طراحی سازه بر اساس عملکرد چیست؟ بررسی جامع مفاهیم به همراه ویدیو

ﺑﺎ ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻓﻠﺴﻔﻪ ﺟﺪﻳﺪ طراحی سازه که ﻃﺮاحی ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎی ﻋﻤﻠﻜﺮد است، ﺑﺮ ﺧﻼف روشﻫﺎی ﻃﺮاحی ﻟﺮزه‌ای ﻣﻮﺟﻮد، اﻣﻜﺎن اﻧﺘﺨﺎب، ﺗﻌﻴﻴﻦ و ﺗﻨﻈﻴﻢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺳﺎزه در ﺷﺮاﻳﻂ ﺑﺤﺮاﻧـﻲ وﺟـﻮد دارد. ﺳﺎزهﻫﺎی ﻣﻬﻢ در ﺷﺮاﻳﻂ ﺑﺤﺮانی ﺑﺎﻳﺪ ﺗﻮاﻧﺎیی ﺣﻔﻆ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺑﺎﻻﺗﺮی را ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺳﺎزهﻫﺎی ﻋـﺎدی داﺷـﺘﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺑﻪ اﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺎ ﭘﺬﻳﺮش ﺧﻄﺮ ﻣﺸﺨﺺ و ﻃﺮاحی ﺳﺎزه ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎی ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺑـﺎﻻﺗﺮ، از اﻳﺠـﺎد ﺧﺴـﺎرت ﻫﺎی اﻗﺘﺼﺎدی، ﺟﺎنی و زﻳﺴﺖ ﻣﺤﻴطی ﺳﻨﮕﻴﻦ ﺗﺮ ﻧﺎشی از ﺧﻄﺮ زﻣﻴﻦ ﻟﺮزه می ﺗﻮان ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی ﻛﺮد.

ﻳﻜﻲ از ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ ﭼﺎﻟﺶﻫﺎی ﻓﺮاروی ﻣﻬﻨﺪسی زﻟﺰﻟﻪ ﺑﺎ ﻧﮕﺮش ﻋﻤﻠﻜﺮدی در ﺳﺎلﻫﺎی اﺧﻴﺮ، اراﺋﻪ روشﻫـﺎی ﺳﺎده و در ﻋﻴﻦ ﺣﺎل ﻗﺎﺑﻞ اﻋﺘﻤﺎد ﺑﺮای ﺑﺮآورد ﻟﺮزه‌ای ﺳﺎزهﻫﺎ اﺳﺖ. ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ روشﻫﺎ ﻣـﻲ ﺗـﻮان ﺑـﺪون اﻧﺠﺎم ﺗﺤﻠﻴﻞﻫﺎی ﺑﺴﻴﺎر ﭘﻴﭽﻴﺪه ﻏﻴﺮخطی، ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺳﺎزه را در ﺳﻄﺢ ﺧﻄﺮی ﻣﺸﺨﺺ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛـﺮده و آن را ﺑﺎ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﻮرد اﻧﺘﻈﺎر ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﻛﺮد. ﺑﻪ اﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﻣﻲ ﺗﻮان اﺑـﺰاري ﻗﺪرﺗﻤﻨـﺪ و ﺳـﺎده ﺑـﺮای ارزﻳـﺎﺑﻲ و ﻳـﺎ ﻃﺮاحی ﺳﺎزهﻫﺎ از دﻳﺪﮔﺎه ﻋﻤﻠﻜﺮدی اراﺋﻪ ﻛﺮد. از ﺳﺎل 1995 ﺑﻪ ﺑﻌﺪ اﻳﻦ روشﻫﺎ در دﺳﺘﻮراﻟﻌﻤﻞ ﻫـﺎی ارزﻳـﺎبی ﺳـﺎزه ﻫـﺎ در ﺑﺮاﺑـﺮ زﻟﺰﻟـﻪ ﻧﻈﻴـر ATC-13 ،FEMA-273، FEMA-356 و ﺑـﺎﻻﺧﺮه درﺳـﺎل ﻫـﺎی اﺧﻴـر در FEMA-440 ﻣﻄﺮح ﺷﺪه اﻧﺪ. در اﻳﻦ روشﻫﺎ، ﻣﻬﻨﺪﺳﺎن ﺑﻪ ﺟﺎی اﺳﺘﻔﺎده از روشﻫﺎی ﺳـﻨتی ﺗﺤﻠﻴـﻞ ﺧﻄـﻲ ﺳﺎزه ﻫﺎ ﺗﺤﺖ اﺛﺮ ﻧﻴﺮوﻫﺎی ﻛﺎﻫﺶ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻟﺰﻟﻪ، ﺑﺮای ﻟﺤﺎظ ﻛﺮدن ﻏﻴﺮ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﭘﺎﺳـﺦ ﻫـﺎی ﻏﻴـﺮ ﺧطی، ﻛـﻪ در آﻳﻴﻦ ﻧﺎﻣﻪﻫﺎي ﻟﺮزه‌اي ﻣﻮﺟﻮد ﻣﺎﻧﻨﺪ استاندارد 2800 ﻣﻄﺮح ﺷﺪه اﻧﺪ، رﻓﺘﺎر ﻏﻴﺮ ﺧﻄﻲ ﺳـﺎزهﻫـﺎ را ﺑـﻪ ﻃـﻮر ﻣﺴـﺘﻘﻴﻢ در ﺗﺤﻠﻴﻞ ﻫﺎ در ﻧﻈﺮ ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻧﺪ. ﺑﻪ اﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻫﺎي ﺳﺎده ﺷﺪه ﺗﺤﻠﻴﻞ ﻏﻴﺮ ﺧﻄﻲ، ﻧﻴﺎزﻫﺎي ﻟـﺮزه اي درﺳﻄﻮح ﻋﻤﻠﻜﺮدي ﻣﻬﻤﻲ ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ اﻳﻤﻨﻲ ﺟﺎﻧﻲ و ﻳﺎ آﺳـﺘﺎﻧﻪ ﻓﺮورﻳـﺰش ﺑـﺎ دﻗـﺖ ﻗﺎﺑـﻞ ﻗﺒـﻮﻟﻲ ﺗﻌﻴـﻴﻦ ﻣـﻲﺷﻮد .

سرفصل های مقاله

تعاریف سطوح عملکرد لرزه ای سازه ها و انواع آن
سطوح خطر لرزه ای و انواع آن
اهداف بهسازی و انواع آن
تعاریف اعضای سازه ای و انواع آن
منحنی چرخه ای و رفتار اعضای سازه
تعریف تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیر خطی

ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها

سطوح عملکرد لرزه ای سازه 

ﻣﻨﻈﻮر از اﻧﺘﺨﺎب ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن، اﻧﺘﺨﺎب رﻓﺘﺎر ﻣﻮرد اﻧﺘﻈﺎر از ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن در ﺑﺮاﺑﺮ زلزله های ﻣﺸـﺨﺺ، ﻣﺤﺪود ﻛﺮدن ﺻﺪﻣﺎت وارده ﺑﻪ اﺟﺰاي ﺳﺎزه ای و ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه ای، آﺳﻴﺐ ﻫﺎي ﺟـﺎﻧﻲ و ﺗﻠﻔـﺎت ﻧﺎﺷـﻲ از زﻟﺰﻟـﻪ، ﺑـﻪ ﺣﺪي ﻣﺸﺨﺺ و ﻣﻌﻠﻮم اﺳﺖ. ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﺗﻌﺮﻳﻒ، ﻫﺮﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺷﺮاﻳﻂ و وﺿﻌﻴﺖ ﻣﻮرد اﻧﺘﻈﺎر از ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن را ﺑﻼﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻌﺪ از زﻟﺰﻟﻪ ﺑـﺮ ﻣﺒﻨـﺎي ﺻﺪﻣﺎت و آﺳﻴﺐ ﻫﺎي ﺟﺎﻧﻲ، ﺳﺎزه اي و ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه اي ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ. ﻫﺮ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜـﺮد ﺳـﺎﺧﺘﻤﺎن ﺷـﺎﻣﻞ ﻳـﻚ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺳﺎزه‌اي و ﻳﻚ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻏﻴﺮﺳﺎزه اي اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﻣﻴﺰان ﺻﺪﻣﺎت ﻗﺎﺑﻞ ﭘﺬﻳﺮش وارد ﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺳﺎزه‌اي و اﺟﺰاي ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه‌اي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن در ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ را ﻣﺸﺨﺺ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ.

بیشتر بخوانید: زلزله چیست؟

ﺳﻄﻮح ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰای ﺳﺎزه ای

ﻣﻨﻈﻮر از اﺟﺰاي ﺳﺎزه اي ﺳﺘﻮن ﻫﺎ، ﺗﻴﺮﻫﺎ، مهاربندﻫﺎ، دﻳﻮارﻫﺎي ﺑﺘﻨﻲ، دﻳﻮارﻫﺎي ﭘﺮ ﻛﻨﻨﺪه ﺑﺎ ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺑﻨـﺎﻳﻲ ﻏﻴـﺮﻣﺴﻠﺢ، ﭘﻲ ﻫﺎ، دﻳﺎﻓﺮاﮔﻢ ﻫﺎ و ... اﺳﺖ.ﺳﻄﻮح ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰاي ﺳﺎزه اي ﺷﺎﻣﻞ چهار ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺻﻠﻲ و دو ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﻴﺎﻧﻲ اﺳﺖ.

سطوح عملکرد اصلی

سطح عملکرد 1-قابلیت استفاده بی وقفه (IO)

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدي اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﻴﺶﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد دراﺛﺮ وﻗﻮع زﻟﺰﻟﻪ محتمل، ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻬﻲ در ﻣﻘﺎوﻣﺖ و ﺳﺨﺘﻲ اﺟـﺰاي ﺳﺎزه‌اي اﻳﺠﺎد ﻧﺸﻮد و اﺳﺘﻔﺎده ﺑﻲ وﻗﻔﻪ از آن ﻣﻤﻜﻦ ﺑﺎﺷﺪ.

سطح عملکرد 3-ایمنی جانی (LS)

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﻳﻤﻨﻲ ﺟﺎﻧﻲ ﺑﻪ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدی اﻃﻼق ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷـﻮد در اﺛـﺮ وﻗـﻮع زﻟﺰﻟـﻪ محتمل، در ﺳﺎزه ﺧﺮاﺑﻲ اﻳﺠﺎد ﺷﻮد اﻣﺎ ﻣﻴﺰان ﺧﺮاﺑﻲ ﻫﺎ ﺑﻪ اﻧﺪازه اي ﻧﺒﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﺧﺴﺎرت ﺟﺎﻧﻲ ﺷـﻮد.

در اﻳـﻦ ﺳـﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد، ﺗﻌﻤﻴﺮ ﺳﺎزه ﻣﻴﺴﺮ اﺳﺖ وﻟﻲ اﺣﺘﻤﺎل دارد ﻛﻪ ﺑﻪ دﻻﻳﻞ اﻗﺘﺼﺎدي ﻗﺎﺑﻞ اﻧﺠﺎم ﻧﺒﺎﺷﺪ. ﮔﺮﭼﻪ ﺳـﺎزه ﺣﺎدﺛـﻪ دﻳﺪه در ﺧﻄﺮ ﻓﺮو رﻳﺨﺘﻦ ﻗﺮﻳﺐ اﻟﻮﻗﻮع ﻧﻴﺴﺖ اﻣﺎ ﺷﺮط اﺣﺘﻴﺎط آن اﺳﺖ ﻛﻪ ﻗﺒﻞ از ﺑﻬﺮهﺑﺮداري ﻣﺠﺪد، ﺑـﻪ ﺗﻌﻤﻴـﺮ ﺳﺎزه اي ﻣﺒﺎدرت ﺷﻮد.

سطح عملکرد 5-آستانه فروریزش (CP)

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد آﺳﺘﺎﻧﻪ ﻓﺮو رﻳﺰش ﺑﻪ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدي اﻃﻼق ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ پیش‌بینی شود در اثر وقوع زلزله محتمل، ﺧﺮاﺑﻲ ﮔﺴـﺘﺮده اي در ﺳﺎزه اﻳﺠﺎد ﺷﻮد. در اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﺗﻤﺎم اﻋﻀﺎي اﺻﻠﻲ زﻳﺮ ﺑﺎرﻫﺎي ﻗﺎﺋﻢ، ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺎرﻫﺎي وارد ﺑﻪ ﺧﻮد را ﺗﺤﻤﻞ ﻛﻨﻨـﺪ و ﺗﻨﻬﺎ ﺧﻄﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪ، آﺳﻴﺐ ﻫﺎي ﻧﺎﺷﻲ از ﺳﻘﻮط آوار اﺳﺖ. ﺑﺎ وﺟﻮد اﻳﻦ اﻧﺘﻈﺎر ﻣﻲ رود ﻛﻪ ﺳـﺎﺧﺘﻤﺎن ﻓـﺮو ﻧﺮﻳﺰد و ﺗﻠﻔﺎت ﺟﺎﻧﻲ ﺑﻪ ﺣﺪاﻗﻞ ﺑﺮﺳﺪ.

