پایان نامه با کلید واژه های دینامیکی

دانلود پایان نامه ارشد

شود.

32

(1-9-2 روش استاتیکی خطی

روش تحلیل استاتیکی خطی برمبناي دو فرض اساسی زیر استوار است:

-1رفتار مصالح خطی است .

-2 علیرغم آنکه نیروهاي ناشی از زلزله دینامیکی است. اما اثر آن برروي سازه با اعمال بارمعـادل

استاتیکی برآورد می گردد. دراین روش یک سري بارهاي استاتیکی براساس زمان تناوب اصـلی سـازه

وشرایط لرزه اي محل (همچون منطقه ونوع خاك) محاسبه می شود. بارها در ارتفاع سازه به صـورت

یک روند ثابت تقسیم می شوند. توزیع بار در ارتفاع سازه معمولا مبتنـی برشـکل جابجـایی سـازه در

مود اول می باشد. نتایج حاصل از روش هاي تحلیل استاتیکی خطی براي ساختمانهاي بسیار نـامنظم

ممکن است داراي خطاي زیادي باشد، مگر آنکه رفتار ساختمان تحت بارهاي ناشـی از زلزلـه طـرح

تقریبا ارتجاعی باشد. به طور کلی از این روش جهت تحلیل سازه هاي منظم که پاسخ اصلی آنهـا در

محدوده الاستیک باشد استفاده می گردد. [25]

در روشهاي تحلیل استاتیکی پاسخ سازه هنگام زلزله عمدتا ن اشـی از ارتعـاش در مـود اول مـی

باشد یا به عبارتی دیگر اثر مودهاي بالاتر قابل توجه نمی باشد.معمولا زمانی اثر مودهاي بالاتر نسبت

به مود اول قابل توجه نیسـت کـه سـاختمان کوتـاه ومـنظم باشـد. بنـابراین بـراي سـاختمانهاي بلنـد

وساختمانهاي نامنظم لازم است از روشهاي تحلیل دینامیکی استفاده شود.

در روش تحلیل استاتیکی خطی کل نیروي جانبی ناشـی از زلزلـه بـه صـورت ضـریبی از جـرم

ساختمان محاسبه می شود.این ضریب ، همان شتاب طیفی ارتجاعی است . اگر نیروي جانبی بدسـت

آمده از این طریق به سازه اعمال شود ورفتار سازه ارتجاعی خطی فـرض شـود ، تغییـر شـکل هـاي

حاصل، باآنچه که در زلزله طرح انتظار می رود برابر خواهد بود. اما در سازه هاي شـکل پـذیر رفتـار

سازه هنگام زلزله از محدوده ارتجاعی خطی خارج می شود.

مقدار برش پایه در این روش چنان انتخاب شده است. که حداکثر تغییر شکل سازه باآنچـه کـه در

زلزله سطح خطر مورد نظر پیش بینی می شود مطابقت داشته باشد. چنانچه تحت اثر بار وارده شـده ،

سازه به طور خطی رفتار کند، نیروهاي به دست آمده براي اعضاي سازه نیز نزدیـک بـه مقـادیر پـیش

33

بینی شده هنگام زلزله خواهند بود، ولی اگر سازه رفتار غیر خطی داشته باشد، نیروهاي محاسبه شده

از ای ن طریق بیش از مقادیر حد جاري شدن مصـالح خواهنـد شـد. بـه همـین جهـت هنگـام بررسـی

معیارهاي پذیرش نتایج حاصل از تحلیل خطی براي سازه هایی کـه هنگـام زلزلـه رفتـار غیـر خطـی

دارند، اصلاح میشود.

در روش استاتیکی معادل تنها شتاب مبناي طرح PGA در استخراج روابط مدنظر قرار می گیـرد

ودیگر خصوصیات تحریک از قبیل محتواي فرکانسی،زاویه فازي ، مدت زمان اثرزلزلـه ونیـز اثـرات

مدهاي بالاتر ونیز اضمحلال مصالح در این روش لحاظ نمی گردد.

