انواع روش های تحلیل سازه

روش استاتیکی خطی
روش دینامیکی خطی
روش استاتیکی غیر خطی 
روش دینامیکی غیر خطی
محدوده کاربرد روشهای مختلف تحلیل و همچنین معیارهای پذیرش هر یک بر اساس نوع رفتار اجزای سازه در بندهای 2-3-1 و 2-3-2 و همچنین 2-5 از دستورالعمل بهسازی لرزه¬ای (نشریه 360) تشریح گردیده است.
تحلیل استاتیکی غیرخطی (خلاصه):
در تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون ابتدا بار ثقلی با یک ترکیب خاص (مثلا کل بار مرده به اضافه 20% بار زنده) بر روی قاب قرار داده می‌شود.  پس از انجام یک تحلیل استاتیکی غیرخطی و مشخص شدن تغییرشکل‌های اعضا، نیروی برش پایه بصورت استاتیکی تحت الگویی مشخص در تراز طبقات به تدریج و به صورت فزاینده به سازه اعمال می‌شود، این افزایش از صفر شروع و تا آنجا ادامه پیدا می‌کند که تغییر‌‌مکان در یک نقطه خاص (نقطه کنترل) تحت اثر بار جانبی، به مقدار مشخصی (تغییر‌‌مکان هدف) برسد و یا مکانیزم خرابی در سازه بوجود بیاید. در این مرحله تغییر‌‌شکل‌ها و نیروهای داخلی حاصل از تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون باید با معیارهای پذیرش مورد بررسی قرار گیرد.
* مزایای تحلیل استاتیکی غیرخطی:
1- درک رفتار غیرخطی سازه تحت بارهای زلزله
2- پیش بینی نقاط ضعف سازه
3- نیازی به شتاب نگاشت ندارد.
* معایب تحلیل استاتیکی غیرخطی
1- رفتار دینامیکی سازه را نمیتوان درک نمود.
2- این روش در تخمین نیروها و برش طبقات ضعیف است.
* در روش تحلیل استاتیکی معادل، برش پایه مشخص است و جابجایی طبقات بعد از تحلیل حاصل شده، ولیکن در روش استاتیکی غیرخطی (پوش آور) جابجایی (معمولاً بام) مشخص بوده و برش پایه بدست می‌آید.
* برای بدست آوردن جابجایی سازه، بایستی آن را با یک سیستم یکدرجه آزاد معادل نمود.
دو روش معروف برای بدست آوردن جابجایی هدف وجود دارد. 1- روش ATC-40 که براساس روش طیف ظرفیت پایه گذاری شده (Applied Technology Council) و 2- روش FEMA 273/274 and FEMA 356 که به روش ضرایب جابجایی نیز معروف است (Federal Emergency Management Agency).
در شکل زیر نتیجه یک تحلیل استاتیکی غیرخطی که در محیط برنامه SAP انجام شده است را ملاحظه می‌نمایید. همانطور که دیده می‌شود، میتوانید روند تشکیل مفاصل پلاستیک (نقاط ضعف سازه) را در هر گام بارگذاری مشاهده نمایید.
تحلیل دینامیکی غیرخطی (خلاصه):
در این روش با استفاده از چند شتابنگاشت، زلزله‌هایی به سازه مدلسازی شده تابانده می‌شود. تعداد شتابنگاشت‌ها بسته هدف، متفاوت است. معمولاً از 3 یا 7 شتابنگاشت و بیشتر استفاده می‌شود. اگر از 3 شتابنگاشت استفاده شود، مقادیر حداکثر پاسخ‌ها و اگر از 7 و بیشتر استفاده شود، میانگین پاسخ‌ها ملاک قرار می‌گیرد. این تحلیل زمانبر بوده و سازه مدلسازی شده به میزان زیادی به شتاب نگاشت های استفاده شده، حساس است. در واقع محتوای فرکانسی زلزله‌های انتخاب شده اثر زیادی بر پاسخ دارد.

 

آموزش پشرفته ی Etabs

 

 

مدرس: مهندس علیرضا خویه - کارشناس ارشد زلزله

تماس : [phone]

 

 

آموزش خصوصی Etabs ایتبس

در دوره ی Etabs چه چیزی را فرا می گیرید؟

• دوره ی ایتبس مقدماتی

​به مدت 15 ساعت خواهد بود که شامل مدلسازی، بارگذاری، تحلیل و طراحی ساختمان فولادی با سیستم قاب خمشی ، مهاربندی با سقف عرشه فولادی و کرمیت، ساختمان بتنی با قاب خمشی، دیوار برشی با سقف تیرچه بلوک و یوبوت خواهد بود.

هنگام تدریس به بندها و موارد مهم آیین نامه ای (آیین نامه 2800 ، مبحث نهم و دهم مقررات ملی ساختمان و نشریات نظام فنی) پرداخته می شود.

پس از پایان این دوره قادر خواهید بود تا سازه های 8 طبقه را به راحتی طراحی کنید.

در حین تدریس از صفحه ی لپ تاپ، صدا و تصویر ضبط می گردد و نیازی به هیچ گونه یادداشت برداری نخواهید و موجب جلوگیری از اتلاف وقت خواهد شد. بنابراین 15 ساعت کاملا مفید آموزش خواهید دید. ضمنا هیچ نگرانی جهت فراموشی مطالب نخواهید داشت.

 

مدرس دوره: مهندس علیرضا خویه - شماره تماس: [phone]

 

 

 

---

• دوره ی Etabs پیشرفته، مخصوص آن دسته از مهندسین می باشد که می خواهد سازه های بلند و خاص طراحی کنند.

در این دوره به آموزش تحلیل های دینامیکی (طیفی و تاریخچه زمانی) و غیرخطی (پوش آور و تاریخچه زمانی) و مدلسازی انواع میراگر ها در سازه پرداخته می شود.

این دوره به مدت 10 ساعت خواهد بود.

 

مدرس دوره: مهندس علیرضا خویه - شماره تماس: [phone]

 

انواع تحلیل های غیر خطی

      به طور کلی برای سیستم هایی که انتظار می رود رفتار غیر خطی داشته باشند نیروها و تغییر شکل ها را می توان با استفاده از تحلیل های زیر به دست آورد: 

 

الف) تحلیل های دقیق

 -  تحلیل تاریخچه زمانی RHA               -  تحلیل دینامیکی افزایشی IDA

 

ب) تحلیل های ساده شده

   -تحلیل دینامیکی با استفاده از طیف پاسخ غیر خطیRSA    

 

  - تحلیل استاتیکی غیر خطیNSP

 

ج) تحلیل های تقریبی

مانند روش استاتیکی معادل که با در نظر گرفتن ضریب رفتار می توان به صورت تقریبی اثر رفتار غیر خطی را وارد نمود

آنالیز تاریخچه زمانی غیر خطی RHA - Response History Analysis

•   به منظور تعیین عملکرد محتمل سازه تحت یک زلزله مشخص ، نتایج به دست آمده از این آنالیز می تواند به طور مستقیم با اطلاعات به دست آمده از آزمایشات بر روی نمونه های مولفه های سازه ای مقایسه شوند.

•   در این روش به طور مستقیم تغییر مکان کلی حداکثر که توسط یک شتاب نگاشت مشخص به سازه اعمال می شود، تعیین شده و احتیاجی به تخمین زدن این پارامتر نیاز بر پایه روابط تجربی – تئوریک نمی باشد.

• روشی پیچیده و در عین حال دقیق ترین روش برای ارزیابی نیازهای غیر الاستیک سازه تحت اثر شتاب نگاشت های حرکت زمین است.