سطح عملکرد 6-لحاظ نشده (NC)

ﭼﻨﺎﻧﭽﻪ ﺑﺮاي ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰاي ﺳﺎزه اي ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺧﺎﺻﻲ اﻧﺘﺨﺎب ﻧﺸﺪه ﺑﺎﺷﺪ، ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰای ﺳـﺎزه ای ﻟﺤﺎظ ﻧﺸﺪه ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد.

سطوح عملکرد میانی

سطح عملکرد 2-خرابی محدود

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدي اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد در اﺛﺮ وﻗﻮع زﻟﺰﻟﻪ، ﺧﺮاﺑﻲ در ﺳﺎزه ﺑﻪ ﻣﻴﺰان ﻣﺤﺪود اﻳﺠﺎد ﻣﻲ ﺷﻮد ﺑﻪ ﻃﻮري ﻛﻪ ﭘﺲ از زﻟﺰﻟﻪ ﺑﺎ ﺗﻌﻤﻴﺮ ﺑﺨﺶ ﻫﺎي آﺳﻴﺐ دﻳﺪه اداﻣﻪ ﺑﻬﺮه ﺑﺮداري از ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻣﻤﻜﻦ ﺑﺎﺷﺪ.

سطح عملکرد 4-ایمنی جانی محدود

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدی اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﻴﺶ بینی می ﺷﻮد در اﺛﺮ وﻗﻮع زﻟﺰﻟﻪ محتمل، در ﺳﺎزه ﺧﺮاﺑﻲ اﻳﺠﺎد ﺷـﻮد اﻣـﺎ ﺧﺴـﺎرت ﻫـﺎی ﺟﺎنی ﺑﻪ ﺣﺪاﻗﻞ ﺑﺮﺳد.

سطوح عملکرد اجزای غیر سازه ای

ﻣﻨﻈﻮر از اﺟﺰای ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه ای اﺟﺰای ﻣﻌﻤﺎری، ﺗﺎﺳﻴﺴﺎت ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ و ﺑﺮﻗﻲ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن اﺳﺖ. ﺳﻄﻮح ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰای ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه ای ﺷﺎﻣﻞ پنج ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺑﻪ ﺷﺮح زﻳﺮ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ:

سطح عملکرد A-خدمت رسان بی وقفه

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدي اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد اﺟﺰاي ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه اي در اﺛﺮ زﻟﺰﻟﻪ محتمل، دﭼﺎر ﺧﺮاﺑـﻲ ﻧـﺎﭼﻴﺰي ﺷـﻮﻧﺪ ﺑـﻪ ﻧﺤﻮي ﻛﻪ ﺧﺪﻣﺖ رﺳﺎﻧﻲ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﺑﻪ ﻃﻮر ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ اداﻣﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ.

سطح عملکرد B-قابلیت استفاده بی وقفه

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدي اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد اﺟﺰاي ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه اي در اﺛﺮ زﻟﺰﻟﻪ محتمل، دﭼﺎر ﺧﺮاﺑـﻲ ﻧـﺎﭼﻴﺰي ﺷـﻮﻧﺪ ﺑـﻪ ﻧﺤﻮي ﻛﻪ ﭘﺲ از زﻟﺰﻟﻪ راه‌های دسترسی و فرار ﻣﺎﻧﻨﺪ درﻫﺎ، راﻫﺮوﻫﺎ، ﭘﻠﻪﻫﺎ، آﺳﺎﻧﺴﻮرﻫﺎ و روﺷـﻨﺎﻳﻲ آن ﻫـﺎ ﻣﺨﺘـﻞ ﻧﺸﺪه و ﺑﻲ وﻗﻔﻪ ﻗﺎﺑﻞ اﺳﺘﻔﺎده ﺑﺎﺷﻨﺪ.

سطح عملکرد C-ایمنی جانی

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدي اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد ﺧﺮاﺑﻲ اﺟﺰاي ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه اي در اﺛﺮ زﻟﺰﻟﻪ محتمل، ﺧﻄﺮي ﻛﻪ ﺟﺎن ﺳـﺎﻛﻨﻴﻦ را ﺗﻬﺪﻳﺪ ﻛﻨﺪ ﺑﻪ وﺟﻮد ﻧﻴﺎورد.

سطح عملکرد D-ایمنی جانی محدود

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮدي اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد ﺧﺮاﺑﻲ اﺟﺰاي ﻏﻴﺮ ﺳـﺎزه اي در اﺛـﺮ زﻟﺰﻟـﻪ محتمل، ﺑـﻪ ﻣﻴﺰاﻧـﻲ ﺑﺎﺷـﺪ ﻛـﻪ ﺧﺴﺎرت ﺟﺎﻧﻲ حداقل شود.

سطح عملکرد E-لحاظ نشده

ﭼﻨﺎﻧﭽﻪ ﺑﺮاي ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰاي ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه اي ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺧﺎﺻﻲ اﻧﺘﺨﺎب ﻧﺸﺪه ﺑﺎﺷﺪ، ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟـﺰاي ﻏﻴـﺮ ﺳﺎزه اي ﻟﺤﺎظ ﻧﺸﺪه ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد.

سطوح عملکرد کل سازه

ﺳﻄﻮح ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰای ﺳﺎزه‌ای و ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه‌ای ﺑﺎ ﻫﻢ ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺷﺪه و ﺳﻄﻮح ﻋﻤﻠﻜـﺮد ﻛـﻞ ﺳـﺎزه را ﺗﺸـﻜﻴﻞ می دﻫﻨﺪ. ﺳﻄﻮح ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻛﻞ ﺳﺎزه ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از:

سطح عملکرد 1-A

ﺧﺪﻣﺖ رﺳﺎﻧﻲ بی وﻗﻔﻪ

در اﻳﻦ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰای ﺳﺎزه ای دارای ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد 1 (ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ اﺳﺘﻔﺎده بی وﻗﻔﻪ) و اﺟﺰای ﻏﻴـﺮ ﺳـﺎزه ای آن داراي ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد A (ﺧﺪﻣﺖ رﺳﺎنی بی وﻗﻔﻪ) ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد B-1

ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ اﺳﺘﻔﺎده بی وﻗﻔﻪ

در اﻳﻦ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰای ﺳﺎزه ای دارای ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد 1 (ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ اﺳﺘﻔﺎده بی وﻗﻔﻪ) و اﺟﺰای ﻏﻴـﺮ ﺳـﺎزه ای دارای ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد B (ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ اﺳﺘﻔﺎده بی وﻗﻔﻪ) ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.

