دانلود پایان نامه
توضیحاتی در مورد بدست آوردن ظرفیت سازه از طریق آنالیز استاتیکی غیر خطی و کار محققان مختلف در این مورد اشاره شده است.بطور کلی بدست آوردن ظرفیت با استفاده از روش استاتیکی غیر خطی می تواند به عنوان راهکار و جایگزین مناسبی برای روش دینامیکی افزاینده باشد.
از روشهای تحلیل استاتیکی غیر خطی می توان به روش ضرایب، روش طیف ظرفیت و روش N2 اشاره کرد. تفاوت روش ها عمدتا در نحوه بارگذاری می باشد. در حقیقت شکل بارگذاری جانبی نشان دهنده و عامل توزیع نیروهای اینرسی در یک زمین لرزه طرح است. بارگذاری ها رایج شامل، مود اول شکل ؛ شکل مثلث معکوس، مستطیلی، بار جانبی معادل، متناسب با نیروی حاصل از تحلیل طیفی خطی، شکل مود اول متغیر تطابق یابنده و ترکیب چند مود می شود.
از جمله آییننامه معتبر که از روشهای تحلیل استاتیکی غیرخطی متفاوتی که استفاده می کنند، آییننامه FEMA-356، آییننامه Eurocode8 ،آییننامه ATC40 ،آییننامه BSL 2000 قابل ذکر هستند.
پاسخ های دو روش مودال و جابجایی – محور با آنالیز دینامیکی غیر خطی مقایسه شدند.پاسخ های از جنس نیرو و جابجایی که هر یک از روش ها محاسن و معایب آن ها گفته شده است.روش مودال در پاسخ های جابجایی از لحاظ دقت و روند پاسخ ها به پاسخ های دینامیکی نزدیک تر است.روش جابجایی – محور از پاسخ های بهتری در زمینه ی نیرو برخوردار است.
نمودار های ظرفیت بدست آمده از روش های استاتیکی و دینامیکی افزاینده هم پوشانی مناسبی را در برخی پاسخ ها نشان می دهد.
هم چنین به بیان روش تحقیق و اهداف مورد نظر در این تحقیق اشاره شده است.
فصل دوم
تحلیل استاتیکی غیرخطی معادل ودینامیکی افزاینده
2-1: پیشگفتار
چنانچه از سازه انتظار برود که در زمان وقوع زمین لرزه با تغییر شکل های پلاستیک، نیروی ویرانگر زلزله را جذب کند، در آن صورت استفاده از روش های تحلیل خطی (الاستیک) برای تخمین پاسخ های سازه همراه با خطای بسیار زیاد خواهد بود. بنابراین در سطوح عملکرد پایین مانند سطح ایمنی جانی و یا سطح آستانه فروریزش (سطوحی که در روش طراحی بر اساس عملکرد تعریف می شوند)، که به طور قطع نیاز به در نظر گرفتن رفتار غیرخطی سازه میباشد، استفاده از روش های تحلیل غیر خطی ضرورت می یابد.
آشکار است که تحلیل دینامیکی غیرخطی (NL-THA)، به عنوان یک راه حل نهایی، می تواند پاسخ های تقاضا را با دقت قابل اطمینانی معین کند. پاسخ ها، شامل؛ نیرو ها، تغییر مکان ها و نیز آسیب اعضاء می باشند. دلایلی وجود دارد که استفاده از این روش را محدود به موارد خاص و پروژه های تحقیقاتی می کند. در انجام این تحلیل به تعداد محدودی زمین لرزه که سه مؤلفه مختلف از هر کدام ثبت شده باشد، نیاز است. چنانچه بخواهیم عدم قطعیت های موجود در شدت زمین لرزه،مدت زمان وقوع زمین لرزه، مشخصات فرکانسی، فاصله گسل ها تا مکان مورد نظرو موارد دیگر را کاهش دهیم، می باید از تعداد زیادی زمین لرزه استفاده کنیم. همچنین مدلسازی در این نوع تحلیل باید قابلیت در نظر گرفتن رفتار چرخهای (Hysteretic) تک تک اعضا و مشخص کردن حالت حدی (نهایی) اعضا در سطح عملکرد مورد نیاز را دارا باشد. که این نیز بر پیچیدگی، زمان و هزینه تحلیل می افزاید. علاوه بر آن مشکلاتی که در توجیه و تفسیر نتایج حاصله ظاهر می شود، را نیز باید در نظر گرفت . به این ترتیب نیاز به روشی که با دقت خوبی بتواند پاسخ های تقاضا را بدست آورد و درگستره زیادی از زمین لرزه ها، نتایج محافظه کارانه داشته باشد، احساس می شود. پس به اختصار می توان گفت، تحلیل استاتیکی غیر خطی معادل، یک روش تقریبی و کاربردی برای تخمین پاسخهای لرزهای ساختمان به سادهترین شکل ممکن است.
2-2: شرح روش تحلیل استاتیکی غیرخطی معادل
همانطور که پیش تر توضیح مختصری ارایه شد، محاسبه پاسخ های تقاضا با روش تحلیل استاتیکی غیرخطی، شامل چند مرحله می باشد. تعیین تغییر مکان هدف مدل یک درجه آزادی معادل، اصلی ترین قسمت این روش میباشد. برای اینکه تخمین بهتری از رفتار سازه در محدوده غیر خطی داشته باشیم، می باید منحنی ظرفیت کلی سیستم از مرحله رفتار الاستیک سازه تا مرحله تشکیل مکانیزم در سازه و آغاز فرو ریزش سازه را شامل شود. تعیین منحنی ظرفیت با استفاده از تحلیل بار فزآینده (Pushover) انجام می شود.
تحلیل بار فزآینده یک تحلیل استاتیکی غیرخطی تحت اثر بارهای جانبی افزایشی است. در حالت کلی از این تحلیل برای بدست آوردن ظرفیتهای موجود سازه و یا تخمین پاسخهای سازه استفاده می کنند. با افزایش تدریجی بار جانبی، سازه تغییر شکل می دهد، در ابتدا بدلیل رفتار الاستیک سازه، منحنی نیرو- تغییر مکان خطی است. اما پس از تسلیم شدن اولین عضو، این منحنی با شیب کمتری ادامه می یابد. با اعمال نیروی بیشتر، عضوهای بیشتری به حد تسلیم میرسند. و با ادامه این روند، تنش در مقاطع مختلف افزایش می یابد و در مقاطع تسلیم شده به حد تشکیل مفاصل پلاستیک (Plastic Hinge) نزدیک میشود. با تشکیل مفاصل پلاستیک مختلف در اعضا، سازه به سمت مکانیزم پیش میرود. در ادامه بار جانبی به حدی می رسد که سازه ظرفیت تحمل آن را نداشته و سازه فرو می ریزد. این حد را مقاومت یا ظرفیت نهایی سازه می نامند.بنابراین شکلپذیری، مکانیزم های سازه از این تحلیل بدست میآید. یک مثال ساده از تحلیل بار فزآینده در شکل(2-1) نشان داده شده است.
برای تخمین پاسخهای سازه مانند تغییر مکان طبقات، برش طبقات و لنگر واژگونی، تغییر مکان نسبی طبقات در اثر زمین لرزه طرح از این تحلیل استفاده میشود. بنابراین یکی از اهداف انجام این تحلیل برآورد رفتار مورد انتظار یک سیستم سازهای به کمک تخمین مقاومت و تغییر شکل مورد نیاز به وسیله انجام یک تحلیل استاتیکی غیرخطی تحت اثر زمین لرزههای طراحی و پس از آن مقایسه مقادیر مورد نیاز (Demands) با ظرفیتهای موجود (Capacities) در سطح عملکردی (Performance level) مورد نظر است.
یک مثال ساده از تحلیل Pushover در شکل(2-1) نشان داده شده است. به بیان ساده، تحلیل استاتیکی غیرخطی معادل را با فرضیات ساده کننده میتوان به صورت یک سری تحلیلهای الاستیک برای مراحل افزاینده بار که مقاومت خمشی هر کدام از اعضا به مقاومت تسلیم میرسند و مفصلهای پلاستیک (Plastic Hinge) تشکیل میشوند در نظر گرفت. این تحلیل (افزایش بار جانبی) تا زمان رسیدن به تغییر مکان هدف یا تا زمان تخریب کامل سازه (ظرفیت نهایی) ادامه مییابد شکل(2-1).

مطلب مرتبط :   پایان نامه ارشد با موضوع تعاریف سازگاری اجتماعی، ابعاد سازگاری اجتماعی

شکل2-1: روش تحلیل استاتیکی غیرخطی(شماتیک) [11]
در تحلیل فوق چنانچه رفتار سخت شدگی یا نرم شدگی اعضا دارای اهمیت باشند میباید از رفتار دو یا چند خطی نمودارهای ظرفیت تغییر شکل برای اعضا استفاده نمود. نمونهای از این رفتار چند خطی مصالح مطابق آنچه درگزارش 440-FEMA [11] پیشنهاد شده است در شکل)2-2) مشاهده میشود.