مي، هاي، ضريب، اي، غير، اين

ي از اين نوع خرابي ها در سازه.
7- ترتيب جاري شدن و شکست اعضاء و بررسي پيشرفت منحني ظرفيت سازه.
8- بررسي کفايت مسير بار با در نظر گيري تمام اجزاء سازه اي و غير سازه اي سيستم به عبارت ديگر بررسي کفايت مسير انتقال بار جانبي با توجه به ترکيب هندسي موجود سازه.
9- پارامترهاي رفتار لرزه اي سازه (مثل شکل پذيري، ضريب رفتار، …)
1-3-4- روش انجام تحليل پوش آور مرسوم
منحني ظرفيت سازه به عنوان نموداري كه محورافقي آن تغييرمكان افقي نقطه كنترل سازه مي باشدومحورقائم آن برش پايه اعمالي بهسازهاست،ازتحليل استاتيكي فزاينده غيرخطي حاصل ميشود. نمونهاي از منحني ظرفيت سازه در شکل (1-2) نشان داده شده است.تحليل استاتيكي فزاينده غير خطي سازهبا استفاده از نرمافزارهايينظير ETABS،SAP2000 و .. .به راحتي قابل انجام است.
نامهاي انجام يك تحليل استاتيكي فزاينده غيرخطي به صورت زيرفهرست ميشود.

شکل(1-2): منحني پوش آور[10].
1- ايجاديك مدل رياضي از سازه.
2-اعمال بارجانبي به سازه،پس ازتعيين الگوي بارگذاري جانبي.
3-افزايش بارجانبي اعمالي به سازه تاجاييكه بعضي ازاعضاي سازه به حدتسليم برسند.
4-ثبت برش پايه اعمالي درآن مرحله وتعيين تغييرمكان نقطه كنترل براي كنترل رفتار و استفاده درمراحل بعد،ثبت نيروهاي سايراعضا نيزلازم است.
5-بازسازي مدل با فرض سختي جانبي صفر براي اعضاي جاري شده سازه.
6-افزايش بارجانبي بهسازه تاجاييكه عضوهاي ديگري ازسازه جاري شوند.
7-ثبت برش پايه وتغييرمكان نقطه كنترل.
8- روند 3 تا 7 تاجائي تكرارميشوندتا اينكه سازه يا براثرعواملي مانند ناپايدار شود و يا اينكه به تغيير مكان مشخص ازپيش تعيين شدهاي برسد.
9-رسم برش پايه بدست آمده درمراحل مختلف درمقابل تغييرمكان نقطه كنترل سازه.
1-3-5- ارکان اصلي در انجام آناليز استاتيکي غير خطي
در آناليز استاتيکي فزاينده غير خطي سه مطلب اساسي بايد مورد توجه قرار گيرد که عبارتند از مشخصات غير خطي اجزاء، الگوي بارگذاري جانبي و تعيين تغيير مکان هدف. عدم شناخت کافي نسبت به موارد مذکور باعث ايجاد خطا در نتايج و تشديد آن در مراحل بعدي خواهد شد .
استفاده از الگوي بارگذاري متناسب با واقعيت، مدلسازي دقيق رفتار غير خطي اجزاء سازه و تعيين تغيير مکان هدف صحيح، منجر به کسب نتايج با دقت بيشتر و تخمين مناسب نيازهاي لرزه اي در آناليز سازه خواهد شد. در ادامه به آنها پرداخته مي شود.
1-4- پوش آور مودي
استفاده از روشهاي تحليل استاتيكي غيرخطي درتخمين عملكردسازههادرهنگام زلزله بسيار مورد توجه متخصصين قرارگرفته است. از فرضیات اين روش این است که، رفتارسازه توسط موداول كنترل مي گردد وشكل اين مود درتمامي مدت تحليل ثابت مي ماند،كه هر دوي اين فرضیات غلط مي باشند.امانتايج نشان دهندةتقريب مناسب اينروش مي باشد. درجهت بهبود هرچه بيشترروش تحلیل استاتيكي فرايندةغيرخطي، روش تحلیل استاتيكي فزاينده غيرخطي مودي(MPA) باتوجه به اصول ديناميك سازههاارائه شده است كه امكان در نظرگيري تمامي مودهاي مؤثردرپاسخ سازه رابه كاربرمي دهد.
1-5- مقدمه ای بر آناليز پوش آور تطبيقي
با محاسبه سختي لحظه اي اعضاء و در نتيجه ماتريس سختي کل در هر گام از آناليز در هنگام اعمال بار جانبي به سازه، شاهد کاهش سختي سازه خواهيم بود. اين موضوع نه تنها باعث تغيير پاسخ سازه به حرکات زمين مي گردد، بلکه همچنين باعث تغيير توزيع نيروهاي اينرسي در ارتفاع سازه خواهد شد. براي تحقق اين فرضيات بايد از آناليز پوش آور تطبيقي استفاده گردد و همچنين در هرگام با توجه به کاهش سختي المانهاي سازه بايد الگوي بارگذاري اصطلاحاً به هنگام گردد. همانطور که در قسمت نواقص و معايب آناليز پوش آور متداول بيان گرديد، تغييرات فوق در خلال آناليز منظور نمي گردد و الگوي بارگذاري با يک توزيع ثابت به سازه وارد مي شود و اين يک منبع خطاي مهم در ارزيابي لرزه اي سازه محسوب مي گردد. اساس روش پوش آور تطبيقي به دو گونه انجام مي شود؛ پوش آور تطبيقي مبتني بر نيرو و مبتني بر جابجايي.
1-6- نتيجه گيري
در اين فصل با توجه به نتایج مشاهده شده توسط روش هاي تحليل پوش آور به هنگام شونده و مقایسه روش پوش آور تطبيقي مبتني بر نيرو با نتايج آناليز ديناميکي غير خطي و پوش آورهاي متداول، طبق نتايج بدست آمده از اين روش در سازه های کوتاه به علت تاثیر کمتر اثر مود های بالاتر می توان گفت نتایج این آنالیز معتبر است ولی مطابق با بررسی های که توسط پاپینکولار و النشای در سال 2006 انجام داده اند و ثابت نمودند به دلیل اینکه در روش FAP به علت استفاده از قوانین ترکیب مودال درجه دوم مثل SRSS تغیر علامت نیرو های مودال در طبقات مختلف مود های بالا تر از بین رفته و علامت مولفه های بردار الگوی بار اعمالی در تمام طبقات یکسان است، می توان گفت نتایج تحلیلیFAP در سازه های بلند که اثر مود های بالاتر تاثیر گذاری بیشتری دارند، نه تنها بهبودي در نتايج حاصل نکرده است، بلکه نتايج به سمت مسير گمراه کننده پيش مي رود. در مقابل، نتايج بدست آمده از آناليز پوش آور تطبيقي بر اساس جابجايي در سازه های بلند داراي نتايج قابل قبول تري نسبت به آناليز مبتني بر نيرو و پوش آورهاي ديگر می باشد.
فصل دوم
« بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »
آیین نامه های طراحی لرزه ای، نیرو های لرزه ای برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرائط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست میآورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ارتجاعی و اتلاف انرژی بر اثر رفتار هیسترتیک ، میرائی و اثر مقاومت افزون سازه، این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نماید. در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آيين نامه هاي طراحي لرزه اي مقادير ضريب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسي، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله هاي گذشته و چشم پوشي از تراز مقاومت افزون استوار مي باشد، به همین دلیل محققین روش های تئوریکی جهت محاسبه ضریب رفنار ارائه نموده اند که در این فصل به طور کامل تشریح گردیده است.
2-1- مقدمه
به طور کلي مي توان گفت طراحي سازه ها بر اساس آناليز هاي لرزه اي بر اين مبناء است که رفتار ساختمان در مقابل نيرو هاي ناشي از زلزله هاي کوچک، بدون خسارت در محدوده ارتجاعي باقي بماند و در هنگام وقوع زلزله هاي شديد که رفتار سازه وارد ناحيه غير خطي مي شود ضمن حفظ پايداري کلي خود، خسارتهاي سازه اي و غير سازه اي را تحمل کند، به همين منظور طراحي لرزه اي سازه در هنگام ورود به ناحيه غير خطي مستلزم آناليز هاي غير خطي مي باشد.
مي توان گفت يک تحليل ديناميکي غير خطي بيانگر رفتار صحيح و واقعي سازه به هنگام وقوع زلزله مي باشد امّا با توجه به پيچيده بودن و پر هزينه بودن آناليز هاي غير خطي و زمان بر بودن اين نوع تحليل ها، روشهاي تحليلي بر مبناء آناليز در محدوده رفتار خطي سازه با نيروي کاهش يافته زلزله صورت مي گيرد.
از طرفي تحليل و طراحي سازه ها صرفا بر اساس رفتار ارتجاعي اعضاء و عدم توجه به رفتار غير خطي در هنگام وقوع زلزله باعث ايجاد شدن طرحي غير اقتصادي که شامل مقاطع سنگين براي طرح خواهد بود مي شود.
از اينرو آيين نامه هاي لرزه اي، نيرو هاي براي طراحي ارتجاعي سازه را از يک طيف خطي که وابسته به زمان تناوب طبيعي سازه و شرائط خاک محل احداث سازه مي باشد، به دست مي آورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غير ازتجاعي و اتلاف انرژي بز اثر رفتار هيسترتيک، ميرايي و اثر مقاومت افزون سازه اين نيروي ارتجاعي را به وسيله ضريب کاهش مقاومت يا به عبارت ديگر ضريب رفتار سازه به نيروي طراحي مبدل مي نمايند.
با توجه به اينکه ضرائب رفتار تعين شده توسط آيين نامه هاي لرزه اي بر پايه مشاهدات عملکردي سيستم هاي سازه اي مختلف در زلزله هاي اتفاق افتاده و بر اساس قضاوت مهندسي استوار است در جهت رفع نگراني پژوهشگران بابت فقدان ضرائب رفتار معقول و مبتني بر مطالعات تحقيقاتي و پشتوانه محاسباتي در سالهاي اخير آيين نامه ها لرزه اي بر اين اساس مدون گرديده اند که رفتار هاي هيستر تيک، شکل پذيري، مقاومت افزون، ميرايي و ظرفيت سازه در هنگام استهلاک انرژي را جهت محاسبه ضريب رفتار در نظر بگيرند.
در اين فصل به طور کلي تمام اجزاء ضريب رفتار شرح داده مي شود.
2-2- تاريخچه مطالعاتي ضريب رفتار
در اغلب آيين نامه هاي طراحي لرزه اي مقادير ضريب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسي، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله هاي گذشته و چشم پوشي از تراز مقاومت افزون استوار مي باشد. به همين دليل مقادير عددي ضرائب رفتار به کار برده در آيين نامه ها مختلف متفاوت مي باشد به طوري که مي توان گفت محدوده عددي ضريب رفتار براي سازه هاي بتن مسلح با سيستم قاب خمشي در آيين نامه هاي اروپايي مانند EC8 بين عدد هاي 5/1 تا 5 است در صورتيکه براي همين نوع سيستم سازه اي در آيين نامه هاي آمريکايي مقادير ضريب رفتار تا عدد 8 هم بيان گرديده است، از اينرو مي توان گفت سازه هايي که مطابق آيين نامه هاي EC8 طراحي شده اند داراي طراحي هاي سنگين تري نسبت به طراحي هاي که مطابق آيين نامه هاي آمريکايي انجام گرفته است مي باشند. اگر به طور خاص آيين نامه طراحي لرزه اي ايران را مورد مطالعه قرار دهيم، مي توان گفت به دليل آنکه ضرائب رفتار تعين شده بر مبناء قضاوت مهندسي است داراي کاستي هايي به شرح زير مي باشد:
1- براي سيستم هاي سازه اي، از يک نوع با ارتفاع ها و زمان تناوب ارتعاش متفاوت از ضرائب رفتار يکساني استفاده ميشود.
2- در R تاثير شکل پذيري و مقاومت افزون و درجه نامعيني به صراحت نيامده است.
3- اثر لرزه خيزي منطقه در Rلحاظ نشده است.
4- اثر شرائط خاک در R لحاظ نشده است.
2-3- روشهاي محاسبه ضريب رفتار
همانطور که از پيش ذکر شد روشهاي سنتي چگونگي محاسبه ضريب رفتار براي سيستم هاي سازه اي بر اساس قضاوت مهندسي انجام مي شده است، در طي سالهاي اخير روشهاي علمي قابل اعتماد و جديدي توسط تحقيقات نيومارک ارائه گرديده است.
مي توان گفت جديد ترين رابطه هاي ارائه شده براي ضريب رفتار رابطه اي است که سه عامل شکل پذيري، مقاومت افزون و در جه نامعيني را در بر دارد. دو عامل شکل شکل پذيري و مقاومت افزون براي کشور هاي مختلف مي تواند متفاوت مي باشد، زيرا به متغير هاي کيفي و کمي متعددي مانند فرهنگ ساخت و ساز و روشهاي اجرائي، ناحيه لرزه خيزي و آيين نامه بارگذاري و طراحي بستگي دارد.
