8420-1
شناسه خبر: 8420
بازدید: 7

در این نوشتار به بررسی روش های تحلیل دینامیکی خطی سازه ها مطابق با ضوابط آیین نامه 2800 می پردازیم. روش های تحلیل دینامیکی خطی شامل روش تحلیل طیفی و روش تحلیل تاریخچه زمانی می باشند. با ما همراه باشید.

پیشنهاد مطالعه: روش های تحلیل سازه ها مطابق با استاندارد ۲۸۰۰

تحلیل دینامیکی خطی

شکل 1 – تحلیل دینامیکی خطی

روش های تحلیل دینامیکی خطی شامل روش های تحلیل طیفیو تحلیـل تاریخچـه زمانی” می باشند و در کاربرد آن ها باید ضوابط مربوط به آن ها رعایت شوند. کلیه پارامترهای مربوط به حرکت زمین نظیر جرم، نسبت شتاب مبنا و غیره، در ایـن روش ها همان مقادیر عنوان شده در تحلیل استاتیکی معادل اند. در روش های تحلیل دینامیکی خطی رعایت ضوابط مربوط بـه موضـوعات زیـر کـه در روش اسـتاتیکی معـادل عنوان شده است، الزامی است :

  • ضریب نامعینی سازه ρ
  • محاسبه ساختمان ها در برابر واژگونی
  • نیروی قائم زلزله
  • ضریب اضافه مقاومت Ω0
  • اثرهای اندرکنش خاک و سازه

روش تحلیل طیفی

در این روش، ابتدا تحلیل مقادیر ویژه بر روی مدل سازه که بـر اسـاس رفتـار خطی تهیه شده است، انجام شده و مشخصات مدهای طبیعی نوسان آن تعیین می گردد. سپس حداکثر بازتاب در هر مد با توجه به زمان تناوب آن مـد از طیـف طـرح بـه دسـت آورده شده و با ترکیب آماری آن ها بازتاب کلی سازه تعیین می گردد. در این روش تحلیل، الزامات زیر باید رعایت شود :

  • تعداد مودهای نوسان

در هر یک از دو امتداد متعامد ساختمان باید تمام مودهای نوسان که مجموع جـرم هـای مؤثر در آن ها بیشتر از 90 درصد جرم کل سازه است، در نظر گرفته شود.

  • ترکیب اثر مودها

حداکثر بازتاب های دینامیکی سازه در هر مود، از قبیـل نیروهـای داخلـی اعضـا، تغییـر مکان ها، نیروهای طبقات، برش های طبقات و عکـس العمـل پایـه هـا بایـد بـا اسـتفاده از روش های آماری شناخته شده، مانند روش جذر مجموع مربعات و یا روش ترکیب مربعـی کامل ترکیب گردد. در ساختمان های نامنظم در پلان و یا در ساختمان هایی که پـیچش در آن ها حائز اهمیت است، روش ترکیب مدها باید در برگیرنده اندرکنش مودهای ارتعاشی نیز باشد. در این موارد می توان از روش ترکیب مربعی کامل استفاده نمود.

  • اصلاح مقادیر بازتاب ها

در مواردی که برش پایه به دست آمده از روش تحلیل طیفی کمتر از بـرش پایـه تحلیـل استاتیکی معادل مطابق رابطه 1 باشد، مقدار برش پایه تحلیل طیفی باید بـه مقـادیر زیـر افزایش داده شده و بازتاب های سازه متناسب با آن ها اصلاح گردد. بـرش پایـه اسـتاتیکی معادل عنوان شده در ردیف های زیر، مقدار برش پایه بر اساس رابطه 1 و با اسـتفاده از مشخصات طیف استاندارد است.

رابطه 1

رابطه 1

الف- در سازه های نامنظم، که نامنظمی در آنها از نوع طبقه خیلی ضعیفیا طبقه خیلی نرمیا پیچشی شدیدنباشد، مقادیر بازتـاب هـا بایـد در 90 درصـد نسـبت برش پایه استاتیکی معادل به برش پایه به دست آمده از تحلیل طیفـی ضـرب شـوند. ولی در سازه های نامنظمی که نامنظمی آن ها مشمول موارد فوق الـذکر باشـد، مقـادیر بازتاب ها باید در نسبت برش پایه استاتیکی معادل به برش به دسـت آمـده از تحلیـل طیفی ضرب شود.

ب – در سازه های منظم، مقادیر بازتاب ها باید در 85 درصد نسبت برش پایه استاتیکی معادل به برش پایه به دست آمده از تحلیل طیفی ضرب شود.

