مقاله تحلیلی: مقیاس‌گذاری نتایج برش پایه حاصل از تحلیل استاتیکی و دینامیکی

 برش پایه تخمینی است از بیشترین نیروی جانبی مورد انتظار که در پایه ساختمان در اثر حرکت لرزه‌ای زمین رخ خواهد داد. در تحلیل باید از آیین‌نامه‌های مرتبط با روش نیروهای استاتیکی معادل و نیروهای جانبی دینامیکی استفاده کنیم. ازاین‌رو برش پایه به‌دست‌آمده از تحلیل دینامیکی باید کاهش یابد به‌اندازه درصد مشخصی از نتایج برش پایه که در روش نیروی استاتیکی حاصل شده‌اند، کاهش یابد. حال سؤال اساسی این است که چرا باید پارامترهای پاسخ الاستیک را در تحلیل دینامیکی کاهش دهیم و این کار چگونه باید انجام شود؟ برای پاسخ به این سؤالات اجازه دهید اول تفاوت تحلیل استاتیکی و دینامیکی را بیان کنیم.

تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی

همه‌ی ما میدانیم که تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی معمولاً توسط برنامه‌های کامپیوتری انجام می‌شوند. ابتدا باید بدانیم که چه زمان باید از هرکدام از این تحلیل‌ها استفاده کرد. برای سازه‌های منظم که کمتر از 240 فوت (72 متر) ارتفاع دارند و برای سازه‌های نامنظمی که ارتفاع آن‌ها 65 فوت (5/19 متر) و یا کمتر است از تحلیل استاتیکی استفاده می‌کنیم. از طرف دیگر، برای سازه‌های منظم که بیش‌تر از 240 فوت ارتفاع دارند و سازه‌های نامنظم با ارتفاع بیش از 65 فوت، از تحلیل دینامیکی استفاده می‌شود.

چرا باید پاسخ‌های الاستیک را کاهش دهیم و چگونه؟

برای کاهش پارامترهای پاسخ الاستیک، از ضریب مقیاس استفاده می‌کنیم و یا نتایج حاصل از تحلیل را مقیاس‌گذاری می‌کنیم. این کار معمولاً برای نرمال کردن نیروها و توزیع مناسب آن‌ها و درعین‌حال مطابقت نیروها با نیروهای آیین‌نامه صورت می‌گیرد. برحسب اینکه از چه آیین‌نامه‌ای استفاده می‌کنیم روش متفاوتی برای مقیاس کردن وجود دارد و هرکدام از آیین‌نامه‌های UBC-97، ASCE 7 و یا IBC روش‌های خاص خود را دارند. اجازه دهید برای روشن‌تر شدن موضوع بیشتر در این باره توضیح دهیم. در ادامه دو روش مربوط به آیین‌نامه UBC-97 و ASCE 7 را شرح خواهیم داد.

روش نیروی جانبی استاتیکی و دینامیکی با استفاده از UBC-97

روش نیروی استاتیکی

نتایج برش پایه حاصل از نیروی استاتیکی را می‌توان با استفاده از آیین‌نامه UBC-97 مشخص کرد. برای تعیین نیروی جانبی لرزه‌ای استاتیکی خطی به مقاله‌ای که قبلاً با عنوان الزامات تحلیل لرزه‌ای در UBC-97 منتشرشده، مراجعه کنید.

روش نیروی جانبی دینامیکی

در بخش 5.3.17 از آیین‌نامه UBC-97 آمده است که اگر برش پایه به‌دست‌آمده در تحلیل دینامیکی کمتر از مقدار به‌دست‌آمده در تحلیل استاتیکی باشد، باید مقیاس بندی شود تا با مقدار به‌دست‌آمده از تحلیل استاتیکی برابر گردد. به‌طور مشابه، اگر برش پایه به‌دست‌آمده در تحلیل دینامیکی بیشتر از مقدار مشخص‌شده در روش نیروی جانبی استاتیکی باشد، باید آن‌ها را کاهش داد.

به‌طور خلاصه:

 چگونه باید مقیاس گفته‌شده در بخش قبل را در مدل اعمال کنیم؟

مقیاس کردن نتایج تحلیل را با مثال بهتر می‌توان متوجه شد. ازآنجاکه این مقاله فقط به اصول مقیاس کردن می‌پردازد ما در اینجا فقط مبانی را توضیح می‌دهیم و در مقاله‌ای جداگانه به مراحل گام‌به‌گام مقیاس کردن واقعی مدل ایتبز می‌پردازیم. پس با ما همراه باشید.

روش نیروی استاتیکی و دینامیکی با استفاده از ASCE7-10

روش نیروی استاتیکی

نیروی برشی حاصل از تحلیل استاتیکی را می‌توان از آیین‌نامه‌ ASCE-7 نیز به دست آورد. در مقایسه با UBC-97، آیین‌نامه ASCE-7 روش مشابهی برای به دست آوردن برش پایه دارد با این تفاوت که تعیین نیروی جانبی لرزه‌ای استاتیکی تنها برحسب پارامترهای لرزه‌ای متفاوت صورت می‌گیرد. برای اطلاعات بیشتر می‌توانید به ASCE-7 مراجعه کنید.

روش نیروی جانبی دینامیکی

طبق بخش 19.9.2 آیین‌نامه ASCE-7 با عنوان پارامترهای پاسخ مودال (Modal Response Parameters)، مقدار هر نیرو برای هر مود پاسخ باید با استفاده از مشخصات آن مود محاسبه شود و طیف پاسخ باید در مقدار g/R*I ضرب شود (بخش 12.9.2) که در آن g شتاب ثقلی و برابر 9.81 m/s2، R ضریب عددی متناظر با مقاومت ذاتی و ظرفیت شکل‌پذیری کلی قاب مقاوم در برابر نیروی جانبی و I ضریب اهمیت سازه است.

به g/R*I ضریب مقیاس اولیه می‌گوییم که باید با بخش 12.9.4.1 آیین‌نامه مطابقت داشته باشد. طبق بخش مقیاس کردن نیروها (Scaling of Forces) در آیین‌نامه اگر پاسخ ترکیبی برای برش پایه (Vt) کمتر از 85 درصد برش پایه محاسبه‌شده (V) با استفاده از روش نیروی جانبی باشد، نیروها باید در 0.85(V/Vt) ضرب شوند که در آن‌ها V نیروی جانبی معادل برش پایه (که از بخش 12.8 از آیین ASCE 7-10 به دست می‌آید) و Vt نیروی برشی به‌دست‌آمده از ترکیبات مودال است.

درنتیجه:

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.