خرید ارزان «واکنش های سخت ساختارهای متقارن چند طبقه»

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : Word (..docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 7 صفحه

قسمتی از متن Word (..docx) :

«واکنش های سخت ساختارهای متقارن چند طبقه» خلاصه: در این مقاله نویسندگان واکنش ساختارهای چند طبقه را در مقابل زلزله مورد تحلیل قرار می دهند. این ساختارها توسط طرح های فضایی از قاب ها که نیروهای اعمال شده روی آن مشخص شده است به صورت شماتیک به نمایش در آمده اند. در این قاب، ستون ها و تیرهای قاب توسط عناصری که رفتار الاستیک- پلاستیک دارند، مدل سازی شده اند. توزیع های مختلفی از سختی و مرکز ثقل در نظر گرفته شده اند، بنابراین می توان سیستم های متنوعی با پیچش های سخت و پیچش های قابل انعطاف به دست آورد. نیرو در عناصر مقاومتی در دو بعد مختلف وجود دارد: با تحلیل چند مولی استاندارد و با توجه به یک برنامه طراحی شده مشخص که نیازمند یک تحلیل چند مدلی دو بعدی است. رفتار ساختاری به وسیله یک تحلیل جز به جز (قدم به قدم) مشخص می شود. و نتایج حاصل از تحلیل پارامتریک، لزوم پیشرفت برنامه ای را که بر پایه یک تحلیل چند مولی استاندارد صورت گرفته و هم چنین تاثیر مول طراحی را روشن تر می سازد. مقدمه: با توجه به تعداد کثیری از پارامترها که در رابطه با رفتار سختی در ساختارهای چند طبقه ای متقارن هستند، برای چندین سال واکنش این سیستم ها در مقابل زلزله توسط مدل های یک طبقه ای مورد بررسی قرار می گرفت. تحلیل یک چنین طرح های ساده شده ای تاثیر خواص هندسی و دینامیکی ساختارهای بی قاعده را روی واکنش آنها در مقابل زلزله مشخص می سازد. یک تحقیق کلی پیرامون واکنش مدل های یک طبقه ای در مقابل زمین لرزه به نویسندگان این امکان را می دهد که به رفتار ساختاری اجزا در یک سیستم بی قاعده پی ببرند و یک چنین نتیجه ای می تواند به قضیه برنامه طراحی که در محدودسازی خواص چکش خواری چنین مدل هایی به سیستم های متعادل شده پیچشی کمک می کند، منجر شوند. برنامه طراحی روی جرم و سختی چند مدل ناهنجارو آزمایش شده که در نهایت این نتایج به کاهش چشمگیری در میزان جابجایی و هم چنین روند تبدیل انرژی در اثر پدیده چکش خواری انجامید. [(Rossi, 2000) , (Rossi, 1998; Ghersi and Rossi 1998)] امروزه توجه بسیاری از محققان به مطالعه واکنش مدل هایی از ساختارهای چند طبقه متقارن معطوف شده است. این کار عموماً به دلیل ثابت ساختن اعتبار نتایج به دست آمده از این مدل ها صورت می گیرد. به زودی ناسازگای هایی بر اثر اعمال تعاریف مختلفی از این مدل و هم چنین چگونگی انتخاب ملاک طراحی، میان محققان به وجود آمد (Duan and Chandler, 1993; Moghadam & Tso 1990) مشکلاتی که به خاطر تحلیل و تفسیر واکنش ساختارهای حقیقی چند طبقه و متقارن وجود داشت برخی محققان را وادار به در نظر گرفتن مدل هایی کرد که به طرق مختلف محاسبات عددی و مراحل تحلیلی را ساده سازی کرده بودند. نویسندگان توجه خود را روی واکنش سیستم های چند طبقه ای متقارن و با قاعده متمرکز کردند (طرح های ارائه شده توسط Chopra و Hejal (1987)) و بدین ترتیب برخی ساده سازی ها در مدل های عددی پیشنهاد شد. وقتی که عناصر مقاومتی قادرند تغییر شکل های پلاستیک ایجاد شده توسط زمین لرزه را تجربه کنند، واکنش طرح های چند طبقه ای متقارن در مقابل زلزله تحت تاثیر دو خاصیت مختلف سیستم قرار می گیرد: خواص دینامیکی (ناهنجاری های ساختاری، نسبت غیر اصولی عوامل پیچشی افقی، دوره های لرزشی ناهمگن و غیره) و توزیع نیرو بین عناصر مقاومتی. یک هدف ساختاری از طراحی، یافتن مکانیزم مطلقی از فرو ریزش ساختمان است؛ با توجه به فلسفه ظرفیت طراحی ما می توانیم تصور کنیم که تغییر شکل سخت در پایانه های سطح مقطع تیرها وتنها در قسمت پائینی سطح مقطع اولین ستون رخ می دهد. بنابراین مدلی که تحلیل شد یک طرح متقارن ساده شده از ساختار چند طبقه است که در آن سطح مقطع تمام ستون ها جدای ستون های پایه دارای رفتار الاستیک (ارتجاعی) هستند در حالی که سطح مقطع ستون های دیگر رفتار پلاستیک دارند. طرح، مکانیزم هدف یعنی فرو ریختگی ناهمگن را ایجاد می کند و هم چنین به محققان این امکان را می دهد که پیرامون مشکل محدود کردن خواص چکش خواری در سطوح مقاطع یعنی جایی که در آن ها رفتار و پلاستیک قابل انتظار است تحقیق کنند. (به این مبحث در این مقاله پرداخته نشده است.) علاوه بر آن قابل توجه است که بسیاری از سیستم های روی تعریف و در عناصر مقاومتی تاثیری ندارد چارچوب بندی شده اند. چنین انتخابی بدون شک روی رفتار زلزله ای تاثیر می گذارد و بنابراین ضرورت توجه بیشتر به آن احساس می شود. (Ghorsi et al 1999) برای در نظر رگفتن این بعد در تحلیل عددی و به دست آوردن نتایجی که به راحتی با مدل های تک طبقه مشابه قابل مقایسه باشند، نویسندگان تاثیر بارهای عمودی را در طراحی دخالت دادند ولی در عین حال یک مقدار ثابت برای فاکتور نیرو در تمام قاب ها در نظر گرفتند. مدل های چند طبقه: پژوهش عددی، ساختارهای بی قاعده شش طبقه در دست ساخت را مورد تحلیل قرار می دهد که تنها دارای یک محور تقارن هستند. (محور xها) یک ترکیب مستطیلی شکل با (B=12.50m * L=24.50m) و جرم 187.3t در هر طبقه، در نوع خود سخت به حساب می آید. ساختار از 12 قاب تشکیل شده (4 قاب 7 تایی در امتداد طولی و 8 قاب سه تایی در راستای اریب) که کاملاً نسبت به مرکز هندسی CG متقارن هستند (شکل 1). در این تحقیق تنها سیستم هایی که از نظر توزیع جرم نامتقارن هستند مورد بررسی قرار می گیرند، زیرا به تجربه ثابت شده که تمام سیستم هایی که از لحاظ توزیع سختی نامتقارن هستند رفتار کاملاً مشابهی دارند. (Ghorsi and Rossi 1990) در هر قاب در سطح مقطع برش داده شده در نظر گرفته شده یکی برای ستون و دیگری برای تیر؛ این سطح مقطع به تناسب از یکی از قاب ها تا دیگری تغییر می کند. این کار برای به دست آوردن مقدار سختی مورد نظر صورت می گیرد. مقادیر ناشی از تناسب ناهمگن پیچش های افقی
برابر با 0.6 و 0.9 و 1.1 و 1.4 فرض شده اند. برای هر طرح هندسی سه توزیع متفاوت برای جرم درنظر گرفته شده است می توان به دلخواه محور x را محور تقارن در نظر گرفت و به همین خاطر تساوی ex=0 به دست می آید. 0.05L (ناهمگنی کوچک) و 0.15L (ناهمگنی بزرگ) در دو راستای دیگر به وجود می آید. در هر شرایطی که دوره انتقالی Tx=Ty=15 شود، نسبت سختی پیچشی عناصر موجود در محورxها به سختی پیچشی کل
برابر با 0.2 فرض خواهد شد. در این بررسی ستون قاب ها براساس عناصر محور گرا صورت می گیرد و حالت پلاستیک انتهای سطح مقطع در ستون اولین طبقه به نیروی محوری وابستگی ندارد. معیار طراحی: هر یک از طرح ها را با تغییر در مقدار
و مکان CM دوبار رسم کرده اند. یک بار به وسیله طرح استانداردی از تحلیل چند مدلی و بار دوم به وسیله یک برنامه طراحی شده پیشنهادی. در هر دو وضعیت نیرو در انتهای تیرها و نیروی موجود در انتهای سطح مقطع اولین ستون با استفاده از 2 شرایط بارگذاری ارزیابی شده است. - بارگذاری عمودی، که با توجه به حد نهایی استاتیکی و با ضرایب
افزایش می یابد. - بارگذاری عمودی، که با توجه به طیف ارتجاعی اخذ شده از کد اروپایی 8 که برای ماده A با
در نظر گرفته شده و تحت ضرایب
و واکنش زلزله ای کاهش می یافت. در حالت کاهش فاکتور q را مساوی 5 در نظر گرفتند. هیچگونه ناهمگنی تصادفی در نظر گرفته نشد نه در فاز طراحی و نه در تحلیل های عددی. علاوه بر آن در نظر داشته باشید که در این مدل ها نیروهایی که برای طراحی برخی قاب ها به کار می روند بسیار کوچکند زیرا: اولاً اغلب قاب های خارجی با توجه به نامساوی
