در نوشتار حاضر، ضریب رفتار و عوامل تاثیرگذار آن و همچنین ضریب بزرگ نمایی تغییر مکان جانبی به کار رفته در ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران برای قاب های خمشی فولادی متوسط ارزیابی شده است. برای تعیین پارامترهای موثر در ضرایب مذکور، علاوه بر روش ارائه شده در استاندارد 2800، از رویکرد جدیدتر FEMA-P695 نیز استفاده شده است. نتایج حاصل از تحلیل های استاتیکی غیرخطی بر روی مدل هایی با تعداد طبقات مختلف نشان داده است، که متوسط ضریب مقاومت افزون برای مدل های مختلف بر اساس روش دوخطی کردن استاندارد 2800 و روش FEMA-P695 به ترتیب 1.80 و 2.37 است. همچنین مقادیر متوسط ضریب رفتار محاسبه شده در حد مقاومت بر اساس دو روش مذکور به ترتیب 3.98 و 5.26 است، در حالی که مقادیر پیشنهادی ضریب مقاومت افزون و ضریب رفتار حد مقاومت برای قاب های خمشی متوسط در ویرایش چهارم استاندارد 2800 به ترتیب 3 و 5 هستند. بنابراین روش پیشنهادی در FEMA-P695 برای ارزیابی پارامترهای عملکردی سازه، تطابق بهتری با ضریب رفتار ذکرشده در استاندارد 2800 برای قاب های خمشی فولادی متوسط دارد. همچنین متوسط ضریب بزرگ نمایی تغییرمکان جانبی3.67 به دست آمده است، که اندکی کمتر از مقدار متناظر به کار رفته در استاندارد 2800 برابر با 4 است.

یکی از متداول ترین نامنظمی‏ های موجود در سازه‏ ها، نامنظمی در ارتفاع و از نوع سختی جانبی می ‏باشد. با توجه به متفاوت بودن پاسخ لرزه ای این نوع سازه ها نسبت به سازه های منظم، ارزیابی و بررسی پاسخ لرزه ای سازه های نامنظم همواره موضوع تحقیقات بسیاری بوده است. سازه‏ هایی که بر اساس برش پایه تعیین شده توسط آیین ‏نامه طراحی می ‏شوند، تحت اثر زلزله طرح وارد محدوده رفتار غیرخطی می‏ شوند. برای تخمین تغییر مکان واقعی سازه ها تحت اثر زلزله طرح، تغییر مکان به دست آمده از تحلیل الاستیک، در سطح برش پایه کاهش یافته، با استفاده از ضریب بزرگ نمایی تغییر مکان (Cd) افزایش می یابد. تحقیقات مختلف نشان می دهند که مقدار Cd تعیین شده توسط آیین ‏نامه ‏ها، مقادیر تغییر مکان‏های جانبی سازه‏ ها را در مواردی با دقت کمتری از واقعیت پیش‏ بینی می ‏کند. هدف اصلی این پژوهش تعیین دقیق تر ضریب بزرگ نمایی تغییر مکان برای پیش بینی حداکثر دریفت بین طبقه ای و حداکثر دریفت بام در قاب های کوتاه و میان‏ مرتبه خمشی فولادی ویژه دارای طبقه نرم می باشد. تعداد طبقات و محل قرارگیری طبقه ی نرم متغیرهای در نظر گرفته شده در این پژوهش می باشند. نتایج نشان می دهند که استفاده از مقدار Cd = 5.5 که توسط استاندارد 2800 و آیین نامه ASCE 7-16 برای سازه های فولادی دارای سیستم باربر قاب خمشی ویژه تعیین شده است، در بیشتر طبقات سازه های مورد نظر، حداکثر دریفت بین طبقه ای و دریفت بام را دست پایین تخمین می زند. بنابراین، برای تخمین دقیق تر حداکثر دریفت بین طبقه ای در سازه های مورد نظر تحت اثر زلزله طرح مقدار Cd = 8.5، و برای تخمین دقیق تر حداکثر دریفت بام، ضریب بزرگ نمایی تغییر مکان (Cd Roof) برابر با 8 پیشنهاد می شود.

