بخشی از مقاله
خلاصه
ارزیابی پاسخ لرزه ای ساختمان های بنایی، بازنمود دهنده ی موضوعی مرتبط هم در زمینه ی تحقیقات و هم در زمینه ی حرفه ی مهندسی است. در این مقاله، یک رویکرد المان گسسته برای ارزیابی رفتار لرزه ای ساختمان های بنایی ارائه می گردد. شیوه شناسی ارائه شده، بر یک شیوه ی غیرخطی مکانیکی ساده مبتنی است که با استفاده از هزینه ی محاسباتی کمتر نسبت به یک شبیه سازی المان محدود غیرخطی، قادر به پیش بینی هر دو گونه از رفتارهای غیرخطی درون صفحه ای و برون صفحه ای یک جزء بنایی، و در مجموع، یک ساختمان بنایی می باشد. چنین به نظر می رسد که نتایج حاصله برای استفاده ی شیوه شناسی پیشنهادی در جهت پیش بینی پاسخ لرزه ای غیرخطی ساختمان های بنایی از طریق تحلیل های استاتیکی غیرخطی تناسب داشته باشند.
مقدمه
مسئله ی ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای یک ساختمان بنایی موجود، بازنمود دهنده ی یک موضوع مرتبط بسیار عملگرایانه، و در عین حال یک کار بسیار دشوار می باشد. به منظور برآورد آسیب پذیری لرزه ای یک ساختمان موجود و تعیین این مسئله که آیا یک سازه نیازمند نوعی بهبود لرزه ای می باشد، تحلیلگر سازه نیازمند ابزارهای عددی ساده و کارآمدی است که پیچیدگی و تقاضای محاسباتی آن ها برای تامین اهداف عملگرایانه ی مهندسی تناسب داشته باشند.
در همین حال، شبیه سازی رفتار دینامیکی غیرخطی یک سازه ی بنایی، بازنمود دهنده ی مسئله ی بسیار چالش برانگیزی است که نیازی مبرم به استفاده از مدل های المان محدود غیرخطی پرهزینه ی محاسباتی، و از همه مهمتر، به قضاوت های بسیار تخصصی دارد. به همین دلیل، در سال های اخیر بسیاری از مولفان اقدام به ایجاد و بسط شیوه شناسی های ساده سازی شده ای نموده اند که با استفاده از تلاش محاسباتی تقلیل یافته در مقایسه با شبیه سازی المان محدود غیرخطی، می بایستی قادر به شبیه سازی رفتار لرزه ای غیرخطی ساختمان های بنایی و همچنین ارائه ی نتایجی عددی باشند که بتوانند برای تامین اهداف عملگرایانه ی مهندسی به قدر کافی دقیق به نظر برسند. یک مرورگری کلی در ارتباط با توسعه های کدی - دستوری یا قانونی - اخیر شیوه های مدرن و پیشرفته برای طراحی مقاوم در مقابل زلزله ی تحلیلی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
در این مقاله، یک المان گسسته ی سه بعدی استخراج شده از طریق بهبوددهی یک ماکرو المان صفحه ای پیشتر معرفی گردیده از سوی همین نویسندگان [کالیو و همکاران، 2005، و پانتو، ]2006 ارائه خواهد گردید. المان مبنایی که برای شبیه سازی پاسخ درون صفحه ای ایجاد و بسط گردیده است، متشکل است از یک چهارگوش - پنل - بخش بندی شده ی دارای چهار لبه ی صلب و چهار راس مفصلی متصل گشته توسط دو فنر غیرخطی قطری، به نحوی که هر لبه ی صلب می تواند از طریق توزیعات گسسته ی فنرهای غیرخطی دارای مقاومت کششی محدود - میانجیگران یا واسط های اتصالی - به سایر المان ها متصل گردد.
این المان گسسته ی صفحه ای برای شبیه سازی رفتار غیرخطی ساختمان های بنایی ای استفاده گردیده است که دیوارهای بنایی آن ها در معرض نیروهای درون صفحه ای قرار دارند، و پاسخ برون صفحه ای دیوارهای بنایی مد نظر قرار نگرفته اند. به منظور غلبه بر این محدودیت قابل ملاحظه، ماکرو المان صفحه ای از طریق وارد کار نمودن یک بعد سوم و درجات آزادی اضافی لازمه، با هدف تشریح سینماتیک برون صفحه ای دیوارهای بنایی، مورد بهبوددهی قرار گرفته است.
این غنی سازی المانی به دلیل عدد بزرگتر درجه ی آزادی و همچنین به علت وارد کار شدن المان های غیرخطی اضافی لازمه برای توصیف رفتار مکانیکی برون صفحه ایالمان، مشخصاً مولد تلاش محاسباتی افزوده ای بوده است. با این حال، پیچیدگی افزایش یافته ی این مدل، به واسطه ی این اصل تحت موازنه قرار می گیرد که مکانیسم های درون صفحه ای و برون صفحه ای در قالب مدلی منحصر به فرد مد نظر قرار می گیرند. به منظور نشان دادن توانایی بالقوه ی رویکرد پیشنهادی، مکانیسم های برون صفحه ای به خوبی شناخته شده ی راندله به صورت عددی و در همراهی با مثالی در ارتباط با رفتار کلی یک کلیسای تک صحن بنایی معمولی مورد شبیه سازی قرار گرفتند.
ماکرو المان صفحهای
المان گسسته ی صفحه ای به نحوی تدبیر گردیده است تا قادر به شبیه سازی رفتار مکانیکی دیوارهای بنایی در شرایط قرار گیری در معرض بارگذاری درون صفحه ای باشد. این المان از یک طرح بندی مکانیکی ساده تشکیل می یابد که می بایستی بازنمود دهنده ی یک جزء بنایی تحت شمول قرار گرفته در یک چهارضلعی بخش بندی شده با لبه های صلب و رئوس مفصلی اتصال یافته از طریق فنرهای قطری بوده، و بتواند شبیه سازی کننده ی تغییرشکل پذیری برشی باشد.
همان گونه که در شکل - 1 - نیز نشان داده شده است، این چهارضلعی - پنل - می تواند با سایر المان ها در طول هر لبه، و به واسطه ی توزیعات گسسته ی فنرهای غیرخطی دارای مقاومت کششی محدود - رابط ها - اندرکنش گری نماید. هر واسط شامل فنرهایی عمود بر لبه های صلب متصل گشته از طریق فنرها - فنرهای عرضی - و یک فنر موازی با این لبه ها - فنر لغزشی - است. کلیت مجموعه ی فنرهای غیرخطی - ; N links پیوندهای , - N اجازه و امکان انجام یک شبیهسازی موثر در ارتباط با مکانیسمهای فروپاشی درون-صفحهای مصالح بنایی شکل - 2 - را آن گونه که در شکل - 3 - گزارش گردیده است، فراهم میآورد.
