در طراحی سازه ما نیاز به این موضوع داریم که ضریب رفتار سازه را بدست آوریم . حال باهم به این موضوع میپردازیم که ضریب رفتار سازه چیست ؟ و عوامل موثر بر آن را برای شما شرح می دهیم .
ضریب رفتار سازه چیست ؟
ضریب رفتار سازه ضریبی است که عملکرد غیر ارتجاعی سازه را در بر دارد و نشانگر مقاومت پنهان سازه در مرحله غیر ارتجاعی است. به همین دلیل مقاومت مورد نیاز سازه از تقسیم مقاومت موردنیاز در حالت کاملاً ارتجاعی برضریب فوق محاسبه می گردد. ضریب رفتار یا ضریب کاهش نیرو به عنوان ضریبی که در برگیرنده عملکرد غیر ارتجاعی سازه ها در برابر زلزله های شدید می باشد.
به پارامترهایی نظیر ضریب شکل پذیری، زمان تناوب اصلی سازه، ضریب میرایی سازه، مشخصات خاک، مشخصات زلزله، رفتار بار – تغییرشکل، ضریب مقاومت افزون، مشارکت مودهای بالا و ضریب اطمینان طراحی بستگی دارد.
عوامل موثر بر ضریب رفتار سازه :
1.ضریب اضافه مقاومت :
هنگامی که یکی از اعضای سازه به حد تسلیم میرسد و در آن مفصل پلاستیک تشکیل میشود مقاومت سازه از لحاظ طراحی در حالت بهره برداری به پایان‌میرسد و در حالت طراحی نهایی پدیده ی فوق به عنوان پایان مقاومت سازه نیست و عضو مورد نظر همچنان میتواند با تغییر شکل ارتجاعی انرژی ورودی را جذب کند و تا مرحله گسیختگی برسد.
با تشکیل مفصل پلاستیک به تدریج سختی سازه با کاهش درجه نامعینی استاتیکی کاهش میاید ولی سازه همچنان پایدار است و قادر خواهد بود که در مقابل بارهای جانبی از خود مقاومت نشان دهد.
وقتی که نیروی خارجی باز هم افزایش باید مفاصل بیشتری در سازه ایجاد میشود تا جایی که سازه از نظر استاتیکی ناپایدار شده و دیگر توان تحمل بارجانبی اضافی را نداشته باشد اضافه مقاومت که سازه بعد تشکیل اولین‌مفصل پلاستیک تا مرحله ی ناپایداری از خود نشان‌میدهد اضافه مقاومت سازه نامیده میشود.
تحقیقات بر روی عملکرد ساختمان ها در زلرله ی 1985 مکزیکوسیتی نشان داد که اضافه مقاومت نقش بسیار مهمی در مایداری سازه ها دارد.
در واقع اضافه مقاومت ذخیره ای هست که بین تراز تسلیم کلی سازه و تراز اولین تسلیم وجود دارد.از این‌نسبت نیروی متناظر با حد تسلیم کلی سازه به هنگام تشکیل مکانیزم خرابی (Cy), به نیروی متناظر با تشکیل اولین اولین‌مفصل پلاستیک در سازه (Cs), را به عنوان اضافه مقاومت معرفی میکند
omega=Cy/Cs
مقررات ملی ساختمان در ترکیبات بار تشدید یافته نیروی زلزله E را ضریب افزایشی اصافه مقاومت در نطر گرفته و در ترکیبات بارگذاری استفاده میکند، یعنی در ترکیبات بارگذاری زلزله تشدید یافته نیروی زلزله omega.E در نظر گرفته میشود که صریب اصافه مقاومت طبق استاندارد 2800 برای کلیه قاب های خمشی فولادی و سیستم های مهاربندی و سیستم های دوگانه به ترتیب 3 و 2 و 2.5 معرفی میکند که باید در مقدار E ضرب شوند.
2.ضریب کاهش شکل پذیری :
کاهش نیرو در اثر شکل پذیری به عوامل متعددی بستگی دارد که بسیاری از آنها مربوط به ویژگی های سیستم سازه ای میباشد و برخی مستقل از خود سازه بوده،عوامل دیگری نظیر بارگذاری مربوطه(شتابنگاشت زلزله مورد نظر) و زمان تناوب خاک بستر ساختگاه سازه مربوط میشود.
در صورتی که یک زلزله خاصی برای محل بخصوصی در نظر بگیریم ضریب کاهش ناشی از شکل پذیری؛تابعی از عوامل ویژه شکل پذیری سازه و ویژگی های عملکردی سازه در محدوده ی غیر خطی خواهد بود.
بنابرین گام اول در تعیین ضریب رفتار تعیین جگونگی ارتباط آن با ظرفیت شکل پذیری سیستم و شناخت عوامل موثر در این ارتباط می باشد.
پژوهشگران عوامل متعددی را بر رابطه بین این دو پارامتر موثر میدانند که برخی از آنها عبارتند از نوع مصالح، زمان‌تناوب سیستم،میرایی،بارگذاری،مدل بار-تغییر شکل در حلقه ی هیسترزیس و خاک‌منطقه میباشند.
در سازه هایی که دارای زمان تناوب پایین هستند با این فرض که شکل پذیری آنها با سازه هایی که زمان‌تناوب بیشتر یکسان‌میباشد ضریب رفتار کوجکتری بدست می آید.
با توجه به مطلب فوق میتوان چنین گفت که سازه های نرم به علت کم بودن سختی نسبت به سازه های سخت؛ مقدار شتاب انتقال یافته به جرم سازه کمتر بوده و طبیعتا ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری آنها بالاتر خواهد بود.
شتابنگاشت عامل دیگری است که میتواند تاثیر قابل توجهی بر پاسخ سازه داشته باشد که مستقیما بر رابطه ی ضریب پاسخ-ضریب شکل پذیری تاثیر میگذارد.
تا کنون تلاش های زیادی برای ارائه یک رابطه ی ریاضی بین ضریب کاهش در اثر شکل پذیری و ضریب اضافه مقاومت صورت گرفته که عوامل فوق الذکر را لحاظ کند اما به سبب پیچیده بودن این امر به صورت دقیق میسر نبوده و تاکنون دو فرض برابری تغییر مکان ها و برابری انرژی جذب شده مورد قبول واقع شده اند.
