نمودار ۳-۲۷: نمودار دریفت به مکان طبقه نرم مستخرج از تحقیقات یوسف دینار[۳۳]
فصل ۴
تحلیل استاتیکی غیرخطی
۴-۱- مقدمه
عملکرد صحیح لرزه­ای یک سازه مستلزم آن است که مقاومت قابل دسترسی و ظرفیت­های تغییرشکل اعضا بیش از نیازهای تحمیل شده به سازه بر اثر زمین لرزه باشد. تغییر نگرش از طراحی بر اساس نیرو به سمت طراحی بر مبنای رفتار و عملکرد سازه، روش جدیدی را در زمینه طراحی به وجود آورده است که اصطلاحاً طراحی بر اساس عملکرد نامیده می­ شود. برای دستیابی به ظرفیت سازه در آن سوی محدوده الاستیک احتیاج به استفاده از تحلیل­های غیرخطی می­باشد. آنالیز پوش­آور یک تحلیل استاتیکی غیرخطی تحت بارهای جانبی فزاینده است. هدف از تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده، برآورد رفتار مورد انتظار یک سیستم سازه­ای به کمک تخمین مقاومت و تغییرشکل مورد نیاز با ظرفیت­های موجود در سطح رفتاری یا عملکردی مورد نظر است. روش­های تحلیلی که در طراحی بر اساس عملکرد و بهسازی لرزه­ای سازه­ها مطرح می­شوند، عمدتاً بر مبنای آنالیز استاتیکی غیرخطی می­باشند. دلیل استفاده از این نوع آنالیز، سرعت بالای انجام آن، سادگی تفسیر نتایج و دقت قابل قبول آن می­باشد. یکی از مهمترین نتایج این تحلیل تعیین نمودار نیرو-تغییرمکان یا منحنی ظرفیت است که با مشخص کردن نیروی برش پایه و تغییرمکان جانبی بالاترین سطح سازه (بام) در هر گام و رسم این دو پارامتر در مقابل هم بدست می ­آید که به منحنی پوش­آور معروف می­باشد. [۳۲]

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

در این فصل، برای بررسی اثر ارتفاع طبقه نرم در عملکرد لرزه­ای سازه، در قاب ۷ و ۹ طبقه ارتفاع کلیه طبقات غیر از طبقه نرم ۳ متر و ارتفاع طبقه نرم ۵/۴، ۵ و ۵/۵ متر در نظر گرفته شد. بنابراین ۲۱ مدل برای قاب ۷ طبقه و ۲۷ مدل برای قاب ۹ طبقه و در مجموع ۴۸ مدل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سپس برای بررسی تاثیر مکان قرارگیری طبقه نرم، طبقه نرم در بین طبقات قاب جابجا گردید که نتایج حاصله، در جداول و نمودارهایی که در این فصل آمده، قابل مشاهده است.
۴-۲- تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش­آور)
استفاده از روش­های دینامیکی غیرخطی برای یافتن پاسخ­های سازه بسیار پرهزینه بوده و هم­چنین نیاز به اطلاعات جامع دارد. امروزه با توسعه روش­های استاتیکی غیرخطی پاسخ­های سازه به نسبت ساده­تر گردیده است. در زمینه آنالیز استاتیکی غیرخطی در سال­های اخیر تحقیقات بی­شماری صورت گرفته است. رادینکلر^[۳۵] و سنوایرنا^[۳۶] به توصیف جامعی از آنالیز استاتیکی غیرخطی پرداختند. کالن^[۳۷] و کانث^[۳۸] به مقایسه روش­های استاتیکی غیرخطی مختلف پرداختند. بسیاری از مطالعات در این زمینه مربوط به چگونگی توزیع بار جانبی و چگونگی در نظر گرفتن اثرات مودهای بالاتر به خصوص در سازه­های با پریود بالاتر می­باشد. در این زمینه به عنوان نمونه می­توان به مطالعات چوپرا^[۳۹] و گویل^[۴۰] اشاره کرد که توزیع بار جانبی بر مبنای مشارکت مودهای اساسی سازه بدست می­دهد. از دیگر مطالعات می­توان به مطالعات جن^[۴۱] و همکاران اشاره کرد که یک توزیع جانبی بار براساس دو مود اول ارتعاش سازه پیشنهاد کردند.
در روش­های استاتیکی ابتدا با بهره گرفتن از یک آنالیز معتبر مقدار جابجایی هدف (جابجایی بیشینه که انتظار می­رود سازه در طول عمر خود تجربه کند) بدست می ­آید. بدین منظور لازم است که ابتدا منحنی پوش­آور سازه مشخص شود. برای این منظور بعد از اعمال بارگذاری استاتیکی (مانند وزن) یک توزیع بار جانبی به سازه اعمال می­ شود، که این بارگذاری مرتباً افزایش می­یابد. در هر مرحله جابجایی نقطه مرجع (مانند مرکز جرم بام) بر حسب برش پایه بر روی مختصات منحنی برده می­ شود. با داشتن منحنی پوش­آور که نماینده ظرفیت سازه می­باشد و هم­چنین با اطلاع از دامنه بارهای وارده می­توان مقدار جابجایی هدف را تعیین کرد. یکی از روش­های مرسوم در این زمینه، روش فما ۳۵۶^[۴۲] است که در این مطالعه از این روش استفاده شده است. در ادامه به شرح مختصری از آن ارائه می­ شود. [۳۴]
۴-۳- روش ضرایب فما ۳۵۶^[۴۳]
در روش ضرایب بیشینه جابجایی غیر الاستیک (جابجایی هدف) از ضرایب پاسخ الاستیک خطی در یک سری ضرایب بدست می ­آید. (شکل ۴-۱) این ضرایب از مطالعات آماری با تاریخچه زمانی غیرخطی سیستم­های یک درجه آزادی بدست می­آیند. در این روش از رابطه ۴-۱ برای یافتن جابجایی هدف استفاده می­ شود. شکل ۴-۲ منحنی پوش­آور یک سازه و منحنی دو خطی معادل آن را که در تعیین ضرایب بکار می­روند، نشان می­دهد. [۳۵]
۴-۱
تذکر: مطابق بند ۷-۳-۱ از پیوست ۲ استاندارد ۲۸۰۰، تغییر مکان بدست آمده از رابطه بالا می­بایستی در ضریب ۱٫۵ ضرب شود.
شکل ۴-۱: روش ضرایب برای تعیین جابجایی هدف [۳۵]
شکل ۴-۲: معادل­سازی منحنی پوش­آور با منحنی دو خطی[۳۵]
: ضریب اصلاح به منظور ارتباط جابجایی سیستم یک درجه آزادی معادل به جابجایی بام ساختمان سیستم چند درجه آزادی[۳۵]
جدول ۴-۱: مقادیر ضریب [۳۵]

سایر ساختمان­ها

ساختمان­های برشی^[۴۴]

تعداد طبقات

هر نوع توزیع بار

توزیع بار یکنواخت

توزیع نوع اول

۱

۱

۱

۱

۱٫۲

۱٫۱۵

۱٫۲

۲

۱٫۳

۱٫۲

۱٫۲