سطح عملکرد  C-3

ایمنی جانی

در اﻳﻦ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰای ﺳﺎزه ای ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن دارای ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد 3 (اﻳﻤﻨی ﺟﺎنی) و اﺟﺰاي ﻏﻴﺮ ﺳـﺎزه ای آن دارای ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد C (ایمنی جانی) می ﺑﺎﺷﻨﺪ.

ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد E-5

آﺳﺘﺎﻧﻪ ﻓﺮو رﻳﺰش

در اﻳﻦ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰاي ﺳﺎزه اي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن داراي ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد 5 (آﺳﺘﺎﻧﻪ ﻓﺮو رﻳﺰش) ﺑﻮده وﻟﻲ ﻣﺤﺪودﻳﺘﻲ ﺑﺮاي ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺟﺰاي ﻏﻴﺮ ﺳﺎزه اي و ﺟﻮد ﻧﺪارد. (سطح عملکرد لحاظ نشده E)

* این سطوح عملکرد به دلیل اختلاف زیاد بین سطح عملکرد اجزای سازه‌ای و غیرسازه‌ای توصیه نمی‌شود.

ﺳﻄﻮح ﺧﻄﺮ ﻟﺮزه ای

ﺳﻄﻮح ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺧﻄﺮ ﺑﻪ ﺻﻮرت دوره ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺑﺎزﮔﺸﺖ و ﻳﺎ اﺣﺘﻤﺎل وﻗﻮع درﻃﻮل ﻋﻤﺮ ﻣﻔﻴﺪ ﺳﺎزه ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻲ ﺷﻮد. دوره ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ﻣﺘﻮﺳﻂ زﻣﺎن ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﺳﺎل ﺑﻴﻦ وﻗﻮع زﻟﺰﻟﻪ ﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﺑﺰرﮔﻲ ﺑﺮاﺑﺮ و ﻳﺎ ﺑﺰرﮔﺘﺮ از ﻳﻚ ﺣﺪ ﻣﺸﺨﺺ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. اﺣﺘﻤﺎل وﻗﻮع زﻟﺰﻟﻪ، ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه اﺣﺘﻤﺎل وﻗﻮع ﻳﻚ زﻟﺰﻟﻪ ﺑﺎ ﺑﺰرﮔـﻲ ﻣﺸـﺨﺺ و ﻳـﺎ ﺑﺰرگ ﺗﺮ از ﺣﺪ ﻣﺸﺨﺺ در ﻃﻮل ﻳﻚ دوره زﻣﺎﻧﻲ ﺧﺎص (ﻏﺎﻟﺒﺎ ﻋﻤﺮ ﻣﻔﻴﺪ ﺳﺎزه) ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.

زلزله سطح بهره برداری

زﻟﺰﻟﻪ ای ﺑﺎ ﺑﺰرﮔﺎی ﻛـﻢ ﺗـﺎ ﻣﺘﻮﺳـﻂ اﺳﺖ ﻛﻪ اﺣﺘﻤﺎل وﻗﻮع زﻟﺰﻟﻪ ای ﺑﺰرﮔﺘﺮ از آن در دوره 50 ﺳﺎﻟﻪ در ﺳﺎﺧﺘﮕﺎه ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ، 99/5 درﺻـﺪ اﺳـﺖ (زﻟﺰﻟـﻪ ای ﺑﺎ اﺣﺘﻤـﺎل ﻓﺮاﮔﺬﺷﺖ 99/5 درﺻﺪ) دوره ﺑﺎزﮔﺸﺖ اﻳﻦ رﺧﺪاد زﻟﺰﻟﻪ در ﻣﺤﺪوده ﺳﺎﺧﺘﮕﺎه ﻃﺮح 10 ﺳﺎل می ﺑﺎﺷﺪ. ﻃﻴـﻒ ﺣﺎﺻﻞ از اﻳﻦ ﺳﻄﺢ ﺧﻄﺮ، ﻃﻴﻒ زﻟﺰﻟﻪ ﺑﻬﺮه ﺑﺮداری ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد.

زلزله طرح - سطح خطر 1

زﻟﺰﻟـﻪ ﻃـﺮح زﻟﺰﻟـﻪ ای ﺑـﺎ ﺑﺰرﮔﺎي ﻧﺴﺒﺘﺎ زﻳﺎد اﺳﺖ ﻛﻪ اﺣﺘﻤﺎل وﻗﻮع زﻟﺰﻟﻪ اي ﺑﺰرﮔﺘﺮ از آن در دوره 50 ﺳﺎﻟﻪ در ﺳـﺎﺧﺘﮕﺎه ﻣـﻮرد ﻧﻈﺮ 10 درﺻﺪ اﺳﺖ. (زﻟﺰﻟـﻪ ای ﺑﺎ اﺣﺘﻤـﺎل ﻓﺮاﮔﺬﺷﺖ 10 درﺻﺪ) و دوره ﺑﺎزﮔﺸـﺖ اﻳـﻦ رﺧـﺪاد زﻟﺰﻟـﻪ 475 سال می ﺑﺎﺷﺪ. ﻃﻴﻒ ﺣﺎﺻﻞ از اﻳﻦ ﺳﻄﺢ ﺧﻄﺮ، طیف زﻟﺰﻟﻪ ﻃﺮح ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد.

زلزله شدید - سطح خطر 2

زﻟﺰﻟﻪ ای ﺑﺎ ﺑﺰرﮔﺎی ﺧﻴﻠﻲ زﻳﺎد اﺳﺖ ﻛﻪ اﺣﺘﻤـﺎل وﻗـﻮع زﻟﺰﻟـﻪ اي ﺑﺰرﮔﺘـﺮ از آن در دوره 50 ﺳـﺎﻟﻪ در ﺳﺎﺧﺘﮕﺎه ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ 2 درﺻﺪ اﺳﺖ (زﻟﺰﻟﻪ ای ﺑﺎ اﺣﺘﻤﺎل ﻓﺮا ﮔﺬﺷﺖ 2 درﺻﺪ) و دوره ﺑﺎزﮔﺸﺖ اﻳﻦ زﻟﺰﻟﻪ در ﻣﺤﺪوده ﺳﺎﺧﺘﮕﺎه ﻃﺮح، 2475 ﺳﺎل ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.

اهداف بهسازی

ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻫﺪف ﺑﻬﺴﺎزي ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻳﻜﻲ از ارﻛﺎن اﺻﻠﻲ ﻓﺮاﻳﻨﺪ ﺑﻬﺴﺎزي ﻟﺮزه اي ﺳـﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫـﺎ ﻣﺤﺴـﻮب ﻣـﻲ ﺷـﻮد. اﻧﺘﺨﺎب ﻫﺪف ﺑﻬﺴﺎزی ﻣﺘﺎﺛﺮ از ﺧﻮاﺳﺘﻪ ﻫﺎی ﻛﺎرﻓﺮﻣﺎ، اﻫﻤﻴﺖ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ازﺟﻨﺒﻪ ﻫﺎي اﻗﺘﺼﺎدي، اﺟﺘﻤـﺎﻋﻲ، ﻓﻨـﻲ، اﻳﻤﻨﻲ و ... ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. درﺣﻮزه ﺑﻬﺴﺎزي ﻟﺮزه اي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫﺎي ﻣﻮﺟﻮد، ﺑﺮاي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫﺎي ﻣﺘﻌﺎرف ﻏﺎﻟﺒـﺎ ﻫﺪف ﻣﺸﺨﺼﻲ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻲ ﺷﻮد. آن ﮔﺎه ﻣﻌﻴﺎر ﻫﺎي ﭘﺬﻳﺮش و ﻳﺎ ﻛﻨﺘﺮل دﺳﺘﻴﺎﺑﻲ ﺑﻪ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻲ ﮔﺮدد. ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻫﺪف ﺑﻬﺴﺎزي ﺷﺎﻣﻞ اﻧﺘﺨﺎب ﺳﻄﻮح ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي ﺳﻄﻮح ﺧﻄﺮ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ اﺳﺖ. ﻫﺪف ﺑﻬﺴﺎزي ﺷﺎﻣﻞ ﺑﺮ رﻋﺎﻳﺖ دو ﺑﺨﺶ ﻋﻤﺪه ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ:

1. ﻣﻴﺰان ﺣﺪاﻛﺜﺮ ﺧﺴﺎرت ﻣﺠﺎز ﺑﺮاي اﺟﺰاي ﺳﺎزه (ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﻮرد اﻧﺘﻈﺎر)
2. ﺗﻜﺎن ﻫﺎي زﻣﻴﻦ ﻟﺮزه (ﺳﻄﺢ ﺧﻄﺮ ﻟﺮزه ای ﻣﺸﺨﺺ)

ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد ﻛﻪ اﺗﺨﺎذ ﺗﺼﻤﻴﻢ در ﻫﺮ دو ﻣﻮرد ﺟﺰ اﺧﺘﻴﺎرات ﻛﺎرﻓﺮﻣﺎﺳﺖ.

اﻧﻮاع اﻫﺪاف ﺑﻬﺴﺎزی ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺿﻮاﺑﻂ ﻧﺸﺮﻳﻪ 360 ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از:

بهسازی مبنا

در ﺑﻬﺴﺎزی ﻣﺒﻨﺎ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد در ﺳﻄﺢ ﺧﻄﺮ 1 (زﻟﺰﻟﻪ ﺑﺎ دوره ﺑﺎزﮔﺸﺖ 475 ﺳﺎل)، ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜـﺮد  C-3 (اﻳﻤﻨﻲ ﺟﺎﻧﻲ) ﺗﺎﻣﻴﻦ ﮔﺮدد.

بهسازی مطلوب

در ﺑﻬﺴﺎزي ﻣﻄﻠﻮب ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷـﻮد در ﺳـﻄﺢ ﺧﻄـﺮ 1 (زﻟﺰﻟـﻪ ﺑـﺎ دوره ﺑﺎزﮔﺸـﺖ 475 ﺳـﺎل)، ﻋﻤﻠﻜـﺮد ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن C-3 (اﻳﻤﻨﻲ ﺟﺎﻧﻲ) و در ﺳﻄﺢ ﺧﻄﺮ 2 (زﻟﺰﻟﻪ ﺑﺎ دوره ﺑﺎزﮔﺸﺖ 2475 ﺳﺎل) ﻋﻤﻠﻜـﺮد ﺳـﺎﺧﺘﻤﺎن E-5 (آستانه فروریزش) ﺑﺎﺷﺪ.

بهسازی ویژه

در ﺑﻬﺴﺎزي وﻳﮋه، ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺑﻬﺴﺎزی ﻣﻄﻠﻮب ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺑﺎﻻﺗﺮی ﺑﺮاي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻣﺪ ﻧﻈﺮ ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮد. ﺑﺪﻳﻦ ﻣﻨﻈـﻮر ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺑﺎﻻﺗﺮي ﺑﺮاي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﺗﺤﺖ ﻫﻤﺎن ﺳﻄﻮح ﺧﻄﺮ زﻟﺰﻟﻪ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده در ﺑﻬﺴﺎزي ﻣﻄﻠـﻮب در ﻧﻈـﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه ﻳﺎ ﺑﺎ ﺣﻔﻆ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﺸﺎﺑﻪ ﺑﺎ ﺑﻬﺴﺎزي ﻣﻄﻠﻮب، ﺳﻄﻮح ﺧﻄﺮ زﻟﺰﻟـﻪ ﺑـﺎﻻﺗﺮي در ﻧﻈـﺮ ﮔﺮﻓﺘـﻪ ﻣـﻲ ﺷﻮد. اﻳﻦ ﻧﻮع ﺑﻬﺴﺎزي ﺑﺮاي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫﺎ ﺑﺎ اﻫﻤﻴﺖ زﻳﺎد و ﺑﺴﻴﺎر زﻳﺎد ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺑﻴﻤﺎرﺳﺘﺎن ﻫـﺎ، ﻧﻴﺮوﮔـﺎه ﻫـﺎ و ... ﻛﺎرﺑﺮد دارد.

منحنی ظرفیت سازه

منحنی ظرفیت سازه، ﻇﺮﻓﻴﺖ ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ ﺳﺎزه در ﺑﺮاﺑﺮ ﻧﻴﺮوﻫﺎی ﻟﺮزه ای ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﻪ ﻋﺒﺎرت دﻳﮕﺮ ﺳﺎزه ﺑﺎﻳﺪ دارای ﻇﺮفیتی ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﺑﺘﻮاﻧﺪ در ﺑﺮاﺑﺮ ﻧﻴﺮو ﻫﺎی ﻟﺮزه ای ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻛﺮده و رﻓﺘﺎر ﺳﺎزه، ﺳﺎزﮔﺎر ﺑﺎ اﻫﺪاف ﻃﺮاﺣﻲ آن ﺑﺎﺷﺪ. ﻇﺮﻓﻴﺖ ﻛﻠﻲ ﺳﺎزه ﺑﺴﺘﮕﻲ ﺑﻪ ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ و ﻣﻘﺎوﻣﺖ تک تک اعضای آن ﺳﺎزه دارد. در واﻗﻊ ﻇﺮﻓﻴﺖ، ﺗﺎﺑﻊ ﭘﻴﭽﻴﺪه ای از ﻣﻘﺎوﻣﺖ، ﺳﺨﺘﻲ و ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ اﺳﺖ ﻛﻪ از روي ﭘﻴﻜﺮ ﺑﻨﺪی ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺳﺎزه ای و ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺑﻪ ﻛﺎر رﻓﺘﻪ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﺨﻤﻴﻦ اﺳﺖ. ﻳﻜﻲ از روش ﻫﺎي ﻧﺸﺎن دادن ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺳﺎزه، رﺳﻢ ﻣﻨﺤﻨﻲ ﺑﺮش ﭘﺎﻳـﻪ ﺑـﺮ ﺣﺴـﺐ ﺟﺎﺑـﻪ ﺟﺎیی ﺑﺎم ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺳﺎزه ﺑﻌﺪ از ﺣﺪ ﺗﺴﻠﻴﻢ، اﻧﺠﺎم ﺑﺮخی آﻧﺎﻟﻴﺰهای ﻏﻴـﺮ خطی ﻧﻈﻴـﺮ تحلیل بارافزون مورد نیاز اﺳﺖ.

تحلیل بار افزون

ﺗﺤﻠﻴﻞ ﺑﺎر اﻓﺰون، ﺗﺤﻠﻴﻞ تقریبی اﺳﺖ ﻛﻪ در آن ﺳﺎزه در ﻣﻌﺮض ﺑﺎرﻫﺎي ﺟﺎﻧﺒﻲ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻃـﻮر ﻳﻜﻨﻮاﺧـﺖ وارد ﻣـﻲ ﺷﻮﻧﺪ، ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮد. اﻳﻦ اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﺎر ﻣﻌﻤﻮﻻ ﺗﺎ زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ﺳﺎزه ﺑﻪ ﻣﻘﺪار جابجایی ﻣﺸﺨﺼﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷـﻜﻞ ﻳﺎﺑـﺪ، اداﻣﻪ دارد. در ﺗﺤﻠﻴﻞ ﺑﺎر اﻓﺰون، در اﺑﺘﺪا ﺑﺎرﻫﺎي ﺛﻘﻠﻲ (دو ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺑﺎر ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺑﺎ دﺳﺘﻮر اﻟﻌﻤﻞ ﺑﻬﺴﺎزي) ﺑـﻪ ﻣـﺪل ﺳﺎزه اي وارد ﻣﻲ ﺷﻮد و ﺑﻌﺪ از آن ﺑﺎر ﻫﺎي ﺟﺎﻧﺒﻲ ﺑﺎ اﻟﮕﻮي ﻣﺸﺨﺺ ﺑﻪ آن ﻫﺎ اﺿﺎﻓﻪ ﻣﻲ ﮔﺮدد. ﺑﺎر ﻫﺎي ﺟﺎﻧﺒﻲ ﺗﺎ زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ﺑﻌﻀﻲ اﻟﻤﺎن ﻫﺎ ﺗﺴﻠﻴﻢ ﺷﻮﻧﺪ، اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ. در اﻳﻦ ﻣﺮﺣﻠﻪ، ﻣﺪل ﺳﺎزه اي ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﻛﺎﻫﺶ ﺳﺨﺘﻲ، ﺗﺤﺖ اﺛﺮ ﺗﺴﻠﻴﻢ ﺑﻌﻀﻲ اﻋﻀﺎ اﺻﻼح ﻣﻲ ﮔﺮدد. ﺳﭙﺲ ﺑﺎر ﻫﺎي ﺟﺎﻧﺒﻲ دوﺑﺎره اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﻨـﺪ ﺗـﺎ ﺗﻌﺪاد دﻳﮕﺮي از اﻋﻀﺎ ﺗﺴﻠﻴﻢ ﺷﻮﻧﺪ. اﻳﻦ ﻋﻤﻞ ﺗﺎ زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ﺳﺎزه ﺑﻪ ﻳﻚ جابجایی ﻣﺸـﺨﺺ ﺑﺮﺳـﺪ ﻳـﺎ ﻧﺎﭘﺎﻳـﺪار ﺷﻮد، اداﻣﻪ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ. در آﺧﺮ ﻣﻨﺤﻨﻲ ﺑﺎر اﻓﺰون ﻛﻪ ﺷﺎﻣﻞ جابجایی ﻧﻘﻄﻪ اي در ﺑﺎم و ﺑﺮش ﭘﺎﻳﻪ ﺳﺎزه اﺳﺖ، رﺳـﻢ ﻣﻲ ﺷﻮد (ﺑﻪ ﺗﻮﺻﻴﻪ دستورالعمل بهسازی اﻳﻦ ﻧﻘﻄﻪ ﻫﻤﺎن ﻣﺮﻛﺰ ﺟﺮم ﺑﺎم اﺳﺖ).

طراحی به روش مقاومت

معمول‌ ترین روش طراحی لرزه‌ای که امروزه بکار می‌رود، طراحی به روش مقاومت است. این روش بر مبنای تامین یک حداقل مقاومت جانبی برای سازه در برابر بارهای لرزه‌ای است. رابطه  V=CW اساس طراحی لرزه‌ای بسیاری از آیین‌نامه‌ها است و بیانگر برش پایه ناشی از تحریک زمین‌ لرزه است که از طریق الگوهای بارگذاری در کل ارتفاع ساختمان توزیع می‌شود. اشکال اصلی این فرمول این است که رفتار غیرخطی را که در آن تغییرشکل‌های غیرالاستیک حاکم است، می‌خواهد با یک ضریب رفتار (کاهش مقاومت) R بصورت یک مسئله الاستیک که در آن نیروها حاکم است ارائه نماید.

