Behnam Heydari
Senior structural engineer - Citadel SazehExperienced senior structural engineer with an extensive background in various aspects of structural modeling, analysis, and design.
مفهوم رفتار غیر خطی برای دهه ها در بین مهندسان مطرح شده است اما فقط در همین 15 سال اخیر است که روشهای عملی آنالیز مربوط به آنها توسط بسیاری از متخصصان بکار گرفته می شود. در میان همه روشهای آنالیز غیرخطی، آنالیز Pushover از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این روش، قابلیت ارزیابی رفتار غیرخطی سازه ها را بدون مدلسازی پیچیده فراهم می آورد. در واقع آنالیز Pushover یک دید سریع از رفتار واقعی سیستم در اختیار ما قرار می دهد که تا قبل از آن با روشهای الاستیک سنتی ممکن نبود.
به عنوان مثال یک سازه یک طبقه مهاربندی شده کاملا متقارن را در نظر بگیرید (مانند شکل زیر) به طوری که تمامی پارامترهای لاغری مهاربندها با آیین نامه AISC 341-10 کنترل شده اند. در واقع این سازه مدلی است از آنچه که مهندسان معمار تمایل کمتری نسبت به آن دارند اما مهندسان سازه به شدت با ترکیب آن موافق هستند و دلیل این امر چیزی نیست جز تقارن هندسی.
قطعا آنالیز این سازه از روش استاتیکی معادل تحت بارگذاری جانبی، جابجایی های یکنواختی را نتیجه خواهد داد. حتی ایجاد 5 درصد پیچش تصادفی آیین نامه ای هم خللی در منظمی این سازه بوجود نمی آورد ، البته با فرض کوچکتر بودن حداکثر دریفت طبقه از 1.2 برابر حد میانگین (مطابق جدول 1-12.3 از آیین نامه ASCE 7 ). بنابراین لازم نیست که تمهیدات اضافه ای برای اثرات پیچشی بر سازه در نظر گرفته شود.
مساله قابل توجه در این میان کمانش مهاربندها است. کمانش قطعا به عنوان فرمی از رفتار غیر خطی در نظر گرفته می شود اما با نگاهی دقیق تر می توان فهمید که پتانسیل کمانش مهاربندها تحت بارجانبی در فشار و کشش می تواند منجر به یک رفتار غیرخطی نامتقارن هیسترتیک در سازه شود. ودلیل آن را می توان به این موضوع نسبت داد که رفتار غیرخطی کششی و فشاری مهاربندها با یکدیگر متفاوت است. در حالت فشاری مهاربند کمانش کرده سختی خود را به شدت از دست داده است و مهاربند کششی به عنوان المان اصلی مهاربندی سازه عمل می نماید، این رفتار حداقل تا زمانی که بار به صورت رفت و برگشتی باشد ادامه میابد و عضوهای کششی و فشاری نقششان به طور مداوم عوض می شود.
برای رفتار کاملا متعادل می بایست کمانش مهاربند در هر دو طرف به صورت همزمان اتفاق افتد، اگر چه در نظر گرفتن خروج از مرکزیت 5 درصد به تنهایی برای بوجود آمدن عدم تعادل در تسلیم زودهنگام مهاربند در یک طرف سازه نسبت به طرف دیگر کافی است. برای چنین سناریویی آنالیز استاتیکی غیر خطی جابجایی حداکثر دیافراگم را 1.24 برابر جابجایی میانگین در تغییر مکان هدف تعیین شده پیش بینی می کند که از 1.2 مقرر شده در آیین نامه بیشتر خواهد بود.
چنانچه مهاربندهای X را با مهاربندیهای Chevron جایگزین کنیم ،نامتقارنی غیرخطی بیشتری خواهیم داشت به عنوان مثال برای سناریوی مطرح شده از عدد 1.24 به 1.47خواهیم رسید. یعنی نامنظمی پیچشی خیلی زیاد (تیپ 1b از جدول مزبور در ASCE7).
چنانچه یک ساختمان چند طبقه مهاربندی شده را در نظر بگیریم چنین حالتی می تواند منجر به ایجاد نامنظمی در ارتفاع ساختمان گردد.
رفتار هیسترتیک نامتقارن غیر خطی تا اندازه ای می تواند توسط ضریب رفتار R های کمتر نسبت به سیستمهای که رفتار هیسترتیک متقارن غیر خطی دارند در نظر گرفته شود. اگرچه مقدار کاهش یافته R نقش کمی در کاهش پتانسیل رفتار نامنظم ایفا می نماید.
بنابراین راه حلهای دیگری که می توان در نظر گرفت چیست؟
- استفاده از سیستمهای دیگر برای غلبه بر تاثیرات منفی نامتقارنی غیرخطی، مانند قابهای خمشی ویژه، مهاربندهای واگرا و یا مهاربندهای کمانش تاب میتواند این اثرات را کم کند.
- درمورد مصالح دیگر استفاده از دیوارهای برشی و قابهای خمشی بتنی می تواند رفتار هیسترتیک متقارن را ایجاد نماید.
البته هر کدام از این سیستمها مزایای مربوط به خود را دارند اما استفاده از BRBF می تواند جذابیت ویژه ای داشته باشد چرا که این سیستم شکل پذیری قابهای خمشی را بدون اثرات منفی ناشی از خمیدگی اعضا ایجاد می نماید.
لازم به یادآوری است که آیین نامه های پیشین استفاده از سیستمهای مهاربندی معمولی را مجاز می شمردند که پس از تحقیقات وسیعتر چنین سیستمی برای ساختمانهای بسیار کم اهمیت یعنی جایی که ریسک بسیار کمی برای جان انسان وجود دارد قابل استفاده خواهد بود. در حال حاضر قابهای مهاربندی همگرای ویژه تنهاسیستم مهاربندی است که می تواند در مناطق با زلزله خیزی بالا در ساختمانهای مسکونی و یا سازه های با اهمیت بیشتر بکار رود. البته ممکن است تغییراتی که در آیین نامه های آتی صورت می گیرد استفاده از مهار بندهای همگرا با شکل پذیری کم را برای هر ساختمانی که قابل سکونت باشد به طور کامل محدود کند.
Experienced senior structural engineer with an extensive background in various aspects of structural modeling, analysis, and design.
- Latest Posts by Behnam Heydari
-
چگونه تاریخ را در اتوکد به صورت اتوماتیک بروز رسانی کنیم؟
- -
تبدیل فایلهای اتوکد به نسخه های قبلی
- -
آموزش استفاده از فیلد در نرم افزار اتوکد
- All Posts
