بررسی پارامترهای لرزه ای سیستم های فولادی

ما در این مطلب به مبحث بررسی پارامترهای لرزه ای سیستم های فولادی برون مرکز با تیر پیوند متوسط میپردازیم. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع خدمات مانند: مطالعات ژئوفیزیک، اکتشاف آب، مطالعات GPR، مطالعات لرزه نگاری، آزمایش دانهول، مطالعات ژئوالکتریک، سونداژ، مطالعات الکترومغناطیس , مطالعات ژئوتکنيک، آزمایشات درون چاهی،‌ آزمایش مگنتومتری با شرکت آسیا ژئوفیزیک و ژئوتکنیکی تماس بگیرید.

بررسی پارامترهای لرزه ای سیستم های فولادی

خرابی هاي وارده به سازه در زلزله هاي گذشته که مطابق با آیین نامه ها طراحی گردیدند نقاط ضعف شیوه هاي موجود در طراحی لرزه اي سازه ها را به خوبی مشخص ساخته است.

لذا در حال حاضر بیشتر آیین نامه هاي طراحی لرزه اي به سرعت به سمت طراحی بر اساس عملکرد حرکت می کنند که ساختمان با توجه به عملکردي که در زلزله از خود نشان می دهد طراحی گردد.

با این اوصاف در سال هاي اخیر بحث رفتار غیر خطی و روش عملکردي در ارزیابی لرزه اي سازه ها مطرح گردیده است.

ارزیابی رفتار لرزه ای سازه ها

اگرچه دقیق ترین شیوه در ارزیابی رفتار لرزه اي سازه ها استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی است، اما دستورالعمل هاي معتبر (دستور العمل هایی همچون ATC و یا FEMA آیین نامه هاي بهسازي لرزه اي ساختمان)، تحلیل پوش آور استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده بار افزون را به دلیل سادگی در به کارگیري و تفسیر نتایج توصیه کرده اند.

در پژوهش پیش رو ضوابط دستور العمل هاي مذکور در خصوص ارزیابی لرزه اي سیستم های برون محور (EBF) با الگوهاي مختلف بار جانبی در روش بار افزون سنتی و بار افزون پیشرفته در مقایسه با تحلیل دینامیکی غیرخطی مورد ارزیابی قرارگرفته است؛

و نتایج به صورت پیشنهاد هایی ارائه شده اند؛ اما در کل نتایج حاکی از آن است که اختلاف میان پاسخ هاي حاصل از روش هاي مختلف بار افزون، در سازه هاي کوتاه مرتبه ناچیز است.

مقدمه

با گسترش دانش بشر درباره پدیده زلزله و متعاقب آن توسعه روش هاي تحلیل و طراحی لرزه اي، راهکارهاي افزایش سطح ایمنی در مقابل این پدیده روزبه روز ضروري تر می شوند.

چنانچه پذیراي خرابی سازه در برابر زلزله باشیم، به منظور بررسی عملکرد ساختمان ها در هنگام زلزله باید تحلیل غیرخطی صورت گیرد تا بتوان بدین وسیله محل و میزان خرابی تخمین مناسبی زده شود.

روش طراحی لرزه اي

در روش طراحی لرزه اي بر اساس عملکرد سازه براي سطوح مختلف عملکرد مورد انتظار، مرتبط با سطوح مختلف خطر زلزله طراحی می گردد. تحلیل پوش آور از جمله موارد مهم در طراحی لرزه اي بر اساس عملکرد، تخمین پاسخ لرزه اي غیرخطی سازه ها است.

براي این منظور دو روش وجود دارد: تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی و تحلیل استاتیکی غیرخطی (تحلیل بار افزون).

تحلیل بار افزون داراي مشکلات مربوط به تحلیل دینامیکی غیرخطی نبوده و با انجام آن می توان تخمین مناسبی از پاسخ لرزه اي سازه به دست آورد؛

تفسیر نتایج

بنابراین با توجه به سرعت و سادگی تفسیر نتایج در مقایسه با روش هاي تحلیل دینامیکی غیرخطی، روش هاي تحلیل استاتیکی غیرخطی مورد توجه قرارگرفته اند. در روش هاي رایج تحلیل بار جانبی افزاینده، توزیع نیرو و تعیین تغییر مکان هدف بر این فرض استوارند که پاسخ سازه به وسیله مود ارتعاشی اصلی ساختمان کنترل می شود.

فرضیات اولیه

فرضیات اولیه این روش باعث می شود کاربرد آن در سازه هاي بلند و نامنظم در پلان که اثر مودهاي بالاتر در آنها بیشتر است و حرکات جانبی و چرخشی درگیرندتحلیل پوش آور ، داراي دقت کافی نباشد.

