مقاله کنترل پارامترهای غیرخطی ساز ه هابا استفاده ازتحلیل خطی

بخشی از مقاله

چکیده

امروزه این موضوع بخوبی روشن است که سازه ها در رویارویی با زلزله های قوی باید از میزان حداقلی از پارامترهای لرزه ای برخوردار باشند،چه درغیراینصورت در خطر فروریزی خواهندبود. بطور معمول کنترل برخورداری سازه از پارامترهای لرزه ای نظیر ضریب شکل پذیری ‚ضریب تقلیل ناشی از شکل پذیری R، ناشی از اضافه مقاومت Rs ،ضریب افزایش جابجایی Cdو...

بطور دقیق از طریق تحلیل غیرخطی مقدور میباشد . از آنجا که لازمه استفاده از این روش ها شناخت کافی به چگونگی رفتار غیرخطی مصالح و سازههاست که شاید برای پارهای از مهندسین مقدور نیست ، در این مقاله روشی ارایه گردیده که فقط با بهره گیری از خروجی تحلیل خطی پس از اتمام مرحله طراحی تمامی پارامترهای یاد شده محاسبه و از این طریق دقت انتخاب مقادیر این پارامترها که معمولاﹰ با استفاده از جداول آییننامهها انجام میشود قابل ارزیابی است.

مقایسه نتایج حاصل از این کار پژوهشی با تحلیلهای غیرخطی و نمایش دقت روش و قابلیت استفاده از آن در سازهها بویژه سیستمهای - MRF - بخشی از این مقاله را تشکیل میدهد. امکان بازنگری طراحی سازههاییکه پارامترهای لرزه ای آنها از دقت کافی برخوردار نیستند حاصل استفاده از روش ارایه شده میباشد . بدیهی است اینگونه کنترل پارامترهای لرزهای قابلیت اعتماد سازهها در برابر زلزلههای قوی را افزایش می دهد.

۱-مقدمه

خسارات جبران ناپذیر ناشی ازرخدادزلزله های قوی گواه بر آن است که امروزه شناخت لرزه ای سازه هاازاهمیت بالایی درطراحی سازه هابرخوردارمی باشد.ارزیابی دلایل پویایی سازه هادربرابرزمین لرزه های شدیدنشان داده است که بدلیل رفتارغیرخطی ویابه عبارت دیگرسازه ها بابرخورداری ازشکل پذیری،قادرنددربرابرچنین زمین لرزه هایی مقاومت نمایند.بنابراین لازم نیست طراحی سازه ها برای مقاومت موردنیازالاستیک - Elastic Strength Demand - آنهاانجام شودوباشناخت دقیق رفتارغیرخطی،می توان بااطمینان کافی ازپویایی آنها طراحی نمود.

دراین مقاله روش جدیدی ارایه شده است که مهندسین طراح،قادرباشند فقط بایکبارتحلیل خطی چه به کمک برنامه های کامپیوتری تحلیل خطی، چه به کمک روش پخش لنگر،رفتارغیرخطی سازه را پیش بینی نموده واز آن طریق به پارامترهای لرزه ای نظیر ضریب شکل پذیری - - µ ،ضریب تشدیدجابجایی - - Cd، ضریب کاهش ناشی ازشکل پذیری - - Rµ و ضریب کاهش ناشی ازاضافه مقاومت - RS - سازه پی ببرند.

- محاسبات مربوط به مقادیر پارامترهای لرزه ای فوق با استفاده از برنامه های غیرخطی چه فولادی وچه بتنی به مقدار زیادی توسط پژوهشگران انجام شده است.]۱و۲و۳[لیکن چون اجرای محاسبات دقیق چنین سازه هایی مستلزم آگاهی های ویژه سازه ایست،دراین مقاله سعی شده است روشی بسیار ساده یرای دست یابی به پارامترهای لرزه ای به شرح فوق ارایه گردد،تا میزان دقت طراحی سازه بویژه در استفاده ازضریب رفتار وکنترل جابجایی نهایی قابل دسترسی گردد.به بیان دیگر بنظرمی رسد اعتبارتمامی محاسبات خطی باچنین روشهایی باید کنترل گردد.

۲-مبانی وفرضیات

ازآنجاکه دو محورمتعامدجابجایی - ویادوران - ونیروبه لحاظ ریاضی کاملامستقل می باشندلذا می توان بدون توجه به محور قایم،مقادیرجابجایی - ویادوران - حاصل ازتحلیل خطی راجایگزین مقادیر نظیر غیر خطی نمود.

سازه هابرای تعیین پارامترهای روش ارایه شده به روش حدی - - AISC-LRFDطراحی شده وحدامکان پلاستیک شدن ستونهاپس ازمفصل شدن تیرهاصورت گرفته است .به بیان دیگرنظریه ستون قوی-تیرضعیف رعایت گردیده است.بدیهی است که این روش برای سازه ای که این نظریه در مورد آن رعایت نشده نیزقابل دسترسی است.مفهوم آن اینست که مقادیر پارامترهای لرزه ای که بااین روش بدست می آید از مقادیرواقعی سازه های معمولی کمی بیشتر است واگر نشانی از بی اعتباری در آن به چشم بخورد قطعا باید در طراحی تجدید نظر گردد.

۱-تحلیل گام به گام تازمانی پیش برده میشودکه جابجایی نسبی طبقات ویادوران به حدمجازغیرخطی خودبرسد.

۲- از آنجا که ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری - - R µ ازتقسیم برش پایه درحالت خطی به برش پایه نهایی بدست می آید، برای بدست آوردن برش پایه درحالت خطی به طریق زیر عمل شده است]۴و۵.[

درروابط فوق:

am ضریب بزرگ نمایی و - Sa/g - 1شتاب طیف نیازو - Sa/g - 2شتاب طیف ظرفیت وSRvضریب کاهش طیفی وКضریبی است که بستگی به نوع منحنی هیسترسیس سازه دارد - برای - К=2/3 MRF وµضریب شکل پذیری سازه وAشتاب مبنای طرح وT0پریودخاک محل وTپریود نهایی سازه و∆uجابجایی نهایی سازه وVuبرش پایه نهایی میباشند.

۳-گامهایمتوالیروشپیشنهادی

۳-۱ ابتداسازه موردبحث تحت بارگذاری W    ABI    V  مطابق آیین نامه قرارداده می شودو بهصورت بارگذاری مثلثی وارونه در ارتفاع توزیع می گرددو جابجایی نسبی ماکزیمم و همچنین دوران ماکزیمم و نیز جابجایی بام محاسبه میگردد.

۳-۲ با بدست آوردن نسبت جابجایی نسبی مجازغیرخطی ،2.5% - hیا% - 2.0،به جابجایی نسبی ماکزیمم سازه - - δmaxو همچنین دوران مجاز غیرخطی - θp - به دوران ماکزیمم سازه - θmax - ضریب کنترل کننده - SCC - راپیدا میکنیم.