بیشتر بخوانید: ضریب رفتار سازه چیست؟

مقدار ضریب رفتار به عواملی مثل بی‌نظمی در ارتفاع، میرایی، مدت دوام زلزله، شتابنگاشت‌های مختلف، PGA، تعداد طبقات، دوره تناوب سازه و ... بستگی دارد. پس نسبت دادن عددی مثل ضریب رفتار به سازه برای تبیین عملکرد غیرخطی آن سبب می‌شود که اثرات عوامل فوق منظور نشده و از قابلیت‌های گسترده عملکرد سیستم‌های سازه‌ای چشم پوشی شود. بنابراین اگرچه یک روش تحلیل خطی درک خوبی از ظرفیت سازه و اولین جاری شدن می‌دهد اما نمی‌تواند ساز و کارهای خرابی و باز توزیع نیروها پس از جاری شدن نقاط دیگر را تشریح کند. نکته قابل ذکر دیگر لحاظ کردن اثر ساختگاه از طریق ضرایب خاک در آیین‌نامه‌ها است که چنین ضرایبی هرگز نمی‌تواند اندرکنش خاک - پی - سازه را در یک زمین‌ لرزه بیان کند. بدین ترتیب تخمین واقعی خواسته به کمک روند حاضر کاملا امکان پذیر نیست.

در حال حاضر فلسفه کلی طراحی مقاوم لرزه‌ای برای سازه‌های معمولی بصورت زیر بیان می‌شود:

• سازه، زمین‌ لرزه‌های کوچک و خفیف را بدون خسارت سازه‌ای و غیرسازه‌ای پشت سر بگذارد.
• سازه، زمین‌ لرزه‌های متوسط را بدون خسارت سازه‌ای و همراه با خسارات غیرسازه‌ای جزئی پشت سر گذارد.
• سازه، زمین‌ لرزه‌های شدید و نادر را بدون فروریزش پشت سر بگذارد.

محدودیت اطلاعات مورد نیاز در تخمین پاسخ سازه

تخمین پاسخ سازه به زمین‌ لرزه به سه گروه تقسیم می‌شود :

1. زمین‌لرزه ورودی
2. نیاز سازه
3. ظرفیت سازه

زمین‌لرزه ورودی

زمین‌لرزه‌های طرح بستگی به ضابطه طرح یا حالات حدی کنترل‌کننده طرح دارند. به عبارتی زمین‌لرزه طرح، جنبش شدیدی است که پاسخ بحرانی را در سازه ایجاد می‌کند. پاسخ بحرانی در ارتباط با ضابطه و معیار و پارامترهای طراحی تعریف می‌شود. در عمل کاربرد این مفهوم با مشکلاتی همراه است زیرا تخمین ویژگی‌های دینامیکی زمین‌لرزه‌ای که هنوز رخ نداده بسیار مشکل و همراه با عدم قطعیت‌های بسیار است و پاسخ بحرانی یک سیستم سازه‌ای مشخص در ارتباط با حالات حدی که می‌تواند کنترل‌کننده طرح باشد متغیر است، بگونه‌ای که نیاز به تعریف پارامترهای گوناگونی برای بررسی پاسخ در هر حالت وجود دارد.

تخمین نیاز

عدم قطعیت‌ها در تعیین کمی تقاضای سازه در زمین‌لرزه به عوامل زیر بستگی دارد:

• مشکلات تخمین تحریکات لرزه‌ای بحرانی در ساختگاه، در طول عمر مفید سازه (یعنی فقدان جنبش شدید قطعی و نیز ترکیب بار بحرانی).
• اشکال در مدلسازی سیستم خاک - پی - روسازه اجزای غیرسازه‌ای و اندرکنش اجزای درونی آنها به هنگام وقوع زمین‌لرزه طرح (یعنی انتخاب صحیح مدل‌های ریاضی جهت تحلیل رفتار).
• مشکلات تخمین نیروهای داخلی، تغییرشکل‌ها، تنش‌ها و کرنش‌های ایجاد شده در مدل به طوری که نزدیک به واقعیت باشد (عدم دقت در تحلیل سازه و سیستم و تحلیل تنش).
• مشکلات تخمین ظرفیت‌های واقعی سختی، مقاومت، پایداری و ظرفیت جذب و اتلاف انرژی (یعنی رفتار پسماند واقعی) در کل سیستم (تقاضا در بسیاری مواد متاثر از خصوصیات رفتاری سیستم است).

تخمین ظرفیت

ظرفیت یک ساختمان نه تنها شامل ظرفیت سیستم سازه‌ای آن است بلکه دربرگیرنده اندرکنش سیستم سازه‌ای با خاک، پی و اجزای غیرسازه‌ای است. صرفنظر کردن از این اندرکنش‌ها در انتخاب خصوصیات عددی برای طرح سازه می‌تواند منجر به ارزیابی غیرواقعی خواسته‌ها و در نتیجه طرح نهایی ضعیفی برای سیستم ساختمانی شود.

اطلاعات مورد نیاز در طراحی بر اساس عملکرد

اطلاعات مورد نیاز در انجام طراحی بر اساس عملکرد عبارتند از:

• منابع بار (تحریکات محیطی) که سازه به منظور مقاومت در برابر آنها در طول عمر مفید خود طراحی می‌گردد.
• تعریف حالات حدی (سطوح عملکرد) مورد نظر.
• تغییرات در شدت تحریکات وارد بر سازه و بررسی احتمال رسیدن ترکیب این تحریکات به حدی که یکی از حالات حدی یا مراحل گسیختگی در سازه ایجاد شود.
• تعیین مراحل (حالات حدی) برای اجزای سازه‌ای، غیرسازه‌ای و کل سیستم، تعیین انواع تحریک‌ها و احتمال ایجاد تحریکی با شدت بالا که القا کننده یکی از حالات حدی برای هر یک از اجزا گردد.
• محاسبه هزینه خسارات و تلفات (فیزیکی یا عملکردی) هزینه بازسازی در هر یک از حالات حدی پس از جمع‌آوری اطلاعات بالا، کارفرما و طراح با توجه به دوره بازگشت تحریکات با شدت‌های مختلف، سطوح عملکرد را برای سازه تعریف می‌کنند و این امر با در نظر گرفتن برآورد هزینه کل انجام می‌گیرد.

معیارهای پذیرش

برای تشخیص اینکه آیا ساختمان اهداف عملکردی مورد نظر را برآورده می‌کند یا خیر، مقادیر پاسخ‌های به دست آمده از تحلیل استاتیکی غیرخطی با مقادیر خطی مربوط به سطح عملکرد مورد نظر مقایسه می‌شود. مقادیر حدی پاسخ به عنوان معیارهای ارزیابی و پذیرش ساختمان در نظر گرفته شده که به دو گروه تقسیم می‌شود:

الف) معیارهای پذیرش برای کل ساختمان

معیارهای پذیرش برای کل ساختمان شامل ملزوماتی برای ظرفیت باربری قائم، مقاومت در برابر بار جانبی و همچنین حدود قابل قبول برای تغییر مکان جانبی می‌باشد.

