بخشی از مقاله
چکیده
ارائه یک طرح بهینه سازهای نیازمند آگاهی از چگونگی عملکرد سازهها در شرایط واقعی میباشد. نیل به این هدف، خود مستلزم برخورداری از یک ابزار مناسب است. بدین منظور در این مطالعه یک روش جدید برای تحلیل پیشرفته قابهای خمشی فولادی که یکی از پرکاربردترین سازههای ساختمانی میباشند، به عنوان ابزاری مناسب پیشنهاد میشود. در روش پیشنهادی، اثرات غیرخطی هندسه و غیرخطی ماده از قبیل اثرهای مرتبه دوم P- و P-، توزیع مجدد نیروهای داخلی به سبب شکلگیری مفاصل خمیری، کاهش سختی اعضاء به سبب جاری شدن فولاد و همچنین نقصهای هندسی اولیه، به طور مستقیم و دقیق در روند تحلیل وارد میشوند.
برای رسیدن به این هدف، ابتدا دو قاب خمشی فولادی 5 و 10 طبقه به صورت سهبعدی در نرمافزار SAP مدل گردید و پس از تحلیل استاتیکی خطی و مشخص شدن مقاطع اعضاء، آنالیز پیشرفته قابهایی دوبعدی از مدلهای یاد شده با استفاده از نرمافزار PAAP صورت گرفت و منحنی ظرفیت قابها رسم گردید و در نهایت به منظور صحتسنجی، پاسخهای بدست آمده از روش پیشنهادی با نتایج نرمافزار PERFORM-3D مقایسه شد.
در ادامه برای قابهای دو بعدی، مدلهای نقصصریح، بار فرضی معادل و کاهش بیشتر مدول مماسی که جهت مدلسازی نقصهای هندسی در روش تحلیل پیشرفته پیشنهادی به کار برده میشوند، با مدل بدون نقص مقایسه شد که مشخص گردید وجود نقص باعث کاهش ظرفیت باربری خواهد شد. همچنین به کمک روش تحلیل پیشرفته، یک بهینهسازی در سایز اعضاء صورت گرفت که دلیل اصلی این بهینهسازی بازتوزیع لنگر غیرالاستیک میباشد. سپس مقاطع بهینه شده با مقاطع قبلی ناشی از طراحی LRFD مقایسه شد. همچنین در این روش به دلیل استفاده از روشهای مستقیم تحلیل و عدم محاسبه ضریب طول مؤثر اعضاء، حجم و زمان محاسبات کاهش یافت.
-1 مقدمه
تحلیلهای پیشرفته ابزارهای مناسبی برای درک چگونگی رفتار واقعی سازهها بدست میدهند. به عنوان یک تعریف، تحلیل پیشرفته به هر روشی اطلاق میگردد که مقاومت و پایداری یک سیستم سازهای و هر عضو آن را به روشی تعیین نماید که نیازی به بررسی جداگانه ظرفیت عضو نباشدمعمولاً. به این گونه تحلیلها، تحلیل غیرالاستیک مرتبه دوم گفته میشود که در شکل 1 قابل مشاهده میباشد .[1]
به طور کلی در روش طراحی LRFD حاضر، برای تحلیل یک سیستم سازهای با استفاده از یک تحلیل الاستیک، اعضاء از سیستم سازهای جدا میشوند و توسط منحنیهای مقاومت عضو و معادلات اندرکنش که در آییننامه [2] AISC-LRFD موجود میباشد، طراحی میشوند. کهغالباً اندرکنش بین سیستم سازهای و اعضای آن از طریق مفهوم ضریب طول مؤثر که سختیهای زیادی را هم دارد، نشان داده میشود.
جهت غلبه بر محدودیتهای روش طول مؤثر یا هر روش قدیمی دیگر نیاز به در نظر گرفتن یک تحلیل پیشرفته احساس میشود - شکل .[3] - 2 شاید بتوان گفت روش تحلیل پیشرفته بدین دلیل نیاز است تا طراح سازه به ویژگیهای عمدهای که بر رفتار سازههای فولادی تأثیرگذارند، آشنا گردد. این ویژگیها معمولاً به دو گروه کلی تقسیمبندی میشوند: گروه اول شامل اثرات P- و P- و نقصها یا ناکاملیهای هندسی اعضاء میباشد که غیرخطی هندسی را شکل میدهند. و گروه دوم شامل تسلیمشدگی تدریجی که به دلیل تأثیرات تنش پسماند و عمل خمش بوده و متریال غیرخطی را تشکیل میدهند.
هر یک از عوامل یاد شده باعث کاهش سختی سازه خواهد شد که لزوماً باید اثر آنها طی یک مدلسازی لحاظ شود. روند این مدلسازی در روش آنالیز پیشرفته پیشنهادی، به کمک روش مفصل پلاستیک اصلاح شده انجام میشود. این روش با انجام اصلاحات ساده روی روش مفصل الاستیک- پلاستیک ایجاد میشود. برای در نظر گرفتن کاهش تدریجی سختی در مفصلهای پلاستیک و نیز بین مفصلهای پلاستیک، دو نوع اصلاح باید انجام شود. اول اینکه، تابع کاهش سختی برای انعکاس اثر تسلیمشدگی تدریجی در تشکیل مفصلهای پلاستیک اتخاذ شود. دوم اینکه، مفهوم مدول مماسی برای مدلسازی اثرات تنش پسماند اعضاء در بین دو مفصل پلاستیک استفاده شود .[3]
تحلیل پیشرفته پیشنهادی به دلیل مزایای فراوان، در سالهای اخیر رواج زیادی پیدا کرده است و همین عامل باعث گرایش برخی از محققان به این موضوع گردیده است، از قبیل: چن در سال [4] 1994، کیم و همکاران در سال [3] 1995، چن در سال [5] 1996، کیم و همکاران در سال [6] 1997، کیم و همکاران در همین سال [7]، کیم و همکاران در سال [8] 1999، چان در همین سال [9]، کیم و همکاران در سال 2000 [10]، کیم و همکاران در سال [11] 2001، کیم و همکاران در سال [12] 2002، چوی و همکاران در همین سال [13]، کیم و همکاران در سال [14] 2004، چان و همکاران در سال [15] 2005، چن در سال [1] 2008، آلوارنگا و همکاران در سال [16] 2009، هیو و همکاران در همین سال [17]، تای و همکاران در سال [18] 2011، هیو و همکاران در سال [19] 2012، اِنگوین و همکاران در سال [20] 2014، تای و همکاران در سال [21] 2015، ترونگ و همکاران در سال .[22] 2017
