این طبقه در مقایسه با سایر طبقات فاقد یکنواحتی، نظم و تکرار دیوارها باشد. قرارگیری طبقه نرم در طبقه همکف بحرانی¬ترین حالت را ایجاد می¬کند زیرا میزان برش پایه در این طبقه بیشتر از سایر طبقات است. ساختمان¬هاي داراي طبقه همکف باز از عملکرد ضعیفی در هنگام و بعد از وقوع زلزله¬ها برخوردار هستند و توجه به تأثیر آن بر رفتار سازه، توسط آیین¬نامه¬هاي مختلف به مهندسین تأکید شده است. این پیکره¬بندي گرچه به لحاظ توزیع و استفاده فضاهاي طبقه مناسب می¬باشد، ولی از دیدگاه لرزه¬اي، آسیب¬پذیری ساختمان را در برابر پدیده¬ی طبقه نرم، بسیار بالا می¬برد. طبقه نرم سبب ایجاد خرابي در بیش از دو-سوم از 46000 ساختمانی است که در زلزله نورتریج تخریب شدند و اثرات زیان¬بار آن بارها در زلزله¬هاي مختلف نظیر ژاپن 1995، ترکیه1999 ، تایوان1999 ، هندوستان 2001 و الجزایر 2003 دیده شده است. شکل 1-4: شکست طبقه نرم به علت حذف میانقاب¬ها؛ طبقه نرم می¬تواند در طبقه همکف یا در طبقات میانی باشد. [22] 1-2- اهمیت موضوع در حال حاضر در کلان شهرها، تقریباً تمامی ساختمان¬ها به علت ضوابط شهرداری برای تامین پارکینگ، بگونه¬ای ساخته می¬شوند که طبقه¬ی همکف و یا حتی طبقه¬ی منهای یک، فاقد هر گونه میان-قاب بوده که این امر احتمال ایجاد طبقه نرم در سازه را بالا می¬برد. هم¬چنین در بعضی موارد با سازه¬هایی روبرو هستیم که طبقه همکف آنها به علت ایجاد فضای تجاری، علاوه بر حذف میان-قاب¬ها (البته در بعضی موارد)، دارای ارتفاع بیشتر نیز نسبت به سایر طبقات می¬باشد. بنابراین باز هم احتمال ایجاد طبقه نرم در سازه وجود دارد. از طرف دیگر، امروزه، قرار دادن یک طبقه به عنوان سالن اجتماعات در بعضی از ساختمان¬های اداری در طبقات میانی سازه، امری بسیار رایج است. به هر حال اجتناب از ملاحظات معماری غیر ممکن است، بنابراین در اکثر سازه¬ها به احتمال زیاد با پدیده طبقه نرم روبرو خواهیم بود. لذا حفظ ایمنی جانی ساکنان ساختمان و تجهیزات درون آن (مثل بیمارستان¬ها) امری ضروری است.