روش های تحلیل سازه ها مطابق با استاندارد 2800
روش های تحلیل سازه ها ، راه حلی برای محاسبه میزان تغییر شکل، نیروهای داخلی و عکس العمل‌های تکیه‌گاهی یک سازه است که خود به دو بخش استاتیکی و دینامیکی تقسیم می شود. در این نوشتار روش های تحلیل سازه را برمی شماریم بنابراین با ما همراه باشید.
تفاوت تحلیل استاتیکی و دینامیکی
تفاوت تحلیل استاتیکی و دینامیکی سازه تحلیل استاتیکی معادل عملا یک روش آئین نامه ای و ساده سازی شده جهت تحلیل سازه های متعارف (سازه های منظم و با ارتفاع کمتر از 18 متر) در برابر بار و زلزله است. در این روش بار زلزله از طریق یک رابطه تجربی بین طبقات سازه توزیع شده و سازه تحت آن تحلیل می شود. تحلیل دینامیکی روش اصلی و روش دقیق تحلیل سازه ها است که به دو صورت تحلیل دینامیکی طیفی و دینامیکی تاریخچه زمانی انجام می شود.
روش های خطی تحلیل سازه ها
روش های خطی از انواع روش های تحلیل سازه ها است که شامل دو روش تحلیل استاتیکی معادل و تحلیل دینامیکی می باشد که خود تحلیل دینامیکی به دو بخش تحلیل دینامیکی طیفی و تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی تقسیم می شود.
روش تحلیل استاتیکی معادل
در این روش از روش های تحلیل سازه ، نیروی جانبی زلزله مطابق بخش های زیر تعیین شده و به صورت استاتیکی به سازه اعمال می گردد. نیروی برش پایه در روش استاتیکی معادل از رابطه زیر محاسبه می شود :
W: وزن موثر لرزه ای، شامل مجموع بارهای مرده و وزن تاسیسات ثابت و وزن دیوارهای تقسیم کننده به اضافه درصدی از بار زنده و بار برف (درصد میزان مشارکت بار زنده و بار برف را می توان از جدول زیر بدست آورد)
C: ضریب زلزله
A: نسبت شتاب مبنای طرح (جدول 2-1 استاندارد 2800)
شکل 1 : درصد مشارکت بار زنده و برف
شکل 2 : نسبت شتاب مبنای طرح
B: ضریب بازتاب ساختمان
I: ضریب اهمیت ساختمان (جدول 3-3 استاندارد 2800)
شکل 3 : ضریب اهمیت
Ru : ضریب رفتار ساختمان (جدول 3-4 استاندارد 2800)
مقدار برش پایه در هیچ حالتی نباید کمتر از مقدار زیر باشد.
زمان تناوب اصلی ساختمان متعارف
الف) ساختمان هایی با قاب خمشی
– در قاب فولادی 
– در قاب بتن ارمه 
ب) ساختمان ها با مهاربندی واگرا
زمان تناوب اصلی این نوع ساختمان ها مشابه قاب های فولادی در قسمت الف می باشد.
ج) سایر سیستم های ساختمانی
H: ارتفاع ساختمان از تراز پایه است و در محاسبه ان ارتفاع خرپشته در صورتی که وزن ان از 25 درصد وزن بام بیشتر باشد، باید منظور گردد.
پیشنهاد مطالعه : تعریف زمان تناوب سازه و محاسبه آن در نرم افزار Etabs
روش های تحلیل دینامیکی خطی
الف) روش تحلیل طیفی : در این روش از روش های تحلیل سازه ، ابتدا تحلیل مقادیر ویژه بر روی مدل سازه که بر اساس رفتار خطی تهیه شده است، انجام شده و مشخطات مدهای طبیعی ان تعیین می گردند.
ب) روش تحلیل تاریخچه زمانی : در این روش تحلیل دینامیکی سازه ها با اثر دادن شتاب زمین به صورت تابعی از زمان در تراز پایه و محاسبات پاسخ مدل ریاضی ساختمان با فرض رفتار خطی انجام می شود.در این تحلیل می توان نسبت میرایی را 5 درصد درنظر گرفت.
تغییر مکان نسبی هر طبقه از اختلاف تغییر مکان های جانبی مراکز جرم کف های طبقات بالا و پایین ان طبقه بدست می اید.
M∆M: تغییر مکان نسبی غیر خطی
Cd : ضریب بزرگ نمایی
روش های غیر خطی تحلیل سازه ها
تحلیل استاتیکی غیر خطی
منظور از تحلیل غیرخطی، تحلیل سازه ها با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی اجزاء آن به دلیل رفتار غیرخطی مصالح و ترك خوردگی میباشد. مطالعات اخیر نشان میدهد که منطقی ترین روش ارزیابی و مقاومسازي لرزه اي سازه هاي موجود و طراحی سازه هاي جدید، روشهاي تحلیل غیرخطی میباشند. هدف از کاربرد این روشها پیشبینی رفتار سازه در زلزله هاي آینده میباشد. اهمیت این روشها با توسعه مهندسی بر پایه عملکرد به عنوان روشی براي طراحی و ارزیابی لرزه اي افزایش یافت. آنالیز پوش آور یک تحلیل استاتیکی غیرخطی تحت اثر بارهاي جانبی فزاینده است. هدف از تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده، برآورد رفتار مورد انتظار یک سیستم سازه اي به کمک تخمین مقاومت و تغییر شکل مورد نیاز، به وسیله انجام یک تحلیل استاتیکی غیرخطی با در نظر گرفتن زلزله هاي طراحی و پس از آن مقایسه مقادیر مورد نیاز با ظرفیت هاي موجود در سطح رفتاري یا عملکردي مورد نظر است. این برآورد بر اساس شناسایی پارامترهاي مهم رفتاري شامل تغییر مکان جانبی، تغییرشکل هاي نسبی اعضاء و اتصالات و… خواهد بود. روش هاي تحلیل سازه ها که در طراحی بر اساس عملکرد و بهسازي لرزه اي سازه ها مطرح می شوند، عمدتا بر مبناي آنالیز استاتیکی غیرخطی می باشند. دلیل استفاده از این نوع آنالیز، سرعت بالاي انجام آن، سادگی تفسیر نتایج و دقت قابل قبول آن میباشد. این در حالی است که تحلیل هاي پیچیده بجز در موارد خیلی خاص و یا با فرض وجود اطلاعات کافی براي نشان دادن رفتار صحیح سیکلی بار، تغییر شکل اعضاي سازه اي از نظر اقتصادي توجیه پذیر نمی باشد.
این روش که از روش های تحلیل سازه است، به صورت یک سري تحلیل گام به گام می باشد. در هر گام از این تحلیل، کاهش سختی اعضاء در اثر ایجاد مفاصل پلاستیک بر اثر بارگذاري بر تحلیل گام بعدي در نظر گرفته می شود. در این روش بار جانبی ناشی از زلزله با یک الگوي بار مشخص، استاتیک و به تدریج به صورت فزاینده به سازه اعمال می شود تا آنجا که تغییر مکان نقطه کنترل (مرکز جرم طبقه بام) تحت بار جانبی به مقدار مشخصی که تغییر مکان هدف نامیده می شود، برسد و یا اینکه سازه فرو بریزد. سپس تغییر شکل ها و نیروهاي ایجاد شده در اعضاء با معیارهاي پذیرش آنها در سطوح عملکردي مختلف مقایسه و سطح عملکرد سازه و اجزاي سازه اي تعیین می شود. در واقع تغییر مکان هدف نشان دهنده تقاضاي تغییر مکانی زلزله مورد انتظار می باشد.
تحلیل دینامیکی غیر خطی
در روش تحلیل دینامیكی غیر خطی ، پاسخ سازه با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی مصالح و رفتار غیر خطی هندسی سازه محاسبه می شود . در این روش فرض بر این است كه ماتریس سختی و میرایی از یك گام به گام بعد می تواند تغییر كند، اما در طول هر گام زمانی ثابت است و پاسخ مدل تحت شتاب زلزله به روشهای عددی و برای هر گام زمانی محاسبه می شود. روش تحلیل دینامیکی غیرخطی که دقیقترین روش تحلیلی موجود است. این روش به صورت مودال و انتگرال گیری مستقیم قابل انجام است. روش مودال تنها در سازه های خطی یا در سازه های با رفتار غیرخطی محدود استفاده میشود. روش انتگرال گیری مستقیم به صورت گام به گام و در قالب روشهای عددی همچون نیومارک ویلسون تیلور هالبرت ارائه می شود.
تفاوت تحلیل خطی و غیر خطی در تحلیل سازه ها
سختی اصلی ترین تفاوت بین تحلیل خطی و غیر خطی می باشد. سختی یکی از مشخصه های عضو یا سازه می باشد که رفتار آن را نسبت به بار های وارده مشخص می کند.
