در مقاله حاضر به بررسی تاثیر نامنظمی جرمی در ارتفاع ساختمان پرداخته شده است. برای نیل به این هدف دو قاب خمشی بتنی 5 و 10 طبقه به صورت دو بعدی در نرم افزار سایزمواستراکت مدلسازی شده و تحت تحریک 7 شتابنگاشت مختلف قرار گرفته است. برای ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها از تحلیل دینامیکی غیر خطی فزاینده استفاده شده است. نتایج بدست آمده بیانگر کاهش ظرفیت لرزه ای سازه های با نا منظمی جرمی در ارتفاع گشته است و بنابراین پیشنهاد میگردد تا حد امکان از ایجاد نامنظمی جرمی در ارتفاع احتراز شود.

در نتیجه تمایل حرفه مهندسی سازه برای حرکت به سمت طراحی بر اساس عملکرد، برآورد تقاضاهای لرزه ای سازه، اهمیت تازه ای بدست آورده است. ازاین رو در سال های اخیر، روش های تحلیل استاتیکی غیرخطی معادل متعددی برای تخمین نیازهای لرزه ای سازه ها ارایه شده است؛ اما تعداد پژوهش هایی که توسط پژوهشگران مستقل برای بررسی دقت و کفایت این روش ها رهبری شده، بسیار اندک است. بنابراین هدایت پژوهش هایی جامع برای شناسایی محدودیت ها و کاستی های احتمالی این روش ها و مقایسه کارآیی آنها نسبت به یکدیگر، ضروری است. در این مقاله، دقت یک روش پیشرفته تحلیل استاتیکی غیرخطی معادل در مقایسه با روش شناخته شده FEMA356 در برآورد تقاضاهای لرزه ای قاب های خمشی فولادی کوتاه مرتبه با نامنظمی هندسی در ارتفاع، مورد ارزیابی قرار گرفته است. روش مذکور، تحلیل استاتیکی غیرخطی بهنگام شونده براساس جابجایی ترکیب شده با روش طیف ظرفیت FEMA440 است؛ که به اختصار روش CSM-DAP نامیده می شود. روش های CSM-DAP و FEMA356 بر روی یک نمونه آماری متشکل از 44 قاب خمشی 5 طبقه که تحت اثر 14 شتابنگاشت زلزله دور از گسل قرار گرفته اند، اعمال شده و نتایج حاصل از آنها با نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی به عنوان جواب صحیح، مقایسه گردیده است. این نمونه آماری، دامنه گسترده ای از نامنظمی هندسی در ارتفاع را برای سازه های کوتاه مرتبه پوشش می دهد. پاسخ های لرزه ای مورد بررسی در این پژوهش، جابجایی بام، دریفت نسبی طبقه و برش پایه می باشند. نظر به حجم محاسبات روش CSM-DAP و نتایج این پژوهش مشاهده شد که برای قاب های کوتاه مرتبه، این روش مزیت چندانی نسبت به روش FEMA356 برای برآورد تقاضاهای لرزه ای ندارد.

گسل ها معمولا تمام انرژی های انباشته خود را زمانی که اولین گسیختگی رخ می دهد، آزاد نمی کنند. بلکه این انرژی ها در موقعیت های مختلف به صورت گسیختگی های متوالی تا تثبیت گسل ادامه می یابند. این گسیختگی های متوالی در طول گسل باعث ایجاد زلزله های متعددی می شوند که عمدتا آن ها را به صورت پیش لرزه، لرزه اصلی و پس لرزه تقسیم بندی می کنند. مشاهدات میدانی نشان می دهند که سیستم های سازه ای تحت توالی زلزله ها، مخصوصا سازه هایی که به دلیل زمان کم بین دو زلزله بهسازی نشده اند، دچار خرابی می شوند. در این مقاله به بررسی سازه های نامنظم هندسی در پلان با سیستم قاب خمشی فولادی با شکل پذیری ویژه تحت توالی زلزله پرداخته شده است. هر کدام از این سازه ها شامل یک مدل منظم و دو مدل نامنظم با نامنظمی کم و زیاد می باشند، که مطابق آیین نامه های ایران طراحی اولیه گردیدند و سپس با انجام تحلیل های دینامیکی غیرخطی، این سازه ها تحت شتاب نگاشت های توالی زلزله واقعی، مورد ارزیابی قرار گرفتند. در نهایت پس از بررسی پارامترهایی چون جابجایی بام، جابجایی نسبی ماندگار طبقات و بیشترین جابجایی نسبی طبقات، افزایش پاسخ سازه ها و در نتیجه آن خرابی تحت اثر پس لرزه مشاهده شد. با افزایش میزان نامنظمی در پلان، ناپایداری سازه تحت پس لرزه افزایش پیدا می کند که ممکن است موجب خرابی سازه شود.

در نوشتار حاضر، تاثیر نامنظمی های جرم، سختی، مقاومت و ترکیب سختی و مقاومت در عملکرد لرزه یی سازه های فولادی با سیستم باربر جانبی دوگانه متشکل از قاب خمشی ویژه و قاب مهاربندی همگرای ویژه با رویکرد مهندسی زلزله ی عملکردی احتمالاتی ارزیابی شده است. در این راستا، نیاز و ظرفیت لرزه یی 21 ساختمان 10 طبقه که براساس استاندارد 2800 دارای نامنظمی های اشاره شده هستند، با استفاده از روش تحلیل دینامیکی فزاینده استخراج و با مقادیر نظیر از ساختمان های منظم مقایسه شده اند. در مدل سازی سازه های مورد مطالعه، افت مقاومت و سختی ناشی از رفتار غیرخطی و چرخه یی تیرها و ستون ها و رفتار پس کمانشی و شکست ناشی از خستگی کم چرخه ی مهاربندها و مشارکت ورق اتصال مهاربندها در رفتار لرزه یی مهاربندها در نظر گرفته شده است. وجود نامنظمی عمدتا باعث کاهش ظرفیت لرزه یی سازه در محدوده ی رفتار غیرخطی (تا 25 و 21 درصد به ترتیب در سطوح عملکرد CP و GI)، افزایش نیاز لرزه یی در بخش نامنظم، افزایش احتمال عبور از حالت های حدی، کاهش ظرفیت شکل پذیری تا 19٪ ، و کاهش سطح اطمینان در دست یابی به هدف عملکردی IO شده است. سطح اطمینان تامین هدف عملکردی CP متاثر از وجود نامنظمی نشده است. وجود نامنظمی مرکب سختی و مقاومت و نامنظمی جرم به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را در عملکرد لرزه یی سازه نشان داده اند.

عملکرد ضعیف و فروریزش ساختمان های نامنظم سختی در ارتفاع، در طول زلزله های گذشته منجر به بروز خسارات مالی و جانی جبران ناپذیری شده است. از این رو ارزیابی دقیق تر این نوع سازه ها به ویژه در سطح عملکردی فروریزش، حائز اهمیت است. در این مطالعه قاب خمشی بتنی ویژه منظم شش طبقه، به عنوان مدل مرجع، مطابق با ضوابط آیین نامه های داخلی طراحی شده است. سپس 12 قاب نامنظم سختی در ارتفاع با مقادیر و محل های وقوع متفاوت در ارتفاع، ساخته شده است. جهت ارزیابی فروریزش، رفتار غیرخطی اعضا به روش پلاستیسیته متمرکز، در نرم افزار Opensees مدل سازی شده است. عملکرد احتمالاتی لرزه ای قاب های مورد مطالعه، مبتنی بر روش دستورالعمل FEMAP695 مورد مقایسه قرار گرفته است. در این ارزیابی، پارامترهای متداول طراحی از جمله ضریب رفتار، ضریب اضافه مقاومت و شکل پذیری و نیز نسبت حاشیه ایمنی فروریزش1 و همچنین منحنی های شکنندگی بررسی شده است. نتایج نشان داد که وجود نامنظمی باعث کاهش ضریب رفتار و ضریب شکل پذیری می شود. بیشترین کاهش در ضریب رفتار نسبت به قاب منظم، مربوط به مقدار فاکتور نامنظمی 4/0 واقع در طبقه اول می باشد که در حدود 24 درصد تخمین زده شده است. هنگامی که فاکتور نامنظمی برابر با 4/0 و در بخش پایینی سازه قرار گیرد، نسبت حاشیه ایمنی فروریزش اصلاح شده، در حدود 30 درصد نسبت به حالت قاب منظم کاهش و احتمال شکست در این قاب برای یک سطح مشخص از نیاز سازه، نسبت به سایر مدل ها، افزایش می یابد. لازم به ذکر است که تغییرات در نسبت حاشیه ایمنی اصلاح شده و احتمال شکست در مدل های با نامنظمی واقع در ارتفاع میانی سازه در مقایسه با سایر حالات کمتر است. وجود نامنظمی سختی2 در ارتفاع بنا بر مقدار فاکتور نامنظمی و محل وقوع نامنظمی، بر عملکرد احتمالاتی لرزه ای سازه ها در سطح فروریزش تاثیرگذار می باشد. بنابراین ضروری است در تعریف محدودیت های آیین نامه ای برای این نوع سازه ها علاوه بر فاکتور نامنظمی، محل اثر نامنظمی نیز به نحو مقتضی در نظر گرفته شود.

دبی جریان در سرریزها به طور مستقیم با طول تاج سرریز متناسب است، در صورتی که عرض کانال یا مخزنی که سرریز بر روی آن اجرا می شود محدود باشد، یکی از راهکارهای افزایش ظرفیت، افزایش طول تاج سرریز با زیگزاگ کردن سرریز در پلان می باشد. در این تحقیق تعداد 196 آزمایش بر روی 9 مدل فیزیکی با تغییر پارامترهای هندسی از جمله زاویه دیواره سرریز (α)، ارتفاع سرریز (P)، شکل دماغه ها، فرم تاج سرریز و شیب دهانه های ورودی جهت بررسی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای کنگره ای انجام گردید. ضریب دبی سرریزهای کنگره ای با زاویه دیواره (o12=α) کمتر از زوایای دیگر (o20و o35=α) بدست آمده است. علت آن را می توان چنین بیان کرد که با افزایش زاویه دیواره سیکل ها، زاویه نزدیک شدن جریان با دیواره سیکل ها به حالت عمودی نزدیک تر شده و این سرریزها شبیه سرریزهای خطی عمل می کنند و در نتیجه ضریب دبی جریان بیشتر می شود. شیب دار کردن دهانه-های ورودی بدلیل کاهش افت جریان ورودی به سرریز و همچنین افزایش 10 درصدی ارتفاع سرریز و تغییر فرم تاج سرریز به فرم ربع دایره ای، ضریب دبی را افزایش داده ولی با نیم دایره ای کردن دماغه های بالادست تاثیر چندانی در ضریب دبی مشاهده نگردید. کارایی سیکل سرریزهای کنگره ای با افزایش زاویه دیواره ها کاهش می یابد بطوریکه در 2/0=H t/p کارایی سیکل سرریزهای کنگره ای با زوایای دیواره 35، 20 و 12 درجه به ترتیب برابر 1، 2 و 3 بدست آمده است.

در این نوشتار رفتار لرزه یی سازه های نامنظم هندسی دارای پس رفتگی در ارتفاع مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، 20 قاب خمشی ویژه ی فولادی 9 طبقه دارای پس رفتگی در ارتفاع با پیکربندی های هندسی مختلف طراحی و ویژگی های دینامیکی آنها شامل دوره ی تناوب و نسبت مشارکت جرم موثر مودی برای سه مود ارتعاشی اول و همچنین نسبت ضریب مشارکت مودی برای مود دوم به مود اول بررسی شده است. رفتار لرزه یی این نوع سازه ها با استفاده از تجزیه و تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی با به کارگیری 7 رکورد زلزله ی حوزه ی دور با تاکید بر موقعیت و سطح پس رفتگی بررسی شده است. همچنین با توجه به توسعه ی روش های تحلیل بار افزون ارتقاء یافته، به ارزیابی پاسخ های لرزه یی سازه های انتخابی با استفاده از روش های بار افزون ارتقاء یافته شامل: تحلیل استاتیکی غیرخطی مودال (MPA)، تحلیل بار افزون کران بالا (UBPA)، تحلیل بار افزون مودال متوالی (CMP)، و روش N2 توسعه یافته (EN2) پرداخته شده و دقت نتایج حاصل از تحلیل های بار افزون ارتقاء یافته مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که پاسخ لرزه یی سازه های مذکور و دقت روش های بار افزون ارتقاء یافته به ویژگی های دینامیکی و پیکربندی هندسی سازه های ذکرشده بستگی دارد.

احاطه کردن هسته مرکزی یک المان بتنی از طریق یک عامل درونی و یا بیرونی مانند آرماتورهای عرضی (خاموت) در داخل بتن،   الیاف کربنی و پلیمری دورپیچ خارجی و ورقه های فولادی موجب محصورشدگی بتن می شود. محصورشدگی معمولا موجب افزایش مقاومت و شکل­پذیری بتن شده و در پی آن، با بهبود رفتار المان ها موجب ارتفا عملکرد کلی سازه خواهد شد. امروزه تمایل به ساخت سازه های نامنظم روبه افزایش است و وجود نامنظمی در سازه همواره یکی از مشکلات پیش روی مهندسین بوده است. در این تحقیق اثر محصورشدگی بر عملکرد لرزه­ای (خسارت و ضریب رفتار) قاب های خمشی بتن مسلح دارای نامنظمی در ارتفاع بررسی شده است. بدین منظور، تعداد 31 قاب نامنظم در ارتفاع در 4 گروه 3، 6، 9 و 12 طبقه، دسته بندی شده و به وسیله ی تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش­آور) یک بار در حالت محصورشده و بار دیگر در حالت محصور نشده مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن است که محصور­شدگی می تواند سبب بهبود عملکرد لرزه ای و کاهش میزان خسارت وارد بر سازه گردد. مقایسه ضرایب رفتار به دست آمده در این تحقیق و ضریب رفتار پیشنهادی آئین نامه 2800 نشان می دهد که ضریب رفتار پیشنهادی آئین نامه در سازه های کوتاه مرتبه، تقریباً منطقی و محافظه کارانه می باشد اما با افزایش ارتفاع سازه ضریب رفتار پیشنهادی آیین نامه 2800، تأمین نشده است.