در راستاي افزایش دقت این روش هاي تحلیل براي این گونه سازه ها، محققین مطالعاتی انجام داده اند.

روش هاي مورد مطالعه تحلیل

یکی از روش هاي مورد مطالعه تحلیل بار افزون مودال (MPA) است که سادگی تحلیل هاي موجود با توزیع بارهاي ثابت را حفظ کرده است و در آن اثر مشارکت تمام مودهاي ارتعاشی که در نیازهاي لرزه اي سازه مهم هستند،تحلیل پوش آور در پاسخ سازه در نظر گرفته می شود.

ازجمله پژوهش هاي صورت گرفته در رابطه با مقایسه این نوع تحلیل ها می توان به مطالعات (کراوینکلا و سن ویرانا، 1998 ؛ گوپتا، 1999 ؛ و النشاي و موافی، 2001 ).

نقاط قوت و ضعف

در خصوص نقاط قوت و ضعف و همچنین قابلیت هاي روش تحلیل بار افزون، اشاره کرد.

نتایج تحقیقات این افراد حاکی از آن است که تحلیل بار افزون، تخمین مناسبی از نیازهاي لرزه اي ایجاد شده در سازه هاي کوتاه مرتبه اي که توزیع تحلیل پوش آور یکنواختی از رفتار غیر ارتجاعی در ارتفاع را تجربه می کنند ارائه میدهد.

با توجه به اینکه در هنگام وقوع زلزله، رفتار سازه کاملاً غیرخطی بوده و اینکه معیاري متعارف متکی بر مقاومت در آیین هاي وقت نمی توانند رفتار لرزه اي واقعی سازه را به درستی ارزیابی کنند،

لذا مهم ترین بحث در طراحی لرزه اي بر اساس سطح عملکرد، توسعه روش هاي ساده و درعین حال دقیق، جهت تحلیل و طراحی ساختمان هاي جدید و ارزیابی ساختمان هاي موجود در برابر سطوح عملکردي مختلف است.

تحلیل ها در آسیا ژئوفیزیک

ازاین رو انجام تحلیل هاي بار افزون در بررسی عملکرد لرزه اي سازه ها بسیار رایج است و نیاز به بررسی این روش در بحث عملکردي سازه ها احساس می شود؛ بنابراین بررسی دقت نتایج حاصل از ضوابط دستورالعمل هاي ATC-40، FEMA-356، و یا (2005) FEMA-440 (دستورالعمل هاي مهم درزمینه روش هاي غیر خطی) یکی از نیاز هاي امروز جامعه است.

پژوهش تحلیل دینامیکی غیر خطی

لذا در این پژوهش بر آنیم که ضوابط این دستورالعمل ها را در خصوص ارزیابی عملکرد لرزه اي سازه هاي برون محور (EBF) مورد بررسی قرار داده و صحت نتایج را کنترل کنیم.

مدل هاي سازه اي برون محور بر اساس آئین نامه هاي معتبر طراحی شده و سپس با توجه به چگونگی توزیع بار جانبی (الگوي توزیع بار) در تحلیل استاتیکی غیرخطی

روش تحقیق مطالعات ژئوفیزیک

در این تحقیق چهار ساختمان فولادي 4، 8، 12 و 16 طبقه با سیستم برون محور، به صورت منظم و متقارن انتخاب و به صورت سه بعدي در نرم افزار  SAP2000V14 (2008)  مدل سازي شده است.

بر اساس ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، تحلیل دینامیکی غیر خطی استاندارد 2800 ایران (ویرایش سوم 1384 ) و تعدادي از روابط آئین نامه آمریکا مدل ها بارگذاري و طراحی شده و سرانجام به صورت مناسب تیپ بندي شده اند.

معرفی ساختمان هاي مدل شده مطالعات ژئوفیزیک

در این بخش فرضیات اولیه در مدل سازي، هندسه مدل ها، پیکربندي، بارگذاري و سپس نحوه طراحی مدل ها با توجه به ضوابط استاندارد 2800 و آئین نامه ASCE/SEI 7-05 (2006) ارائه گردیده است.

هندسه و پیکربندي در آسیا ژئوفیزیک

چهار مدل (4، 8، 12 و 16 طبقه) که نسبت ارتفاع به عرض آنها بین 6/0 تا 3 ودر پلان و ارتفاع کاملا منظم می باشند، به صورت سه بعدي در نرم افزار SAP2000 V14.00 تحلیل و طراحی شده اند.

در تحلیل مدل ها خروج مرکزیت تصادفی 5% در نظر گرفته شده است. ارتفاع مرکز به مرکز تمام طبقات 2/3 متر است. در تمام مدل ها دهانه هاي بادبندي شده 5/4 متر و سایر دهانه ها 4 متر هستند.

اتصالات در آسیا مطالعات ژئوفیزیک

اتصالات تیر به ستون دور از تیر پیوند، در قاب هاي مهاربندي شده جهت X به صورت ساده و در جهت Y به صورت گیردار در نظر گرفته شده اند. طول تیر پیوند در تمام مدل ها 3/1 متر و همه ساختمان ها از نوع بینابینی هستند.

آئین نامه هاي مورد استفاده شامل: مبحث ششم (1385)، استاندارد 2800 (شامل پارامتر هاي وابسته به منطقه شامل طیف، رابطه برش پایه و نوع خاك)، ASCE/SEI 7-05 شامل پارامتر هاي مستقل از منطقه شامل رابطه پریود تجربی، ضریب رفتار R، رابطه توزیع برش پایه در ارتفاع، ضریب اضافه مقاومت (W₀( و آئین نامه طراحی سازه هاي فولادي AISC (2005) هستند.

مدل سازي در تحلیل دینامیکی غیر خطی در مطالعات ژئوفیزیک

در این بخش مدل سازي سازه اي (مدل سازي صحیح تکیه گاه ها، اتصالات، در نظر گرفتن بعد المان ها و سختی آنها و در نظر گرفتن همه خصوصیات پیکربندي سازه مانند پیچش در مدل هاي سه بعدي و یا در نظر گرفتن دیافراگم صلب)، تحلیل پوش آور به صورت سه بعدي و با در نظر گرفتن همه شرایط سازه اي انجام گرفته است.

مدل سازي اعضاء براي تحلیل هاي دینامیکی نظیر تحلیل هاي بار افزون به صورت رابطه نیرو- تغییر مکان براي تیر هاي پیوند انجام گرفته است. همچنین از مدل سازي هیسترتیک براي اعضاي غیر خطی صرف نظر شده است.

شتاب نگاشت هاي مورداستفاده مطالعات ژئوفیزیک

براي انجام تحلیل دینامیکی مدل ها از شتاب نگاشت هاي ثبت شده با خصوصیات زیر استفاده شده است:

1- نگاشت ها بر روي خاك نوع II    ثبت شده اند.

2- فاصله ایستگاه هاي ثبت زمین لرزه تا مرکز سطحی زلزله بین 20 تا 45 کیلومتر انتخاب شده است.

3- بیشینه شتاب زمین (PGA) رکورد ها بین 29/0 و 73/0 شتاب ثقل انتخاب شده است.

نتایج تحلیل

کمیت هاي پاسخ در ارائه نتایج تحلیل هاي استاتیکی غیر خطی در این تحقیق به ازاي سطح خطر 10 % و سطح عملکرد ایمنی جانی است.

در تحلیل دینامیکی غیر خطی از 9 زوج شتاب نگاشت استفاده شده و ازاین رو جهت مقایسه نتایج تحلیل ها طبق ضوابط آئین نامه ASCE/SEI07 می توان از میانگین داده ها استفاده نمود.

جهت بهتر ارزیابی نمودن نتایج تحلیل هاي استاتیکی غیر خطی از تمامی داده هاي حاصل از تحلیل هاي تاریخچه زمانی یعنی حداقل، حداکثر، میانگین، میانه و غیره استفاده شده است.

نتایج سیستم برون محور

ازاین رو نتایج سیستم برون محور با تیر پیوند متوسط براي هر امتداد (اتصالات در امتداد محور X ساده و در امتداد محور Y خمشی) جداگانه بررسی شده است تا در ضمن ارزیابی روش هاي استاتیکی غیر خطی به اثرات نوع اتصال در رفتار لرزه اي این سیستم نیز توجه شود.

خدمات شرکت ژئوفیزیک مانند: مطالعات ژئوفیزیک، اکتشاف آب، مطالعات GPR، مطالعات لرزه نگاری، آزمایش دانهول، مطالعات ژئوالکتریک، سونداژ، مطالعات الکترومغناطیس، مطالعات ژئوتکنيک، آزمایشات درون چاهی، مطالعات الکترومغناطیس – آزمایش مگنتومتری

جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع خدمات مانند: مطالعات ژئوفیزیک ، اکتشاف آب ، مطالعات GPR ، مطالعات لرزه نگاری ، آزمایش دانهول ،مطالعات ژئوالکتریک ، سونداژ ، مطالعات الکترومغناطیس، آزمایش مگنتومتری با شرکت آسیا ژئوفیزیک و ژئوتکنیکی تماس بگیرید.

اینستاگرام آسیا ژئوفیزیک

شماره تماس: 09123533974