۲۸
۲-۴- روش طیف ظرفیت
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
تحلیل طیف ظرفیت مانند دیگر روش های طراحی بر اساس عملکرد دارای دو جز پایه ای ظرفیت و نیاز است. ظرفیت بستگی به ویژه گی های سازه مورد بررسی دارد و نیاز به پارامتر های حرکت شدید زمین وابسته است. روش طیف ظرفیت بر مبنای تحلیل استاتیکی غیر خطی استوار است. با انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی یک منحنی نیرو- تغییر مکان افزایشی برای هر یک از نقاط سازه حاصل می شود که معمولا برای یک سازه ساختمانی منحنی برش پایه در برابر جابجایی بام تعیین می گردد که به اصطلاح منحنی ظرفیت گفته می شود.گام بعدی استخراج منحنی نیاز لرزه ای سازه از روی منحنی نیاز الاستیک با توجه به وضعیت غیر ارتجاعی سازه می باشد. در ناحیه پلاستیک به علت افزایش میرایی سازه که ناشی از میرایی هیسترزیس می باشد نیاز لرزه ای کاهش می یابد. در روش طیف ظرفیت در هر مرحله بارگذاری، برای تعیین منحنی ظرفیت مقدار میرایی متناظر با آن محاسبه می شود که با استفاده ازآن می توان مقدارکاهش نیروی زلزله طرح را مشخص نمود. پس از بدست آوردن منحنی ظرفیت نقطه ای بر روی منحنی ظرفیت تعیین می گردد که سازگار با جابجایی نیاز زلزله طرح باشد نقطه مذکور را نقطه عملکرد می گویند.

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

۲-۵ – تهیه طیف های ظرفیت و نیاز در فرمت ADRS
برای انطباق منحنی های نیاز و ظرفیت باید این دو منحنی به یک فرمت مشترک تبدیل شوند فرمت مشترک انتخاب شده برای این دو منحنی طیف پاسخ شتاب- جابجایی(ADRS) می باشد. برای تبدیل منحنی ظرفیت که به صورت برش پایه در مقابل جابجایی است به طیف ظرفیت در فرمت ADRS از روابط ATC40 استفاده می شود. همچنین در تبدیل منحنی نیاز لرزه ای استاندارد که به صورت شتاب طیفی (S_a) در برابرپریود(T) است به فرمتADRS که به صورت شتاب طیفی(S_a) در برابر تغییر مکان طیفی(S_d) می باشد از رابطه زیر استفاده می شود:
۲۹
(۲-۸)
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
میرایی ویسکوز معادل که شامل میرایی ذاتی سازه و میرایی هیسترزیس می باشد از رابطه زیر بدست می آید.
(۲-۹)
در رابطه فوق میرایی هیسترتیکی است که بصورت ویسکوز معادل بیان می شود و K ضریب کاهنده میرایی است که بر اساس توانایی سازه در استهلاک انرژی مشخص می شود. E_D انرژی تلف شده در اثر میرایی هیسترتیک و E_so انرژی کرنشی ماکزیمم است. پس از تعیین نقطه عملکرد میرایی معادل موثر نقطه عملکرد و ضریب کاهش طیف نیاز متناظر با نقطه عملکرد محاسبه می شود وطیف نیاز کاهش یافته ترسیم می گردد. سپس طیف طراحی تا حدی بزرگ می شود که طیف کاهش یافته آن از نقطه عملکرد بگذرد. طیف حاصل طیف طراحی معادل نقطه عملکرد سازه خواهد بود.
بر خلاف روش (الف) که در آن تغییرمکان هدف با بهره گرفتن از یک رابطه محاسبه می شود در این روش تغییر مکان هدف از تلاقی منحنی ظرفیت (منحنی نیرو- تغییرمکان جانبی) با طیف پاسخ تعیین می شود.
مراحل مختلف این روش به شرح زیر می باشد:
گام ۱- تهیه مدل سازه
گام ۲- اعمال بار جانبی همزمان با بار های ثقلی.
گام ۳- انتخاب ضریب بار جانبی به گونه ای که در بحرانی ترین اعضا تنش حدود ۹۵% تنش تسلیم باشد.
گام ۴- ثبت نیروی برش پایه و تغییر مکان در تراز بام.
گام ۵- افزایش تدریجی ضریب بار جانبی.
۳۰
گام ۶- تعیین نقاطی از سازه که در آنها تسلیم رخ داده است.
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
گام ۷- اصلاح ماتریس سختی با توجه به نقاط تسلیم شده.
گام ۸- تکرار گام های ۵ تا ۷ تا رسیدن به یک حالت حدی نهایی. حالت حدی ممکن است ناپایداری به دلیل آثار P – Δ یا تغییر شکل بیش از حد طبقات باشد.
گام ۹-ترسیم نتیجه حاصل به صورت منحنی برش پایه- تغییرمکان که منحنی ظرفیت نامیده می شود.
گام ۱۰- ترسیم طیف پاسخ شتاب- تغییرمکان (طیفADRS) برای زلزله. پس از مشخص شدن منحنی ظرفیت، برای تعیین اثر زلزله بر روی سازه، طیف ارتجاعی با میرایی ۵% در دستگاه مختصات تغییرمکان و شتاب ترسیم می شود.
شکل(۲-۲):طیف ارتجاعی در دستگاه مختصات تغییرمکان و شتاب[۲]
در این دستگاه مختصات (طیف ADRS)، هر خط راستی که از مرکز مختصات عبور کند متناظر با یک زمان تناوب ارتعاش ثابت است. زیرا:
(۲-۱۰)
گام ۱۱- تعیین میرایی موثر با بهره گرفتن از تقریب منحنی ظرفیت سازه به صورت دو خطی. برای این منظور ابتدای منحنی، توسط خطی که شیب آن برابر شیب منحنی در مبدا مختصات است تقریب زده می شود و مابقی منحنی توسط خط دیگری بگونه ای تقریب زده می شود که سطح زیر منحنی برابر سطح زیر این دو خط شود (برای dpi باید یک مقدار اولیه فرض شود).
۳۱
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
شکل(۲-۳): تقریب منحنی ظرفیت سازه به صورت دوخطی[۲]
گام ۱۲- محاسبه میرایی موثر بر حسب درصد با بهره گرفتن از روابط زیر:
(۲-۱۱)
(۲-۱۲)
در این روابط، E_D سطح محصور در منحنی هیسترزیس رفتار سازه می باشد که به صورت خط چین در شکل نشان داده شده است و Eso سطح هاشور خورد در این شکل می باشد. K پارامتری است که در گام بعد محاسبه می شود.
۳۲
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
شکل(۲-۴): منحنی هیسترزیس رفتار سازه
گام ۱۳- محاسبه ضریب k، این ضریب که اثر شکل حلقه هیسترزیس را بر میرایی موثر اعمال میکند، با بهره گرفتن از جداول زیر انتخاب یا محاسبه می شود.
جدول(۲-۶): تعیین نوع سازه
جدول(۲-۷): تعیین مقادیرk
۳۳
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
گام ۱۴- ترسیم منحنی ADRS کاهش یافته بر اساس میرایی موثر. برای این منظور از ضرایب کاهش زیر استفاده می شود: