عنوان صفحه
چکیده1
فصل اول ” مقدمه “
1-1 مقدمه3
1-2- بیان مسئله4

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

1-3 اهداف و فرضیات تحقیق6
1-3-1 هدف کلی6
1-3-2 فرضیه اصلی 6
1-3-3 فرضیه فرعی 6
فصل دوم ” تاریخچه و ادبیات فنی “
2-1 منحنی های شکنندگی8
2-2 تاریخچه تولید منحنی های شکنندگی8
2-3 کاربرد منحنی های شکنندگی12
2-3-1 منحنی های شکنندگی و تحلیل خطر12
2-3-2 سطوح آسیب13
2-4 تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA)14
2-4-1 رابطه آماری منحنی های شکنندگی16
2-5 ترکیب منحنی های شکنندگی16
2-5-1 منحنی های شکنندگی توسعه داده شده18
2-6 محدوده های عملکرد19
2-7 روش ارزیابی منحنی های شکنندگی24
2-7-1 روش شبیه سازی برای حرکات زمین27
2-7-2 مدل سازی ساختمان های بلند و عدم اطمینان مصالح28
2-8 توسعه منحنی های شکنندگی30
2-9 روش های تولید منحنی های شکنندگی34
2-9-1 منحنی شکنندگی و نوع آنالیز34
2-9-1-1 به کمک تحلیل های تاریخچه زمانی و تحلیل دینامیکی غیرخطی34
2-9-1-2 روش MPA35
2-9-2 منحنی شکنندگی و تعیین محدوده شکست35
2-10 منحنی شکنندگی و سطوح عملکرد36
2-10-1 احتمال شکست یا فراگذشت (محور قائم منحنی شکنندگی)37
فصل سوم ” مدل سازی و ترسیم منحنی های شکنندگی “
3-1 مدل سازی40
3-1-1 مشخصات هندسی40
3-1-2 مشخصات بارگذاری41

3-1-3 مشخصات منطقه ای42
3-1-4 خصوصیات مصالح43
3-1-5 آئین نامه ها43
3-2 طراحی44
3-2-1 کنترل پارامترهای طراحی در ETABS44
3-2-2 کلیاتی در مورد نرم افزار perform 3D 45
3-2-3 مدل سازی در perform 3D46
3-2-4 روند مشخص کردن اجزاء46
3-3 روابط F-D (نیرو – تغییر مکان)46
3-3-1 روابط F-D در perform47
3-3-2 روابط دوخطی و E-P-P (الاستیک – پلاستیک کامل)48
3-3-3 سختی موازی اضافی48
3-3-4 حالت های حدی و نسبت های کاربردی49
3-3-5 انواع حالت های حدی50
3-4 حالت های بار دینامیکی زلزله50
3-4-1 رکوردهای زلزله50
3-4-2 تحلیل دینامیکی فزاینده IDA در PERFORM52
3-4-3 میرایی53
3-5 مدل سازی تیر و ستون53
3-5-1 المان تیر53
3-5-2 المان ستون54
3-5-3 المان چشمه اتصال54
3-5-4 ناحیه صلب انتهایی (End Zone Component)56
3-6 مراحل کلی تهیه منحنی شکنندگی56
3-7 ترسیم منحنی های شکنندگی58
3-7-1 منحنی شکنندگی قاب های سه طبقه58
3-7-1-1 منحنی شماره 1 58
فصل چهارم ” ارزیابی منحنی های شکنندگی “
4-1 خلاصه مقایسه منحنی های شکنندگی62
4-1-1 قاب 3 طبقه62
4-1-1-1 بررسی افزایش طول دهانه از L=4m به L=6m62
4-1-1-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 62
4-1-1-3 بررسی افزایش شتاب مبنای طرح منطقه ای از A=0/25 به A=0/35 63
4-1-2 قاب 5 طبقه64
4-1-2-1 بررسی اثر افزایش طول دهانه از L=4m به L=6m64
4-1-2-2 بررسی اثر افزایش بار مرده و زنده قاب 5 طبقه از 200 و 500 به 500 و 700 کیلوگرم بر متر مربع65
4-1-2-3 بررسی اثر افزایش شتاب مبنای طرح از A=0/25 به A=0/3566
4-1-3 قاب 8 طبقه67
4-1-3-1 بررسی افزایش طول دهانه از L=4m به L=6m67
4-1-3-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 کیلوگرم بر متر مربع67
4-1-3-3 بررسی افزایش شتاب مبنا طرح از A=0/25 به A=0/35 68
4-1-4 قاب 12 طبقه68
4-1-4-1 بررسی افزایش طول دهانه قاب از L=4m به L=6m68
4-1-4-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 کیلوگرم بر متر مربع69
4-1-4-3 بررسی افزایش شتاب مبنا طرح از A=0/25 به A=0/3569
4-2 بررسی افزایش تعداد طبقات در احتمال فراگذشت70
4-2-1 در حالت طول دهانه 4 متر70
4-2-2 در حالت بار زنده و مرده به ترتیب 500 و 700 کیلوگرم بر متر مربع 71
4-2-3 در حالت شتاب مبنای طرح A=0/3572
4-2-4 طول دهانه L=6m73
4-3 منحنی های IDA حاصل از مجموعه تحلیل ها74
4-4 نمودار تغییرات دریفت طبقات باافزایش شدت زلزله در آنالیز دینامیکی فزاینده76
فصل پنجم ” نتیجه گیری “
5-1 ارزیابی طیف 2800 و طیف میانگین حاصل از 14 شتابنگاشت78
5-2 نتایج82
منابع84
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2-1 : جابجایی های طیفی در سطوح IO , CP22
جدول 2-2 : پارامتر های آماری مشخصات مصالح29
جدول 3-1 : مشخصات و پارامتر های طراحی قاب های مورد بررسی43
جدول 3-2 : لیست و مشخصات زلزله های انتخابی51
جدول 3-3 : نمونه ای از مقیاس کردن PGAها52
جدول 3-4 : جدول شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متر53
جدول 4-1 : مقادیر برش پایه و فولاد مصرفی برای حالت های مختلف طراحی66
جدول 4-2 : احتمال فراگذشت قاب های فولادی70
جدول 5-1 : SA قاب های مورد بررسی بر اساس طیف 2800 و میانگین80
جدول 5-2 : احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد LS81
جدول 5-3 :احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد IO81
جدول 5-4 :احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد CP82
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 2-1 : نمودار IDA ساختمان 3 طبقه بتنی 15
شکل 2-2: منحنی شکنندگی ساختمان 5 طبقه با دو نوع مقاومت فولاد 18
شکل 2-3 : منحنی شکنندگی ترکیبی ساختمان 5 طبقه به صورت خط چین 18
شکل 2-4 : منحنی شکنندگی تسلیم در سطح عملکرد خدمت رسانی بی وقفه 20
شکل 2-5 : منحنی شکنندگی انهدام در سطح عملکرد جلوگیری از فروپاشی 20
شکل 2-6: منحنی احتمال تسلیم براساس جابجایی طیفی برای یک ساختمان 7 طبقه 22
شکل 2-7 : منحنی احتمال فروپاشی ترکیبی برای یک ساختمان 7 طبقه 23
شکل 2-8 : ارتباط جابجایی طیفی و تعداد طبقات برای سطوح عملکرد IO , CP24
شکل 2-9 : مدل مفاصل پلاستیک تاکدا برای ساختمان های بلند مرتبه38
شکل 2-10 : نمودار بیشینه تغییر مکان بر اساس افزایش PGA برای زمان های مختلف زلرله 32
شکل 2-11 : منحنی شکنندگی در زمان های مختلف زمین لرزه 32
شکل 2-12 : نمودار بیشینه تغییر مکان بر اساس افزایش PGA بر اساس دو روش آماری32
شکل 2-13 : منحنی شکنندگی بر اساس روش مارگارین و گاوسین32
شکل 2-14 :منحنی شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متر36
شکل 3-1 : قاب های مدل شده در ETABS41
شکل 3-2: قاب 5 طبقه با طول دهانه 4 متر و مقاطع مربوطه45
شکل 3-3 :نمودار F-D47
شکل 3-4 : نمودار سه خطی با و بدون سختی اضافه شده49
شکل 3-5 :شتاب نگاشت زلزله ladspooor51
شکل 3-6 : مدل چشمه اتصال کراوینکلر55
شکل 3-7 : منحنی شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متر58
شکل 3-8 : منحنی شکنندگی قاب 3 طبقه با طول دهانه 4 متر59
شکل 4-1 : منحنی شکنندگی قاب های 3 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی64
شکل 4-2 : منحنی شکنندگی قاب های 5 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی66
شکل 4-3 : منحنی شکنندگی قاب های 8 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی68
شکل 4-4 : منحنی شکنندگی قاب های 12 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی69
شکل 4-5 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با طول دهانه 4 متر71
شکل 4-6 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با بار مرده و زنده 700 و 500 کیلو گرم بر متر مربع72
شکل 4-7 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با شتاب مبنای طرح 35/073
شکل 4-8 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ،5، 8 و 12 طبقه با طول دهانه 6 متر74
شکل 4-9 : نمودار IDA قاب 3 طبقه برای 14 شتاب نگاشت75
شکل 4-10 : نمودار تغییرات دریفت طبقات باافزایش شدت برای قاب 3 طبقه76
شکل 5-1 : مقایسه طیف 2800 و طیف میانگین79
چکیده
هدف اصلی از طراحی سازه های ساختمانی تأمین اهداف سطوح عملکردی در رده های مختلف بر اساس آئین نامه های موجود می باشد. در رسیدن به این هدف بررسی احتمال آسیب پذیری
قاب های خمشی فولادی با استفاده از منحنی های شکنندگی روش مناسبی می باشد. در این مطالعه 16 عدد قاب خمشی فولادی با مشخصات هندسی، منطقه ای و زلزله ای مختلف با استفاده از آئین نامه های 2800 و فولاد ایران طراحی گردیده و با انجام تحلیل های فزاینده دینامیکی در رده‌های مختلف PGA با شتاب نگاشت های مختلف، بیشینه جابجایی تغییر مکان بین طبقه ای را به دست آوردیم. با انجام عملیات آماری و تعیین محدوده های شکست (انحراف معیار) احتمال آسیب پذیری یا فراگذشت از مقادیر فوق الذکر را بررسی نموده و با یکدیگر مقایسه نموده ایم. در مقام مقایسه از قاب هایی استفاده شده که در آنها، افزایش طول دهانه، بار زنده و مرده و شتاب مبنای طرح عامل تنوع قاب ها می باشد. در ارزیابی های انجام شده مشاهده گردید افزایش بار مرده و زنده همچنین افزایش طول دهانه باعث افزایش احتمال آسیب پذیری قاب می گردد ولی در مورد افزایش شتاب مبنای طرح این افزایش احتمال، کمتر می باشد. در پایان با معادل کردن PGA طیف پاسخ شتاب نگاشت ها با طیف 2800 ملاحظه گردید که احتمال آسیب پذیری (فراگذشت) برای قاب های 3 و 5 طبقه و تا حدودی 8 طبقه منطقی تر به نظر می رسد ولی برای قاب های 12 طبقه این احتمال بسیار زیاد می باشد.
واژگان کلیدی : سطوح عملکرد، آسیب پذیری، قاب های خمشی فولادی، منحنی های شکنندگی، تحلیل فزاینده دینامیکی، بار مرده و زنده، شتاب نگاشت

