۱) قاب های طرح شده با بهره گرفتن از این توزیع بار جانبی ، جابجایی نسبی ماکزیمم یکنواخت تری در ارتفاع سازه نسبت به قاب های طرح شده توسط آیین نامه های فعلی دارد.
۲) این توزیع بار ، وقتی سازه در حال پاسخ به زلزله شدید و تغییر شکل های غیر الاستیک می باشد ،تخمین بسیار خوبی از ممان نیاز ماکزیمم ستون می دهد.
۳) اثرات مود های بالاتر به خوبی در توزیع بار جانبی در نظر گرفته شده است .
برای نزیک کردن توزیع برش طراحی طبقات به پاسخ غیر الاستیک از روابط زیر استفاده شد :

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

(۳-۱۹)
در این معادله قسمت ثابت توان از نسبت های تجربی حاصل از نتایج پاسخ غیر الاستیک سیستم های مختلف سازه ای مرسوم بدست آمده است .(Chao Goel 2007)
برای i=n معادله ۳-۲۰ مقدار برش Vn یا نیروی جانبی Fn در سطح بالا را نشان می دهد.
(۳-۲۰)
از ترکیب رابطه ۳-۱۹ و ۳-۲۰ ، فاکتور توزیع برش iβ بدست می آید.
(۳-۲۱)
سپس نیروی جانبی در سطح i (Fi) بدست می آید:
(۳-۲۲)
(۳-۲۳)
۳-۲-۷ طراحی اعضا تسلیم شونده (DYMs)
هدف اولیه استفاده از روش طراحی پلاستیک رسیدن به مقاومت کافی در زمان تشکیل مکانیزم تسلیم مطلوب است. بعنوان مثال برای قاب های خمشی، مفاصل پلاستیک ممکن است محدود به تشکیل شدن در انتهای تیرها و پایه ستون ها شود. برای سایر سیستم های سازه ای تغییر شکل غیر الاستیک ممکن است به ترتیب به اتصالات برشی، قسمت های خاص، مهاربند ها، تیر های کوپله برای قاب های مهاربندی هم محور و برون محور، یا سیستم های دیوار کوپله محدود گردد. مطالعات اخیر نشان داده که بهتر است توزیع مقاومت در ارتفاع سازه از توزیع برش طراحی طبقات تبعیت کند؛ مثلا ضریب توزیع برش β که از نتایج تحلیل تاریخچه زمانی دینامیکی غیر خطی بدست آمد. این توزیع مساوی تسلیم در ارتفاع سازه کمک می کند، لذا از تمرکز تسلیم در سطوح خاص جلوگیری می کند.
برای اعضا تسلیم نشدنی مقاومت مورد نیاز در هر سطح می تواند با برابر قرار دادن کار خارجی با کار داخلی حاصل از یک تغییر شکل مکانیزم کوچک ϴ تعیین شود.
(۳-۲۴)
که ϴi نشان دهنده تغییر شکل اعضا تسلیم شونده است. Rn نشان دهنده ممان پلاستیک ،نیروی برشی یا نیروی محوری مورد نیاز اعضای تسلیم شدنی در تراز بالاترین طبقه و تنها پارامتر نامشخص در رابطه است. مقاومت مورد نیاز (ظرفیت پلاستیک) در هر تراز i می تواند با ضرب Rn در ضریب توزیع برش i ،β در تراز i ، Mpc ممان پلاستیک مفروض ستون ها در پایه است. توجه شود که کار خارجی انجام شده توسط نیرو های ثقلی اعمال شده در صورت تمایل در رابطه ۳-۲۴ لحاظ گردد.
(۳-۲۵)
که Mpb و Mpbβ مقاومت های خمشی مورد نیاز در بالاترین طبقه و تراز i هستند.
بنابراین مقاومت خمشی مورد نیاز در تراز i عبارتست از:
(۳-۲۶)
در این مرحله از طراحی ، یک راه برای تعیین ممان پلاستیک مورد نیاز ستون ها در اولین طبقه Mpc ، عبارتست از استفاده از این شرط که در زمان اعمال یک ضریب مناسب (۱٫۱) بر بار جانبی طراحی اعمال شده بر قاب هیچ مکانیزم طبقه نرمی در اولین طبقه رخ ندهد ؛ که در شکل ۳-۱۱ نشان داده شده است.

شکل ۳-۱۱ قاب یک دهانه با مکانیزم طبقه نرم[۸]
با فرض اینکه مفاصل پلاستیک در پایین و بالای ستون های طبقه اول تشکیل شوند .رابطه کار متناظر برای یک تغییر شکل مکانیزم کوچک ϴ بصورت زیر است:

