مقاله درمورد دانلود ارزیابی عملکرد، توسعه مدل، مدل غیرخطی

دانلود پایان نامه ارشد

پروسه ارزیابی عملکرد مشخص گردد. طبق روش ارزیابی عملکرد FEMA P695، جهت دستیابی به طراحیهای نهایی مدلهای نمونهای که نمایندههای مناسبی برای معرفی یک سیستم مقاوم لرزهای خاص و در نتیجه ارزیابی عملکرد آن مطابق با روش FEMA P695 باشند، کافی است الزامات عمومی طراحی زیر مد نظر قرار گیرد:[12]
1- روشهای طراحی لرزهای
2- معیارهای بارگذاری جهت طراحی لرزهای
3- پریود انتقالی جهت اخذ طیف بازتاب طرح
4- برش پایه لرزهای
5- پریود اساسی تئوریک
6- بارگذاری و ترکیبات بار جهت طراحی لرزهای
7- مقادیر اولیه ضرایب عملکرد لرزهای
لذا در راستای ارزیابی عملکرد سیستمهای سازهای مختلف نیازی به در نظر گرفتن اثر پارامترهایی مانند اندرکنش خاک و سازه، ضرایب اهمیت سازهها، نامنظمی در پلان و ارتفاع نمیباشد و صرفا با رعایت موارد فوق میتوان طراحیهای مورد نظر و مناسب را انجام داد.[12]
مرحله بعد بررسی رفتار غیرخطی و فروریزش این سازهها در آنالیزهای غیرخطی استاتیکی و دینامیکی میباشد تا با بهرهگیری از نتایج این آنالیزها بتوان نسبت به ارزیابی عملکرد لرزهای سازهها اقدام نمود. در این راستای مدلهای غیر خطی مطلوب برای سیستمهای سازهای مختلف، پارامترها و مشخصههای بسیاری دخیل میباشند لذا در جدول (3-4) خصوصیات اصلی که لازم است در راستای توسعه مدلهای غیر خطی مطابق با روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 لحاظ شوند، در ادامه نیز به بحث مفصل پیرامون این ملاحظات میپردازیم.

جدول 3-4 ملاحظات عمومی در راستای ساخت مدلهای غیر خطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695

3-2- 8-1. ایدهآلسازی در مدلسازی
با توجه به محدودیتهای موجود در دستیابی به یک مدل تحلیلی که نماینده رفتار یک سازه واقعی باشد، ناچاراً میبایست یک سری ایدهآل سازیهایی به کار برده شود و بسته به این که از چه نوع ایدهآل سازیای در راستای توسعه مدلهای غیرخطی بهره گرفته شود، سه نوع مدل غیرخطی مختلف در دسترس میباشند:[12]
– مدلهای پیوسته غیرخطی اجزای محدود (nonlinear continuum finite element models)
– مدلهای پدیده شناختی (Phenomenological models)
– مدلهای ترکیبی
مدلهای پیوسته غیرخطی اجزای محدود، مدلهایی هستند که به لحاظ تئوری قادر به شبیهسازی مستقیم مکانیک رفتاری سازهها باشند دستیابی به این مدلها با توجه به امکانات نرمافزاری و دادههای آزمایشگاهی فعلی در عمل غیرممکن میباشد.
مدلهای پدیده شناختی، در این مدلها با بهرهگیری از یک سری اجزای سازهای خاص، رفتار سازهها مطابق با دادههای آزمایشگاهی به صورت غیرمستقیم شبیهسازی میشود، که در طرف مقابل مدلهای پیوسته غیرخطی اجزای محدود قرار دارند. یکی از پرکاربردترین این نوع مدلها، مدلهایی هستند که با بهرهگیری از مفاصل غیرخطی متمرکز رفتار نیرو– تغییر مکان کلی یک سازه را ارائه میدهند. مدلهای ترکیبی نیز مدلهایی هستند که در بدست آوردنشان از ترکیب دو مدل فوق استفاده میشود. در واقع در این مدلها از مدل پیوسته غیرخطی و مدلهای پدیده شناختی بهره گرفته شده است تا در نهایت ترکیب حاصله به مناسب و صحیح رفتار اجزای سازهای و در مجموع کل سازه را شبیهسازی نماید.[12]

