مقایسه ضریب اطمینان طراحی در قاب های خمشی با فرض قطعیت و عدم قطعیت مصالح و پیامدهای مهندسی آن

طراحی سنتی قاب های خمشی بتن مسلح معمولا با فرض قطعیت مصالح انجام می پذیرد؛ در حالی که تفاوت ماهوی رفتار بتن به عنوان ماده ای غیرهمگن با پراکندگی بالا و فولاد به عنوان محصولی همگن، ارزیابی ایمنی سازه در برابر پدیده فروریزش کلی را با چالش جدی مواجه می سازد. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی پیامدهای مهندسی گذار از رویکرد طراحی قطعی به تحلیل های احتمالاتی و تعیین ضرایب اطمینان بهینه به منظور تضمین تسلیم همزمان مصالح در آستانه ناپایداری است. در این راستا، یک قاب خمشی هشت طبقه در بستر پلتفرم اجزای محدود مدل سازی شد و عدم قطعیت های مقاومت فشاری بتن (fc′) و تنش تسلیم فولاد (fy) با فرض توزیع آماری نرمال و اعمال چهار ضریب تغییرات شامل ۰.۰۵، ۰.۱۰، ۰.۱۵ و ۰.۲۰ در مشخصات رفتاری آن ها لحاظ گردید. رفتار لرزه ای سازه از طریق تحلیل دینامیکی افزاینده تحت اثر سه شتاب نگاشت منتخب از زلزله نورتریج تا مرز وقوع فروریزش (بروز واگرایی یا عبور از دریفت مجاز۰.۰۵) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که پراکندگی شاخص شدت زمین لرزه منجر به فروریزش (PGA) وابستگی مستقیمی به محتوای فرکانسی زلزله و ماهیت ذاتی مصالح دارد. در حالی که رابطه عدم قطعیت فولاد و پراکندگی شاخص فروریزش از الگویی نسبتا خطی تبعیت می کند، این رابطه برای بتن کاملا غیرخطی و سهمی شکل بوده و تاثیر غالب عدم قطعیت بتن بر ناپایداری سازه به مراتب فراتر از فولاد است. بر مبنای تحلیل حساسیت، روابط ساختاری میان پراکندگی مصالح و پراکندگی ظرفیت سازه استخراج گردید. در نهایت، جهت ایجاد تعادل در سطح قابلیت اطمینان و پیشگیری از فروریزش، ضرایب اطمینان کالیبره شده ای معادلϕS=۰.۸۲ برای فولاد و ϕC=۰.۵۰ برای بتن پیشنهاد شد. مقایسه این مقادیر با ضرایب اسمی آیین نامه بتن ایران (آبا) اثبات می نماید که ضریب بتن (ϕC=۰.۶۰) در شرایط اجرایی با عدم قطعیت بالا، حاشیه ایمنی لازم را تامین نکرده و تقلیل آن به مقادیر سخت گیرانه تر جهت حفظ پایداری قاب خمشی امری ضروری است.

کلیدواژه ها:

حرکات طبیعی زمین ، حرکات شبیه سازی شده ، پاسخ لرزه ای ، قاب خمشی فولادی