•  در آنالیز تاریخچه زمانی، آثار مودهای بالاتر و تغییرات در الگوی بار اینرسی به علت نرم شدگی سازه در خلال زلزله به طور خودکار درنظر گرفته می شود.

•  روش تحلیل دینامیکی غیرخطی برای تمام ساختمانها قابل استفاده است .

•   نتایج حاصل از این روش حساس به شتاب نگاشت انتخاب شده برای تحلیل و مدل رفتار غیر خطی مصالح و اجزاء سازه می باشد

•   این روش آنالیز وقت گیر و پیچیده می باشد

•   در نتیجه لازم است کنترل و تفسیر نتایج حاصل توسط افراد مجرب انجام گیرد .

نجلیل استاتیکی ، طیفی، دینامیکی و تاریخچه زمانی

۱-روش های خطی
-تحلیل استاتیکی معادل
-دینامیکی طیفی
-دینامیکی تاریخچه زمانی

..............................................
 تحلیل استاتیکی خطی：

فرضیات اساسی روش تحلیل استاتیکی خطی عبارتند از :

1 ـ رفتار مصالح خطی است .

2 ـ بارهای ناشی از زلزله ثابت ( استاتیکی ) است .

3 ـ کل نیروی وارد بر سازه برابر ضریبی از وزن ساختمان است .

در این روش نیروی جانبی ناشی از زلزله طوری انتخاب می شود که برش پایه حاصل از آن برابر نیروی برش پایه مطابق روابط آیین نامه شود. مقدار برش پایه در این روش چنان انتخاب شده است که حداکثر تغییر شکل سازه با آنچه که در زلزله سطح خطر مورد نظر پیش بینی می شود مطابقت داشته باشد. چنانچه تحت اثر بار وارده، سازه به طور خطی رفتار کند، نیروهای بدست آمده برای اعضای سازه نیز نزدیک به مقادیر پیش بینی شده هنگام زلزله خواهند بود، ولی اگر سازه رفتار غیر خطی داشته باشد، نیروهای محاسبه شده از این طریق بیش از مقادیرجاری شدن مصالح خواهند بود.  به همین جهت هنگام بررسی معیارهای پذیرش نتایج حاصل از تحلیل خطی برای سازه هایی که هنگام زلزله رفتار غیر خطی دارند، اصلاح می گردد.

 

---

 

 تحلیل دینامیکی خطی：

تحلیل دینامیکی خطی می تواند به دو روش طیفی یا تاریخچه زمانی انجام شود. فرضیات خاص این روش در محدوده رفتار خطی عبارتند از :

1 ـ رفتار سازه را می توان بصورت ترکیبی خطی از حالت های مودهای ارتعاشی مختلف سازه که مستقل از یکدیگرند محاسبه نمود .

2 ـ زمان تناوب ارتعاشات سازه در هر مود در طول زلزله ثابت است .

در این روش ، مشابه روش تحلیل استاتیکی خطی، پاسخ سازه در زلزله سطح خطر مورد نظر در ضرایبی ضرب می شود تا حداکثر تغییر شکل سازه با آنچه که در زلزله پیش بینی می شود مطابقت داشته باشد. به همین علت نیروهای داخلی در سازه های شکل پذیر که در هنگام زلزله رفتار غیر خطی خواهند داشت بزرگتر از نیروهای قابل تحمل درسازه برآورد می شوند. به همین جهت هنگام بررسی معیارهای  پذیرش در نتایج حاصل از تحلیل خطی برای سازه هایی که هنگام زلزله رفتار غیر خطی دارند، اصلاح می گردد.  

 

---

 

روش تحلیل طیفی：

تعداد مودهای ارتعاشی در تحلیل طیفی چنان باید انتخاب شود که جمع درصد مشارکت جرم مؤثر برای هر امتداد تحریک زلزله در مودهای انتخاب شده حداقل 90% باشد . بعلاوه در هر امتداد، حداقل باید سه مود اول نوسان و حداقل تمام مودهایی که دارای زمان تناوب بیش از 4% ثانیه هستند در نظر گرفته شوند . طیف طرح مورد استفاده در این روش باید مطابق آیین نامه انتخاب شود .

