۳- تحلیل استاتیکی غیرخطی

۱-۳

تحلیل استاتیکی غیرخطی یک سازه با اعمال بارهای ثقلی ثابت و بارهای جانبی رانشی انجام می‌شود. اثر P-Δ نیز در انجام این تحلیل باید در نظر گرفته شود. از این روش می‌توان برای ارزیابی عملکرد سازه در تغییر مکان هدف (بند ۳-۷) ونیز محاسبه مقدار ضریب اضافه مقاومت سازه استفاده کرد.

۲-۳

از روش تحلیل استاتیکی غیرخطی در سازه‌هایی می‌توان استفاده نمود که در آن‌ها اثر مودهای بالا عمده نباشد. برای تعیین این موضوع ضروری است سازه ساختمان دو بار با استفاده از روش تحلیل دینامیکی طیفی تحلیل شود. در بار اول تنها مود اول سازه در نظر گرفته شده و در بار دوم تمام مودهای نوسانی که مجموع جرم مؤثر آن‌ها حداقل ۹۰٪ جرم کل سازه است باید در نظر گرفته شود. در صورتی که نتایج تحلیل دوم نشان دهد نیروی برشی در طبقه‌ای بیش از ۳۰٪ از نیروی برشی حاصل از تحلیل اول بزرگتر است، این امر به معنی عمده بودن اثر مودهای بالای سازه است.

۳-۳

در این روش تأثیر زلزله باید در هر دو جهت مثبت و منفی در هر امتداد اصلی به ساختمان اعمال گردد و بحرانی‌ترین مقادیر تلاش‌ها و تغییر شکل‌های ایجادشده ملاک طراحی و کنترل اعضا قرار گیرد.

۴-۳

در مورد ساختمان‌های منظم می‌توان تحلیل را در هر امتداد اصلی افقی به طور مستقل انجام داد، مگر آن دسته از ساختمان‌ها که باید ضوابط بند (3-5) در مورد آن‌ها رعایت شود.

۵-۳

در مورد ساختمان‌های نامنظم باید از مدل‌های سه بعدی در تحلیل استفاده کرد. آثار دو مؤلفه افقی زلزله نیز باید ملحوظ گردد. برای در نظر گرفتن این آثار در مورد این ساختمان‌ها و نیز آن دسته از ساختمان‌های منظم که دارای یک یا چند ستون مشترک بین دو یا چند قاب سیستم باربر جانبی در جهات مختلف باشد، در تحلیل استاتیکی غیرخطی باید در هر امتداد ۱۰۰٪ نیروها و تغییر مکان‌ها در جهت مورد بررسی به همراه نیروهای متناظر با ۳۰ ٪ تغییر مکان در امتداد عمود بر آن در نظر گرفته شود.

۶-۳ توزیع‌های بار جانبی

۱-۶-۳

حداقل دو توزیع بار جانبی به شرح زیر در تحلیل باید اعمال گردد،

  1. توزیع متناسب با نیروهای جانبی حاصل از تحلیل دینامیکی خطی طیفی با لحاظ آن تعداد مودهای ارتعاشی که حداقل ۹۰٪ جرم سازه در تحلیل مشارکت کند،

  2. توزیع بار یکنواخت که عبارت است از توزیعی متناسب با جرم بدون توجه به ارتفاع هر طبقه.

۲-۶-۳

بارهای جانبی باید در محل جرم‌ها در مدل اعمال گردند. در ساختمان‌های دارای دیافراگم‌های صلب این بارها می‌تواند در مرکز جرم کف‌ها اعمال شود. تأثیر خروج از مرکزیت اتفاقی نیز باید اعمال گردد.

۷-۳ منحنی ظرفیت

۱-۷-۳

منحنی ظرفیت یعنی رابطه بین برش پایه و تغییر مکان نقطه کنترل باید توسط روش تحلیل استاتیکی غیرخطی از مقدار صفر تا تغییر مکانی معادل ۱۵۰٪ تغییرمکان هدف تعیین گردد.