(2-9-2 روش دینامیکی خطی (LDP)

در روش تحلیل دینامیکی خطی نیروها وتغییر شکل هاي ناشی از زلزله با استفاده ازروابط تعـادل

دینامیکی حاکم برمدل ارتجاعی سازه تعیین می شود.ازآنجا که دراین روش مشخصات دینامیکی سازه

در تحلیل وارد می گردد، نتایج حاصل دقیق تر از روش تحلیل استاتیکی خطی است اما به هـر حـال

رفتار غیر خطی مصالح مدل منظور نمی شود. تحلیل دینامیکی خطی می توانـد بـه دو روش طیفـی و

روش تاریخچه زمانی انجام شود. درروش طیفی، طیف مورد استفاده باید طیف ارتجاعی خطی بـدون

اصلاح براي تغییرشکلهاي غیر خطی باشد . نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی خطی براي سـازه هـایی

که رفتار آنها در طول زلزله خطی باقی می ما ند نزدیک بـه واقعیـت اسـت. امـا مشـابه روش تحلیـل

استاتیکی خطی ، چنانچه رفتار سازه از محدوده خطی خارج شده وغیرخطی شود، نیروهـاي داخلـی

حاصل از این روش تحلیل بزرگتر از مقادیري است که در زلزله طرح پیش بینی می شـود.[25] روش

دینامیکی خطی براي تحلیل ساختمانهایی که پاسخ هاي آنها در قسمت الاستیک قـرار دارنـد مناسـب

می باشد.

در تحلیل تاریخچه زمانی، پاسخ سازه با استفاده از روابط دینـامیکی در گـام هـاي زمـانی کوتـاه

محاسبه می شود. دراین روش باید پاسخ مدل سازه تحت تحریک شتاب زمـین براسـاس حـداقل سـه

شتاب نگاشت محاسبه شود.

34

فرضیات خاص این روش در محدوده رفتارخطی عبارتند از:

(1 رفتار سازه را میتوان به صورت ترکیب خطی از حالت هاي مودهاي ارتعاشی مختلف سازه کـه

مستقل از یکدیگرند محاسبه نمود.

(2در زمان تناوب ارتعاشات سازه در هر مود در طول زلزله ثابت است.

(1-2-9-2 تحلیل خطی شبه دینامیکی یا طیفی

روش دینامیکی تاریخچه زمانی براي تعیین تغییرمکانهـا ونیروهـاي ناشـی از زلزلـه در سـازه هـا

پرزحمت
ووقت گیراست ومعمولا باید بوسیله حسابگرهاي الکترونیکی صـورت گیـرد. اگربـه جـاي
تاریخچه
تغییرمکان ، فقط مقادیر ماکزیمم ناشـی از مودهـاي مختلـف در نظـر گرفتـه شـودتحلیل

دینامیکی سازه ها به مقدار قابل ملاحظه اي ساده می شود.

با توجه به اینکه ماکزیمم هاي مودهاي مختلف در یک زمان اتفاق نمی افتـد وهمچنـین علامـت

یکسانی ندارند بنابراین نمی توان مقادیر ماکزیمم ها را با یکدیگر جمع نمود . بهتـرین کـاري کـه در

یک تحلیل شبه دینامیکی یا طیفی می توان انجام داد این است که جوابهاي مـا کزیمم بدسـت آمـده از

مودهاي مختلف را بر اساس تئوري احتمالات ترکیب نمود. فرمولهاي تقریبی مختلفـی بـراي ترکیـب

کردن ماکزیمم ها بکار می رود که متداولترین آنها فرمول جذر مجموع مربعات می باشد..

بیشتر انرژي ناشی از زلزله در چند مود اول جذب می شود . از این رو براي سازه هاي با درجات

آزادي خیلی زیاد معمولا کافی است که 3 تا 6 مود اول با یکدیگر ترکیـب شـود و بـدین ترتیـب در

محاسبات صرفه جویی قابل ملاحظه اي نمود .

حداکثر بازتابهاي دینامیکی سازه از قبیل نیروهاي داخلی اعضـاء، تغییرمکانهـا، نیروهـاي طبقـات،

برشهاي طبقات وعکس العمل پایه در هر مد را باید با روشهاي آماري شناخته شده مانند روش جـذر

مجموع مربعات SRSS ویا روش ترکیب مربعی کامل بازتابهاي حداکثر هر مد CQC تعیـیننمـود.

ترکیب اثرات حداکثر مدها در ساختمان هاي نامنظم در پلان ویا در مواردي که زمانهاي تناوب دو یـا

چند مد سازه به یکدیگر نزدیک باشند ، باید صرفا بـا روشـهایی کـه انـدرکنش مـدهاي ارتعاشـی را

درنظرمی گیرد مانند روش ترکیب مربعی کامل انجام شود..

35

در روش تحلیل خطی شبه دینامیکی با فرض رفتار الا ستیک خطی سـازه وبـا اسـتفاده از حـداکثر

بازتاب کلیه مدهاي نوسانی سازه که در بازتاب کل سازه اثر قابل توجهی دارند انجام می گیرد.

(2-2-9-2 معایب روش تحلیل دینامیکی طیفی

مبناي آنالیز مودال با توجه به مستقل بودن پریودهاي ارتعاشی انجام می شـودو تحلیـل طیفـی تـا

زمانی عملکرد خوبی دارد که پریودها به صورت مستقل در نظر گرفته شوند.

در سازه هایی که امکان پیجش در آنها وجود دارد ( حرکت پیچشی همزمان با حرکـت انتقـالی در

جهت X وجهت Y را هم تحت تاثیر خود قرار می دهد) باعث می گـردد کـه فـرض مسـتقل بـودن

پریودها نقض شود در روش طیفی اثر زمان لحاظ نمی شود لذا اثر پیچش نیز درترکیـب مـدهامنظور

نمی گردد.

در این روش جرم ها به صورت متمرکز در نظر گرفته می شوند که براي سیسـتم برشـی والمـان

هاي با جرم گسترده این روش قابل توجیه نمی باشد که اگر تحلیل با روش هاي اجزاء محدود انجام

شود دچار خطا می شود .

(3-2-9-2 تحلیل خطی دینامیکی تاریخچه زمانی

روش تحلیل دینامیکی خطی تاریخچه زمانی ( محاسبه لحظه به لحطه بازتابهاي سـاختمان تحـت

تاثیر شتاب نگاشت هاي واقعی زلزله ) را می توان درمورد کلیه ساختمانها بکار برد.

بطور کلی براي ساختمانهاي کاملا منظم ویا ساختمانهایی که در ارتفاع منظم هستند در صـورتیکه

از این روش استفاده شود می توان آنرا در دو امتداد متعامد ساختمان به طـور جداگانـه اي انجـام داد

ولی چنانچه ساختمان در پلان تا حدي نامنظم باشد که نوسان آن در بعضی ویا تمام مدها عمـدتا بـه

طورتوام در دو امتداد متعامد انجام پذیرد یعنی ساختمان مدهاي نوسانی داشته باشـد کـه در آن مـدها

حرکت در یک امتداد توام با حرکت در امتداد عمـود بـرآن باشـد بـراي ملحـوظ نمـودن اثـرات ایـن

حرکت توام ساختمان باید بوسیله روش تحلیل دینامیکی وبا استفاده از یک مدل سـه بعـدي محاسـبه

شود.

36

دراین روش بازتابهاي سازه در هر مقطع زمانی در مدت وقوع زلزله با تاثیر دادن شـتابهاي ناشـی

از حرکت زمین(شتابنگاشت) در تراز پایه ساختمان وانجام محاسـبات دینـامیکی مربوطـه تعیـین مـی

گردد. از این روش تحلیل می توان در تحلیل خطی الاستیک ویا تحلیل غیر خطی سازه هاي موجـود

استفاده نمود. مقایسه بین نتایج الاستیک سازه با استفاده از طیف طرح استاندار د ویا طیف طـرح ویـژه

ساختگاه یا آنچه از تحلیل تاریخچه زمانی خطی بدست می آید الزامی بوده ودلائل احتمالی بین آنهـا

باید طی یک گزارش فنی جامع توجیه گردد .