تبصره : مقادیر برش پایه تعدیل شده در بندهای الف و ب نباید از برش پایه بـه دسـت آمده از تحلیل طیفی کمتر در نظر گرفته شود.

  • اثر پیچش

در روش تحلیل طیفی باید اثر پیچش و پیچش اتفاقی را  منظور نمود. در مواردی که از مدل های سه بعدی برای آنالیز سازه استفاده می شـود، اثـر پیچش اتفاقی را می توان با جابجا کردن مرکز جرم طبقه به اندازه برون مرکـزی اتفـاقی منظور نمود.

  • روش تحلیل در سیستم دوگانه و یا ترکیبی

در مواردی که برای تحمل بار جانبی زلزله از سیستم سازه ای دوگانه و یا ترکیبی اسـتفاده می شود، برای اقنـاع ضـابطه بنـد زیر بایـد 25 درصـد و 50 درصـد بـرش پایـه به دست آمده از تحلیل طیفی را به قاب های خمشی، مهاربندی ها و یا دیوارهای برشـی اثـر داد و اطمینان حاصل کرد که هر یک از آن ها قادر به تحمل این بار می باشند. برای توزیـع این برش در ارتفاع سازه می توان از توزیع برش بـه دسـت آمـده از تحلیـل طیفـی و یـا از توزیع برش روش تحلیل استاتیکی معادل استفاده نمود.

ضابطه : قاب های خمشی باید مستقلاً قادر به تحمل حداقل 25 درصـد نیروهـای جـانبی در تراز پایه و دیوارهای برشی یا قاب های مهاربندی شده باید مستقلاً قادر به تحمل حـداقل 50 درصد نیروهای جانبی در تراز پایه باشند.

روش تحلیل تاریخچه زمانی

در این روش، تحلیل دینامیکی خطی سازه با اثر دادن شتاب زمین به صورت تـابعی از زمان، در تراز پایه و محاسبات پاسخ مدل ریاضی ساختمان با فرض رفتار خطی انجـام می شود. در این تحلیل نسبت میرایی را می توان 5 درصد منظور کـرد، مگـر آنکـه بتـوان نشان داد مقــدار دیگــری بــرای ســازه مناســب تــر اســت. شــتاب زمــین بر اســاس شتاب نگاشت تعیین مـی شـود. هر زوج شتاب نگاشت عنوان شده در آیین نامه همزمان در دو جهت عمـود بـر یکـدیگر، در امتدادهای اصلی سازه، به آن اثر داده می شوند و بازتاب هـای سـازه بـه صـورت تـابعی از زمان تعیین می گردند. بازتاب نهایی سازه برابر با حداکثر بازتـاب هـای بـه دسـت آمـده از تحلیل با سه زوج شتاب نگاشت مورد نظر می باشد. در این روش تحلیل، می توان به جای سه زوج شتاب نگاشت هفت زوج شتاب نگاشت بـه کـار گرفـت و مقـدار متوسط بیشینه بازتاب های به دست آمده از آن ها را بازتاب نهایی تلقی کرد.

  • اصلاح مقادیر بازتاب ها

پس از انجام تحلیل برای زوج شتاب نگاشت مقدار حداکثر برش پایه Vi، تلاش اعضـاء QEi و جابجایی نسبی طبقات Δi در هر طبقه تعیین خواهد شد. در صورتی که مقـدار حداکثر برش پایه حاصل از تحلیل Vi، کمتر از مقدار بـرش پایـه اسـتاتیکی معـادل Vu باشد، تلاش های اعضا QEi و جابجایی نسبی طبقات Δi، باید مجدداً در نسـبت Vu/Vi نیـز ضرب شوند. اگر سه زوج شتاب نگاشت برای تحلیل مورد استفاده قرار گیرد، تـلاش طراحـی اعضـاء و جابجایی نسبی طراحی طبقات باید برابر با ماکزیمم مقادیر QEi و Δi حاصل از تحلیل ها در نظر گرفته شوند. اگر از حداقل 7 شتاب نگاشـت بـرای تحلیـل اسـتفاده شـود، تـلاش طراحـی اعضـاء و جابجایی نسبی طراحی طبقات را می توان به ترتیب برابر با مقدار متوسـط مقـادیر QEi و Δi حاصل از تحلیل ها در نظر گرفت.

منبع: آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش چهارم

نویسنده

مجید غواصیه
فارغ التحصیل کارشناسی مهندسی عمران از دانشگاه شیراز هستم. موضوعات مورد علاقه من راه سازی، حمل و نقل، مهندسی ترافیک و مسائل مربوط به محیط زیست می باشد.

مشاوره از طریق واتساپ