۲-۷-۳

مرکز جرم بام باید به عنوان محل نقطه کنترل اختیار گردد. بام خرپشته را نباید به عنوان نقطه کنترل در نظر گرفت.

۳-۷-۳

منحنی ظرفیت باید تبدیل به منحنی چندخطی گردد تا برش پایه جاری شدن مؤثر سازه V y و تغییر مکان نظیر آن Δ y تعیین و از این مقادیر برای محاسبه زمان تناوب اصلی مؤثر T e استفاده شود.

۴-۷-۳

چندخطی کردن منحنی ظرفیت، مطابق شکل (پ-۲-۱) به نحوی صورت می‌پذیرد که خط اول از نقطه شروع با شیبی برابر با سختی جانبی مؤثر K e رسم می‌گردد. سختی جانبی مؤثر K e برابر سختی سکانت محاسبه شده در برش پایه نظیر ۶۰٪ برش پایه جاری شدن مؤثر سازه V y در منحنی ظرفیت است. برش پایه جاری شدن مؤثر سازه V y نباید از حداکثر برش پایه در نقاط مختلف منحنی ظرفیت بیشتر باشد.

خط دوم نماینده شیب مثبت بعد از جاری شدن سازه است که از نقطه‌ای به مختصات (Δ d و V d ) و نقطه‌ای روی خط اول چنان ترسیم می‌شود که سطح زیر مدل رفتار دو خطی برابر سطح زیر منحنی رفتار غیر خطی تا نقطه (Δ d و V d ) باشد. (Δ d و V d ) روی منحنی ظرفیت سازه در تغییر مکان هدف یا در تغییر مکان نظیر برش پایه حداکثر، هر کدام که کمتر باشد، قرار دارد.

خط سوم نماینده شیب منفی بعد از افت مقاومت است که از نقطه انتهای شیب مثبت در منحنی ظرفیت (Δ d و V d )و نقطه‌ای که در آن برش پایه به ۶۰٪ پایه جاری شدن مؤثر سازه نزول می‌کند، می‌گذرد.

تصویر
شکل پ ۲-۱ چندخطی کردن منحنی ظرفیت

شکل پ ۲-۱ چندخطی کردن منحنی ظرفیت

۸-۳ زمان تناوب اصلی مؤثر ساختمان

زمان تناوب اصلی مؤثر ساختمان، T e با رابطه زیر محاسبه می‌شود:


Te=TiKiKeT_{e}=T_{i}\sqrt{\frac{K_{i}}{K_{e}}}

۹-۳ ضریب اضافه مقاومت

ضریب اضافه مقاومت برابر نسبت برش پایه در هنگام تشکیل سازوکار خمیری کلی در سازه به برش پایه در هنگام تشکیل اولین مفصل پلاستیک می‌باشد. در روش تحلیل استاتیکی غیر خطی، برش پایه در هنگام تشکیل سازوکار خمیری کلی برابر برش پایه جاری شدن مؤثر سازه V y فرض می‌شود. در این روش برای تعیین ضریب اضافه مقاومت، باید کمترین ضریب حاصل از دو توزیع بار جانبی، اختیار شود.

۱۰-۳ تغییر مکان هدف

مقدار تغییر مکان هدف در نقطه کنترل باید با استفاده از روش‌های معتبر محاسبه شود. این مقدار را می‌توان از رابطه زیر محاسبه نمود.

δt=C0C1SaTe24π2g\delta _{t}=C_{0}C_{1}S_{a}\frac{T_{e}^2}{4\pi ^2}g

ضریب C 0 با رابطه زیر محاسبه می‌شود:


C0=ϕ1,ri=1nwiϕ1,ii=1nwiϕ1,i2C_{0}=\phi _{1,r}\frac{\sum_{i=1}^{n}w_{i}\phi _{1,i}}{\sum_{i=1}^{n}w_{i}\phi _{1,i}^2}

ضریب C 1 از روابط زیر محاسبه می‌شود:


TeTsC1=1.0T_{e}\geq T_{s}\rightarrow C_{1}=1.0
Te<TsC1=[1.0+[Rd1]TsTe]RdT_{e}<T_{s}\rightarrow C_{1}=\frac{[1.0+[R_{d}-1]\frac{T_{s}}{T_{e}}]}{R_{d}}

۱۱-۳ اثر پیچش

در مورد ساختمان‌های «انعطاف پذیر پیچشی» که پیچش در مود اول یا دوم آن‌ها حاکم باشد، الگوهای متداول تحلیل استاتیکی غیرخطی می‌توانند موجب تخمین کمتر از واقع تغییر مکان‌ها در سمت سخت (مقاوم) ساختمان گردند. در مورد چنین ساختمان‌هایی تغییر مکان‌های سمت سخت (مقاوم) آن‌ها باید در مقایسه با ساختمان‌های متعادل پیچشی افزایش یابد. درصورتی که از ضریب بزرگنمایی برای تغییر مکان‌های سمت سخت (مقاوم) استفاده گردد، شرایط مورد نظر این بند را می‌توان اقناع شده فرض نمود. این ضریب بزرگنمایی می‌تواند از تحلیل خطی دینامیکی طیفی مدل سه بعدی ساختمان به دست آید.

۱۲-۳ معیارهای پذیرش

۱-۱۲-۳

طراحی سازه باید به نحوی انجام شده باشد که مقاومت سازه در نقطه رسیدن به تغییر مکانی معادل ۱۲۵ درصد تغییر مکان هدف، کمتر از برش پایه جاری شدن مؤثر سازه V y نباشد.

۲-۱۲-۳

حداکثر تغییر مکان نسبی سازه در تغییر مکان هدف نباید بیشتر از ۱۲۰٪ مقادیر مجاز معرفی شده در بند (۲-۵-۳) این استاندارد باشد.

۳-۱۲-۳

کنترل مقاومت اعضا در خصوص تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییر شکل، با توجه به بازتاب‌های حاصل از تحلیل ضروری نیست. در مورد آن دسته از تلاش‌ها که کنترل آن‌ها با توجه به ضرایب اضافه مقاومت در روش‌های تحلیل خطی ضروری است، مقادیر تلاش‌های حاصل از تحلیل غیرخطی در تغییر مکان هدف را باید بدون ضرب کردن در ضریب اضافه مقاومت مورد استفاده قرار داد. در صورتی که این تلاش‌ها از ظرفیت کرانه پایین آن‌ها بیشتر نباشد، قابل قبول تلقی می‌گردد.

۴-۱۲-۳

ارزیابی کفایت ظرفیت اعضا و اتصالات در تحمل تغییر شکل‌ها و نیروهای نیاز لرزه‌ای بر اساس نتایج مطالعات آزمایشگاهی برای مدل‌های مشابه آن اعضا و اتصالات انجام گردد. تغییر شکل عضوی که وظیفه تحمل بار ثقلی را دارد نباید بیشتر از هر یک از مقادیر زیر باشد: الف) دو سوم تغییر شکلی که در آن عضو ظرفیت باربری ثقلی را از دست می‌دهد، وب) دو سوم تغییر شکلی که در آن مقاومت عضو به کمتر از ۷۰ درصد مقاومت حداکثر آن افت می‌کند. در مورد تغییر شکل عضوی که وظیفه باربری ثقلی ندارد کافیست شرط (ب) برآورده شود. به جای انجام مطالعات آزمایشگاهی می‌توان از روابط معیار پذیرش ایمنی جانی در نشریه ۳۶۰ معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی نیز برای تعیین ظرفیت تغییر شکل اعضا استفاده نمود.

۱۳-۳

اگر ضریب R d از مقدار ضریب رفتار سازه تقسیم بر ضریب اضافه مقاومت سازه بیشتر باشد، سازه طراحی شده باید به تأیید شخص حقیقی یا حقوقی مستقل باصلاحیت رسانده شود. در این بررسی، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرد.

  1. سازگاری مشخصات سازه با داده‌های به کار برده شده در مدل تحلیلی،

  2. سازگاری ظرفیت‌های اعضای سازه با نتایج به دست آمده از تحلیل.


نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...