همپایه سازی تحلیل طیفی سازه ها

اطلاعیه دفتر فنی سازمان نظام مهندسی درخصوص تحلیل طیفی سازه ها

 

فلسفه ی همپایه سازی برش پایه دینامیکی و استاتیکی

تحلیل دینامیکی دقیقتر و برای سازه‌های نامنظم معقول‌تر است لیکن چه در تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی سازه در برابر زلزله، ما اصلا نیروی واقعی طراحی را نداریم و تمام نیروهایی که آیین‌نامه برای طراحی پیشنهاد می‌دهد، تنها جهت ایجاد یک سطح مقاومت در سازه بوده و ارزش واقعی ندارند. به عبارتی در تحلیل‌ها ما عدم قطعیت‌های خیلی زیادی داریم مثل:
1- مشکلات تخمین تحریکات لرزه‌ای بحرانی در ساختگاه، در طول عمر مفید سازه (یعنی فقدان جنبش شدید قطعی ونیز ترکیب بار بحرانی).
2- اشکال در مدلسازی سیستم خاک- پی- روسازه- اجزای غیرسازه‌ای و اندرکنش اجزای درونی آنها به هنگام وقوع زمین‌لرزه طرح (یعنی انتخاب صحیح مدل‌های ریاضی جهت تحلیل رفتار).
3- مشکلات تخمین نیروهای داخلی، تغییرشکل‌ها، تنش‌ها و کرنش‌های ایجاد شده در مدل بطوریکه نزدیک به واقعیت باشد (عدم دقت درتحلیل سازه وسیستم وتحلیل تنش)
4- مشکلات تخمین ظرفیت‌های واقعی سختی، مقاومت، پایداری و ظرفیت جذب و اتلاف انرژی (یعنی رفتار پسماند واقعی) در کل سیستم (تقاضا در بسیاری مواد متاثر از خصوصیات رفتاری سیستم است).
نتیجه کلی اینکه: در تحلیل دینامیکی نیروها درست نیستند ولی توزیع این نیروهای غیرواقعی در ارتفاع و پلان درست است. یعنی اثر سختی و جرم اجزا در توزیع نیرو در نظر گرفته میشود.
نکته دیگر اینکه در مدل‌های تحلیلی اجزای غیرسازه‌ای که در سختی سازه موثر هستند، مدلسازی نمی‌شوند و این عدم مدلسازی باعث افزایش دوره تناوب سازه می‌گردد. افزایش دوره تناوب باعث کاهش نیروی طراحی می‌شود.
با این اوصاف آیین‌نامه‌ها مبنای برش پایه را تحلیل استاتیکی قرار داده و تنها از تحلیل دینامیکی برای توزیع دقیق‌تر این نیرو استفاده می‌کند.
 
منبع: کانال تلگرام دکتر علیرضایی

تراز پایه در تحلیل دینامیکی

در تحلیل استاتیکی این قابلیت وجود دارد که نیروی برشی زلزله (مثلا در سازه های دارای دیوار حائل) از تراز روی دیوار حائل اعمال شود ،اما در تحلیل دینامیکی این امکان وجود ندارد، مشکل کجاست و راه حل چیست؟
در پاسخ باید گفت در تحلیل استاتیکی، وقتی تراز پایه را به روی دیوارهای حائل بیاوریم، در واقع جرم لرزه‌ای زیر تراز پایه را مشارکت نداده‌ایم و در همپایه سازی با برش پایه دینامیکی نیز این اثر را لحاظ نموده‌ایم. توجه شود که در تحلیل دینامیکی، معیار برش پایه، همان برش پایه استاتیکی است و نه برش پایه دینامیکی و تنها از توزیع بارهای دینامیکی استفاده می‌کنید. در این حالت همپایه سازی در همان نقطه که تراز را به عنوان تراز پایه در نظر گرفته‌اید، انجام دهید. توجه شود که در این حالت جابجایی مودی برای طبقاتی که دیوار حائل دارند، بسیار ناچیز است.نکته مهم بعدی اینکه، در اکثر مواقع شرایط بند 3-3-1-2 اقناع نشده و قادر به بالا آوردن تراز پایه نیستیم. در خیلی از موارد اما می‌توان، از مفاد بند 3-3-5-9-2 (حالت خاص ترکیب سیستم‌ها در ارتفاع) استفاده نمود و تراز پایه را از روی دیوار حائل متصور شد. طبق ضوابط این بند، شما باید بخش بالایی را با پای گیردار و بصورت مجزا تحلیل نمایید و اثر عکس‌العملی بخش بالایی را بر روی قسمت پایینی را رعایت ضوابط این بند، به بخش پایینی اعمال نمایید. پس در این حالت مشکلی در تحلیل #دینامیکی نیز نخواهید داشت.
 
در حالتی که شرایط بند 3-3-5-9-2 برقرار باشد، می‌توانید گره‌های روی تراز پایه (روی دیوار حائل را مقید کنید):
در صورتی که سه شرط زیر برآورده شود می‌توان از روش دو مرحله‌ای جهت تحلیل سازه استفاده نمود.
قسمت بالایی سازه نرم‌تر از قسمت تحتانی آن باشد،
میانگین سختی قسمت پایینی 10 برابر میانگین سختی قسمت بالایی باشد.
دوره تناوب کل سیستم بیش از 1.1 برابر دوره تناوب قسمت بالایی نباشد.
توجه: در بند ب این مورد در استاندارد 2800 به اشتباه نوشته شده، #دوره_تناوب کل سیستم بیش از 1.1 برابر دوره تناوب قسمت بالایی «باشد» که صحیح آن عبارت «نباشد» است و در 2800 این کلمه غلط ویرایشی است. آن را اصلاح کنید.
منبع: کانال دکتر علیرضایی @AlirezaeiChannel