(۳-۲۷الف)
(۳-۲۷ ب)
که V’ برش پایه (برای مدل یک دهانه ) ، V تقسیم بر تعداد دهانه ها می باشد و h1 ارتفاع اولین طبقه و ضریب ۱٫۱ برای افزایش مازاد بر بار طراحی می باشد.
اگر مفاصل پلاستیک در پایه ستون ها و ظرفیت ممان کوچک تر ومعلوم باشد رابطه ۳-۲۷ الف میتواند اصلاح شود. با استفده از ۳-۲۴ تا ۳-۲۷ مقاومت مورد نیاز عضو در تراز طبقه i، Rniβ می تواند تعیین شود و طراحی می تواند با بهره گرفتن از مشخصات قابل اجرا تعیین گردد.
توجه شود که استفاده از روابط ۳-۲۰ بر مبنای شکل ۳-۱۰ محافظه کارانه است زیرا سهم ستون های ثقلی که عموما پیوسته بر طبقات هستند و مقاومت جانبی اضافه برای قابهای مقاوم لرزه ای ایجاد می کنند نادیده گرفته شده است .
۳-۲-۸ طراحی اعضا تسلیم نشدنی (None-DYMs)
طراحی اعضایی که قرار است الاستیک بمانند ،مثل ستون ها در قاب خمشی بر مبنای روش طراحی ظرفیت انجام شده است. این اعضا باید مقاومت در برابر ترکیبی از بارهای ضریب دار و حداکثر مقاومت مورد انتظار اعضای تسلیم شدنی را دارا باشند.
وقتی یک سازه در معرض بار لرزه ای قرار می گیرد ،بویژه در حالات غیر الاستیک ، ممان های بزرگی می تواند در ستون ها ایجاد گردد که می تواند کاملا متفاوت از محاسبات تحلیل الاستیک باشد )پالی و پیریستلی[۱۵] (۱۹۹۲ روش های طراحی مرسوم معمولا بصورت دقیق به محاسبه ممان های ماکزیمم ستون و موقعیتشان نمی پردازد. (مدینا و کراینکلر، ۲۰۰۵) [۱۶]
در حقیقت ، ممان های ستون اغلب دست پایین برآورده شده اند . زیرا ممان ستون ها فقط از تیر ها و سایر اعضا متصل به ستون نیست (روش طرح ظرفیت مرسوم) بلکه از تغییر شکل ستون ها نیز ممان داریم. (باندی، ۱۹۹۶) [۱۳]
در طراحی PBPD با در نظر گرفتن تعادل کل “درخت ستون” در حالت حدی نهایی روش متفاوتی اعمال شده است . شکل ۳-۱۲ نشان دهنده دیاگرام آزاد درخت ستون خارجی یک قاب است.

شکل ۳-۱۲ دیاگرام آزاد درخت ستون خارجی[۸]
به منظور اطمینان از شکل گیری مکانیزم ستون قوی و تیر ضعیف ، ستون باید برای ماکزیمم نیروهای قابل انتظار با احتساب بار های ثقلی روی تیر ها و ستون ها طرح شود و با توجه به وسعت منطقی از strain-hardening (تقویت یک فلز توسط تغییر شکل پلاستیک) و استحکام بیشتر مصالح از مقدار در نظر گرفته شده برای آن ها در مفاصل پلاستیک تیر.
همچنین فرض می شود ستون ها در پایه به ماکزیمم ظرفیتشان رسیده باشند. لنگر در مفاصل تیر strain-hardened از طریق ضرب شدن لنگر اسمی (Mpc) در ضریب ξ بدست می آید که ضرب این ضریب برای وارد کردن اثرات strain-hardening و over-strength مصالح می باشد.
در این مطالعه این ضریب برابر ۱٫۲۵ در نظر گرفته شد . تمامی این اثرات منتشر شده توسط ACI-318 شناخته شده است. (مهل،۲۰۰۸)
در این مرحله ،ممکن است بار های جانبی مورد نیاز Fi اعمال شده روی این دیاگرام آزاد فرض شود ؛که توزیع خود را همانطور که در رابطه ۳-۲۱ داده شده حفظ کند و مقدار آن ها می تواند به راحتی با بهره گرفتن از تعادل در دیگرام آزاد بدست آید. سپس ممان های ستون و نیرو های برشی در هر طبقه با اعمال ممان های مورد انتظار انتهای تیر و اعمال بار های جانبی به هر تراز، Fi محاسبه می شوند. اثرات ثانویه می تواند با بهره گرفتن از ضرایب تشدید تقریبی که در آیین نامه های طراحی داده شده است یا مستقیما با در نظر گرفتن تعادل درخت ستون در حالت تغییر شکل یافته حدی اعمال گردد.
در بیش تر موارد ، برای طبقه اول، لنگر اسمی پلاستیک در بالای ستون معمولا کوچکتر از لنگر پایین ستون است. که برای اطمینان از تشکیل مفصل پلاستیک در پای ستون شدیدا توصیه می شود از لنگر پایین ستون برای طراحی استفاده شود حتی اگر مقدار لنگر پایین ستون کوچکتر از لنگر بالای ستون باشد.[۸]
۳- ۳ سطح عملکرد
یک سطح عملکردی نشان دهنده حداکثر خرابی مورد انتظار سازه می‌باشد به طوری که اگر خرابی از این حد افزایش پیدا کند. سطح عملکرد سازه تغییر پیدا خواهد کرد.
سطوح عملکرد اجزای سازه‌ای شامل چهار سطح عملکرد اصلی است :