• ظرفیت باربری قائم سازه: برای حصول عملکرد قابل قبول در هر سطحی، لازم است که ظرفیت باربری قائم ساختمان بدون کاهش حفظ گردد. اگر عضوی از سازه ظرفیت باربری قائم را از دست بدهد تازه باید قادر به باز پخش نیروهای آن عضو به سایر اعضا و حفظ ظرفیت باربری قائم کلی باشد.
• مقاومت در برابر بارهای جانبی: دو اثر ممکن است باعث شود سازه مقاومت در برابر بارهای جانبی را با افزایش تغییر مکان جانبی از دست بدهد. عامل اول اثر بارهای ثقلی همزمان با تغییرمکان‌های جانبی (معروف به اثر پی دلتا) می‌باشد. اثر P-delta به خصوص برای ساختمان‌های انعطاف‌پذیر با درجه نامعینی کم و مقاومت جانبی اندک در مقایسه با وزن ساختمان، تعیین‌کننده و غالب می‌باشد. عامل دوم تنزل در مقاومت اجزای سازه تحت اثر بارهای رفت و برگشتی می‌باشد. به طور کلی بعضی از اجزای سازه تحت اثر بارهای چرخه‌ای دچار کاهش مقاومت می‌شوند. اگر تعداد قابل توجهی از این اجزا دچار این وضعیت شوند مقاومت کلی سازه در برابر بارهای جانبی تحت تاثیر قرار می‌گیرد و کاهش می‌یابد‌. دستورالعمل ATC40 مقرر می‌سازد که مقاومت جانبی ساختمان (با در نظر گرفتن اثرات ) نباید بیشتر از 20% مقاومت جانبی حداکثر، کاهش یابد. در صورتی که مقاومت جانبی ساختمان بیش از این مقدار کاهش یابد باید سازه مورد ترمیم و بهسازی قرار گیرد. کاهش مقاومت در اجزای غیر اصلی اهمیت و تاثیر زیادی در مقاومت جانبی کل ساختمان ندارد و لازم نیست که شروط فوق برای آنها کنترل گردد. در صورتی که مقاومت جانبی بیش از 20% کاهش دیده شود، می‌توان با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی مجدد نیاز لرزه‌ای را تعیین کرد که البته بهتر است.
• تغییرشکل‌های جانبی: برای کنترل تغییرشکل‌های جانبی، از مفهوم تغییرمکان جانبی نسبی طبقات استفاده می‌شود. با استفاده از این مفهوم، پارامتر تغییر مکان جانبی نسبی غیرالاستیک سازه در نقطه عملکرد محاسبه و با مقادیر حدی مقایسه می‌گردد. جدول زیر حدود تغییرمکان جانبی مجاز را برای سطوح عملکرد مختلف برای قاب‌های فولادی نشان می‌دهد.

شکل زیر سطوح عملکرد یک سازه انعطاف‌پذیر را با افزایش تغییرشکل‌های جانبی نشان می‌دهد. این شکل در واقع الگوی کلی نیروی جانبی ایجاد شده در سازه به عنوان تابعی از سوی تغییرشکل جانبی آن می باشد. سه محدوده مجزای نشان داده شده در شکل، نشان دهنده سه سطح عملکردی قابلیت استفاده بی‌وقفه، ایمنی جانی و آستانه فروریزش برای سازه می‌باشند.

ب) معیارهای پذیرش برای اعضا و اجزای سازه

با استفاده از این گروه از معیارهای پذیرش پاسخ هر عضو (قاب، دیوار، دیافراگم و یا شالوده) از نظر قرارگیری در حد قابل قبول بررسی می‌گردد. معیار پذیرش برای اجزای سازه بر اساس رفتار آنها به دو دسته کنترل شونده توسط تغییرشکل و کنترل شونده توسط نیرو دسته بندی می‌شود:

• اجزا کنترل شونده توسط تغییرشکل: در این دسته از اعضا، تلاش‌ها بر حسب سطح عملکرد تعریف شده توسط معیار پذیرش که مانند شکل ۴ می‌باشد پذیرفته می‌شوند. که در این شکل (IO) قابلیت استفاده بی‌وقفه، (LS) ایمنی جانی و (CP) آستانه فروریزش است.

در توضیح شکل بالا می‌توان گفت جایی که نمودار رفتار خطی را نشان می‌دهد یعنی ناحیه A تا B هنوز ترک‌خوردگی در عضو به وجود نیامده است. در نقطه B تارهای کششی و فشاری مقطع جاری شده‌اند. ناحیه B تا C رفتار عضو پلاستیک است و عضو با اتلاف انرژی زلزله به کمک تغییر شکل پلاستیک با اثر نیروی زلزله مقابله می‌کند. تغییرشکل‌های به وجود آمده در عضو در اثر نیروی زلزله  با حدود مجاز هر یک از سطوح عملکرد برای عضو که در همین محدوده قرار گرفته، مقایسه می‌شوند. در ناحیه C تا D مقاومت به صورت ناگهانی کاهش پیدا می‌کند و به ناحیه D تا E ناحیه مقاومت پسماند عضو گفته می‌شود.

• اجزا کنترل شونده توسط نیرو: در این اجزا باید نیروهای طراحی کوچکتر از مقاومت اعضا با در نظر گرفتن کلیه تلاش‌هایی که همزمان بر عضو وارد می‌شوند، باشد.

منابع

1. دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود-نشریه 360 ویرایش 1392
2. آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله – استاندارد 2800- ویرایش چهارم
3. پایگاه دانش فنی شرکت CSI به نشانی https://wiki.csiamerica.com/
4. Prestandard and Commentary for Seismic Rehabilitation of Buildings- FEMA 356(2000)
5. دوره آموزش طراحی عملکردی سازه و بهسازی لرزه ای ساختمان پاراسیویل 
6. اصول مهندسی زلزله، دکتر شکیب و دکتر علیرضایی

پیشنهاد مقالات دیگر

ضریب زلزله؛فلسفه و پارامترهای موثر بر آن

زلزله چیست؟، آشنایی با زمین لرزه و نیروی زلزله وارد بر سازه

مولفه قائم زلزله چیست و چگونه محاسبه می شود؟

معرفی اثر P-Delta و نحوه اِعمال آن در طراحی سازه