منابع و ماخذ تحقیق دینامیکی، مدل سازی

T₀=0.1 Ts=0.5 S=1.5
زمان تناوب اصلی ساختمان بر اساس بند 6-7-2-5-6 مبحث ششم و با توجه به نوع سیستم سازه ای تعیین میگردد که در جدول زیر برای نه مدل بدست می آوریم.
جدول 3-2 انواع قاب ها
ضریب زلزله C
ضریب بازتابB
تناوب اصلیT
ارتفاع
نوع قاب
0.125
5.2
0.167
3.2
یک طبقه
0.125
5.2
0.382
9.6
سه طبقه
0.116
32.2
0.56
16
پنج طبقه T=0.07×H0.75
ضریب بازتاب ساختمان B بر اساس بند 6-7-2-5-4 مبحث ششم محاسبه میشود. و ضریب زلزله برای قاب ها به صورت زیر میباشد
C= ABI/R
با ساخت مدل ها و تحلیل و طراحی با نرم افزار ETABS 9.6.0 و بدست آوردن خروجی ها آنالیز استاتیکی خطی به پایان میرسد و مدل نهایی جهت مطالعه با نرم افزار SEISMOSTRUCT مورد بررسی قرار میگیرد. شکل 3-1 مقدار و نحوه بار گذاری بار مرده برای مدل پنج سقف با پنج دهانه
در جدول زیر مدل ها و مقاطع و خروجی مدل های طراحی شده قرار گرفته است و یکی از قابها به عنوان نمونه در ادامه نشان داده شده است و مابقی در پیوست قابل مشاهده است.
جدول 3-3 نتایج تحلیل استاتیکی خطی
Column6
Column5
Column4
Column3
Column2
Column1
Model 5×5
35×35
12Φ18
35×35
12Φ18
35×35
12Φ18
35×35
12Φ18
35×35
12Φ18
35×35
12Φ18
STORY 5
40×40
12Φ20
40×40
12Φ20
40×40
12Φ20
40×40
12Φ20
40×40
12Φ20
40×40
12Φ20
STORY 4
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
STORY 3
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
STORY 2
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
50×50
12Φ20
STORY 1 Beam 5
Beam 4
Beam 3
Beam 2
Beam 1
Model 5×5
30×35
6Φ14, add1Φ14
30×35
6Φ14, add1Φ18
30×35
6Φ14, add1Φ18
30×35
6Φ14, add1Φ18
30×35
6Φ14, add1Φ14
STORY 5 30×40
6Φ14, add2Φ18
30×40
6Φ14, add2Φ18
30×40
6Φ14, add2Φ18
30×40
6Φ14, add2Φ18
30×40
6Φ14, add2Φ18
STORY 4
30×50
6Φ16, 1Φ20,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ20,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ20,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ20,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ20,1 Φ18
STORY 3
30×50
6Φ16, 1Φ22,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ22,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ22,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ22,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ22,1 Φ18
STORY 2
30×50
6Φ16, 1Φ16,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ16,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ16,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ16,1 Φ18
30×50
6Φ16, 1Φ16,1 Φ18
STORY 1
شکل 3-2 ابعاد تیر و ستون مدل پنج سقف با پنج دهانه
شکل 3-3 مقدار آرماتور طولی برای مدل پنج سقف با پنج دهانه 3-4-تحلیل پوش آور
برای مدل سازی قاب ها جهت تحلیل پوش اور در نرم افزار SEISMOSTRUCT از مقاطع بدست آمده در طراحی استاتیکی خطی توسط برنامه ETABS استفاده می کنیم .روش کنونی طراحی سازه ها، بر مبنای طراحی به روش مقاومت است که شامل تخمین برش پایه در سازه و توزیع آن در ارتفاع و تعیین مقاومت مورد نیاز اجزای سازه ای در برابر این بار می باشد. صرف نظر از کاستی هایی که در این روش وجود دارد، بیان رفتار اجزای سازه ای از طریق تک پارامتر مقاومت (مقاومت تسلیم یا مقاومت طراحی بسته به روش طراحی) در بسیاری از موارد منطقی به نظر نمی رسد. تعیین ظرفیت ها بر اساس رفتار واقعی سازه را مشخص نمی کند.زیرا رفتار سازه ترکیب به هم آمیخته و در هم تنیده اجزای آن است و اجزای سازه هر کدام بسته به کارایی مورد نظر و جنس خود دارای ویژگی های رفتاری متفاوتی هستند.(رفتار هیسترتیک،مقاومت،شکل پذیری،خستگی و …)بدین ترتیب،یافتن روشی هماهنگ با این خصوصیات ضروری می باشد،همانگونه که مد نظر قرار دادن پارامترهای بیان کننده عملکرد و قابلیت سازه اهمیت بسزایی دارد.جهت در نظر گرفتن پارامتر های مذکور نیاز به انجام یک تحلیل غیر خطی می باشد. نرم افزار Seismostruct نرم افزاری است جهت انجام آنالیز های استاتیکی و دینامیکی غیر خطی می باشد.این نرم افزار دارای محیط گرافیکی ساده و مطلوبی است و چنانچه کاربر با تئوری تحلیل غیر خطی آشنایی داشته باشد استفاده از نرم افزار برای وی ساده خواهد بود.هدف ما از انجام تحلیل پوش اور استاتیکی بدست آوردن ضریب بیش مقاومت Ω0 و مقدارUδ از روی نمودار آنالیز می باشد.
مشخصات مصالح درتحلیل پوش اور مطابق مصالح بکار رفته در طراحی استاتیکی خطی لحاظ می شود با این تفسیر که ما در پوش اور دو نوع بتن به صورت بتن محصور برای هسته مقاطع و بتن نا محصور برای پوششکاور در نظر گرفته می شود.نوع بتن con_ma نزدیک ترین خصوصیات را به مشخصات بتن متعارف مصرفی در ایران دارد.
فولاد مورد استفاده در تحلیل پوش اور از نوعstl_bl می باشد که این مصالح دارای یک دیاگرام تنش-کرنش دو خطی تک محوره با سخت شوندگی کرنشی کینماتیک(kinematic) می باشد.محدوده ی الاستیک این مصالح در طی مراحل بار گذاری ثابت باقی می ماند و سخت شوندگی کرنشی آن تابع خطی از افزایش کرنش پلاستیک در نظر گرفته شده است.منحنی رفتار این مصالح در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل 3-4 منحنی رفتار فولاد مورد استفاده
پارامتر هایی که باید برای مصالح تعریف شود و همچنین محدوده ای که این پارامتر ها معمولا انتخاب می شوند در جدول زیر ارائه شده است از پارامتر های زیر تنها پارامترμ نیاز به توضیح دارد:
μ:برابر است با نسبت سختی پس از تسلیم (Esp) به سختی الاستیک اولیه سازه(Es).
سختی پس از تسلیم (Esp) از فرمول زیر بدست می اید: در این فرمول fultوεult هر کدام تنش و کرنش نهایی مصالح می باشد.
S pecific weight γ
μ
مقاومت تسلیم Fy
مدول الستیسیته Es
محدوده مطلوب
78 KN/m^3
0.005-0.015
230-650 Mpa
200-210 Gpa معرفی مقاطع بکار رفته در کلیه قاب ها بر اساس مقاطع طراحی شده حاصل از تحلیل استاتیکی خطی می باشدو بار گذاری نیز در همین مرحله با توجه به ترکیب بار 1.05DL+0.25LL در آیین نامه FEMA P 695بر روی تیر ها اعمال می شود.بار افزایشی اعمال شده به سازه (P)متناسب با بار اسمی P0می باشد.
P = P0× ʎ
بار اسمی P0 در قسمت applied loading توسط کاربر تعریف می شود. ضریب ʎ که به عنوان فاکتور افزایش بار شناخته می شود و در هر گام آنالیز افزایش می یابد تا به مقدار هدف برسد. افزایش ضریب ʎ بستگی به حالت کنترل آنالیز دارد که توسط کاربر در منوی loading phase تعیین می شود.
انواع کنترل انالیز پوش اور عبارتند از:
1-load contorol
2-response contorol
3-Automatic response contorol
ما برای این مدل ها از response contorol استفاده میکنیم. چون در این نوع بار گذاری بار اعمال شده به سازه توسط کاربر کنترل نمی شود،بلکه از کاربر خواسته می شود که یک گره خاص و یک درجه آزادی خاص وابسته به آن گره،جابجایی هدف(target displacement)و تعداد گام ها را (steps)مشخص کند.نرم افزار برای هر گام از بارگذاری یک جابجایی هدف تعیین می کند.چنانچه جابجایی هدف (target displacement) را با نماد TDو جابجایی هدف گام i ام را باtdi نمایش دهیم، tdiاز رابطه زیر بدست می آید.
tdi=tdi-1+TD/steps
از طریق این فرمول برای هر گام بارگذاری یک جابجایی هدف تعیین می شود ،حال بار اعمال شده به سازه(که در این حالت فقط باید از نوع نیروforse باشد)آن قدر افزایش داده می شود تا جابجایی متناظر با آن نیرو در آن گام برابر جابجایی هدف در آن گام، tdi،گردد.بنابراین در این حالت کنترل آنالیز (response control)هدف رسیدن به جابجایی تعیین شده در هر گام می باشد و میزان نیروی اعمال شده در هر گام کنترل کننده نمی باشد.
