بخشی از مقاله
چکیده :
رفتار لرزه ای سازه های فضایی با توجه به حساسیت آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است که بدلیل پیچیدگی آن و نبود آیین نامه ای معتبر در این زمینه کاری وقت گیر خواهد بود. از این رو تحقیقات انجام گرفته در این زمینه بیشتر بر پایه قضاوت مهندسی استوار میباشند. لذا در این تحقیق سعی شده که تا حد امکان رفتار لرزه ای و ضریب رفتار این سازه ها کمی عمیق تر مورد بررسی قرار گیرد.
در این تحقیق سه نوع شبکه تخت دولایه با نسبت ارتفاع به دهانه متغییر انتخاب گردیده و تمامی مدل ها برای بارهای ثقلی تحلیل و برای ترکیب بار مورد نظر طراحی و بهینه گردیده و پس از یک آنالیز خطی تحت ترکیب بار خاص، آنالیز استاتیکی غیر خطی - پوش آور - از ادامه این آنالیز با ملاحظه رفتار پس کمانشی اعضای فشاری آغاز شده است سپس به روش طیف ظرفیت برای هر یک از سازه ها تغییر مکان هدف محاسبه و با استفاده ازاین تغییر مکان یک بار دیگر آنالیز های فوق برای حصول منحنی نیرو - تغییر مکان نهایی سازه انجام گرفته است. ضریب رفتار با میانگین گیری از ضریب رفتار 12 مدل بدست آمده است.
-1 مقدمه
مدتها تصور می شد که سازه های فضایی به دلیل سبکی و سختی ذاتی زیاد در مقابل زلزله آسیب پذیر نخواهند بود، ولی مشاهدات اخیر عکس این موضوع را ثابت کرده اند. لذا مطالعات لرزه ای این سازه ها اخیراً مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. تحلیل دینامیکی سازه های فضایی به دلیل درجات نامعینی زیاد آن کاری دشوار و وقت گیر خواهد بود، از این رو در برخی آیین نامه ها پیشنهاد می شود از تحلیل استاتیکی معادل به جای تحلیل دینامیکی استفاده شود.
یکی از پارامتر های مهم تحلیل استاتیکی ضریب رفتار سازه میباشد. هرچقدر ضریب رفتار با دقت بیشتری انتخاب گردد رفتار سازه به رفتار واقعی نزدیکتر خواهد بود و برعکس. ضریب رفتار برای انواع سازه ها قابل محاسبه میباشد ولی عدم وجود آیین نامه ای معتبر برای سازه های فضایی گاهاً موجب بروز بعضی ابهامات در محاسبه ضریب رفتار این سازه ها میگردد.
یکی ازاین ابهامات مقدار تغییر مکان هدف برای این نوع سازه ها میباشد، چرا که با تغییر این مقدار ضریب رفتار سازه تغییر خواهد کرد. در این مقاله از روش طیف ظرفیت برای محاسبه تغییر مکان هدف برای تک تک مدل ها استفاده شده و برای محاسبه ضریب رفتار و تغییر مکان هدف از آیین نامه های FEMA-356 وATC-40استفاده گردیده است.
-2 موارد و روش ها
1-2 رفتار غیر خطی
در تحلیل استاتیکی معادل اجازه ورود سازه را به ناحیه غیر خطی را نمیدهیم یعنی رفتار تنش - کرنش مصالح را به صورت خطی فرض می کنیم که این امر باعث کاهش چشم گیر حجم محاسبات میشود ، لذا اگر هر یک از اعضا سازه وارد ناحیه غیر خطی شود ماتریس سختی سازه تغییر خواهد کرد. برای حل این مشکل در تحلیل میتوان بار را به صورت افزون و گام به گام به سازه وارد کرد.
در این تحقیق بار افزون به گونه ای انتخاب شده است که در هر گام بارگذاری تغییر مکانی در حدود 1/20 برابر تغییر مکان هدف در گره هدف ایجاد شود، اگر تغییر مکان مساوی یا بیشتر از مقدار مذکور باشد برش پایه و تغییر مکان نظیر آن گام یکی از مختصات منحنی نیرو - تغییر مکان سازه خواهد بود در غیر اینصورت اطلاعات آن گام نقشی در منحنی نیرو – تغییر مکان سازه نخواهند داشت.
پس از هر بار بارگذاری تغییر مکان ها و طول جدید اعضا محاسبه و سپس ماتریس سختی جدید سازه با ملاحظه رفتار غیر خطی و پس کمانشی اعضا محاسبه شده و در گام بعدی بارگذاری به عنوان ماتریس سختی جدید سازه در نظر گرفته شده است. این روش پوش آور نام داردکه یک روش بسیار مناسب برای تعیین ضریب رفتار سازه ها میباشد.
2-2 تحلیل و طراحی
سازه های مورد نظر در این مقاله - شکل - 1 برای بارهای ثقلی تحلیل و طراحی شده اند و سپس شتاب قائم زلزله به صورت بار افزون تا رسیدن نقطه هدف به تغییر مکان هدف ادامه یافته است تا رفتار سازه بررسی شود. در هیچ آیین نامه ای در مورد مقدار تغییر مکان هدف برای سازه های فضایی بحثی نشده است، ولی در آیین نامه ATC-40 روش هایی برای محاسبه نقطه عملکرد سازه پیشنهاد شده است، که می توان از طریق آن تغییر مکان هدف را محاسبه کرد. در این مقاله از روش طیف ظرفیت برای محاسبه تغییر مکان هدف برای هریک از سازه ها بهره گرفته شده است.
شکل - - - 1 مدل های انتخابی
سازه های مورد نظر برای بارهای ثقلی - به جز شتاب قائم زلزله - تحلیل و طراحی شده و پس از بهینه سازی سازه تحلیل پوش آور انجام گرفته است. سازه های فضایی علیرغم سختی ذاتی زیاد، سازه ای بسیار حساس میباشند
