در این مقاله، به برآورد دقیق ضرایب کاهش مقاومت خمشی در تیرها و ستون های بتن آرمه با در نظرگیری اثر اندرکنش نیروی محوری برای ستون ها پرداخته شده است. برای تعیین ضرایب کاهش مقاومت، 6750 تیر و 3000 ستون با اشکال مقطع متنوع شامل تیرهای مستطیلی، T-شکل و L-شکل و ستون های مستطیلی و دایره ای مورد بررسی قرار گرفتند. متغیرهای طراحی مختلف شامل مقاومت فشاری بتن، مقاومت تسلیم آرماتورها، درصد آرماتور، نسبت بار محوری و ابعاد هندسی برای این مقاطع در نظر گرفته شدند. تحلیل های تصادفی با استفاده از روش نمونه گیری ابرمعکب لاتین و به تعداد 1000 نمونه برای هر مقطع انجام شد تا تأثیر عدم قطعیت های مربوط به مصالح، هندسه و مدل سازی در نظر گرفته شود. به علاوه آن که مدل های آماری عدم قطعیت مدل سازی نیز با استفاده از داده های آزمایشگاهی و تحلیل به روزرسانی شدند و از این مدل های به روز شده استفاده گردید. ضرایب پیشنهادی برای شرایط مختلف، از طریق تحلیل قابلیت اطمینان و کالیبراسیون بر اساس شاخص های قابلیت اطمینان آیین نامه ASCE 7-22 تنظیم شدند. نتایج نشان می دهد که در بسیاری از موارد، به خصوص ستون های ناحیه انتقال و فشار-کنترل، ضرایب پیشنهادی بیشتر از مقادیر تجویزی آیین نامه ACI 318-19 هستند. این افزایش، به ویژه در طراحی ستون های ثقلی، می تواند وزن آرماتورها و حجم بتن را به صورت چشم گیری کاهش داده و در عین حفظ سطح ایمنی، هزینه های ساخت را نیز کاهش دهد. این یافته ها نشان می دهد که به روزرسانی ضرایب کاهش مقاومت و استفاده از مقادیر متغیر بر اساس ویژگی های طراحی، می تواند به طراحی اقتصادی تر و بهینه تر سازه ها کمک کند.

سازه ها در طول عمر مفید خود در معرض بارهای مختلفی مانند زلزله، ضربه، آتش و ... قرار می گیرند. هریک از این بارها موجب پاسخ متفاوتی در سازه می شوند و بعضا آسیب هایی را به همراه دارند. گاهی یک سازه ممکن است در معرض بارهای پشت سر هم قرار گیرد. وقوع زلزله در ساختمان هایی که قبلا در معرض بار آتش بوده اند یکی از این بارها محسوب می شود. تغییرات در پارامترهایی مانند مشخصات مصالح، بارهای ثقلی و خواص هندسی که بعضا در اجرا متفاوت از طراحی است در پاسخ سازه ها تاثیر گذار است. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از تحلیل های حساسیت میزان تاثیر تغییرات در پارامترهایی همچون مقاومت بتن، تنش تسلیم و مدول الاستیسیته آرماتور، بار مرده و زنده، اندازه پوشش آرماتور و طول دهانه بر روی عملکرد یک قاب بتن آرمه هفت طبقه در سناریوی زلزله بعد از آتش سوزی مورد بررسی قرار گرفته است. سازه مورد نظر در نرم افزار OpenSees با خواص مکانیکی-حرارتی مدلسازی شده، که ابتدا در معرض بار آتش معرفی شده در EN 1991-1-2 و در انتها تحت زلزله ، قرار گرفته است. تحلیل دیاگرام تورنادو و شبیه سازی مونت کارلو برای انجام حساسیت زایی متغیرهای عنوان شده بکار برده شده است. نتایج نشان داد، که اعمال بار حرارتی پیش از بار لرزه ای به سازه، قطعا بر رفتار لرزه ای سازه تاثیر گذار است و باعث کاهش مقاومت و افزایش پاسخ دینامیکی سازه می شود. میانگین دریفت در طبقه بحرانی برای رکوردهای اعمال شده، برای حالت های بدون آتش سوزی، یک ساعت آتش سوزی، دو ساعت آتش سوزی و سه ساعت آتش سوزی به ترتیب برابر با 027/0 ، 029/0 ، 033/0 و 036/0 می باشد. بار مرده و مقاومت بتن بیشترین حساسیت زایی و مدول الاستیسییته و طول دهانه کمترین حساسیت زایی را در پاسخ دینامیکی سازه در سناریوی زلزله بعد از آتش سوزی داشته است.