(10-2 تحلیل هاي غیرخطی

منظور از تحلیل غیرخطی ، تحلیل سازه با در نظرگرفتن رفتار غیرخطی اجزاء آن بـه دلیـل رفتـار

غیرخطی مصالح ، ترك خوردگی واثرات غیرخطی هندسی می باشد.

در روشهاي تحلیل غیرخطی مفصلهاي خمیري در نقاط حداکثر لنگرهاي ناشی از بارهـاي ثقلـی

پیش بینی شده وتحلیل مدل سازه براین اساس انجام می شـود . پـس از تحلیـل بـا اسـتفاده از نتـایج

حاصل باید دیاگرام لنگر خمشی عضو مجددا ترسیم شده و محل تشکیل مفصـلهاي خمیـري کنتـرل

شود.براي این منظور مشابه روشهاي خطی ، دیاگرام لنگر از جمع دیاگرام لنگـر بارهـاي ثقلـی ولنگـر

حاصل از تحلیل تحـت بارجـانبی زلزلـه ( بـرخلاف روشـهاي خطـی کـه لنگرمتناظرباظرفیـت مـورد

انتظارعضودردو انتها قرارداده می شود) بدست می آید و باید بـا ظرفیـت موردانتظارازعضـو در تمـام

طول مقایسه گردد. چنانچه موقعیت پیش بینی شده براي مفصـل خمیـري صـحیح نباشـد لازم اسـت

تحلیل سازه مجددا وبا اصلاح موقعیت مفصل خمیري انجام شود.

(1-10-2 روش استاتیکی غیرخطی

روش استاتیکی غیرخطی (Pushover) یک روش تحلیل غیرخطـی سـاده اسـت کـه مبنـاي کـار

دستورالعمل هاي طراحی براساس عملکرد مـی باشـد.[ 3] در تحلیـل اسـتاتیکی غیرخطـی نیروهـاي

جانبی به صورت یک الگوي بارگذاري مشخصی به صورت گام به گام افزایش مـی یابـد تـا اعضـاي

سازه اي بتدریج وارد مرحله جاري شدن شوند. این عمل آنقدر ادامـه مـی یابـد تـا زمـانی کـه سـازه

37

ناپایدار شود. یا یکی از حالات حدي عملکردي اتفاق بیفتد. به این ترتیب نمـودار ظرفیـت سـازه بـه

صورت منحنی برش پایه ساختمان در مقابل تغییرمکان یک نقطه مشخص از سازه (مثلا بام ) بدسـت

می آید(شکل .(1-2

شکل – (1-2) منحنی ظرفیت سازه بدست آمده از آنالیز [24]pushover

بطور کلی در هنگام آنالیز باید به این نکته توجه شود کـه حرکـات زلزلـه در طـول مـدت زمـان

تحریک، اشکال جابجایی پیچیده اي را در سازه ایجاد می نمایند که با گذشت زمـان پیوسـته تغییرمـی

کند. ردیابی تغییرمکانها در طول زمان براي دستیابی به یک ابزار مفید جهت طراحـی سـازه هـا عمـلا

مشکل است.

( 2-10-2 مزایاي روش استاتیکی غیرخطی((Pushover

تحلیل استاتیکی غیرخطی (ushoverP) اطلاعات سودمندي را براي بسـیاري از مشخصـه هـاي

پاسخ سازه فراهم می آورد به طوریکه ایـن اطلاعـات توسـط روشـهاي تحلیـل خطـی اسـتاتیکی یـا

دینامیکی قابل دسترسی نیستند . [16] بعضی از این موارد عبارتند از :

1) تعیین مقادیر واقع بینانه تري از نیروهاي نیاز در اعضـاي سـازه اي بـه خصـوص در المانهـاي

داراي پتانسیل شکل

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژه های زمین لرزه، ارزیابی عملکرد، دینامیکی Next Entries پایان نامه با کلید واژه های دینامیکی، زمین لرزه، آسیب دیدگی