3-2- 8-2. پیکربندی پلان و ارتفاع
در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 نیازی به استفاده از تمامی حالات مختلف مربوط به پیکربندیهای پلان و ارتفاع که توسط آییننامههای ساختمانی مجاز دانسته شدهاند، نمیباشد. برای نمونه بینظمی در پلان و نیز در ارتفاع مطابق با یک سری محدودیتهای مشخص مجاز داشته شدهاند و به طور حتم این بینظمیها بر رفتار سیستم سازهای و وضعیت فروریزش آن تأثیر خواهد گذاشت ولی با این وجود در روش پیشنهادی ارزیابی عملکرد FEMA P695 ضرورتی جهت لحاظ کردن این بینظمیها وجود ندارد.[12]

3-2-9. نحوه ایدهآلسازی جهت ساخت مدلهای غیرخطی نمونهای شاخص
مدلهای غیرخطی لازم است علاوه بر توانایی شبیهسازی رفتار غیرخطی سیستمهای سازهای، میبایست کلیه مودهای رفتاری و خصوصیات طراحی مربوط به سیستم مقاوم لرزهای را شبیهسازی نموده و اثرات آنها را در ارزیابی عملکرد سازهها لحاظ نمایند. در این راستا به صورت زیر عمل میکنیم:
1- شبیهسازی مستقیم برخی از مودهای فروریزشی مرتبط با سازهی مورد بررسی از طریق خود مدل غیرخطی ساخته شده جهت ارزیابی عملکرد.
2- لحاظ کردن اثرات مودهای فروریزشی لحاظ نشده در مدلهای غیرخطی از طریق اعمال نمودن شرایط حدیای که این مودهای لحاظ نشده بر روی مقادیر پارامترهای تقاضای مهندسی اعمال مینمایند. در گام دوم لازم است به کمک نتایج دادههای آزمایشگاهی در مورد یک مود فروریزش خاص، مشخص شود، حداکثر مقدار دریافت میان طبقاتیای که میتواند در صورت بروز آن مود فروریزشی در سازه بوجود آید، چقدر میباشد.[12]
وجه تمایز مدلهای تحلیلی غیرخطی در دو پارامتر توپولوژی عمومی مدل (ابعاد عمومی مدل) که دارای دو وضعیت پیکربندی دو بعدی یا سه بعدی میباشد و انتخاب نوع توپولوژی بسته به نوع سیستم سازهای میباشد و همچنین نوع المانهای متناظر با اجزای سازهای مختلف، بدلیل لزوم لحاظ نمودن زوال در سختی و مقاومت اجزا تحت تغییر شکلهای بسیار بزرگ آستانه فروریزش سازهها، جهت شبیهسازی درست فروریزش، میباشد. بدین ترتیب پیکربندی عمومی مدل غیرخطی با سیستمهای قاب خمشی، مدلی 2 بعدی و 3 دهانه در نظر گرفته شده است که در شکل (3-4) نشان داده شده است.[12]

شکل 3-4 مدل غیر خطی پیشنهادی برای سیستمهای قاب خمشی [12]

3-2-9-1. مودهای فرو ریزش شبیهسازی شده در مدل غیرخطی
در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695، بهترین مدلهای غیرخطی جهت شبیهسازی رفتار غیرخطی و ارزیابی عملکرد سازهها مدلهایی هستند که مستقیماً تمامی مودهای فروریزش محتمل برای یک سیستم مقاوم لرزهای مشخص را شبیهسازی نمایند، هرچند در عمل دستیابی به چنین مدلی به علت محدودیتهای موجود در دادههای آزمایشگاهی غیرممکن میباشد، لذا توسعه مدلهایی که به بهترین وجه ممکن با توجه به دادههای موجود مودهای فروریزش را لحاظ نمایند حائز اهمیت فراوان میباشد. [12]
مناسبترین مدلها، مدلهایی هستند که بتوانند سختی، مقاومت و تغییر شکل غیرخطی اجزای سازهای را در بارگذاری سیکلی معکوس شبیهسازی نمایند، که مهمترین فاکتورها در راستای تبیین رفتار فروریزشی اجزای سازهای عبارتاند از:
مقاومت تسلیم Fy
حداکثر مقاومت در نقطه رأس Fc
ظرفیت تغییر شکل پلاستیک δp
سختی تانژانتی پس از نقطه رأس (Post Capping Tangent Stiffness) kpc
ظریت پسماند Fr
با کمک فاکتورهای فوق میتوان منحنی رفتاری اجزای سازهای تحت عنوان منحنی پوش هیسترتیک (backbone Curve) که رفتار نیرو- تغییر مکان اجزای سازهای را ارائه میدهد، رسم نمود. یک نمونه منحنی پوش هیسترتیک در شکل (3-5) نشان داده شده است.

