توصيفگر ها :
تحليل هزينه چرخه عمر , هزينه محيطزيستي , تحليل ديناميكي پيشرونده , تحليل خسارت , شاخص آسيب , قاب خمشي بتنآرمه ويژه , تحليل پارامتري , تحليل ديناميكي غيرخطي
چكيده فارسي :
هدف هر طراحي مهندسي، به حداقل رساندن هزينه كل سازه بدون ناديده گرفتن ضوابط طراحي است، تحليل هزينه چرخه عمر به مهندسين و كارفرمايان اين امكان را ميدهد تا با آناليز كامل سازه در جنبههاي مختلف، به بهترين و كارآمدترين طراحي ممكن از لحاظ اقتصادي و محيطزيستي دست يابند. اين تحليل براي ارزيابي رفتار سازهها در برابر زلزله و ايجاد استراتژيهاي بهبود و تقويت آنها استفاده شده است و به كمك تحليل ديناميكي پيشرونده (IDA) انجام پذيرفته است. تحليل IDA براي برآوردن ظرفيت لرزهاي يك سازه تحت شدتهاي مختلف تحريك زلزله انجام ميگيرد.
در مطالعه حاضر، ارزيابي هزينه چرخه عمر براي قابهاي بتن مسلح سه بعدي با كاربري مسكوني تحت خطر لرزهاي انجام شده است. ابتدا طراحي اوليه سازههاي 4، 8 و 12 طبقه ويژه به صورت سه بعدي براساس معيارهاي آييننامه ACI 318-19 انجام شده و سپس مدلسازي آن در نرمافزار OpenSEES به صورت غيرخطي صورت گرفته است. هزينه چرخه عمر با در نظر گرفتن پارامترهاي بنيادي شامل سختي، مقاومت و شكل پذيري از جنبههاي هزينه اقتصادي، محيطزيستي و اجتماعي مورد بررسي قرار گرفته است و سعي شده است با توجه به الگوي بدست آمده از نتايج تحليل بيست و چهار قاب 4، 8 و 12 طبقه تحت 11 زوج شتابنگاشت زلزله به كمك تحليل IDA، حالت بهينه با رعايت ضوابط طراحي به دست آيد. از مهمترين هزينههاي مطرح محيطزيستي در اين پژوهش، هزينه آلودگي هوا، پتانسيل گرم شدن زمين و سلامت انسانها هستند. از هزينههاي مطرح اجتماعي در اين پژوهش ميتوان به هزينه اجاره، مصدوميت و مرگ و مير انسان در زمان وقوع زلزله اشاره كرد. اين پژوهش اهميت هر يك از پارامترهاي بنيادي و همچنين توجه به جنبههاي محيطزيستي يك سازه را نشان داده است و در نهايت تابعي بهينه براي محاسبه هزينه چرخه عمر با احتساب ضريب تورم براي سازههاي مختلف بدست آمده است. تابعهاي محاسبه هزينه سازههاي متوسط و ويژه به طور جداگانه برازش شده است. توابع در رابطه با ضريب زلزله متناظر با شدت لرزهخيزي منطقه و مقاومت سازه، زمان تناوب متناظر با سختي و متراژ سطح متناظر با بزرگي سازهها بدست آمده است. نتايج نشان دهنده تاثير بسيار زياد محاسبه هزينه خسارت اجتماعي در بدست آوردن هزينه نهايي چرخه عمر است و همچنين هزينه محيطزيستي و اجرايي نيز تقريباً تاثير يكساني دارند. نتايج برازش دادهها نشان داده است كه هزينه چرخه عمر با ضريب زلزله رابطه عكس و با زمان تناوب و متراژ رابطهاي مستقيم دارد.
چكيده انگليسي :
The aim of any engineering design is to minimize the total cost of the structure without neglecting design criteria. The life cycle cost analysis provides engineers and clients with the opportunity to achieve the most economically and environmentally efficient design through a comprehensive analysis of the structure in various aspects. This analysis has been utilized for evaluating the behavior of structures against earthquakes and developing improvement and strengthening strategies. The Incremental Dynamic Analysis (IDA) has been employed to estimate the seismic capacity of a structure under different earthquake intensity levels.
In the present study, the life cycle cost assessment has been conducted for three-dimensional reinforced concrete frames with residential use under seismic risk. Initially, the initial design of 4, 8, and 12-story structures was carried out in three dimensions based on ACI 318-19 standards. Subsequently, the modeling of these structures was performed nonlinearly using the OpenSEES software. The life cycle cost, considering fundamental parameters such as hardness, resistance, and ductility from economic, environmental, and social cost aspects, has been investigated. The obtained pattern of results from the analysis of twenty-four frames of 4, 8, and 12 stories under 11 pairs of earthquake accelerograms using IDA has been utilized to determine the optimal state while adhering to design criteria.
Among the most significant environmental costs in this research are air pollution, land warming potential, and human health. Social costs include rent, injuries, and human mortality during an earthquake event. The study has highlighted the importance of each fundamental parameter and emphasized the environmental aspects of a structure. Finally, an optimal function for calculating the life cycle cost, considering the inflation coefficient for different structures, has been derived. The cost calculation functions for average and special structures have been separately fitted. The functions regarding the earthquake coefficient corresponding to the seismic hazard intensity of the region, structural resistance, period of vibration corresponding to hardness, and the area of the structure corresponding to its size have been obtained. The results indicate a significant impact of social damage cost calculation on the final life cycle cost, with environmental and implementation costs also having nearly equal effects. The fitting results show that the life cycle cost has an inverse relationship with the earthquake coefficient and a direct relationship with the period of structure and the structure's size.