این نوع کنترل سه مزیت دارد:
1-خصوصیات پاسخ نامنظم سازه (در صورت وجود)را بدست می آوریم.
2-وضعیت نرم شدگی(softening)سازه بعد از نقطه ماکزیمم منحنی نیرو-جابجایی را بدست می آوریم.
3-یک منحنی نیرو-جابجایی همواره بدست می آوریم
به این سه دلیل این نوع کنترل برای آنالیز پوش آور بهترین گزینه می باشد.
پس از تحلیل خروجی ما نموداری است که از آن ضریب بیش مقاومت Ω0 و مقدارUδ بدست می اید.
در شکل زیر نمودار پوش اور مدل ها ترسیم شده است. شکل 3-5 نمودار پوش اور مدل پنج دهانه پنج سقف جدول3-4 خروجی پوش آور
جابجایی گسیختگی Uδ
ماکزیمم برش (ton) Vmax
مدل قاب
4/0
3/6
1 طبقه 1 دهانه
4/0
13
1 طبقه 3 دهانه
3/0
19
1 طبقه 5 دهانه
86/0
17
3 طبقه 1 دهانه
88/0
42
3 طبقه 3 دهانه
6/0
56
3 طبقه 5 دهانه
25/1
17
5 طبقه 1 دهانه
6/0
48
5 طبقه 3 دهانه
95/0
75
5 طبقه 5 دهانه 3-5-تحلیل دینامیکی غیر خطی(incremental dynamic analysis)
هدف از این آنالیز بدست آوردن CMR یا نسبت مرز خرابی است. از نسبت شدت خرابی میانه به شدت حداکثر زلزله محتمل (MCE) ضریب CMR به دست می آید.
در آنالیز دینامیکی افزایشی سازه تحت تاثیر یک سری از آنالیز های تاریخچه زمانی غیرخطی با شدت افزایشی قرار می گیرد. به عنوان مثال شتاب ماکزیمم زمین(که نیروی اعمال شده به سازه را می سازد) از یک حد پایین که موجب ایجاد پاسخ های الاستیک در سازه می شود تا یک وضعیت حدی هدف پیش تسلیم،که از پیش تعیین می شود،تغییر می کند.و سپس مقذار ماکزیمم برش پایه در مقابل جابجایی نسبی 2 گره که کاربر تعیین می کند روی نمودار رسم می شود.(منحنی ظرفیت)
بدین منظور باید یک مجموعه مناسب شتابنگاشت انتخاب کرد و آنها را مقیاس کرد. مجموعه شتابنگاشت شامل 20 شتابنگاشت دور از گسل (فاصله بیش از 10 کیلومتر) است. PGA رکوردها از 2/0 شتاب ثقل بیشتر است و بزرگای آنها نیز از 5/6 بیشتر است و همچنین رکوردها بیشتر بر روی خاکهای C و D ثبت شده اند.
مقیاس کردن رکوردها. شامل دو مرحله است. در مرحله اول هر کدام از رکوردها به صورت جداگانه با توجه به PGV خود نرمال سازی می شوند. با این کار تا حدودی از اختلاف رکوردها نسبت به یکدیگر کاسته می شود. در مرحله دوم مجموعه رکوردها به صورت دسته جمعی مقیاس می شوند. این مقیاس کردن بدین صورت است که میانه شتاب طیفی مجموعه در پریود اصلی سازه (T) با شتاب طیفی MCE هماهنگ شود.شتاب نگاشت ها از fema 695 بر گرفته شده و با جدول نرمالایز زیر در قسمت applied loading در شتاب ثقلی ضرب می شود. جدول 3-5 انواع شتاب نگاشت و ضریب نرمال سازی شتاب نگاشت ها میزان میرایی را(damping)با استفاده از گزینه(Rayleigh damping)و با استفاده از تناوب اول و دوم 5درصد اعمال می کنیم.