شکل 3-5 منحنی پوش هیسترتیک ایدهآل جهت تعریف رفتار غیرخطی اجزای سازهای [12]

منحنیهای پوش هیسترتیک تحت تاثیر دو سری الگوی بارگذاری قرار دارند که عبارتند از:
1- بارگذاریهای مونوتونیک (Monotonic Loading)
2- بارگذاریهای سیکلی (cyclic Loading)
طبق تحقیقات، زوال سیکلی مقادیر سختی و ظرفیت نیرو تغییر مکان منحنیهای پوش هیسترتیک تحت بارگذاریهای سیکلی کمتر از مقادیر پارامترهای حاصله تحت بارهای مونوتونیک میباشند. در شکل (3-6)، نمونهای از تنزل رفتار سیکلی در قیاس با رفتار مونوتونیک ارائه شده است.[12]

شکل 3-6 رفتار غیرخطی هیسترتیک ایدهآل اجزای سازهای با احتساب زوال سیکلی مقاومت و سختی [12]

در شکل (2-1) منحنی خط چین خارجی، مربوط به بارگذاری مونوتونیک و منحنی پوش هیسترتیک داخلی مربوط به بارگذاری سیکلی است. در همه منحنیهای بارگذاری سیکلی ظرفیت تغییر شکل پلاستیک اعضا (δp) نسبت به حالت بارگذاری مونوتونیک کاهش مییابد و در اکثر موارد به قدری زیاد است که تأثیرات اساسی بر روی ارزیابی عملکرد سازه خواهند گذاشت، بنابراین مطلوب است از منحنی پوش هیسترتیک مربوط به نتایج حاصل از رفتار تغییر مکان در بارگذاریهای سیکلی به عنوان منحنی پوش هیسترتیک نهایی جهت مدلسازی رفتار غیرخطی اجزای سازهای بهره گرفته شود و چنانچه از نتایج تستهای مونوتونیک استفاده شده باشد، آنگاه پارامترهای زوال سیکلی در توسعه مدل ریاضی مربوط به رفتار اجزای سازهای را دخیل کرده، که در این راستا بهرهگیری از مدلهای زوال سیکلی مبتنی بر انرژی (مانند مدل زوال ایبارا-کراوینکلر (Ibarra-Krawinkler 2005) [1] میتواند مناسب باشد.[12]
مطابق با شکل (2-1) تغییر شکل متناظر با نیرویی برابر با 80% حداکثر مقاومت بدست آمده از تستهای آزمایشگاهی پس از نقطه رأس (Capping Point) منحنی پوش هیسترتیک را میتوان بعنوان یک معیار ساده جهت ارزیابی عملکرد اجزای سازهای در نظر گرفت. یک نقطه پیش از رأس و دیگری پس از رأس در خط حاصل از 0.8Fc با منحنی پوش هیسترتیک قرار دارد؛ تغییر مکان نقطه پس از نقطه رأس(یعنی δc) معیار مناسبی جهت ارزیابی ظرفیت تغییر مکان اجزای سازهای به حساب میآید و در اکثر تستهای آزمایشگاهی معیاری محافظهکارانه در راستای تخمین ظرفیت تغییر مکان میباشد، لذا در تحلیلهای شبیهسازی رفتار غیرخطی سازهای میتوان فرض نمود که هیچگونه زوال سیکلی تا پیش از رسیدن بــــه این ظرفیت رخ نخواهد داد، لازم به ذکر است که در توسعه مدلهای تحلیلی میبایست تفاوت در ظرفیتهای تغییر مکان و نیروی اجزای سازهای در جهتهای مثبت و منفی بارگذاری (کشش و فشار) میبایست، لحاظ شود.[12]
با توجه به اینکه هیچ مدلی منفردی که برای تمامی اجزای سازهای قابل اعمال باشد، وجود ندارد ولی تحقیقات نشان میدهد که در اکثر اجزای سازهای در سازههای فولادی، بتنی و چوبی با بهرهگیری از مدل اصلاح شده ایبارا-کراوینکلر (Ibarra-Krawinkler 2005)، نتایج تستهای آزمایشگاهی منطبق بر رفتار شبیهسازی شده توسط مدل میباشند و لذا بهرهگیری از این مدل جهت ارزیابی عملکرد این سازهها مناسب میباشد.[1]

3-2-9-2. مودهای فروریزشی شبیهسازی نشده در مدل غیرخطی
همانطور که پیشتر نیز اشاره شد عملاً دستیابی به مدلهای غیرخطیای که بتوانند تمامی مودهای فروریزشی مربوط به یک سیستم سازهای را لحاظ کنند، مقدور نمیباشد. طبق روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 ابتدا پارامتری جهت آنالیز غیرخطی مورد استفاده قرار میگیرد، سپس مقادیر میانه پارامتر مورد استفاده برای عضو سازهای که تحت تأثیر هریک از مودهای فروریزشی که دچار شکست شده باشد، محاسبه میشود. در نهایت این مقدار میانه به عنوان یکی از شروط کنترل کننده در تعیین وضعیت نهایی فروریزش سازهها استفاده خواهد شد. در میان مودهای که به صورت مستقیم استفاده شده، شرط کنترل کننده نهایی مربوط به آن مود فروریزشی است که زودتر از بقیه رخ دهد. مطابق شکل (3-7) ظرفیت تغییر شکل و مقاومت در آستانه فروریزش مدهای فروریزش شبیهسازی نشده [NSC – Non Simulated Collapse] کوچکتر از اثرات مربوط به مودهای فروریزشی شبیهسازی شده است.

شکل 3-7 اثر مودهای زوال شبیهسازی نشده در مدلهای غیر خطیبر منحنی پوش هیسترزیس اعضا [12]

همانگونه که در شکل (3-8) مشاهده میشود، در آنالیز دینامیکی افزایش (IDA) فروریزش سازه در مودهای فروریزشی شبیهسازی نشده (NSC) پیش از فرو ریزش مودهای فروریزشی شبیهسازی شده (SC) رخ میدهد.

شکل 3-8 مقایسه نتایج آنالیز دینامیک افزایشی (IDA)در وضعیت مودهای فروریزش شبیه سازی شده (SC) و شبیهسازی نشده (NSC) [12]

3-2-10. آنالیز مدلها
به طور کلی در پروسه ارزیابی عملکرد سازهها از آنالیزهای غیرخطی جهت بدست آوردن پارامترهای زیر برای یک مدل نمونهای شاخص استفاده میشود:[12]
– میزان اضافه مقاومت (0Ω)
– شکلپذیری مبتنی بر پریود (μT)
– ظرفیت فروریزش (نسبت فروریزش میانه) (CMR)
در این پروسه ابتدا با کمک آنالیز غیرخطی استاتیکی (پوشاور) درستی مدلهای غیرخطی در شبیهسازی رفتار سازهها با بررسی منحنی رفتار نیرو-تغییر مکان صورت میگیرد و سپس مقادیر پارامترهای اضافه مقاومت (0Ω) و شکلپذیری مبتنی بر پریود (μT) را محاسبه میکنیم. در مرحله بعدی با استفاده از آنالیزهای غیرخطی دینامیکی مقادیر

پایان نامه
Previous Entries مقاله درمورد دانلود ارزیابی عملکرد، نوع کاربری، توسعه مدل Next Entries مقاله درمورد دانلود ارزیابی عملکرد، دینامیکی، زمین لرزه