نتایج حاصل از هر مود نوسان باید با روشهای آماری شناخته شده مانند جذر مربعات  SRSSروش ترکیب مربعی کامل (CQC) و یا روش‌های دقیق‌تر که اندرکنش بین مودها را دقیقتر درنظر می گیرد، انجام شود.

اثر زلزله در امتداد عمود بر امتداد مورد نظر در صورت لزوم باید در نظر گرفته شود .

 

---

 

 روش تحلیل تاریخچه زمانی：

در تحلیل تاریخچه زمانی ، پاسخ سازه با استفاده از روابط دینامیکی در گام های زمانی کوتاه محاسبه می شود. در این روش باید پاسخ سازه تحت تحریک شتاب زمین بر اساس حداقل سه شتاب نگاشت محاسبه شود. چنانچه کمتر از هفت شتابنگاشت برای تحلیل انتخاب شود باید بیشینه اثر آنها برای کنترل تغییر شکل‌ها و نیروهای داخلی منظور شود. چنانچه از هفت شتابنگاشت یا بیشتر استفاده شود می توان مقدار متوسط اثر آن‌ها را برای کنترل تغییر شکل‌ها و نیروهای داخلی در نظر گرفت.

همپایه کردن شتاب نگاشت ها در تحلیل تاریخچه زمانی

قبل از اعمال شتابنگاشت‌ها به سازه بایستی آنها را #همپایه نمایید. بدین معنی که قدرت آنها تقریباً در سطح طیف ارتجاعی استاندارد قرار گیرد تا مقایسه آنها امکان پذیر باشد. آیین نامه الزام میکند، در محدود 0.2T تا 1.5T بایستی همپایه سازی انجام شود. لیکن توضیح واضحی در ارتباط با T نمیدهد. مقدار T دوره تناوب اصلی سازه است. بند معادل در ASCE7-10 نیز بصورت زیر است:

16.1.3.2 Three-Dimensional Analysis
“For each pair of horizontal ground motion components a square root of the sum of the squares (SRSS) spectrum shall be constructed by taking the SRSS of the 5-percent damped response spectra for the scaled components (where an identical scale factor is applied to both components of a pair). Each pair of motions shall be scaled such that for each period in the range from 0.2T to 1.5T, the average of the SRSS spectra from all horizontal component pairs does not fall below the corresponding ordinate of the design response spectrum, determined in accordance with Section 11.4.5 or 11.4.7.”

 

مقادیر میانگین به میزانی تغییر داده شوند که برای دوره تناوب در محدوده 0.2T تا 1.5T مقدار متوسط طیف جذر مجموع مربعات مربوط به تمام زوج شتابنگاشت ها بیش از 10% از 1.3 برابر طیف استاندارد کمتر نشود. به عنوان مثال در شکل زیر اگر دوره تناوب سازه T=1.5 sec باشد، بایستی این عملیات در محدوده T=0.3 sec تا T=2.25 sec صورت گیرد. مقادیر میانگین تا جایی کاهش یافته‌اند که از بیشتر از 10% از 1.3 برابر #طیف استاندارد کمتر نشود. بنابراین اگر مقادیر طیف #میانگین شما از 1.3 برابر #طیف #استاندارد بالاتر بود، باید آنها را کاهش دهید.

 

 

منبع:
@AlirezaeiChannel

آموزش تحلیل پوش آور در Etabs - بهسازی سازه

آموزش تحلیل پوش آور در Etabs - بهسازی سازه
علیرضا خویه
شماره تماس: [phone]


برچسب‌ها: پوش آور, تحلیل پوش آور, سازه فولادی و بتنی, تایم هیستوری, تحلیل غیرخطی