شدیداً قابل انعطافند، ثانیاً جابجایی بعضی قاب ها در طراحی بسیار کوچک است. برای محدود ساختن تاثیر نیروهای فوقانی بر واکنش ساختار، نیروهای عمودی طوری روی سطح پخش می شوند که یک مقدار ثابت از نیروهای فوقانی روی سیستم هایی که از لحاظ پیچشی متعادل شده اند وارد شود. طراحی ساختارها نیازمند ارزیابی تاثیر زمین لرزه روی طرح های همگنی از تحلیل های چند درسی است این کار توسط قانون CQC صورت می گیرد. CQC یعنی ترکیب توزیع حالت های مختلفی از ارزش با استفاده از فاکتورهای ارائه شده توسط Der Kiureghianetal. اولین تحلیل با استفاده از مکان لفظی مراکز ثقل و سختی صورت می گیرد. در شرایطی که مرکز سختی با توجه به محل قرارگیری مرکز ثقل، از جای خود جابجا شود، مرکز سختی کمی ed که آن را ناهمگنی طراحی می نامند به وجود می آید. مقادیر ناهمگنی طراحی با توجه به فرمول ارائه شده توسط نویسندگان قدیمی ارزیابی می شود. این فرمول ها با استفاده از مدل های متقارن یک طبقه محاسبه می شوند:
(1) که در آن

(2) نسبت نیروی فوقانی نا امین قاب، Oi، به عنوان نسبت نیروی قابی که توسط تحلیل های ساده برای برش پایه ارزیابی شده، برای یک سیستم نرمال شده از نظر پیچش در مقدار 5/1 ثابت شده است. شکل 2، نسبت نیروی فوقانی برای هر دو ساختار انعطاف پذیر در مقابل پیچش و سخت در مقابل پیچش را نشان می دهد. زمانی که از تحلیل استاندارد چند مدلی استفاده می شود تنوع در نسبت نیروی فوقانی میان طرح های متقارن و سیستم های نرمال شده از نظر پیچش عموماً برای ساختارهای ناهمگن کوچک، پائین است ولی می تواند حداکثر تا 30% و بالاتر از آن رشد کند. این رشد درصدی در شرایط ساختارهای سخت با ناهنجاری های بالا روی می دهد. مکان قرار گرفتن ماکزیمم مقادیر، بین طرف قابل انعطاف و مرکز پیچش در سیستم های انعطاف پذیر است و این امکان با افزایش ناهنجاری یا سختی پیچشی به طرف قسمت (سطح) سخت حرکت می کند. نتایج: برای تحلیل تخمینی رفتار سیستم متقارن در مقابل زلزله، واکنش سختی آن برای یک سری 30 تایی از واکنش دهنده های مصنوعی عمومی با واکنش الاستیک طیف ارائه شده توسط کد اروپایی 8 برای سطح سخت خاک (کلاس A) و ضریب رطوبت 5% مقایسه می شود. عملکرد واکنش دهنده ها به وسیله یک دوره زمانی 22.53 و تبعیت از کد اروپایی 8 شکل می گیرد. برای هر واکنش دهنده توجه روی چکش خواری مطلق و مکان آن متمرکز می شود. مقادیر آن برای سیستم پیچشی بالانس شده جهت مقایسه مستقیم نتایج هر دو ساختار متقارن و نیمه متقارن، نرمال سازی می شود. نهایتاً مفهوم 30 مقدار ماکزیمم نرمال شده برای واکنش زلزله ای سیستم متقارن در نظر گرفته شد. برای یافتن شباهت های موجود میان نتایج سیستم های متقارن یک طبقه و چند طبقه، یک مقدار مطلق از جابجایی که به واسطه چکش خواری قاب به وجود آمده به عنوان نسبت حداکثر جابجایی نوسانی تجربه شده در قاب در نظر گرفته می شود. این جابجایی در اثر تحلیل دینامیکی (پویا) برای یک حد تسلیم قراردادی در قاب ها در نظر گرفته شده است. این نتیجه تقریباً پایه حقیقی منحنی نوسانی برش بالایی قاب با رفتار ضعیف الاستیک پلاستیک است. این منحنی شامل یک خط افقی در مرحله مقاومت قاب و همچنین یک منحنی شیب دار با تاثرات شیبی برابر با شیب منحنی حقیقی سیستم می باشد. مقدار مفهومی (d)، مقدار جابجایی نرمالی که در اثر چکش خواری در عناصر موجود در قاب روی می دهد، با توجه به ساختارهای سخت و ساختارهای انعطاف پذیر در مقابل پیچش که ممکن است دارای ناهمگنی های ساختاری ضعیف یا قوی باشند، در شکل 3 رسم شده است. زمانی که تحلیل مدل چند گانه بدون هیچگونه ناهمگنی در طراحی صورت گیرد، در هر شرایطی مقدار d از 15% تا 10% تجاوز نمی کند
. بزرگترین مقادیر مربوط به ساختاری های متقارنی می شود که دارای ناهمگنی های کوچک ساختاری هستند، این در حالی است که مقادیر نزدیک به مقدار واحد (6)، همواره زمانی ایجاد می شوند که
بین 0.9-1.7 باشد. (در شکل نشان داده نشده است.)