فصل اول
” مقدمه “

1-1 مقدمه
یکی از مصیبت بار ترین و غم انگیز ترین حوادث طبیعی که سالانه تعداد زیادی از انسان ها را در نقاط مختلف جهان به کام مرگ می کشد زلزله است. به طوری که در سال های اخیر بیشتر این خسارات مالی و جانی متعلق به کشورهای ایران، ترکیه، چین بوده است.
با توجه به اهمیت این مسأله می توان اهمیت وجود آئین نامه های مناسب طراحی در برابر زلزله و شناخت عوامل ناشناخته در مسیر ایمن کردن ساختمان ها، بررسی بیشتر سازه های طراحی شده بر مبنای این آئین نامه ها و شناخت ضعف ها و مشکلات احتمالی این طراحی ها را به راحتی ملاحظه نمود. بدین منظور یکی از روش های بررسی عملکرد ساختمان ها با توجه به روش ها و آئین نامه های طراحی موجود ترسیم منحنی های شکنندگی می باشد. رسم این منحنی ها از سازه های هسته ای آغاز شد چرا که این سازه ها جز سازه های بسیار مهم اند و آسیب دیدگی آنها در هنگام زمین لرزه می تواند فجایع زیست محیطی و بسیار خطرناک به وجود آورد. در سال 1980 اولین منحنی شکنندگی برای یک نیروگاه هسته ای در ژاپن ترسیم گردید. در ایران این منحنی در سال 1386 برای ساختمان های بتن مسلح با دیوار برشی رسم گردید. اساس این منحنی ها بر مبنای شدت
زلزله ها (PGA) و احتمال آسیب پذیری سازه بر اساس عملیات آماری بر روی پارامترهای تقاضای هندسی نظیر نسبت بیشینه تغییر مکان جانبی، می باشد. در محور افقی این نمودار رده های مختلف PGA و در محور قائم احتمال فراگذشت از حدود آئین نامه ای بر اساس سطوح عملکرد IO و LS و CP می باشد. احتمال فراگذشت به وسیله توزیع لوگ نرمال به دست می آید. در سطوح عملکرد
فوق الذکر محدوده های به عنوان محدوده شکست در آئین نامه Fema356 ذکر گردیده است که از آن به عنوان انحراف معیار جهت رسیدن به احتمال مورد نظر استفاده می گردد. تحلیل دینامیکی فزاینده مورد استفاده در این تحقیق یکی از روش های آنالیز دینامیکی غیرخطی می باشد. در این تحلیل سازه تحت اثر یک سری از تحلیل های تاتریخچه زمانی قرار گرفته و شتاب نگاشت های مد نظر در رده های شدت PGA مقیاس می گردد.
جهت ارزیابی منحنی های شکنندگی و اینکه مشخص گردد احتمالات به دست آمده برای آسیب پذیری قاب ها تا چه حد قابل اعتماد است، مقایسه ای بین طیف آئین نامه 2800 و طیف پاسخ حاصل از 14 شتاب نگاشت مورد استفاده انجام می گردد و به موجب نتایج مقایسه، PGA آئین نامه را به دست آورده و احتمال آسیب پذیری را بر مبنای آن مشاهده می نماییم.
بررسی احتمال آسیب پذیری و آنالیز قاب ها و شاید بتوان گفت سازه های ساختمانی می تواند به دست آوردن احتمال فراگذشت (آسیب پذیری) کمک بسیار مناسبی جهت پیش بینی خسارات زلزله احتمالی در ساختمان، با کاربریهای مختلف و پیش بینی تمهیدات لازم برای ستادهای مدیریت بحران سازمان های بیمه گر و از همه مهمتر مقاوم سازی ساختمات هایی که نیاز مبرم به این مسأله دارند، باشد.

1-2- بیان مسئله
بررسی رفتار سازه ها در شهر های مختلف لرزه خیز همواره جزء اصلی ترین مسائل مهندسی زلزله بوده است. با گسترش روش های نوین آنالیز لرزه ای و استفاده روز افزون از طراحی لرزه ای سازه ها بر اساس عملکرد، لزوم بررسی لرزه ای ساختمان های طراحی شده بر اساس آئین نامه های موجود کشور به چشم می خورد. در این پژوهش عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی طراحی شده بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور از مفهوم منحنی های شکنندگی استفاده شده است. منحنی های شکنندگی اطلاعات عددی تشخیص را در رابطه با سطح خرابی و مشخصات ویژگی های زمین لرزه به طراحان می دهند. دستیابی به رابطه بین زمین لرزه و میزان خرابی از ابزارهای ضروری در ارزیابی تخمین خرابی ساختمان در مقیاس شهری می باشد.
جهت رسم منحنی‌های شکنندگی از متغیرها و مجهولات زیر استفاده می‌شود(مراحل تولید منحنی):
1- انتخاب سازه ها و مدل سازی غیر خطی اعضاء
2- انتخاب شتاب نگاشت های زمین لرزه های گذشته با توجه به نوع خاک و مقیاس کردن آن به سطوح مختلف
3- مشخص کردن محدوده شکست با توجه به آئین نامه ها و دستور العمل ها
4- مشخص کردن عوامل مؤثر در شکنندگی لرزه ای مثل تغییر شکل محوری خمیری و تغییر مکان بین طبقه ای
5- انجام تحلیل دینامیکی فزاینده غیر خطی در سطوح مختلف شدت لرزه ای
6- انتخاب توزیع آماری و معادله احتمالی مناسب
7- تولید منحنی شکنندگی
در این منحنی ها محدوده شکست با عملکرد سازه رابطه مستقیم دارد. پس از تهیه منحنی های مذکور بر پایه معیار شدت مناسب برای پارامترهای تقاضای مهندسی مناسب نظیر تغییر مکان بین طبقه ای، چرخش مفصل های پلاستیک و تغییر شکل محوری خمیری میزان آسیب پذیری سازه مورد بررسی قرار می گیرد.

1-3 اهداف و فرضیات تحقیق
1-3-1 هدف کلی
هدف از رسم منحنی های شکنندگی بررسی احتمال خسارت وارده در شدت زمین لرزه های مختلف می باشد که با تحلیل های غیرخطی، با اعمال شتاب نگاشت ها با شدت ها و محتوای فرکانسی مختلف و به کارگیری توابع آماری و احتمالاتی و بهره گیری از پارامترهای تقاضای مهندسی به دست می آیند. منحنی های شکنندگی مورد نظر بر اساس دو مولفه بیشینه شتاب زمین و احتمال فراگذشت قاب ترسیم می گردند که بر این اساس می توان در مورد احتمال تخریب یا آسیب پذیری قاب‌های مورد نظر اظهار نظر نمود.

1-3-2 فرضیه اصلی
رفتار قاب در زلزله های فرضی و مورد بررسی، با رفتار کل سازه یکسان فرض شده است. در این پژوهش تنها به بررسی لرزه ای قاب های خمشی فولادی پرداخته می شود. این قاب ها برای منطقه اصفهان و خاک تیپ ? با تعداد طبقات 3، 5 و 8 و 12 و همچنین تعداد دهانه های 3 و 5 و ارتفاعات طبقات 10/3 و 1/4 متر طراحی می شوند. ضمناً طول دهانه قاب ها برابر 4 و 6 متر فرض شده است.

1-3-3 فرضیه فرعی
اطلاعات موجود از سازه دقیق و کافی و درست می باشد.

فصل دوم
” تاریخچه و ادبیات فنی “

2-1 منحنی های شکنندگی
با توجه به داده های عددی موجود در رابطه با سطح خرابی، مشخصات ویژگی های زمین لرزه، رابطه بین اندازه زمین لرزه و میزان خرابی از ابزارهای ضروری برای ارزیابی و تخمین خرابی
ساختمان ها در مقیاس شهری و منطقه ای است. منحنی های شکنندگی یکی از ابزارهای مفید برای این منظورند. این منحنی ها نشان گر احتمال افزایش شرایط محدود آسیب و خسارت برای
ساختمان های در معرض تحریک زمین لرزه هستند، حالت های خسارت در آسیب پذیری ها معمولاً به عنوان تغییر مکان بیشینه بین طبقه ای و چرخش مفاصل و … در نظر گرفته می شود.
منحنی های شکنندگی برای برآورد خطر آفرینی زیرساخت های شهری نیز قابل استفاده اند. این منحنی ها سطح محتمل خسارت برای سطوح مختلف شدت تأثیر زلزله را نشان می دهند. به کمک این منحنی ها می توان با تعیین میزان آسیب پذیری سازه ها آنها را برای مقاوم سازی اولویت بندی کرد. همچنین مؤسسات مدیریت دولتی و بیمه که عهده دار برآورد میزان خسارت بعد از زلزله هستند می توانند از این منحنی ها بهره بگیرند.

2-2 تاریخچه تولید منحنی های شکنندگی
رسم و تولید منحنی های شکنندگی از سازه های هسته ای آغاز شده است چرا که این سازه ها جزء سازه های بسیار مهم اند و آسیب دیدگی آنها در هنگام زمین لرزه می تواند فجایع زیست محیطی و بسیار خطرناک به وجود آورد. در سال 1980 منحنی شکنندگی برای نیروگاه هسته ای رسم شد [1]. رسم منحنی ها با استفاده از عوامل شکنندگی چون فشار آب ، مقاومت بتن، جابجایی و تنش ایجاد شده در پوسته های مخازن بر اساس سطوح مختلف PGA صورت گرفت.
می توان گفت که بعد از زمین لرزه نورثریج (1994) توجه بیشتری به تخمین میزان خسارت سازه ها شد و مهندسین توجه بیشتری به پیش بینی میزان خسارات مالی سازه – که رقمی چشمگیر می باشد – در زلزله های شدید نشان دادند.
در سال 1994 آنانوس و همکاران طی مطالعه ای بر سازه های ایالت کالیفرنیا از ضوابط 13- ATC برای رسم منحنی های شکنندگی استفاده کردند. در این تحقیق منحنی های شکنندگی برای سازه های چوبی، فولادی قاب خمشی وبتن مسلح رسم شد.
در سال 1996 هو و هانگ منحنی های شکنندگی را برای ساختمان های شهر ممفیس تولید نمودند. رسم این منحنی ها با استفاده از نرم افزار IDarc و برای تغییر مکان بین طبقه ای در سطوح مختلف PGA صورت گرفت.
همچنین در سال 2000 ریهورن و بارن روشی برای تولید منحنی های شکنندگی با استفاده از روش طیف ظرفیت ارائه نمودند [2]. در این خصوص پژوهشگران با استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیر خطی منحنی های شکنندگی را برای تغییر مکان بین طبقه ای رسم کردند.
در سال 2004 نیز اسمیت و همکاران منحنی های شکنندگی را برای مقاوم سازی سازه ها تهیه نمودند [3]. در این پژوهش، محققین چهار مدل 4 طبقه ای بتنی را تهیه کردند و به منظور طرح مقاوم سازی از مدل های مختلفی چون بادبندی و دیوار برشی بهره گرفتند. آنان روش دینامیکی غیرخطی را برای تحلیل لرزه ای به کار گرفتند و منحنی های شکنندگی را برای تغییر مکان بین طبقه ای در سطوح مختلف PGA رسم کردند.
در سال 2006 نیز آریزاگا منحنی های شکنندگی را برای ساختمان های فولادی قاب خمشی با استفاده از نرم افزار Ram Perform و با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی برای قاب های 10، 8، 6، 4، 3 و 2 طبقه رسم کرد [4]. آریزاگا با استفاده از آئین نامه Fema و بر اساس PGA و تغییر مکان بین طبقه ای منحنی های شکنندگی را تولید کرد.
منحنی های شکنندگی به وسیله توزیع احتمالاتی تابع (نرمال یا لوگ نرمال) بیان می شود. این منحنی ها حالت های متفاوت جنبش زمین و سطوح خسارت را به عنوان محور افقی و احتمال وقوع را به عنوان محور قائم در نظر گرفته و فرمول احتمالاتی آن نیز با فرض لوگ نرمال در نظر گرفته شده است.
آنانوس و همکاران در سال 1995 مطالعات بیشتری بر مبنای توزیع بار مندرج در ATC انجام دادند و مدل جدیدی از منحنی های شکنندگی را ارائه دادند. آنان محاسبات لرزه ای را بر مبنای ATC-13 انجام دادند و این بار محور افقی مقادیری از مرکالی اصلاح شده بود که حالت علمی تر برای آنالیز شکنندگی محسوب می شد و تابع توزیع احتمالاتی به صورت نرمال فرض شده بود و ایده های مناسبی برای پیشنهاد جهت استفاده از رکورد زلزله در این منحنی جهت کارهای آینده ارائه دادند.
شینوزوکا در سال 1998 مقاله ای تحقیقی در مورد منحنی شکنندگی در پل ها را ارائه نمود و آنالیز دینامیکی غیرخطی بهره برد. او برای اولین بار نشان داد که ترسیم منحنی شکنندگی در صورتی که هدف به دست آوردن دقیق آن باشد یک مقوله آماری است. مدل پل استفاده شده در این تحقیق تک دهانه بود [5]. در سال 2001 شینوزوکاو همکاران همین رویه را برای پل های چند دهانه بتن مسلح توسعه دادند. منحنی های شکنندگی برای دو حالت تهیه شده اند: 1) فرض شده پل متقارن بوده و تمامی پایه ها روی یک تیپ خاک باشند 2) پل متقارن اما خاک زیر پایه ها متفاوت باشد و سپس با تغییرات خاک زیر پایه پل این منحنی ها توسعه داده شدند. از روش مونت کارلو برای تهیه رکوردها استفاده شد و آنها برای درجات مختلف شتاب زمین مقیاس شدند [6].
در همین سال مصطفی برای اولین بار منحنی های شکنندگی را برای سیستم های غیر سازه ای به دست آورد [7]. در این تحقیق یک منبع آب 40 تنی بر بام یک بیمارستان 20 طبقه که یک مورد مطالعاتی واقعی بود تحت بررسی قرار گرفت در این مقاله بیمارستان تحت تحریک های متفاوت از لحاظ PGA قرار گرفت و پاسخ لرزه ای بام به عنوان ورودی در تحریک سیستم ثانویه (منبع آب) در نظر گرفته شد و تفاوت منحنی شکنندگی به دست آمده در این مطالعه با سایر موارد این بود که این بار محور افقی نمودار، تغییر مکان نسبی طبقات (Drift) بود.
در ایران نیز در سال 1386 عظیمی نژاد و مقدم منحنی های شکنندگی برای سازه های بتن مسلح دارای دیوار برشی رسم کردند [8]. برای این کار با لحاظ کردن اثرات توزیع سختی و مقاومت و پیچش بر روی منحنی های شکنندگی، 8 مدل یک طبقه با استفاده از نرم افزار Opensees تحت تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی قرار گرفت و منحنی‌های شکنندگی بر اساس تغییر مکان بین طبقه‌ای و چرخش مفاصل و شکل پذیری در سطوح مختلف PGA رسم شدند.
در سال 1390 زرفام و همکاران طی مطالعه ای لرزه ای، تأثیر تعداد طبقات بر منحنی های شکنندگی را بررسی کردند [9].
هدف از این مطالعه توسعه منحنی های شکنندگی برای ساختمان های نیمه بلند بتن مسلح نسبت به تعداد طبقات در مناطق با لرزه خیزی زیاد بود که بر اساس آئین نامه های ایران طراحی و مقادیر حدی آنها تخمین زده شده بود به عنوان نمونه از ساختمان های 4، 6 و 8 طبقه استفاده شد که سیستم باربر جانبی آنها به صورت قاب خمشی متوسط و محل احداث آنها در منطقه با نوع خاک تیپ 2 بود و با استفاده از آئین نامه 2800 طراحی شده بودند. تحلیل مورد استفاده در این تحقیق دینامیکی افزایشی، با استفاده از 30 رکورد زمین لرزه برای تعیین ظرفیت های تسلیم و فروپاشی نسبت به PGA ، بود.
زرفام و همکاران با بررسی منحنی های شکنندگی در حالت تسلیم و حالت فروپاشی به این نکته رسیدند که تسلیم در بازه کمتری اتفاق می افتد که نشان دهنده وقوع سریع تسلیم در سازه است در حالی که بازه فروپاشی بزرگتر است، پس احتمال وقوع فروپاشی در بازه بزرگتری از شتاب می باشد. همچنین با مقایسه نمودار شکنندگی سه ساختمان در حالت فروپاشی مشخص شد که با افزایش ارتفاع ساختمان ها فروپاشی سازه افزایش پیدا می کند. با مقایسه نمودار شکنندگی سه ساختمان در حالت تسلیم مشخص می شود که سازه های کوتاه تر سریع تر تسلیم می شود. در پایاه با بررسی تأثیر تعداد طبقات در یک ارتفاع مشخص به این نتیجه می توان رسید که ساختمان 6 طبقه به علت بلند بودن ارتفاع ستون ها نسبت به ساختمان 7 طبقه با توجه به پدیده – P سریع تر به حالت تسلیم و فروپاشی می رسد.

2-3 کاربرد منحنی های شکنندگی
اگرچه اطلاعات عددی محدودی در رابطه با سطح خرابی و مشخصات و ویژگی های زمین لرزه وجود دارد، دستیابی به روابط بین اندازه ی زمین لرزه و میزان خرابی از ابزارهای ضروری در ارزیابی و تخمین خرابی ساختمان ها در مقیاس شهری و منطقه ای است. منحنی های شکنندگی یکی از ابزارهای مفید در جهت تحقق این منظورند. این منحنی ها علاوه بر آن که کارایی بالایی در مقایسه سیستم های سازه ای دارند، نشان دهنده احتمال افزایش شرایط محدود آسیب و خسارت برای ساختاری هستند که در معرض تحریک زمین لرزه قرار دارند. در ارزیابی آسیب پذیری معمولاً خسارات ناشی از بیشینه تغییر مکان بین طبقه ای، چرخش مفاصل خمیری و مواردی از این دست مدنظر قرار می گیرد.

2-3-1 منحنی های شکنندگی و تحلیل خطر
رفتار سازه های فولادی تحت حرکات زمین همواره یک موضوع تحقیق، به خصوص در مناطق لرزه خیز بوده است.
نیاز به تحلیل ریسک از نیاز ساختمان های موجود به برآورد خسارت احتمالی زمین لرزه های آینده می انجامد. تحلیل ریسک لرزه ای ساختمان برای شناسایی آسیب پذیری لرزه ای یک سیستم ساختمانی تحت اثر پتانسیل لرزه ای زمین امری مهم است.
برای این منظور منحنی های شکنندگی ابزار مفیدی هستند، چرا که آنها اجازه می دهند احتمال آسیب پذیری ساختمان به علت زلزله به عنوان تابعی از حرکت های زمین و یا پارامترهای مختلف طراحی مثل اوج شتاب زمین (PGA)، شبه شتاب طیفی الاستیک (Sa) و جابجایی طیفی الاستیک (SD) تخمین زده شود. این روش برای تصمیم گیری های مقاوم سازی و برآورد خسارت و تلفات و برنامه ریزی برای واکنش در برابر بلایا بسیار مفید می باشد.
مطالعه منحنی های شکنندگی به منظور توسعه آن برای ساختمان های در طبقات مختلف با استفاده از زلزله های گوناگون و برآورد نسبت جابجایی بین طبقه ای و ارضا دو سطح عملکرد IO و CP می باشد.
همچنین می توان به جای بررسی سطوح مختلف خطر از سطوح عملکرد CP و تسلیم سازه استفاده نمود. بررسی تسلیم و فروپاشی این مزیت را دارد که می توان آن را با دلائل منطقی و تئوری بیان نمود.
کریسل و همکارانش بر اساس دوازده حرکت مصنوعی زمین و انجام آنالیزدینامیکی فزاینده (IDA) روی ساختمان های بتنی نیمه بلند، ظرفیت تسلیم و فروپاشی ساختمان ها را در PGA و Sd بررسی نمودند ]11[. برای ارزیابی ساختمان ها و توسعه منحنی های شکنندگی استفاده از روش های آماری، توزیع نرمال، PGA،Sa و Sd ظرفیت های مناسبی بودند.
ماهیت تصادفی زلزله باعث خساراتی می شود که ناشی از مشکل برآورد احتمالاتی آن می‌باشد. کرنل و همکارانش با اعمال 10 تا 20 رکورد زمین لرزه های قبلی ساختمان های نیمه بلند یافتند که این تعداد رکورد دقت کافی در برآورد تقاضاهای لرزه ای را اغنا می کند [10].

2-3-2 سطوح آسیب
سطوح مختلف آسیب یا به عبارتی محدوده های شکست سازه ای به صورت خفیف، متوسط و بزرگ یا گسترده است. همچنین به صورت تسلیم و یا فروپاشی نیز در نظر گرفته شده است.بیشینه نسبت جابجایی بین طبقه ای به عنوان پارامتراندازه گیری آسیب در نظر گرفته شد و فرض شد هر سطح آسیب بزرگی محدود جابجایی بین طبقه ای خود را دارد. جاوانسکا از سطوح آسیب مشابه استفاده نمود با این حال پارک آنگ فهرستی از سطوح آسیب را به عنوان شاخص آسیب به کار برد [12[، [13].
تقریباً تمام سطوح آسیب مورد استفاده در مطالعات قبلی به فرض بزرگای محدود و اندازه گیری آسیب مورد نظر وابسته هستند. تعیین این مقدار حد آسیب مورد نظر با استفاده از روش تحلیلی بسیار دشوار است. آنها اساس کار را بر نتایج چند آزمایش و قضاوت مهندسی و تجربه زمین لرزه های قبلی گذاشتند.

2-4 تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA)
این نوع آنالیز یک تجزیه و تحلیل پارامتریک برای برآورد عملکرد ساختمان تحت چند حرکت زمین است. این به طور عمده شامل یک یا بیشتر از منحنی های اندازه گیری آسیب در مقابل اندازه شدت حرکت مقیاس شده زمین است که به عنوان یک نتیجه از تحلیل های غیرخطی پویا مطرح می‌شود.
چنانچه بیش از این ذکر شد، در تحقیقی که کریسل و همکاران انجام داند، بیشینه جابجایی بین طبقه ای به عنوان بهترین شاخص آسیب و شتاب طیفی الاستیک به عنوان میزان شدت حرکت زمین انتخاب شد ]11[.
هر حرکت زمین به صورت یکنواخت با یک طیف شتاب منحصر به فرد بر اساس زمان تناوب اصلی الاستیک متناظر با هر ساختمان واحد مقیاس شده است. یک افزایش 0/05g در طیف شتاب به منظور به دست آوردن ظرفیت فروپاشی و تسلیم ساختمان با حساسیت معقول انتخاب شده است.
در پایان هر بار اجرای آنالیز پویای غیرخطی (تاریخچه زمانی) حداکثر نسبت تغییر مکان بین طبقه ای ثبت می گردد تا نقطه تسلیم، یعنی جایی که رابط بین شتاب طیفی و حداکثر نسبت جابجایی بین طبقه ای خطی است، مشخص گردد. ظرفیت تسلیم ساختمان به عنوان نقطه ای از نمودار می باشد که در آن منحنی، مسیر خطی را ترک می کند.
برای تعیین ظرفیت فروپاشی ساختمان، شدت حرکت زمین به صورت صعودی مقیاس می گردد و چندین تحلیل غیرخطی پویا انجام می شود تا ناپایداری دینامیکی به عنوان یک غیرهمگرایی رخ دهد. اگر ناپایداری دینامیکی در نسبت جابجایی کمتر از 3 درصد اتفاق بیفتد، جابجایی درون طبقه ای متناظر به عنوان ظرفیت فروپاشی در نظر گرفته می شود. این روش به طور جامع توسط شومی و کرنل مورد بررسی قرار گرفته است [10].
شکل زیر نمونه ای از منحنی IDA را نشان می دهد.

شکل 2-1 : نمودار IDA ساختمان 3 طبقه بتنی ] 11 [

به طور کلی شکل منحنی IDA برای هر حرکت زمین متفاوت است. همانطور که از شکل مشخص است گاهی اوقات ممکن است برای افزایش شدت معیار خرابی مثلاً دریفت افزایش پیدا نکند و حتی کمتر هم می شود که باعث ایجاد یک قوز در منحنی IDA می شود.
همانطور که در شکل 2-1 دیده می شود، در نسبت تغییر مکان بین طبقه ای 03/0 شتاب Sa برای ساختمان 3 طبقه 5/2 است. با بررسی ساختمان های با طبقات بیشتر ملاحظه گردید هر چه ار تفاع بیشتر شده است ساختمان در Sa کمتری به دریفت مورد نظر رسیده است. همچنین نقطه تسلیم یا شروع ناحیه غیرخطی IDA برای سه طبقه در 009/0 بوده است. ساختمان 3 طبقه در دریفت 009/0 و ساختمان 7 طبقه در 014/0 تسلیم شده است.


پاسخ دهید