زلزله­ ها و آسیب­ های ناشی از شرایط محیط خورنده، دو عامل مهمی هستند که عملکرد مطلوب سازه­ ها را در شهرهای ساحلی خلیج فارس در جنوب ایران تهدید می­ کند. لحاظ نمودن هر دوی این خطرها در آنالیز و طراحی سازه­ ها می تواند ضمن کاهش تلفات جانی، صرفه جویی­ های فراوان اقتصادی را به دنبال داشته باشد. در سال های اخیر، مطالعات در زمینه ارزیابی احتمالاتی آسیب­ پذیری لرزه ­ای سازه­ ها رو به گسترش بوده است. در این مقاله از رویکرد ریسک-محور برای ارزیابی لرزه ­ای قاب ­های بتن ­آرمه خمشی با شکل پذیری متوسط که در معرض آسیب های ناشی از خوردگی پایه-کلرایدی میلگردهای طولی در 4 شهر بندری مهم جنوب ایران (شامل بوشهر، عسلویه، بندرعباس و چابهار) قرار دارند، استفاده گردید. در مجموع 18 قاب خمشی بتن ­آرمه با تعداد طبقات متفاوت و در بازه های زمانی 10 ساله پس از آغاز خوردگی، مورد تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) قرار گرفتند. سپس با استفاده از انتگرال ریسک، احتمال فروریزش سالانه برای قاب­ ها در شهرهای مورد مطالعه به دست آورده شده و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان می ­دهد که با گذشت زمان پس از آغاز خوردگی، احتمال فروریزش سازه ­ها به شدت افزایش می یابند که نشان دهنده لزوم بالای استفاده از فرآیند ریسک-محور برای ارزیابی و طراحی لرزه ­ای سازه­ هایی است که در معرض آسیب های ناشی از محیط های مهاجم قرار دارند.

دیوار برشی فولادی یک سیستم مقاوم مناسب در برابر بارهای جانبی بوده که به دلیل مزایای زیاد، در ساخت ساختمان های بلند مرتبه جدید و بهسازی ساختمان های موجود مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله عملکرد استفاده از این سیستم در ترکیب با قاب خمشی بتن آرمه با استفاده از اتصالات پیشنهادی(خاموت اضافه) مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس یک قاب سه طبقه یک دهانه بتن آرمه دارای دیوار برشی فولادی (اتصالات پیشنهادی) مدل شد و رفتار پلاستیک و ضریب رفتار آن با قاب بتن آرمه با اتصالات گل میخ و قاب خمشی بتن آرمه تنها مقایسه گردید. نتایج نشان داد که ضریب رفتار سیستم در مقایسه با قاب بتن آرمه تنها و قاب بتن آرمه دارای دیوار برشی فولادی با اتصالات گل میخ، افزایش داشته و می توان حدود 5/6 (در حالت حدی) در نظر گرفت. دیوار برشی فولادی یک سیستم مقاوم مناسب در برابر بارهای جانبی بوده که به دلیل مزایای زیاد، در ساخت ساختمان های بلند مرتبه جدید و بهسازی ساختمان های موجود مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله عملکرد استفاده از این سیستم در ترکیب با قاب خمشی بتن آرمه با استفاده از اتصالات پیشنهادی(خاموت اضافه) مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس یک قاب سه طبقه یک دهانه بتن آرمه دارای دیوار برشی فولادی (اتصالات پیشنهادی) مدل شد و رفتار پلاستیک و ضریب رفتار آن با قاب بتن آرمه با اتصالات گل میخ و قاب خمشی بتن آرمه تنها مقایسه گردید. نتایج نشان داد که ضریب رفتار سیستم در مقایسه با قاب بتن آرمه تنها و قاب بتن آرمه دارای دیوار برشی فولادی با اتصالات گل میخ، افزایش داشته و می توان حدود 5/6 (در حالت حدی) در نظر گرفت.

هدف از پژوهش حاضر، توسعه یک الگوریتم بهینه سازی بر مبنای روش تقریب سازگار برای طراحی بهینه قاب های خمشی بتن مسلح است. بدین منظور، طراحی قاب های خمشی بتن مسلح به عنوان یک مساله بهینه سازی فرموله شده است، که در آن متغیرهای طراحی عبارت از ابعاد مقاطع بتنی و مساحت آرماتورها هستند. تابع هدف، هزینه کل قاب شامل: هزینه بتن ریزی، قالب بندی، و آرماتوربندی برای تک تک اعضاء سازه است. قیود طراحی بر اساس آیین نامه طراحی تعریف شده اند. در مدل پیشنهادی جهت طراحی بهینه، تابع هدف و قیود طراحی بر مبنای مفهوم تقریب سازگار به طور صریح فرموله و مساله اصلی بهینه سازی با چند مساله بهینه سازی ساده جایگزین شده است. هر زیرمساله ابتدا بر مبنای نتایج تحلیل سازه و تحلیل حساسیت تعریف و سپس با استفاده از برنامه ریزی درجه دوم متوالی حل و نشان داده شده است که الگوریتم پیشنهادی طی فقط چند چرخه طراحی به همگرایی می رسد.

طراحی ساختمان های موجود در مناطق لرزه خیز، انتخاب سیستم مناسب جهت مقاومت در برابر نیروی زلزله را لازم دارد. الزامات مربوط به طراحی لرزه ای با در نظر گرفتن پارامترهایی مانند ضریب تشدید تغییرمکان، ضریب اضافه مقاومت و ضریب رفتار کنترل می شود. با توجه به عدم ارائه این ضرایب برای سیستم باربر جانبی دوگانه قاب خمشی بتن آرمه مجهز به مهاربندهای کمانش تاب در آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800)، هدف این پژوهش بررسی عملکرد لرزه ای و محاسبه پارامترهای اشاره شده برای سازه های بتن آرمه 4، 10 و 15 طبقه با ابعاد دهانه یکسان و با سیستم دوگانه باربر جانبی قا ب خمشی بتن آرمه متوسط به همراه مهاربند کمانش تاب، و مقایسه آنها با سیستم قاب خمشی متوسط بتن آرمه بدون مهاربند می باشد. مدل سازی غیرخطی سازه ها در نرم افزار OpenSees انجام شده است. نتایج تحلیل پوش آور نشان دهنده افزایش ظرفیت سازه های 4، 10 و 15 طبقه با سیستم دوگانه به ترتیب به مقدار 10، 5 و 11 درصد نسبت به سازه ها با سیستم قاب خمشی است. نتایج تحلیل تاریخچه زمانی مؤید کاهش میانگین دریفت بیشینه و پسماند سازه ها با سیستم دوگانه به ترتیب به مقدار 37 و 27 درصد نسبت به سازه ها با سیستم قاب خمشی است. نتایج تحلیل دینامیکی افزایشی نیز نشان داد که میانه ظرفیت تحمل شتاب سازه ها با سیستم دوگانه به صورت میانگین 35 درصد بیشتر از سازه ها با سیستم قاب خمشی است. هم چنین با بررسی منحنی های شکنندگی برای سطح آسیب آستانه ی فروریزش مشخص شد که وجود این نوع مهاربند منجر به کاهش احتمال خرابی در سازه می شود. پارامترهای لرزه ای بدست آمده برای سازه ها دلالت بر آن داشتند که ضریب شکل پذیری، ضریب اضافه مقاومت و ضریب رفتار سازه ها با سیستم دوگانه به ترتیب 7، 25 و 36 درصد بیشتر از سازه ها با سیستم قاب خمشی بوده و به صورت متوسط ضریب رفتار 5 برای قاب های خمشی بتن آرمه متوسط مجهز به مهاربند کمانش تاب پیشنهاد می شود.

ایده اصلی طراحی لرزه ای در آیین نامه های امروز، روش طراحی بر اساس ظرفیت است. در سیستم قاب خمشی، مکانیسم مطلوب با تشکیل مفاصل پلاستیک در دو سر تیرهای طبقات و پای ستون طبقه اول شکل می گیرد. برای تضمین شکل گرفتن مکانیسم مطلوب و جلوگیری از ایجاد مکانیسم های نامطلوب از ایده طراحی بر اساس ظرفیت استفاده می شود. بدین منظور لنگر خمشی در مفاصل پلاستیک تیر تلاش کنترل شونده بر اساس تغییرمکان محسوب شده و لنگر و برش در ستون ها (به جز لنگر پای ستون طبقه اول) تلاش های کنترل شونده بر اساس نیرو به حساب می آیند و بایستی به گونه ای طراحی شوند که وارد حوزه غیرخطی نشوند. برای جلوگیری از تشکیل مفصل پلاستیک در ستون و همچنین شکست برشی ستون، باید دو موضوع (1) طراحی بر اساس ظرفیت خمشی تیرها و (2) تشدید دینامیکی لنگر و برش ستون در اثر مودهای بالاتر، در طراحی لحاظ شود. هرچند موضوع اول در اکثر آیین نامه های طراحی مورد توجه قرار گرفته است ولی افزایش نیروهای داخلی ستون های قاب خمشی ناشی از اثر مودهای بالاتر در تحلیل دینامیکی غیرخطی فقط در بعضی از آیین نامه های طراحی وارد شده است. در این مطالعه اثر مودهای بالاتر بر روی سه قاب خمشی بتن آرمه با تعداد طبقات 8، 12 و 20 مورد بررسی قرار گرفت. آنالیزهای تاریخچه زمانی غیرخطی برای هر قاب تحت 11 رکورد در دو سطح زلزله ی طرح و زلزله ی حداکثر انجام شد. نتایج آنالیزها بر اساس شاخص میانگین به علاوه انحراف استاندارد در زلزله سطح طرح نشان می دهد که افزایش لنگر ستون حدود 50 تا 60 درصد بوده است. افزایش برش ستون نیز به حدود 20 درصد می رسد که با توجه به نوع شکست برشی که ترد و ناگهانی است، قابل چشم پوشی نبوده و بایستی در طراحی بر اساس ظرفیت ستون ها لحاظ شود. علاوه بر این، افزایش شدت زلزله از سطح طرح به حداکثر زلزله محتمل موجب افزایش لنگر در حدود 20 درصد و افزایش برش به میزان کمتر از 10 درصد می شود.