با جداساز (HDRB)

۲٫۲

قاب یازده طبقه
جدول(۴-۲۱) پریود قاب یازده طبقه (تحلیل مودال)

ردیف

نوع سازه

پریود سازه(ثانیه)

۱

بدون جداساز

۱٫۶

۲

با جداساز(FPS)

۱٫۸۹

۳

با جداساز (HDRB)

۲٫۶۳

۴-۹- تحلیل طیفی
تحلیل دینامیکی خطی را می توان به دو روش طیفی و تاریخچه زمانی انجام داد. در روش طیفی، تحلیل دینامیکی با فرض رفتار خطی سازه و با بهره گرفتن از حداکثر پاسخ کلیه مدهای نوسانی سازه که در بازتاب کل سازه اثر قابل توجهی دارند، انجام می گیرد. حداکثر پاسخ در هر مد با توجه به زمان تناوب آن مد، از طیف طرح استاندارد یا طیف طرح ویژه ساختگاه بدست می آید. سپس پاسخ کلی سازه از ترکیب آماری پاسخ های حداکثر هر مد تخمین زده می شود ]۱۰[.
۴-۹-۱- آنالیز مودال
به طور کلی یک آنالیز مودال با هدف تعیین مشخصات نوسان یک سازه یعنی مقادیر مشخصه سازه نظیر فرکانس های طبیعی و شکل های مدی صورت می گیرد. داشتن مقادیر مشخصه یک سازه، نقطه شروع برای انواع دیگر آنالیزها نظیر تحلیل های دینامیکی و طیفی و تاریخچه زمانی می باشد. فرکانس های طبیعی و شکل های مدی یک سازه پارامترهای مهم در آنالیز نیروها و در نتیجه طراحی مقاطع به شمار می روند. همچنین تعیین این پارامترها می تواند در تفسیر چگونگی رفتار سازه مفید واقع شود. تحلیل های لازم جهت ارزیابی سازه های فولادی در برابر زلزله توسط نرم افزارهای ETABS و SAP2000 انجام می شود. در این دو نرم افزار محاسبه مقادیر مشخصه به وسیله آنالیز مودال صورت می گیرد.

( 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. )

فرایند یک آنالیز مودال شامل سه گام اساسی زیر است:

• مدلسازی هندسی با توجه به مقادیر سختی، میرایی و جرم عضو

• محاسبه مقادیر مشخصه

• تعداد مدهای نوسان

در زمان وقوع زلزله، زمین دچار تکان هایی می شود که این تکان های شدید، منجر به ارتعاش ساختمان ها و ابنیه ای می گردد که در روی زمین قرار گرفته اند. وقتی سازه ای ارتعاش می کند این طور نیست که تصور کنیم همواره کلیه طبقات یا به اصطلاح جرم ها به طور هماهنگ به یک سو حرکت می کنند. این وضعیت تغییر مکانی یکی از انواع حالات ارتعاشی سازه می باشد. ممکن است در لحظه ای دیگر بعضی طبقات به یک سو و بعضی دیگر به سمت مقابل حرکت داشته باشند. به عبارتی در زمان ارتعاش هر یک از طبقات می توانند به طور کاملاً مستقل به اطراف جابجایی داشته باشند. می توان اشکال متعددی ترسیم نمود و در هر یک از آن ها یکی از انواع آرایش جرم ها در ارتفاع را منعکس کرد. به هر یک از این اشکال اصطلاحاً یک مد ارتعاشی اطلاق می شود.

T₃ T₂ T₁
شکل (۴-۱۵) نمایش شماتیک مدهای ارتعاشی سازه
هر یک از مدهای ارتعاشی به تنهایی دارای زمان تناوب مستقلی هستند. به عبارتی وقتی سازه در مد اول خود ارتعاش می کند، زمان تناوب حاکم عددی نظیر T₁ است. وقتی در مد دوم خود ارتعاش می کند، زمان تناوب حاکم عددی نظیر T₂ خواهد بود. بنابراین پاسخ سازه به تحریک ایجاد شده در مدهای مختلف متفاوت است. به عبارتی برای هر مد می توان یک B_i جداگانه قائل شد. بنابراین وقتی سازه در مدهای مختلف خود ارتعاش می کند، شتاب طیفی ایجاد شده در پیکره سازه مقادیر متفاوتی خواهد داشت. در نهایت آنکه هر کدام از مدهای ارتعاشی، درصدی از جرم کل ساختمان را تحریک می کنند که اصطلاحاً به آن جرم مدی اطلاق می شود. از حاصلضرب شتاب طیفی هر مد در جرم موثر آن مد، نیروی حاصل از ارتعاش در آن مد بدست خواهد آمد. بنابراین وقتی ساختمان در یک امتداد تحریک می شود در مدهای مختلفی ارتعاش می کند و حاصل ارتعاش در هر مد نیروی مستقلی است که تابع ویژگی های ارتعاشی آن مد است. این نیروها با روش های منطقی آئین نامه ای با یکدیگر ترکیب شده و یک نیروی نهایی بدست خواهد آمد. این نیروی نهایی همان نیرویی است که می گوئیم در اثر ارتعاش سازه در آن ایجاد شده است که لازم است سازه را برای تحمل این نیرو مقاوم کنیم. هر چه شکل یک مد ساده تر باشد و از پیچیدگی کمتری برخوردار باشد زمان تناوب آن بیشتر بوده، سهم مشارکتی آن نیز بیشتر خواهد بود. در تعبیری دیگر گفته می شود هر چه پریود ارتعاشی یک مد بیشتر باشد، تحریک پذیری آن بیشتر بوده و سطح انرژی آن پائین تر است. این یعنی آنکه چنین مدی با کوچکترین میزان انرژی دچار ارتعاش شده و پاسخ خواهد داد. مدهایی که زمان تناوب آن ها کوچک باشد جرم موثر بسیار ناچیزی دارند. به عبارتی زمانی که سازه در چنین مدهایی ارتعاش می کند درصد ناچیزی از جرم کل ساختمان را تحریک می کند و به همین دلیل نیروی حاصل از ارتعاش در آن ها کوچک و قابل اغماض است. بنابراین آئین نامه نیز اجازه داده است در یک تحلیل دینامیکی از بررسی پاسخ چنین مدهایی صرفنظر شود، اصطلاحاً به چنین مدهایی، مدهای هرز گفته می شود.
۴-۹-۱-۱- تعداد مدهای نوسان
در هر یک از دو امتداد متعامد ساختمان باید حداقل سه مد اول نوسان، یا تمام مدهای نوسان با زمان تناوب بیشتر از ۴٫۰ ثانیه و یا تمام مدهای نوسان که مجموع جرم های موثر ساختمان در آن ها حداقل برابر ۹۰% جرم کل سازه باشد، هر کدام که تعدادشان بیشتر است، در نظر گرفته شود.
۴-۹-۱-۲- ترکیب اثر مدها
حداکثر پاسخ دینامیکی سازه از قبیل نیروهای داخلی اعضاء، تغییر مکان ها، نیروهای طبقات، برش طبقات و برش پایه در هر مد را باید با روش های آماری شناخته شده، مانند روش جذر مجموع مربعات^[۴] و یا روش ترکیب مربعی کامل^[۵] تعیین کرد. ترکیب اثر مدها در ساختمان های نامنظم در پلان و یا در مواردی که زمان تناوب دو یا چند مد سازه با یکدیگر نزدیک باشند باید صرفاً با روش هایی که اندر کنش مدهای ارتعاشی را در نظر می گیرند، مانند روش ترکیب مربعی کامل انجام شود. یکی از روش های آماری ترکیب مدها با یکدیگر، همانگونه که ذکر شد روش جذر مجموع مربعات (SRSS) است. در این روش بازتاب کلی r ، در امتداد هر درجه آزادی از رابطه (۴-۱۰) به شرح زیر بدست می آید]۱۰[.
(۴-۱۹)
در رابطه فوق، r_i پارامتر مورد نظر در مد iام است. از این روش در مواردی می توان استفاده کرد که زمان تناوب مدهای مختلف با یکدیگر متفاوت بوده و از یکدیگر فاصله کافی نداشته باشند به نحوی که رابطه زیر برقرار باشد:
(۴-۲۰)