طیف طرح الاستیک و غیر الاستیک

در حین زلزله سه مولفه انتقالی آن به ثبت می‌رسد که دو مولفه افقی و یک مولفه قائم می‌باشد. با استفاده از هر یک از این مولفه‌ها، می‌توان طیف آن را ترسیم نمود. طیف پاسخ، نموداری از حداکثر پاسخ‌های (شتاب، سرعت و یا جابجایی) یک سری سیستم یک درجه آزادی با دوره‌های تناوب مختلف، و میرایی مشخص در برابر یک رکورد زلزله می‌باشد. در واقع یک رکورد موجود به یک سیستم یک درجه آزادی زده شده و مقدار حداکثر پاسخ سیستم محاسبه می‌شود. دوباره با ثابت نگه داشتن مقدار میرایی و تغییر دوره تناوب سیستم، این آزمایش تکرار می‌شود تا طیفی از حداکثر پاسخ‌ها بدست آید. از بهم پیوستن این نقاط، نمودار طیف پاسخ حاصل می‌شود. برای بدست آوردن طیف پاسخ ارتجاعی، معمولاً از انتگرال دیوهامل استفاده می‌شود. انتگرال دیوهامل روش عمومی برای محاسبه پاسخ سیستم یک درجه آزادی خطی به نیروی دینامیکی دلخواه است.
[ تحلیل دینامیکی طیفی[/caption]
 
حال آیین‌نامه‌ها برای راحتی طیفی را ارائه می‌دهند که بدون حالت دندانه بوده و به طیف طرح مشهور است. این طیف، طیف ارتجاعی است. زیرا از حداکثر پاسخ سیستم‌های یک درجه آزادی بدست آمده که هیچ‌گاه غیر ارتجاعی نشده‌اند، بنابراین پاسخ آنها نیز ارتجاعی است. این طیف طبق 2800، همان AB است. مقدار نیروی بدست آمده از این طیف برای طراحی خیلی زیاد است. از طرف دیگر، دوره بازگشت زمین لرزه هایی که آنقدر قوی باشند تا بتوانند چنین نیرویی را در یک سازه ارتجاعی ایجاد کنند، بسیار طولانی است. از این رو، طرح سازه ها برای چنین نیرویی انجام نمی شود، مگر در سازه های بسیار مهم مانند نیروگاه های هسته ای. در حالت معمول فرض می شود که سازه بتواند جابجایی را فراتر از حد الاستیک خود تحمل کند، بدون اینکه فرو بریزد. در چنین سازه-ای، به دنبال زلزله های قوی، تغییر شکل های ماندگاری به وجود می آید که می تواند چندین برابر تغییر شکل تسلیم آن باشد، یعنی با آنکه سازه در طول زلزله پایدار مانده است، نیاز به تعمیرات اساسی یا حتی بازسازی دارد. با فرض اینکه سیستم در طول زلزله می تواند وارد حالت غیرارتجاعی شود، دیگر لازم نیست برای برش پایه الاستیک طراحی شود. اگر این طیف را کاهش دهیم، سازه برای نیروی کمتری طرح شده و در زلزله واقعی انتظار رفتار غیر ارتجاعی از آن داریم. به این طیف کاهش داده شده، طیف غیر ارتجاعی می‌گویند که طبق 2800 خودمان، همان AB/R است.
@AlirezaeiChannel

همپایه سازی تحلیل طیفی سازه ها

اطلاعیه دفتر فنی سازمان نظام مهندسی درخصوص تحلیل طیفی سازه ها

 

تشریح پارامتر های طیف آیین نامه

پارامتر T که دوره تناوب سازه بوده و به مشخصات دینامیکی آن بستگی دارد. برای تعیین آن از روش‌های تجربی، موضوع بند 3-3-3 یا روش‌های تحلیلی استفاده می‌شود. در روش تحلیلی نیاز به ایجاد یک مدل کامپیوتری است.
پارامتر Ts دوره تناوب خاک است. در صورتی که خاک از یک لایه تشکیل شده باشد، با استفاده از رابطه زیر می‌توان مقدار دوره تناوب خاک را تعیین نمود:
Ts=(4H)/vs
که در رابطه فوق، TS دوره تناوب خاک بر حسب ثانیه، H ارتفاع لایه خاک بر حسب متر و vS سرعت موج برشی بر حسب متر بر ثانیه می‌باشد. مقدار سرعت موج برشی در خاک تابعی از نوع خاک آن می‌باشد. در عمل لایه‌های زیادی از خاک وجود داشته و رابطه خیلی پیچیده‌تر است لیکن 2800 در جدول 2-2 مقادیری برای Ts ارائه می‌دهد.
پارامتر T0 تقریبا 20% مقدار Ts بوده و شاخه اول و دوم طیف را از هم تمیز می‌دهد.
پارامتر S شکل طیف را ایجاد می‌کند. شکل طیف را برای خاک‌های مختلف بالا یا پایین می‌کند. همچنین برای خاک‌های سست و لرزه‌خیزی زیاد، اثر غیرخطی شدن خاک در کاهش پاسخ را لحاظ می‌کند.
پارامتر S0 اثرات ساختگاهی را نشان می‌دهد. برای خاک‌های سست اثر بزرگنمایی زلزله بر روی لایه‌های بالایی زمین‌های آبرفتی را لحاظ می‌کند. بدین صورت که در حالتی زمین نوع III یا IV باشد، مقدار طیف B1 از یک شروع نشده و از مقداری بیشتر از 1 شروع خواهد شد.

آموزش تحلیل طیفی

مطلب از کانال دکتر علیرضایی@AlirezaeiChannel اقتباس شده است.

نکته طراحی در ETABS
روند انجام تحلیل طیفی در برنامه ETABS
در برنامه ETABS برای انجام یک تحلیل طیفی بعد از مدلسازی، سه گام زیر بایستی انجام شود:
1- معرفی تعداد مودهای نوسانی مورد نظر
2- معرفی طیف طرح (شبه‌شتاب) به برنامه
3-تعریف حالت بار طیفی در جهات مورد نظر
در شکل زیر مسیر تعریف تعداد مودهای نوسانی سازه نشان داده شده است. همانطور ابتدا از منوی Analyze گزینه Set Analysis Options را انتخاب نمایید تا پنجره وسط ظاهر شود. در این حالت از قسمت Dynamic Analysis گزینه Set Dynamic Parameters… را انتخاب نمایید تا گام سوم (پنجره سمت راست) نمایان شود. در بخش Number of Modes از پنجره Dynamic Analysis Parameters، تعداد مودهای نوسان سازه را تعیین نمایید. طبق استاندارد 2800 داریم:
تعداد مدهای نوسان، در هر یک از دو امتداد متعامد ساختمان باید به حدی باشد که مجموع جرم‌های مؤثر در آنها بیش تر از 90 درصد جرم کل سازه شود، در نظر گرفته شود.
در اکثر حالات در نظر گرفتن سه مود نوسانی برای هر طبقه کفایت می‌کند. در صورتی که برای Frequency Shift (Center) و Cutoff Frequency (Radius) صفر در نظر گرفته شود، تمام موهای نوسان سازه محاسبه شده و در صورتی که مرکز و شعاع قطع فرکانس‌های سازه داده شود، تنها مودهایی که در این حیطه باشند در نظر گرفته می‌شوند. مقدار تلرانس همگرایی نسبی (Relative Tolerance) بطور پیش فرض برابر 1E-7 بوده که مقدار مناسبی می‌باشد

بعد از تعریف مودها، مطابق شکل زیر، بایستی طیف طرح غیرارتجاعی به برنامه معرفی شود. در این حالت از مسیر نشان داده شده در شکل زیر(سمت چپ- گام اول) پنجره Define Response Spectrum Functions ظاهر خواهد شد (پنجره وسط،گام دوم). در صورتی که بخواهید مولفه‌های طیف را بطور دستی و یکی یکی وارد نمایید، از قسمت Choose Function Type to Add گزینه User Spectrum را انتخاب نموده و طیف را معرفی نمایید.

در صورتی که به مانند شکل زیر قبلاً در یک فایل متنی (فایل Notepad) طیف بازتاب را ساخته باشید می‌توانید با استفاده از گزینه Spectrum from File از زیر بخش Choose Function Type to Add، و زدن دکمه Add New Function… بطور مستقیم و سریع طیف بازتاب را تعریف نمایید.
در صورتی که روش دوم را انتخاب نمایید را انتخاب نمایید، پنجره سمت راست بالا ظاهر شده (پنجره Response Spectrum Function Definition) و با استفاده از دکمه Browse… مسیر فایل متنی را انتخاب نمایید. در صورتی که فایل متنی حاوی طیف شبه شتاب بوده که محور افقی آن دوره تناوب باشد، گزینه Period vs Value و در صورتی که محور افقی آن فرکانس (عکس دوره تناوب) باشد، گزینه Frequency vs Value را از زیر بخش Values are: انتخاب نمایید. در صورتی یک سطر یا بیشتر از فایل متنی حاوی متنی برای مشخص نمودن محتویات فایل بوده و جزو طیف به حساب نمی‌آید، در قسمت Header Lines to Skip تعداد این سطرها را برای صرف نظر نمودن برنامه از خواندن آنها وارد کنید. با زدن دکمه View File محتویات فایل توسط برنامه Notepad یا برنامه‌های مشابه آن باز خواهد شود و شما قادر به دیدن محتویات فایل انتخابی هستید. توجه داشته باشید، در صورتی که فایل محاسبات خود را بخواهید به جای دیگری منتقل نمایید حتماً بایستی فایل متنی حاوی طیف پاسخ نیز همراه فایل شما باشد. برای جلوگیری از این مشکل دکمه Convert to User Defined را انتخاب نمایید تا تمام محتوای فایل متنی به فایل EDB منتقل شوند. در این حالت نیازی به همراه بودن فایل متنی نبوده و طیف پاسخ، در فایل شما ماندگار خواهد شد. در بخش Function Graph نیز در صورتی که گزینه Display Graph زده شود، شکل طیف نمایش داده می‌شود. مقدار میرایی نیز 5% در نظر گرفته شود.
 
در شکل زیر مسیر تعریف حالت بار طیفی نشان داده شده است. بعد از ظاهر شدن پنجره Define Response Spectra بر روی گزینه Add New Spectrum… از قسمت Spectra click to: کلیک نمایید تا پنجره Response Spectrum Case Data ظاهر شود. در صورتی بخواهید یک حالت بار طیفی ساخته شده را مشاهده نمایید، بعد از انتخاب آن بر روی گزینه Modify/Show Spectrum… و در صورتی که خواهید یک حالت بار طیفی را پاک نمایید بعد از انتخاب آن بر روی گزینه Delete Spectrum کلیک نمایید. در پنجره Response Spectrum Case Data، و در قسمت Spectrum Case Name نام حالت طیفی و در بخش Structural and Function Damping مقدار میرایی که معولاً 5% در نظر گرفته می‌شود وارد نمایید. در قسمت Modal Combination روش ترکیب آثار مدها را روش CQC قرار دهید.
این روش ترکیب بهترین روش ترکیب آثار مودها برای سازه‌های سه بعدی است. در صورتی که میرایی سازه صفر باشد، روش SRSS و CQC یکسان خواهند بود. در صورت استفاده از روش ABS نتایج تحلیل طیفی محافظه کارانه خواهند شد. در بخش Directional Combination نحوه ترکیب نیروهای حاصل از حالت طیفی را در جهات مختلف سازه را تعیین نمایید. در ارتباط با این گزینه در ادامه توضیحات بیشتر ارائه خواهد شد. در بخش Input Response Spectra طیف مورد نظر را در جهت مورد نظر خود معرفی نمایید. در صورتی که بخواهید طیف را در جهت محور X کلی به سازه اعمال نمایید از جعبه کرکره‌ای U1 (از قسمت Direction) تابع (Function) مورد نظر که همان طیف باشد را معرفی نمایید و در صورتی که بخواهید جهت محور Y کلی به سازه اعمال نمایید از جعبه کرکره‌ای U2 طیف ساخته شده در گام قبل را معرفی نمایید. در بخش Scale Factor بایستی ضرب مناسبی مطابق با الزامات آیین‌نامه طراحی وارد نمایید. این گزینه طبق استاندارد 2800 همان AI/Rمی‌باشد که در واقع مقدار B قبلاً توسط طیف، به برنامه داده شده است و با ضرب B در این ضریب، مقدار ضریب زلزله هر مود نوسانی مطابق با مقدار دوره تناوب آن مود حاصل می‌شود. گزینه Excitation angle زاویه اعمال طیف را نسبت به محور X کلی سازه مشخص می‌کند. در صورتی که در بخش Excitation angle زوایه 90 درجه انتخاب شده باشد و در بخش Direction، گزینه U1 برای اعمال طیف در نظر گرفته شده باشد، طیف تعریف شده با زوایه 90 درجه نسبت به محور X (به عبارتی در جهت Y) بر سازه اعمال می‌شود.

تعریف حالت بار طیفی در جهات مورد نظر

نکته ای کوچک در تحلیل طیفی

در تحلیل طیفی همیشه در نظر داشته باشید که طیف آیین نامه ی 2800 را می بایست در ضریب AI ضرب نمایید

بررسی پارامتر های مختلف بر طیف پاسخ زلزله

عوامل مختلفی بر روی طیف های زلزله موثر می باشد و هدف ما،
بررسی نحوه ی تاثیر این عوامل بر روی طیف های زلزله می باشد.

مهمترین این موارد به شرح زیر می باشد:

1- نوع خاک منطقه

2- بزرگی زلزله (ریشتر)

3- مکانیزم نوع گسل

4- فاصله

5- مدت زمان

در این پروژه تاثیر چهار عامل اول را بر روی طیف های
پاسخ بررسی میکنیم

دریافت فایل

عنوان: بررسی پارامتر های مختلف بر طیف پاسخ زلزله
حجم: 1.16 مگابایت
توضیحات: بررسی پارامتر های مختلف بر طیف پاسخ زلزله