منحنی تنش- کرنش ایده آل
رفتار فولاد در بارهای رفت و برگشتی(منحنی هیسترزیس)
در شکل (۲-۴) اگر بارگذاری به صورتی باشدکه مقدار تنش و کرنش در شاخه OA قرار گیرد، پس از باربرداری، منحنی تنش- کرنش روی همان شاخه بر میگردد تا به صفر برسد در صورتی که نوع بار گذاری عوض شود منحنی با همان شیب در جهت مخالف ادامه پیدا می کند، شکل(۲-۶)
رفتار فولاد در بارهای رفت وبرگشتی در شاخه الاستیک
اما وقتی در ناحیه AB، شکل(۲-۴) قرار میگیرد پس از باربرداری نمودار با شیبی موازی با OA بر می گردد (شاخه BE در شکل ۲-۷) و اگر بارگذاری در جهت عکس انجام شود سختی با همان شیب ولی در جهت مخالف ادامه پیدا کرده تا به حالت غیر خطی برسد.
رفتار فولاد در بارهای رفت و برگشتی
اثر بوشینگر
در منحنی تنش کرنش وقتی در نقطه B باربرداری صورت می گیرد و بارگذاری در جهت عکس انجام می شود ملاحظه می شود تنش تسلیم به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. همانند شکل(۲-۶) این مقدار می تواند از تنش تسلیم اولیه نیز کمتر باشد. این پدیده را اثر بوشینگر می نامند. مقدار و به صورتی است که
+ = ۲
اثر بوشینگر
یعنی فاصله تنش های تسلیم در کشش و فشار همیشه ثابت و دو برابر تنش تسلیم اولیه می باشد. اثر بوشینگر در حالاتی که عملاً نسبت تنش پی در پی تغییر می کند دارای اهمیت فراوانی می باشد.
مفهوم غیر خطی شدن رفتار سازه و شکل پذیری
زمان وقوع زلزله نیروی حقیقی وارد بر سازه B.A.W می باشد حجم این نیرو بسیار زیاد بوده به گونه ای که طراحی بر اساس آن منجر به بزرگ شدن بی رویه اعضاء گشته و طرح توجیه اقتصادی و معماری خود را از دست می دهد. برای حل این معضل آئین نامه ها و استانداردهای طراحی در برابر زلزله با استناد به مقاومت و ظرفیت فرا ارتجاعی اعضاء اجازه می دهند نیروی طراحی کاهش داده شود بدین صورت برای هر سازه با توجه به مشخصات ارتعاشی و قابلیت های اتلاف انرژی آن ضریبی به عنوان ضریب رفتار R تدوین می شود مانند شکل(۲-۹) . زمان تعیین سطح زلزله طرح نیروی محتمل حقیقی با بهره گرفتن از ضریب تعدیل می گردد و بدین ترتیب مشکل معماری و اقتصادی که به آن اشاره شد برطرف می گردد. حال در زمان وقوع یک زلزله شدید می توان انتظار داشت نیرو در اعضاء حدوداً R برابر نیروهای زمان طراحی باشد. لذا سطح تنش در اعضاء از حد تسلیم فراتر رفته و در بسیاری از اعضاء مفصل پلاستیک تشکیل می شود. با افزایش تعداد این مفاصل پلاستیک رفته رفته سازه از محدوده الاستیک خارج و وارد حوزه عملکرد فرا ارتجاعی می شود. ضوابط طراحی و شکل پذیری لرزهای که در آئین نامه ها ذکر شده است به دلیل این است که سازه پس از تسلیم و در حوزه پاسخهای غیر الاستیک دچار کاهش و مقاومت قابل ملاحظه ای نشود و قابل به حفظ سطح عملکرد خود باشد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن 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. ))

: نیروی حقیقی وارد بر سازه
۱/R : نیروی طراحی سازه
: B ضریب بازتاب
: A نسبت شتاب مبنای طرح
: W وزن سازه
: R ضریب رفتار
منحنی رفتار غیر خطی سازه
سختی
همانطور که قبلاً اشاره شد یکی از خصوصیات مصالح خصوصیت غیر خطی شدن آنها است که در این مرحله سختی اولیه خود را از دست می دهند ولی این بدین معنی نمی باشد که مصالح دیگر نیرویی تحمل نمی کنند، بلکه با توجه به مسأله سخت شدگی می توانند مقداری نیرو تحمل نمایند.