جهت مدل کردن قاب ها از مدل پوش آور استفاده کرده با این تفاوت که بار گذازی این نوع آنالیز مانند بار گذاری آنالیز تاریخچه زمانی میباشد و احتیاج به تعریف منحنی بار گذاری داریم. پارامتر های متناسب با این آنالیز در قسمت ida parameters وارد می شود.ida parameters همزمان با انتخاب incremental dynamic analyses از منوی بار گذاری در منوهای متوالی ظاهر می گردد.در آنالیز دینامیکی افزایشی سازه تحت تاثیر یک تاریخچه زمانی با شدت افزایشی،که معمولا شتاب-زمان می باشد، قرار می گیرد.این افزایش شدت توسط فاکتور های مقیاس انجام می شود(scaling factors). یعنی مقادیر نمودار بار گذاری ازطریق ضرب در فاکتور های مقیاس شدت بیشتری پیدا می کند و سپس به سازه اعمال می شوند.
2نوع فاکتور مقیاس داری م:
1-فاکتور مقیاس ثابت:(start-end-step)
در پنجره یADI Parametersدر قسمت scaling factors چنانچه گزینه ی (start-end-step) را تیک بزنیم باید سه مقدار start scaling factors و End scaling factorsو step scaling معرفی شود در اولین تحلیل تاریخچه زمانی دینامیکی استفاده شود .یعنی مقادیر شتاب در نمودار شتاب –زمان که در قسمت time-history curve تعریف شده است در اولین تحلیل ، در ضریب start scaling factor ضرب شده و سپس به سازه اعمال می شود. عددی که به عنوان scaling factor step معرفی می شود در هر آنالیز جاری با فاکتور مقیاس آنالیز قبلی جمع شده و عدد حاصل به عنوان فاکتور مقیاس آنالیز جاری در نظر گرفته می شود. و مشابه start scaling factor این فاکتور نیز در مقادیر شتاب نمودار شتاب-زمان ضرب شده و به سازه اعمال می شودو در صورتی که نوع scaling factor را از نوع start-end-stepمعرفی کنیم آنالیز ها تا زمانی اداوه میابد که فاکتور مقیاس آنالیز جاری به فاکتور پایانی end scaling facto برسد.
به عنوان مثال چنانچهstart scaling factor را برابر 1/0 وend scaling factor را برابر 1 و scaling factor step را برابر 3/0 معرفی کنیم،اولین آنالیز تاریخچه زمانی دینامیکی افزایشی (IDA) که انجام شود کلیه مقادیر شتاب دیاگرام شتاب زمان در عدد 1/0 ضرب شده و سپس به سازه اعمال می شود.در آنالیز دوم ضریب مقیاس برابر است با 0.1+0.3=0.4 که 1/0 ضریب مقیاس قبلی و 3/0 همان scaling factor step میباشد. بنابرایندر آنالیز دوم مقادیر شتاب در 4/0 ضرب می شوند و آنالیز سوم فاکتور مقیاس برابر خواهد بود با 0.4+0.3=0.7 که 4/0 ضریب مقیاس آنالیز قبلی 3/0 نیز همان گام فاکتور مقیاس می باشد.آنالیز چهارم فاکتور مقیاس برابر با 0.7+0.3=1 بدست می آید که چون فاکتور مقیاس آنالیز چهارم برابر فاکتور مقیاس انتهایی می باشد(end scaling factor)آنالیز چهارم آخرین آنالیز خواهد بود.
2-فاکتور مقیاس متغیر(متمایز):
چنانچه در قسمت scaling factor از پنجره IDA parametersگزینه Distinct scaling factor انتخاب شود در این صورت باید در پنجره تعبیه شده در پایین فاکتور مقیاس مورد نظر برای آنالیز های متوالی توسط کاربر تعیین شود. یعنی اولین عدد از سمت چپ که وارد می شود فاکتور آنالیز اول،عدد دوم فاکتور آنالیز دوم و به همین ترتیب تا انتها که آخرین عدد نیز فاکتور مقیاس آخرین آنالیز خواهد بود.بنا بر این در هر حالت که انتخاب شود به تعداد فاکتور های مقیاس،آنالیز دینامیکی افزایشی انجام خواهد شد.
پس از پایا ن تحلیل در قسمت post processorمی توانیم نتایج را مشاهده کنیم
خروجی نموداری است که ماکزیمم جابجایی نسبی طبقات را در هر فاکتور مقیاس به صورت نموداری رسم کرده که جهت همخوانی با نمودار idaدر fema]]>

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *