.estp-changedby-essin a{color:#0404B4 !important}

1-1) بار لرزه ای
همواره در طراحی صحیح یک سازه با 2 پارامتر مهم روبرو هستیم:
1) بارگذاری صحیح سازه
2) تغییرشکل‌های مناسب سازه تحت این بارگذاری

1-1-1) بارگذاری سازه:
همانطور که می‌دانیم بر روی سازه‌ها بارهای مختلفی اعم از بار مرده، بار زنده، بار باد، بار زلزله و… قرار می‌گیرد. در این‌بین برخی از بارها دینامیکی و دسته‌ای دیگر استاتیکی هستند.
در تخمین و برآورد بارهای استاتیکی و همین‌طور نحوه قرارگیری این بارها بر روی سازه تقریباً مشکلی وجود ندارد ولی برای محاسبه و گذاردن بارهای دینامیکی مشکلاتی وجود دارد، این مشکلات به قرار زیر است:

1-1-1-1) محاسبه غیردقیق این بارها:
برخی از این بارهای دینامیکی مانند بار زنده را توانسته‌اند به استاتیکی تبدیل نمایند. این نوع تبدیل ازطریق آمار صورت گرفته است.
مثال:
برای مثال، نمونه کار آماری برای محاسبه بار زنده ساختمان مسکونی ارایه میگردد:
در اینجا آمارگیران وزن اثاثیه منزل را حدود 20 الی 50کیلوگرم بر مترمربع درنظر گرفته‌اند که متوسط آن 35کیلوگرم بر مترمربع شد. پس از آن در مراحل زیر، وزن اشخاص را بر روی سطح تخمین زدند:
حالت اول: در هر 1×1مترمربع یک نفر با وزن متوسط 70کیلوگرم قرار گیرد:
70kg/(1m*1m)=70kg/m2
فرض بحرانی‌تر:
حالت دوم: در هر 75/0×75/0مترمربع یک نفر با وزن متوسط 70کیلوگرم قرار گیرد:
70kg/(0.75m*0.75m)=125kg/m2
فرض بحرانی‌تر:
حالت سوم: در هر 6/0×6/0مترمربع یک نفر با وزن متوسط 70کیلوگرم قرار گیرد:
70kg/(0.6m*0.6m)=165kg/m2
بار زنده=وزن اشخاص+وزن اثاثیه=165+35=200kg/m2
این تخمین، تخمینی واقعی و دسته بالا در طراحی به حساب می‌آید زیرا موارد نادر نیز در این طراحی درنظر گرفته می‌شوند.
علّت این تخمین واقعی، ماهیت آشکار این نوع بار و همچنین تکرارپذیری این بار است. در بارهای لرزه‌ای ماهیت بارها به صورت کاملاً مشخصی وجود ندارد(منظور از ماهیت، جهت و همچنین شدّت بار اعمالی است).
با این‌وجود برای ساده‌سازی و همچنین کاربردی بودن بارگذاری‌های دینامیکی لرزه‌ای، آنها را به صورت استاتیکی، معادل می‌نمایند.

1-1-1-2) توزیع بارلرزه ای:
In conventional seismic design provisions, the preliminary design of most buildings is based on equivalent static forces. Historically, the height wise distribution of these static forces seems to have been chosen arbitrarily by engineering judgment.(H.Moghaddam et .al,2009)
در روش‌های طراحی لرزه‌ای متداول، طراحی مقدماتی بیشتر ساختمان‌ها براساس نیروهای استاتیکی معادل پایه‌گذاری شده است. طریقه توزیع این نیروهای استاتیکی به انتخاب و با قضاوت مهندسی به نظر می‌رسد(مقدم 2009).
The height-wise distribution of these static forces (and therefore, stiffness and strengths) seems to have been based implicitly on the elastic vibration modes (Green, 1981). However,structures do not remain elastic during severe earthquakes and they usually undergo large nonlineardeformation. Therefore, the employment of such arbitrary height-wise distribution of seismic forces maynot necessarily lead to the best seismic performance of a structure.(Karami et.al,2004)
همچنین توزیع این نیروهای استاتیکی در ارتفاع (و درنتیجه سختی و مقاومت آنها) براساس مدهای ارتعاشی الاستیک می‌باشد (Green, 1981).بهرحال، ساختمان‌ها درطول چند زلزله نمی‌توانند الاستیک باقی بمانند و معمولاً دستخوش تغییرشکل غیرخطی می‌شوند. بنابراین، بکارگیری چنین قراردادی در توزیع نیروهای لرزه‌ای، لزوماً بهترین عملکرد سازه را منجر نمی‌شود(کرمی 2004).
However, as the design basis is being shifted from strength to deformation in modern performance-based design codes, these conventional load patterns need to be rationalized .(H.Moghaddam et .al,2009)
بهرحال در آئین‌نامه‌های مدرن طراحی براساس عملکرد، پایه طراحی از مقاومت به سمت تغییرشکل‌ها به پیش می‌رود. این طریق بارگذاری، نیازمند توجیه و استدلال منطقی است (مقدم، سال2009).
درسال2009 پروفسور مقدم، تحقیقی بر روی برخی سازه‌های خمشی انجام داد و کفایت نیروهای استاتیکی معادل برحسب طراحی براساس سطح عملکرد را بررسی نمود.
در این مقاله، ایشان بارگذاری‌های دیگری به غیر از مثلثی را امتحان کرد. این باگذاری‌ها براساس شکل‌های مختلفی ازقبیل مثلثی، مد اول سازه، پارابولیک و هایپربولیک بود و نتیجه آن این شد که سازه اگر دارای تغییرشکل یکنواخت باشد دارای بهترین عملکرد لرزه‌ای است.

پس نتیجه این بود که طراحی سازه با روش استاتیکی معادل (به دلیل اینکه این نیروهای استاتیکی براساس مدهای ارتعاشی الاستیک توزیع می‌شوند و ساختمان‌ها در طول چند زلزله نمی‌توانند الاستیک باقی بمانند)، نمی‌تواند رفتار واقعی سازه را به خوبی نشان دهد و هرچه سازه ازلحاظ شکل پیچیده‌تر گردد، طراحی آن براساس بارهای استاتیکی، جواب‌ها را بیشتر از واقعیت دور می‌کند.
ازطرفی تحلیل سازه‌ها براساس بارهای دینامیکی نیز مشکلات خاص خود را دارد. برخی از این مشکلات عبارتند از:
1) نبود دانش فنی
2) کمبود متخصص این فن
3) زمان‌بر بودن و به طبع آن هزینه‌بر بودن این نوع تحلیل سازه‌ها
4)حساسیت زیادپاسخ هابه رکورد ورودی
5)عدم انطباق شرایط ساختگاهی محل ثبت رکوردبامحل سازه مورد بررسی
6)وجودپارامترهای متنوع مؤثربرپاسخ سازه نظیرمحتوای فرکانسی،پریودخاک،مدت زمان زلزله،رفتارهای کاهنده سازه و ..،که منجربه لزوم تحلیل های متعدد وبهره گیری ازنتایج آماری آنها شده است،میتوان گفت که این روش،نسبتا مشکل وپرهزی
ن
ه میباشد .

1-1-1-3)نتیجه‌گیری
از نتایج بحث برمی‌آید که نهایتاً تحلیل‌های استاتیکی خطی نمی‌تواند رفتار واقعی سازه رابه خوبی نشان دهد و تحلیل‌های غیرخطی دینامیکی نیز به دلایلی همواره امکان‌پذیر نمی‌باشد، پس راه‌حل جایگزینی باید داشته باشیم که هم جواب‌های صحیح و هم روشی آسان داشته باشند.

1-1-1-4)راه‌حل چیست؟
Gilbert and Smith (2006) showed a parameter-varying approach to identify constitutivenonlinearities in structures subjected to seismic excitations, the objectiveof ensuring safe buildings intensifies the above-stated concerns for which nonlinearstatic pushover analysis (NLSP) can be seen as a rapid and reasonably accuratemethod (Esra and Gulay 2005).
Pushover analysis accounts for inelastic behavior of building models and provides reasonable estimates of deformation capacity whileidentifying critical sections likely to reach limit state during earthquakes (Chopra and Goel 2000).
(Seismic Design Aids for Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Structures,2010)
Smith و Gilbert نشان دادند می‌توان تحلیلی را جایگزین کرد که این تحلیل مبنی بر حرکت سازه به سمت جلو تا رفتن سازه به حالت غیرخطی است.
این حرکت، در سازه‌ای که تحت تحریک زلزله قرار گرفته شده است صورت می‌گیرد و هدف تأمین ایمنی سازه است که برای این کار روش تحلیل استاتیکی غیرخطی (Pushover) می‌تواند سریع و عاقلانه به نظر برسد.
ویژگی‌های تحلیل Pushover برای رفتار فرا ارتجاعی مدل‌های ساختمان و تهیه ارزیابی‌های قابل‌قبول و ظرفیت تغییرشکل تا مشاهده مقاطع بحرانی محتمل به حالت حدّی در طول زلزله می‌باشد(Chopra and Goel, 2000).
Earthquake-resistant design of structures is essentially focused on the displacement ductility of buildings.
Estimate of ductility demand is of particular interest to structural designers for ensuring effective redistribution of moments inultraelasticresponse , allowing for
the development of energy dissipative zones until collapse (Pisanty and Regan 1993).
(Seismic Design Aids for Nonlinear Analysis of ReinforcedConcrete Structures, 2010)
طرح مقاوم در برابر زلزله در ساختمان‌ها اساساً به قابلیت جابجا شدن و تغییرمکان دادن وابسته است، و ارزیابی نیاز شکل‌پذیری به طور خاص به طراحان سازه این اجازه را می‌دهد که بتوانند نحوه توزیع لنگرها در پاسخ‌های فرا ارتجاعی را بفهمند و این اجازه داده می‌شود تا بتوانند نواحی اتلاف‌گر انرژی را تا لحظه فروپاشی سازه گسترش دهند.

1-2-1)مزایای استفاده از تحلیل پوش‌آور (Pushover):
1) در تحلیل‌های پوش‌آور، می‌توان از طیف پاسخ استفاده کرد، ولی در تحلیل‌های دینامیکی باید از شتاب‌نگاشت استفاده نمائیم.
2) تحلیل‌های پوش‌آور، ازلحاظ زمان تحلیل، زمان کمتری را نسبت به تحلیل‌های دینامیکی می‌گیرند.
3) در این نوع تحلیل، حساسیت اطلاعات نسبت به مقاومت و سختی فراهم می‌گردد.

1-2-2) معایب استفاده از تحلیل پوش‌آور :(Pushover)
1) نمی‌تواند به صورت مستقیم، بار لرزه‌ای زمین‌لرزه روی سازه را محاسبه نماید.
2) نمی‌تواند به صورت مستقیم، میزان کاهش سختی در چرخه هیسترزیس و میزان جذب انرژی را محاسبه نماید.
3) تحلیل پوش‌آور، می‌تواند برای سازه‌هایی که دارای پاسخ دقیق هستند مناسب باشد ولی این امکان وجود دارد که پاسخ برای هر سازه‌ای دقیق نباشد.
4) تحلیل استاتیکی پوش‌آور، برای پروسه طراحی قسمت‌های مختلف سازه، ارزشمند است. بهرحال، دارای محدودیت‌هایی نیز هست(پروفسور پاول در سمینار سال 2006).

1-3) چگونگی انجام تحلیل پوش‌آور:
همانطور که می‌دانیم، بر روی سازه بارهای قائم (ثقلی) و بارهای جانبی، توأماً وارد می‌گردند.

در تحلیل‌های خطی این بارها را باهم ترکیب نموده و در طراحی استفاده می‌نمائیم. علّت صحیح بودن این امر نیز بدین‌صورت است که چون تغییرشکل‌ها تحت هرنوع بار به صورت خطی است، پس جمع نمودن این تغییرشکل‌ها نیز صحیح است؛ ولی در تحلیل استاتیکی غیرخطی، با تغییرشکل‌های غیرخطی روبرو هستیم، پس اصل جمع آثار قوا کاری اشتباه می‌باشد. نحوه تحلیل این سازه‌ها بدین‌صورت است که ابتدا بارهای ثقلی را باهم جمع نموده (مثلاً 1.1DL + 1.1LL) و تغییرشکل این بارها را تحت این ترکیب بار بدست می‌آوریم.

پس از این‌حالت، سازه تغییرشکل‌یافته را به عنوان شرایط اولیه برای اعمال بار جانبی قرار می‌دهیم، بدین‌صورت توانسته‌ایم هر دو اثر را به صورت صحیح لحاظ نمائیم.

در سال2010، سه پروفسور ایتالیایی به همراه یک پروفسور هندی به نام‌های ( SrinivasanChandrasekaran,LucianoNunziante,Giorgio Serino,FedericoCarannante ) قابل‌قبول بودن تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی را برای قاب‌های خمشی بتنی، آزمودند.
نحوه کار بدین‌صورت بود که از روابط ماتریسی ضرائبی به نام حدّ بالای فرو ریزش و حدّ پائین فرو ریزش را بدست آوردند.
این حدود، میزان سختی سازه درحالت دینامیکی و استاتیکی را بیان می‌نمود. سپس سختی پوش‌آور سازه را برای قاب‌های با شکل‌های متفاوت بدست آورده و ثابت نمودند که سختی پوش‌آور سازه بین ضرائب حدّ بالا و حدّ پائین فرو ریزش درحالت Collapse می‌باشد.

1-4) نتیجه گیری از بحث های گذشته و تعیین هدف
همانگونه که بیان گردید تحلیل های استاتیکی خطی نمی تواند رفتار واقعی سازه را به خوبی نشان دهد. دینامیکی غیر خطی نیز به دلایلی که بیان شد نمی تواند همواره مورد استفاده قرار گیرد.روشی جایگزین پیشنهاد گردید که عیوب روش های دیگر را نداشت.این نوع تحلیل به شکل های گوناگونی مورد استفاده قرار می گیرد.
در فصل آینده سعی بر این شده تا بتوان مقایسه ای بین قضایای پلاستیک با روش تحلیل پوش آور
به صورت کمی در قابهای بتنی صورت پذیرد.

فصل دوم
« کلیات تحقیق »

محدوده تخریب قاب های خمشی بتنی تحت بارهای لرزه ای بوسیله مقایسه با تحلیل استاتیکی غیر خطی
Summary
Recent updates of international codes on seismic analysis and design of buildings reflect the threats to existing buildings under more frequent earthquakes foreseen inthe near future. The objective of ensuring structural safety of these buildings under seismic action intensifies their performance assessment for which pushover analysisis widely accepted as a rapid and reasonably accurate method. However, approachesbased on limit analysis procedures (both static and kinematic theorems of plasticitytheory) have also been equally popular for addressing issues related to structuralsafety in situations of extreme loads that can jeopardize buildings and could threatenthe lives of inhabitants. A comparison between the forecast of design base shearobtained by pushover analysis and collapse loads based on limit analysis proceduresis advantageous to establish confidence in the obtained results. In this chapter, wediscuss the analytical procedures to determine the collapse loads by limit analysisand pushover as well. Comparison of the results obtained by employing the abovetools on multistory moment-resisting reinforced concrete frames subjected to seismic loads is presented. Displacement-controlled pushover analysis is performed onthe building frames whose input parameters like axial force–bending moment yieldinteraction and moment-rotation are derived based on the detailed mathematicalmodeling presented in earlier chapters. Bounds for collapse loads based on bothstatic and kinematic theorems of limit analysis are obtained using mathematical programmingtools. Computer code used to determine the collapse multipliers is givenin Chapter


0 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

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