همانطور که می دانیم زلزله دارای ماهیت رفت و برگشتی است مقدار نیرو هم به مقداری می باشد که باعث می شود مصالح وارد مرحله غیر خطی شوند. (طراحی بر این اساس صورت می گیرد که مصالح وارد مرحله غیر خطی شوند). پس برای هر سازه می توان منحنی هیسترزیس رسم نمود که سطح داخل حلقه هیسترزیس انرژی تلف شده در سیستم می باشد که در شکل (۲-۱۰) نمایش داده شده است.
انرژی تلف شده در سیستم
آنچه از دیاگرام هیسترزیس یک سازه تحت زلزله خاص بدست می آید:
۱-سطح زیر منحنی، میزان جذب انرژی ۲- شیب منحنی سختی سازه در هر دوره
۳- تعداد دورهای رفت و برگشت ۴- مقدار مقاومت سازه در هر دوره
۵- زوال ۶- شکل پذیری سازه در مدت زلزله
۷- پایداری و نا پایداری سیستم
همانطور که اشاره شد دیاگرام هیسترزیس جهت مدل سازی رفتار غیر خطی و رفتار رفت و برگشتی زلزله مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به توضیحات ارائه شده مشخص است برای تحلیل یک سازه باید منحنی هیسترزیس آن برای مدل کردن رفتار غیر خطی مشخص باشد. در ادامه چند مدل مرسوم جهت مدل سازی انواع سازه ها ارائه شده است.
مدلهای مرسوم جهت مدل کردن رفتار غیرخطی سازه
مدل دو خطی
دو خطی الاستو- پلاستیک
این مدل معروفترین ومعمول ترین مدل به کار رفته در تحقیقات می باشد.
در این مدل شیب ناحیه AB برابر صفر است. در این مدل در ناحیه پلاستیک از کرنش سخت شدگی مصالح صرفه نظر می شود. از این مدل معمولاً برای ارائه ویژگی یک قاب فولادی استفاده می شود. شکل (۲-۱۱)
مدل دو خطی الاستو پلاستیک
دو خطی با سخت شدگی کرنشی
وقتی شیب AB مثبت باشد در ناحیه غیر خطی سخت شدگی کرنشی در نظر گرفته می شود. به این مدل دو خطی مثبت گفته می شود. شکل(۲-۱۲)
مدل دو خطی با سخت شدگی کرنشی
دو خطی با نرم شدگی کرنشی
وقتی شیب AB منفی باشد در ناحیه غیر خطی، نرم شدگی کرنشی در نظر گرفته می شود. به این مدل دو خطی منفی نیز می گویند. این رفتار برای سازه های بتنی در اثر تر ک خوردگی پیشنهاد می شود. شکل(۲-۱۳)
مدل دو خطی با نرم شدگی کرنشی
مدل سه خطی
شکل (۲-۱۴) یک مدل سه خطی را نشان می دهد خطوط OABC تشکیل منحنی اسکلتون می دهند. خط CD موازی OA بوده و طول آن بزرگتر از دو برابر آن است. خط DE موازی خط AB بوده و طول آن دو برابر بزرگتر است. این مدل معمولاً برای قابهای بتن مسلح و قابهای مرکب بتن و فولاد مورد استفاده قرار می گیرند. در این مدل نقاط A,B متناظر نقاط ترک خوردگی و تسلیم هستند.