از اوائل دهه 1980 در انجمن فن آوري کاربردي (ATC) در طي پژوهشهاي فريمن و يوانگ تلاش محققين به سمت تجزيه ضريب رفتار به عوامل تشکيل دهنده آن سوق پيدا نمود.
قابل توجه است که عامل نامعيني ابتدا در آيين نامه هاي ATC-19 و ATC-40 و سپس در آيين نامه UBC-1997 مطرح گرديد.
در سال 1995 محققين براي محاسبه ضريب رفتار رابطه (2-1) را پيش نهاد نمودند.
(2-1)
که در رابطه فوق ضريب کاهش نیرو ناشي از مقاومت افزون و ضريب کاهش نيرو ناشي از شکل پذيري و کاهش نيرو ناشي از نامعيني يا به عبارت ديگر ضريب درجه نامعيني سازه مي باشد.
به طور کلي تقسيم بندي که در مورد روشهاي محاسبه ضريب رفتار مي توان گفت به صورت زير مي باشد:
1- روش هاي آمريکايي
2- روشهاي اروپايي
در طي مطالعات پزوهشگران گذشته روشهاي آمريکايي نسبت به روشها اروپايي از ابتکار عمل ساده تري برخوردار بوده اند، به همين جهت در اين رساله براي به دست آوردن نتايج ضريب رفتار صرفا” از روش هاي آمريکايي استفاده گرديده است.
2-3-1- روشهاي آمريکايي
از بين روشهاي آمريکايي دو روش طيف ظرفيت فريمن و روش يوانگ معتبر تر مي باشند از اينرو در ادامه به صورت جزئي به شرح کامل اين دو روش مي پردازيم.
2-3-1-1- روش طيف ظرفيت فريمن
در سال 1990 فريمن يک روش تحليلي جهت محاسبه ضريب رفتار تحت تاثير پارامتر هايي مطابق با رابطه زير ارائه نموده است.
(2-2)
به طور کلي هر کدام از پارامتر هاي رابطه فوق به عوامي زير وابسته مي باشد.
1- سيستم سازه اي
2- آرايش قابها
3- ترکيب بار ها
4- درجه نامعيني
5- ميرايي سازه
6- ويژيگي هاي رفتار غير خطي سازه
7- خصوصيات مصالح
8- نسبت ابعاد ساختمان
9- چگونگي مکانيزم خرابي و عوامل ديگر.
با توجه به گستردگي دامنه تاثير گذاري عوامل مختلف بر پارمتر هاي اجزاء ضريب رفتار به ندرت مي توان گفت که دو سازه ضريب رفتار يکساني خواهند داشت.
در ادامه تحقيقات از بين عوامل تاثير گذار بر ضريب رفتار يک سازه دو عامل ظرفيت سازه و نيرو هاي ناشي از زلزه را مي توان از عوامل اصلي نام برد، که فريمن تمام عوامل فوق را به دو عامل اصلي ظرفيت افزايش يافته سازه و احتياجات لرزه اي بسط داده است.
در اين روش ظرفيت افزايش يافته به اصطلاح مقاومت افزون نام دارد و با نمايش داده مي شود. ضريب مقاومت افزون را مي توان از يک تحليل استاتيکي غير خطي با رسم منحني ظرفيت سازه (برش پايه- تغير مکان نقطه بام) از نسبت ضريب برش تسليم کلي سازه به ضريب برش پايه متناظر با تشکيل اولين مفصل پلاستيک در سازه به دست آورد. عوامل موثري که در محاسبه اين ضريب نقش دارند به شرح زير مي باشند.
1- ضرائب بار و ضرائب کاهش مقاومت مصالح
2- طراحي دست بالاي اعضاء
3- سختي کرنشي
4- نامعيني سازه
5- شکل پذيري سازه
احتياجات لرزه اي يا به عبارت ديگر ضريب کاهش نيرو در اثر شکل پذيري که با نمايش داده مي شود، مي توان گفت از رفتار غير خطي سازه که منجر به ميرايي و استهلاک انرژي مي شود، به وجود آمده است. فريمن جهت محاسبه ضريب کاهش نيرو روش زير را ارائه گرديده است:
در هنگام وقوع زلزله هر چه رفتار سازه از حد ارتجاعي فراتر رود سختي آن کاهش يافته و ميرايي افزايش مي يابد، در واقع در هنگام زلزله با ايجاد مفاصل پلاستيک در اعضاء سازه، سازه شکل پذير تر مي شود و به تبع افزايش شکل پذيري زمان پريود ارتعاشي سازه و همچنين ميرايي سازه

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *