بخشی از مقاله
چکیده
در سال های اخیر یک روش استاتیکی غیر خطی - NSP - بعنوان روشی متداول به منظور پیش بینی نیروی لرزه ای و نیازهای تغییر شکل برای ارزیابی عملکرد سازه¬ها، مورد بررسی قرار گرفته است. با این حال، این ابزار ارزیابی به ساختمان های منظم و کم ارتفاع محدود شده است که در آن، مود ارتعاش اصلی بر رفتار سازه ای تسلط دارد. اخیرا، برخی روش های پیشرفته برای نظارت بر معایب این روندهای معمول ارائه شده اند. در مطالعه حاضر، یک روش استاتیکی غیر خطی با توجه به تاثیرات مودهای بالاتر در پاسخ های لرزه ای ارائه شده است. این راهکار یک فاکتور توزیع را برای هر مود بر اساس توزیع برشی مودال تعیین می کند. فاکتور توزیع پیشنهادی می تواند برای تعیین اهمیت هر مود در شکل گیری الگوی بار جانبی بکار گرفته شود. برای بازبینی نتایج، انواع دیگری از آنالیز نیز بر اساس پوش اور اجرا شده اند و پاسخ های بدست آمده از هر NSP با پاسخ های بدست آمده از آنالیز تاریخچه پاسخ غیر خطی دقیق مقایسه شده اند - ؛NL . - RHA نتایج نشان دهنده کارآمدی روش پیشنهادی در پیش بینی دقیق مطالبات لرزه ای ساختمان های با ارتفاع زیاد می باشد.
کلمات کلیدی:متداول, لرزه, ارتعاش, آنالیز, استاتیکی
-1 مقدمه
روش استاتیکی غیرخطی بعنوان راه حلی برای پیشگیری از دشواری های آنالیز دینامیکی غیر خطی پیشنهاد شده است. در روش پوش اور، گره کنترلی سازه به یک جابجایی هدف از پیش تعیین شده منتهی می شود و تحت نیروهای جانبی قرار دارد که به صورت یکنواختی با یک توزیع یکسان ارتفاع افزایش می یابند. اخیرا، در آیین نامه های ساختمان، الگوهای متفاوتی از جمله یکنواخت، مثلثی و توزیع¬های مود اول برای بار جانبی بکار گرفته شده است. تحت این الگوهای بار، پاسخ ها برای ساختمان های کم ارتفاع رضایت بخش هستند که در آن رفتار سازه ای در درجه اول بوسیله مود اصلی کنترل می شود. با این حال، استفاده ازهمین روش ها برای تخمین نیاز لرزه ای ساختمان های دارای ارتفاع زیاد مناسب نمی باشد همانطور که نتایج بدست آمده دارای عدم دقت می باشند.
این مسئله ممکن است به دلایل مختلفی باشد که مهم ترین آنها حذف تاثیرات مودهای بالاتر بر رفتار سازه می باشد. ب1ب اخیرا، مطالعاتی به منظور بررسی تاثیرات مود بالاتر انجام شده اند. این تلاش ها باعث گسترش آنالیز استاتیکی غیر خطی و توسعهبرخی تکنیک های با ارزش شده اند.یکی از این روش های پیشرفته آنالیز پوش اور مودال - MPA - می باشد که بر اساس تئوری دینامیک های سازه ای می باشد. در بازه الاستیک، روش MPA معادل با آنالیز طیف پاسخ می باشد - . - RSAقبلا یک آنالیز پوش اور مودال اصلاح شده پیشنهاد شده بود که در آن پاسخ های مودهای بالاتر بوسیله یک آنالیز طیف پاسخ محاسبه شده بودند چرا که پاسخ های سازه که تحت بردارهای بار مود بالاتر واقع شده اند در بازه الاستیک قرار دارند.
پوش اور دارای چند مود - - MMP از دیگر روش های پیشنهاد شده بر اساس پوش اور می باشد که در آن مطالبات لرزه ای تعیین کمیت نشده اند. در تکنیک ترکیب نتایج پوش اور - PRC - ، برخی آنالیزهای پوش اور با استفاده از اشکال مود بعنوان هر الگوی بار تحلیلی اجرا شده اند. پاسخ های اوج PRC با استفاده از جمعبندی وزنی هر یک از نتایج آنالیز پوش اور بدست آمده اند. در سال 2003، Tysh×Shang×Jan و همکارانش روش کران بالا - UB - را بر اساس جابجایی هدف مشخص و الگوی بار جانبی ارائه کردند. در این مطالعه، نرخ های توزیع مودهای بالاتر تا اولین مود ارائه شدند. ثابت شد که دو مود اول دارای نرخ های توزیع بزرگ هستند و توزیع مودهای بالاتر در پاسخ جابجایی می تواند نادیده گرفته شود.
بنابراین، در تکنیک کران بالا، نسبت مود دوم در هر دو الگوی بار جانبی و جابجایی هدف معرفی شده مورد بررسی قرا می گیرد. نتایج نشان می دهد که برای ساختمان های با ارتفاع کم، روش های متداول - مود اول و دیگر توزیع های نیروی - FEMA دقیق تر از روش کران بالا می باشد. در ساختمان های بلند، تکنیک کران بالا دارای عملکرد مطمئن تری نسبت به روش های مرسوم می باشد. در سال 2015، Poursha و همکارانش یک روش بسط یافتهو اصلاح شده از پوش اور کران بالا - EUB - را ارائه کردند. در این راهکار، مطالبات لرزه ای بوسیله پوشش پاسخ های اوج کران بالاوآنالیزهای پوش اور مرسوم اصلاح شده اند.
-2 روش استاتیکی غیرخطی
در EUB الکوی بار UB برای چهار مود اول بسط داده شده است. روش استاتیکی غیرخطی پیشنهاد شده در Eurocode×8דEC8” که بوسیله Fajfar و همکارانش توسعه داده شده است، نتایج مناسبی را برای قاب های مسطح فراهم کرده است.با این حال، این روش همواره در مورد سازه های نامنظم در صفحه مناسب نمی باشد. اشکال اصلی این روش کمبود دقت در تخمین جابجایی و تغییرمکان لبه سخت می باشد.برای غلبه بر این کمبود، روش N2 تعمیم یافته - EN2 - بوسیله Kreslin و Fajfar توسعه داده شد. این روش می تواند پیش بینی جابجایی کف و تغییر مکان طبقه لبه سخت ساختمان را با توجه به روش N2 بطرز قابل ملاحظه ای بهبود بخشد.در روش N2 تعمیم یافته، فرض شده است که سازه در بازه الاستیک باقی بماند درحالیکه در مودهای بالاتر ارتعاش می کند. آنالیز مودال الاستیک، نتایج را در بخش های بالاتری از ساختمان کنترل می کند و پاسخ های پوش اور برای بخش های پایین تری در این روش مرتبط می باشند. [1]
پوش اور های تطبیقی مبنی بر جابجایی و نیرو از دیگر روش های مبنی بر پوش اور هستند که بوسیله Antoniou و Pinho توسعه یافته اند. در پوش اور تطبیقی مبنی بر نیرو - FAP - ، الگوی بارجانبی از طریق ترکیب نیروهای طبقه مودال بدست آمده اند تا مودها را با استفاده از SRSS - یک روش آماری - بررسی نماید.با این حال، هیچ تفاوت قابل ملاحظه ای بین نتایج روش مبنی بر نیروی غیر تطبیقی و تطبیقی وجود ندارد. علاوه براین، این امر نمی تواند همواره نامشخص باشد که نتایج حاصل از SRSS منجر به مقادیر مثبت شده و روش دارای عملکرد ضعیفی است.[2]این بدان معناست که، استفاده از قانون ترکیب SRSS منجر به تغییراتی در ماهیت مودهای بالاتر می شود در حالیکه هیچ مشکلی در مود اول وجود نداشته است. پوش اور تطبیقی مبنی بر جابجایی - DAP - مشابه FAP می باشد، درحالیکه یک بار جابجایی به جای اعمال نیرو در روش DAP بکارگرفته شده است.ب2ب.×
-3 آنالیز پوش اور
در آنالیز پوش اور تک مرحله ای، یک الگوی بار مثلثی معکوس - TLP - برای ساختمان های با ارتفاع متوسط و یک توزیع نیروی یکنواخت برای ساختمان های با ارتفاع زیاد مورد استفاده قرار گرفته اند. CMP چند مرحله ای یک آنالیز استاتیکی غیر خطی متوالی است که از الگوهای بار مود متفاومتی استفاده می کند تا زمانی که بام به جابجایی هدف از پیش تعیین شده برسد.در آنالیز پوش اور چند مرحله ای، با تمام شدن کامل یک مرحله، مرحله بعدی با همان حالت سازه ای ابتدایی همانند انتهای مرحله قبلی شروع می شود. اگرچه این روش نتایج مناسبی را برای سطوح بالاتر ارائه می کند، اما نتیجه برای سطوح پایین تر مناسب نمی باشد.به طور خلاصه، CMP تاثیرات مودهای پایین تر را تخمین می زند. این مشکل با استفاده از روش اتخاذ شده توسط نویسندگان حل شده است که در آن یک روش مرسوم موازی را بکار می گیرند - آنالیز پوش اور تک مرحله ای با استفاده از الگوهای بارگذاری یکنواخت یا مثلثی معکوس - .
پاسخ های سطوح بالاتر غالبا از CMP چند مرحله ای حاصل شده اند و پاسخ های سطح پایین تر از روش های مرسوم بدست آمده اند.در سال 2015، یک CMP تعمیم یافته بوسیله Poursha و همکارانش به منظور تخمین نیازهای لرزه ای ساختمان های تحت تاثیر دو جزء افقی حرکات زمین توسعه داده شد. CMP تعمیم یافته قادر به پیش بینی جابجایی های لرزه ای در لبه های سخت و انعطاف پذیر در ساختمان های دارای پلان نامتقارن دو طرفه با دقت مناسب بود.در مطالعه حاضر، روش پوش اور مبنی بر برش مودال - MSP - برای بررسی تاثیرات مود بالاتر توسعه یافته است. در این روش یک الگوی بار جانبی منطقی بر اساس بخش برشی مودال ارائه شده است که آن را قادر به تخمین نیاز لرزه ای ساختمان ها می کند.در بخش های زیر، آنالیز پاسخ مودال و برخی روش های مبنی بر پوش اور معرفی شده اند، که بدنبال آن فرمولاسیون روش MSP قرار دارد.ب1ب×
-4 آنالیز پاسخ مودال
معادله دیفرانسیل حاکم بر پاسخ یک سیستم چند درجه آزادی - MDOF - که تحت حرکت انتخاب شده زمین قرار دارد می تواند مطابق معادله زیر تعریف شود:
