بخشی از مقاله
چکیده
مطالعه حاضر بمنظور شناسایی رفتار لرزه ای دودکشهای فلزی خودایستا انجام گرفته است. بدین منظور یک مدل واقعی دودکش فلزی خودایستا که طرح آن قبلأ در کشور ارمنستان اجراء شده، انتخاب شده است. مدل مذکور یک مدل جرم گسترده بوده و بر اساس ویرایش چهارم آیین نامه 2800 و مقادیر شتاب طیفی Sa=0 .2g ~ 0.5g و زمینهای نوع 1، 2، 3 و 4 آیین نامه مجددأ تحلیل شده است. سپس متناسب با نوع زمین مورد نظر، مدل اجزاء محدود تحت تأثیر ده شتابنگاشت ثبت شده بر روی هر کدام از زمینهای فوق الذکر، پس از نرمال سازی آنها به مقادیر شتابهای طیفی مذکور، قرارگرفته و بر روی آن مجموعأ تعداد 160 تحلیل تاریخچه زمانی خطی بمنظور تعیین حداکثر برش پایه انجام شده است. سپس با اعمال تحلیل استاتیکی غیرخطی بر روی مدل مذکور، مقادیر برش پایه و تغییرمکان تسلیم، بر اساس دستورالعمل FEMA 356 محاسبه شده و نتایج حاصل از رفتار لرزه ای سازه مورد بررسی قرار گرفته است.
واژههای کلیدی
تحلیل تاریخچه زمانی خطی، ، تحلیل استاتیکی غیرخطی، مدل جرم گسترده، دودکش فلزی خودایستا
مقدمه
دودکشهای صنعتی فلزی خودایستا از بلندمرتبه ترین سازه های پوسته ای بشمار میروند و یکی از اجزاء مهم نیروگاهها را تشکیل میدهند. وظیفه اصلی این دودکشها، انتقال گازهای سمی ناشی از سوخت به سطحی بالاتر از سطح زمین میباشد. تحقیقاتی توسط شرفیانی و خسروی - 1994 - با استفاده از روش تحلیل غیرخطی استاتیکی - Pushover - و همچنین روش تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی - IDA - انجام شده است و در آن توسط رسم منحنی ظرفیت سازه، مقدار ضریب رفتار سازه محاسبه شده و رفتار دینامیکی سازه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. روش تحلیل Pushover از سال 1970 مورد استفاده قرار گرفته و در 20 سال اخیر پیشرفت چشمگیری داشته است و در اغلب آیین نامه های لرزه ای دنیا بمنظور بررسی و ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها توصیه شده است. در این روش رفتار غیرخطی مصالح مدلسازی شده و هز عضو بگونه ای طراحی میشود که دارای عملکرد مورد نظر در برابر زمینلرزه مورد نظر باشد.
تحلیل بار افزون یک روش تقریبی است که در آن پس از اعمال بارهای ثقلی، سازه در معرض بارهای جانبی با یک الگوی مشخص بصورت تدریجی - Incremental - قرار داده میشود. این عمل تا زمانی که مرکز جرم نوک سازه به یک مقدار تعریف شده برسد، ادامه می یابد . در تحقیق حاضر مدل سازه ای دودکش فلزی خودایستا اجراء شده در کشور ارمنستان، با استفاده از ضوابط ویرایش چهارم آیین نامه 2800 با در نظر گرفتن زمینهای 1، 2، 3 و 4 و محاسبه ضرایب سختی و میرایی خاک، تحت تحلیل بار استاتیکی غیرخطی قرار میگیرد و منحنی رفتار سازه برای هر کدام از زمینها رسم میشود و مقدار نیروی برشی پایه و تغییرمکان تسلیم سازه بر اساس دستورالعمل .FEMA 356 برای هر حالت محاسبه میشود. سپس توسط تحلیل تاریخچه زمانی خطی با استفاده از شتابنگاشتهای ثبت شده بر روی هر یک از انواع زمینها به تفکیک، مقدار برش پایه و تغییرمکان ماکزیمم بر اساس نوع خاک و شتاب طیفی Sa=0.20g ~ 0.50g محاسبه خواهد شد.
مبانی پاسخ لرزه ای سازه ها
رفتار واقعی غیرخطی سازه با یک رابطه دوخطی که نیروی جاری شده در آن Cy و تغییرمکان حد جاری شدن y میباشد، معادل در نظر گرفته میشود. اگر سازه در هنگام زمینلرزه رفتار خطی از خود نشان دهد، نیروی بیشینه اعمالی به آن Ceu خواهد بود. ولی در عمل بدلیل اتلاف انرژی در محدوده غیرخطی، نیروی کمتری در حد Cy به آن وارد شده و در این حالت تغییرمکان حداکثر سازه max خواهد بود. در شکل 1 ، s تغییرمکان لحظهای است که اولین جاری شدن قابل ملاحظه در یکی از اعضاء سازه رخ میدهد و یا به عبارتی اولین مفصل پلاستیک تشکیل میشود Ceu .
ضریب کاهش شکلپذیری نشان دهنده ظرفیت جدب انرژی در سازه میباشد و وابستگی قابل توجهی به رفتار چرخهای - Hysteresis - سازه دارد. روش محاسبه ضریب شکلپذیری بدین صورت میباشد که برای یک رکورد زمینلرزه مشخص، نمودار برشهای پایه ناشی از تحلیلهای خطی و غیرخطی و ضرایب کاهش با حد شکلپذیری مشخص برای هر یک از مدلهای سازهای بدست میآید. از حاصل تقسیم ضرایب کاهش مربوط به حالت خطی به حالت حاصل از رفتار غیرخطی ، ضریب شکلپذیری برای آن سیستم سازهای و زلزله مشخص بدست میآید. مطالعات انجام شده حاکی از آنست که کاهش شکلپذیری Rµ بشدت به نسبت شکلپذیری µ و پرید T بستگی دارد. وابستگی این ضریب به سخت شدگی مجدد کرنش - Strain Hardening - و نوع مدل رفتارهیسترزیس کمتر است .
معرفی مدل سازهای مورد بررسی
مدل اجزاء محدود دودکش فلزی بارتفاع 48/0 m ، با قطر 105 cm مورد نظر است. سیستم روسازه دودکش مورد نظر توسط دال سرشمع و 4 عدد شمع بقطر 80 cm و طول 9/0 m تحمل میشود. بر روی سیستم اجزاء محدود سازه و زیرسازه مورد نظر، بر اساس آیین نامه 2800 و خاکهای نوع 1، 2، 3 و 4 آیین نامه ، تحلیل استاتیکیغیرخطی مُدال انجام شده است.