با توجه به اهمیت ضریب بزرگنمایی تغییرمکان Cd در طراحی سازه ها و عدم درنظر گرفتن اثرات اندرکنش سازه-خاک-سازه در پاسخ سازه ها، این مقاله اثرات مهم ترین پارامترهای تاثیرگذار بر این ضریب، در سامانه سازه-خاک-سازه را بررسی کرده است. پارامترهای کلیدی شامل دوره تناوب سازه اصلی (T1) و مجاور (T2)، فاصله سازه ها (d) و نوع خاک هستند. هدف از این پژوهش، اصلاح ضریب Cd در قاب های فولادی ویژه تحت اثر اندرکنش سازه-خاک-سازه، بدون مدل سازی سازه مجاور است. برای این منظور 6 سازه 2 تا 15طبقه واقع بر دو نوع خاک رسی به صورت دوتایی در سه فاصله صفر، 10 و 25 متری با استفاده از روش مستقیم به صورت غیرخطی مدل و با استفاده از روش تاریخچه زمانی غیرخطی تحلیل شده اند. بر اساس نتایج این کار، تکیه گاه نرم منجر به ایجاد طبقه نرم به دلیل افزایش شدید دریفت طبقه اول نسبت به حالت تکیه گاه ثابت می شود که حداقل این نسبت 1/1 و حداکثر آن 61/3 است؛ به طوری که با افزایش T1 و T2 مقدار این نسبت بیشتر می گردد. از طرفی برای سازه های اصلی با T1 در محدوده 7/0 تا 5/1 برابر دوره تناوب خاک، دریفت سازه دچار تشدید می شود. در نهایت با استفاده از نتایج کار و تحلیل رگرسیون، بر مبنای طیف پاسخ دریفت سازه ها روابطی جهت اصلاح ضریب Cd ارایه شده است. بر اساس رابطه به دست آمده، برای طراحی سازه بایستی مقادیر دریفت به خصوص دریفت طبقه اول افزایش یابد.

بسیاری از خرابی ها و فروریزی های سازه ها در اثر زمین لرزه های شدید، ناشی از تغییر مکان بیش از حد بوده آمده در طبقات، المان های سازه ای و غیر سازه ای می باشد. بنابراین یکی از اهداف بسیار مهم در طراحی مناسب لرزه ای سازه ها، تعیین جابجایی ها و تغییر مکان های نسبی واقعی غیرالاستیک بوجود آمده در سازه تحت اثر زمین لرزه های شدید می باشد. در آیین نامه های طراحی لرزه ای، ماکزیمم تغییر مکان نسبی غیرالاستیک سازه، با بزرگنمایی و افزایش تغییر مکان های نسبی حاصل از آنالیزهای الاستیک خطی و متناظر با سطح نیروهای طراحی لرزه ای، تخمین زده می شود. این بزرگنمایی توسط ضریبی به عنوان ضریب افزایش تغییر مکان انجام می شود.در این تحقیق، ضریب بزرگنمایی جابجایی و تغییر مکان نسبی طبقات دو سیستم قاب مفصلی با مهاربندهای هم مرکز و قاب مقاوم خمشی معمولی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در هر دو سیستم از چهار ساختمان 2، 4، 6 و 8 طبقه استفاده شده است. هر یک از قاب ها تحت تاثیر 7 رکورد از 4 زمین لرزه مختلف با خصوصیات لرزه ای متفاوت نظیر محتوای فرکانسی، حداکثر شتاب زمین و ... قرار گرفته اند.در این تحقیق، ضریب بزرگنمایی تغییر مکان برای هر دو سیستم سازه ای مورد بررسی، بطور قابل ملاحظه ای بزرگتر از آنچه که در ویرایش دوم آیین نامه طرح لرزه ای 2800 ایران پیشنهاد شده است، بدست آمده و ضریبی به عنوان ضریب افزایش تغییر مکان در مورد هر یک از سیستم های یاد شده، ارایه شده است.

ضریب بزرگنمایی تغییرمکان (Cd) در آیین نامه های لرزه ای بر مبنای وقوع یک زلزله ی منفرد برآورد و پیشنهاد گردیده است؛ در حالی که سازه های ساختمانی واقع در مناطق لرزه خیز، به طور معمول پس از وقوع یک لرزه ی اصلی، در معرض تعدادی پس لرزه نیز قرار می گیرند. از آنجا که در اکثر مواقع، پس لرزه ها با فاصله ی زمانی اندک، پس از وقوع لرزه ی اصلی به وقوع می پیوندند، تعمیر و مرمت سازه، پیش از قرارگیری در معرض پس لرزه ها، عملاً امکان پذیر نخواهد بود. از این رو در این مقاله، ضریب بزرگنمایی تغییرمکان برای تعدادی قاب خمشی بتن آرمه ی مجهز به دیوار برشی بتن آرمه (سیستم دوگانه با شکل پذیری ویژه)، در معرض توالی های لرزه ای بحرانی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، 3 عدد قاب ساختمانی، با تعداد طبقات 3، 7 و 11 در نرم افزار OpenSees پیاده سازی و تحت تحلیل های دینامیکی خطی، غیرخطی و استاتیکی خطی واقع گردیده و ضریب Cd برای هر یک از این قاب ها، تحت دو حالت تک لرزه و متوالی، محاسبه و استخراج شده است. نتایج به دست آمده، عدم تأثیر قابل توجه پس لرزه ها بر روی افزایش ضریب Cd، در مقایسه با لرزه ی نخست را، برای توالی های لرزه ای بحرانی، نشان داده است. به علاوه به منظور ارائه ی نتایج قابل اتکا، ارزیابی های صورت گرفته، مجدداً برای یک سری سناریو لرزه ای منفرد دیگر (زلزله های حوزه ی نزدیک به گسل معرفی شده در FEMA P695) نیز انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مقادیر پیشنهادی آیین نامه های ASCE7-16 و استاندارد 2800 (ویرایش 4) برای ضریب یادشده کافی نمی باشند.

سازه های مستقر در مناطق فعال لرزه ای، اغلب در معرض زمین لرزه هایی قرار دارند که در یک فاصله ی زمانی کوتاه و در یک منطقه به صورت پشت سر هم رخ می دهند. از این رو در اکثر اوقات پیش از رخداد لرزه دوم فرصت کافی جهت تعمیر، بازسازی یا تخلیه سازه های خسارت دیده از لرزه اول وجود ندارد. به این ترتیب سازه های طراحی شده براساس زلزله طراحی منفرد، زودتر از تصور آیین نامه های طراحی لرزه ای قادر به سرویس دهی و عملکرد پیش بینی شده نمی باشند. نظر به پتانسیل بالای خسارت زایی زلزله های متوالی و نادیده گرفته شدن آن ها در آیین نامه های طراحی، در این مقاله عملکرد لرزه ای قاب های خمشی بتنی و فولادی در معرض توالی لرزه اصلی و پس لرزه با مقایسه ضریب بزرگنمایی تغییرمکان (Cd) مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. در این راستا سه قاب فولادی و بتن مسلح 3، 7 و 11 طبقه در معرض زلزله های متوالی بحرانی تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفته اند. نتایج حاکی از آن است که پدیده توالی لرزه ای می تواند منجر به افزایش ضریب بزرگنمایی تغییرمکان قاب های مورد مطالعه شود. به گونه ای که میانگین Cd در حالت منفرد برای قاب های بتنی و فولادی به ترتیب برابر با 5/3 و 4/3 و در حالت متوالی 7/3 و 4 می باشد. همچنین بیشترین افزایش مقدار ضریب بزرگنمایی تغییرمکان حدود 15% در قاب 3 طبقه فولادی بوده است. در گام بعد به منظور بررسی جامع تر عملکرد لرزه ای قابهای مورد مطالعه، شبکه عصبی مصنوعی ایده آلی طراحی و پس از حساسیت سنجی حداکثر ضریب Cd، روابطی جهت تخمین این پارامتر با دقت قابل قبولی ارائه شده است.

