کنترل ارتعاش سازه در ETABS

مسئله ارتعاش عموماً به سبب وجود ماشین‌آلات و اثر آنها بر سازه مورد بررسی قرار گرفته است. لیکن فعالیت‌های انسانی نیز می‌توان باعث ایجاد ارتعاش در سازه گردد. به عنوان مثال ورزش کردن افراد بر روی یک سطح می‌تواند سبب تحریک و ایجاد ارتعاش گردد. معمولاً راه رفتن افراد بر روی سطح، چندان سبب تحریکات دینامیکی نمی‌گردد. مسئله درک پاسخ ارتعاش توسط افراد مختلف، به میزان زیادی متفاوت است. به عنوان مثال درک یک انسان سالخورده که در طبقه 50 یک ساختمان زندگی می‌کند با درک ارتعاش توسط یک انسان جوان در طبقه دوم، حتی اگر تحت یک نوع ارتعاش قرار گیرند، کاملاً متفاوت است. درک افراد از ارتعاش محیط، به میزان زیادی به کاری که انجام می‌دهند، وابسته است.
شرایط بهره‌برداری عبارت‌اند از شرایطی که در آن مجموعه سازه، شامل اعضا و اتصالات آنها ضمن انجام وظیفه اصلی خود، (مقاومت در برابر بارهای وارده)، قابلیت نگهداری، حفظ ظاهر، دوام و آسایش ساکنین را تامین نمایند. مجموعه سازه شامل اعضا و اتصالات آنها باید از نظر قابلیت بهره‌برداری مورد کنترل و طراحی قرار گیرند. طبق مبحث دهم، برخی از شرایط و حالات بهره‌برداری بصورت زیر می‌باشد:
* ملاحظات پیش ‌خیز
* تغییرشکل‌ها
* تغییرمکان‌های جانبی
* ارتعاش (لرزش)
* ملاحظات آثار ناشی از حرکت باد
* انبساط و انقباض
* لغزش اتصالات
ارتعاش سیستم‌های کف سازه‌های فولادی تحت بارهای سرویس ناشی از فعالیت‌های انسانی یکی از نکات مهم در طراحی این سیستم‌ها می‌باشد. تمام سیستم‌ها خود دارای یک میرایی (سیستم اتلاف انرژی) کمی می‌باشند. برای تعریف مدل‌های ریاضی بیشتر مسائل عملی که با آنها مواجه می‌شویم به روش المان محدود نیاز هست. روش المان محدود را می‌توان برای سیستم‌هایی که دارای میرایی‌های بالایی هستند رابطه سازی نمود، ولی این روش بیشتر برای سیستم‌هایی که دارای میرایی کمی هستند مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعداد مولفه‌های مستقل تغییرمکانی لازم برای تعریف تغییرمکان تمام جرم‌ها نسبت به وضعیت اولیه‌شان، تعداد درجات آزادی دینامیکی سیستم نامیده می‌شود. تحلیل دینامیکی ساز‌ه‌ها مبتنی بر تعیین ماتریس‌های جرم، میرای و سختی سیستم می‌باشد. در تمام نرم‌افزارهای تجاری موجود برای انجام یک تحلیل دینامیکی قبل از پردازش اطلاعات این ماتریس‌ها ایجاد شده و سپس سازه مدل شده، تحلیل می‌شود. شاید مهمترین بخش یک تحلیل دینامیکی برای سازه‌ها بدست آوردن این ماتریس‌ها است. فرکانس عکس دوره تناوب بوده و معمولاً بر حسب هرتز بیان می‌شود. در واقع تعداد رفت و برگشت در یک ثانیه می‌باشد. هرگاه سازه‌ای از حالت تعادل استاتیکی خود تحریک شده و سپس بدون اعمال هرگونه تحریک دینامیکی خارجی به آن اجازه‌ی ارتعاش داده شود، گوئیم سازه در شرایط «ارتعاش‌ آزاد» قرار دارد.
در نرم‌افزار ETABS در صورت انتخاب آیین‌نامه‌های AISC360-05 یا AISC360-10 برنامه بطور خودکار ارتعاش تیرهای کامپوزیت را براساس راهنمای شماره 11 آیین‌نامه AISC کنترل می‌کند:
For AISC 360-10, by default the program performs the floor vibration check in accordance with AISC Steel Design Guide 11 (DG11).
محاسبه فرکانس طبیعی ارتعاش مود اول در برنامه توسط رابطه Dunkerley بصورت زیر صورت می‌گیرد:
fn=0.18(g/(Dj+Dg)^0.5
که در آن fn فرکانس مود اول، Dj و Dg به ترتیب خیز شاه‌تیر و تیر فرعی تحت بارهای اعمالی است. همچنین g شتاب ثقل است.
 
منبع: کانال دکتر علیرضایی