معمولاً در آیین نامه های تدوین شده بر اساس شیوه ی «طراحی بر مبنای نیرو»، مقادیر بارهای جانبی ناشی از زلزله، توسط ضریب رفتار (R)، کاهش یافته و بنابراین تغییرمکان های جانبی حاصل از تحلیل استاتیکیِ خطیِ نیز، به صورت کاهش یافته نتیجه می گردند. از این رو لازم است که این تغییرمکان ها پس از تحلیل سازه، تحت بزرگنمایی قرار گرفته تا تخمینی از مقادیر واقعی این تغییرمکان ها حاصل شود. این عملیات در اغلب آیین نامه های لرزه ای، معمولاً به وسیله ی اعمال ضریبی تحت عنوان ضریب بزرگنمایی تغییرمکان (Cd)، صورت می پذیرد. بدین منظور در این مقاله، ضریب بزرگنمایی تغییرمکان (Cd) برای سیستم های باربر جانبی از نوع قاب خمشی بتن آرمه ویژه با و یا بدون دیوار برشی بتن آرمه، تحت ارزیابی واقع گردیده است. در این راستا، برای هر یک از سیستم های باربر جانبی یادشده، 3 عدد قاب ساختمانی 3، 7 و 11 طبقه در نظر گرفته شده است. این قاب­ها علاوه بر تحلیل های استاتیکی خطی، در معرض رکوردهای حوزه دور معرفی شده در دستورالعمل FEMA P695 تحت تحلیل دینامیکی خطی و دینامیکی غیرخطی تحت قرار گرفته­اند و در انتها نیز ضریب Cd برای هر کدام از قاب ها محاسبه و استخراج گردیده است. نتایج حاکی از آن است که مقادیر پیشنهادی آیین نامه های ASCE7-16 و استاندارد 2800 (ویرایش 4) برای ضریب یادشده در سیستم های باربر جانبی مذکور کافی نبوده و به منظور تخمین واقع گرایانه تری از عملکرد سازه در زلزله، مقادیر Cd بزرگتری تقاضا گردیده است. این مقادیر برای سیستم های باربر قاب خمشی بتن آرمه ویژه با و یا بدون دیوار برشی بتن آرمه پیشنهاد شده است.

در آیین نامه های طراحی لرزه ای، بیشینه تغییرمکان نسبی واقعی ناشی از رفتار غیر الاستیک سازه، از حاصل ضرب تغییرمکان نسبی حاصل از تحلیل الاستیک خطی در ضریب افزایش تغییر مکان(Cd) برآورد می شود. این ضریب با در نظرگیری تغییر مکان های غیرخطی اعضای سازه به دست آمده و مقدار آن تابع نوع سیستم سازه ای می باشد. اثر چشمه اتصال، یکی از عوامل موثر در افزایش تغییر مکان جانبی طبقات می باشد ولی این عامل در برآورد مقدار ضریب Cd لحاظ نشده است. هدف اصلی این مطالعه، درنظرگیری اثر چشمه اتصال در این ضریب برای ساختمان های دارای قاب خمشی فولادی متوسط می باشد. به این منظور، یک ساختمان چهار طبقه، یک بار با مقطع I شکل و یک بار با مقطع قوطی طراحی شده است. قاب های خمشی مورد نظر تحت تاثیر 46 رکورد با خصوصیات لرزه ای متفاوت قرار گرفته و از روش دینامیکی غیرخطی برای تحلیل استفاده شده است. نتیجه این مطالعه نشان می دهد که صرف نظر کردن از اثر چشمه اتصال در سازه با مقطع I شکل و قوطی، باعث می شود جابه جایی طبقات به ترتیب 28 و 16 درصد کمتر از واقع تخمین زده شود. بنابراین بر اساس فرضیات و نتایج حاصل از این تحقیق، باید ضریب Cd موجود در آیین نامه ها را برای قاب های خمشی متوسط فولادی دارای این گونه مقاطع به همین میزان افزایش داد.