مقاله درباره رفتار پایدار و مدل رفتاری

دانلود پایان نامه

در این رابطه، ضریب ارتجاعی بحرانی برای بارهای قائم و β پارامتر وابسته به زمان تناوب ارتعاش سازه است و از رابطه (2-15) به دست می آید:
(2-15)
با توجه به دو رابطه اخیر می‌توان q را از رابطه 2-16 به دست آورد:
(2-16)
جهت تکمیل روش فوق، در سال 1996 مازولانی با استفاده از نتایج حاصل از پاسخ سیستم‌های یک درجه آزاد، رابطه (2-17) را برای پیشنهاد کرده است:
(2-17)
از این رو برای زمان‌های تناوب بزرگتر از 5/0 ثانیه ، q دارای مقداری ثابت و برای 5/0< T یک تابع خطی از زمان تناوب است.
شکل 2-4) مدل رفتاری ساده شده برای سیستم یک درجه آزاد [13]
2-3-2-2-روش انرژی
روش انرژی بر این فرض استوار است که حداکثر انرژی جنبشی ناشی از یک زلزله شدید با حداکثر انرژی که یک سازه قادر است جذب نماید، برابر است. معادله تعادل انرژی در یک سازه به صورت رابطه (2-18) است:
(2-18)
در این رابطه، حداکثر انرژی جنبشی قابل جذب و استهلاک در سازه، انرژی ذخیره شده در سازه در مرحله تغییر شکل ارتجاعی، انرژی ذخیره شده طی تغییر شکل‌های غیرارتجاعی سازه و کار انجام شده توسط نیروهای قائم در کل روند تغییر شکل سازه می‌باشد.
اگر طیف پاسخ شتاب زمین، در زلزله طراحی S و انرژی جنبشی ناشی از آن نامیده شود، معمولاً می‌توان با اعمال یک ضریب m آن را به شدیدترین زلزله طراحی، مرتبط کرد. با توجه به این موضوع، انرژی جنبشی ناشی از این زلزله مخرب () که با استفاده از حداکثر شبه سرعت برآورد شده از طیف ms مشخص می‌گردد، توسط رابطه (2-19) به مرتبط می‌شود:
(2-19)
در نتیجه بنابر اصل تعادل انرژی‌ها، لازم است رابطه (2-20) برقرار باشد:
(2-20)
روش‌های تحلیلی مفصل و پیچیده‌ای برای حل معادله فوق و استخراج ضرایب رفتار از آن وجو د دارد که معروف‌ترین آنها توسط کومو و لانی ارائه شده است در اینجا به دلیل پیچیده و وقت گیر بودن این روشها از ذکر جزییات آنها پرهیز می‌شود.
2-4- اجزای ضریب رفتار
2-4-1- شکل پذیری
2-4-1-1- ضریب شکل پذیری کلی سازه
بهتر است مقدار ضریب شکل پذیری کلی سازه () را که نمایانگر ظرفیت استهلاک انرژی اجزا یا کل سازه است، از روش‌های آزمایشگاهی تعیین نمود. رفتار کلی سازه که در شکل (2-3) نشان داده شده است تنها مربوط به سیستم‌هایی است که می‌توانند انرژی را با یک رفتار پایدار مستهلک کنند، مانند قاب‌های مقاوم خمشی شکل پذیر ویژه و قابهای دارای مهاربندی خارج از مرکز. برای سیستم‌های دیگر، که کاهش شدید سختی و مقاومت دارند، تغییر مکان تسلیم و تغییر مکان حداکثر در رابطه (2-4) می‌تواند نادرست باشد. تعیین ضریب به خصوص برای سازه‌های بلندتر از یک طبقه کار پیچیده‌ای است. برای محاسبه این ضریب غالباً از تغییر مکان نسبی طبقه به عنوان معیار تغییر مکان استفاده می‌شود (شکل 2-3).
2-4-1-2- ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری
سازه‌ها بر اثر وجود شکل پذیری، مقدار قابل توجهی از انرژی زلزله را با رفتار هیسترتیک مستهلک می‌کنند، که مقدار این استهلاک انرژی، بستگی به مقدار شکل پذیری کلی سازه دارد. شکل پذیری کلی باید به گونه‌ای باشد که شکل پذیری محلی اعضا از مقدار مجاز خود بیشتر نشود. بدین منظور هنگام طراحی لازم است حداقل مقاومت لازم سازه که شکل پذیری کلی آن را به حد شکل پذیری مشخص شده از قبل، محدود می‌کند، مشخص شود .
همان گونه که در قسمت‌های قبل توضیح داده شد، ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری () با نسبت مقاومت ارتجاعی مورد نیاز به مقاومت غیرارتجاعی مورد نیاز تعریف می‌شود.
(2-21)
که در این رابطه مقاومت جانبی مورد نیاز، برای جلوگیری از تسلیم سیستم بر اثر یک زلزله مشخص و مقاومت جانبی تسلیم مورد نیاز برای محدود کردن ضریب شکل پذیری کلی سازه () به مقداری کمتر و یا برابر با ضریب شکل پذیری کلی از پیش تعیین شده (هدف یا ) وقتی که سیستم در معرض همان زلزله قرار گیرد، می‌باشد به طور کلی در ساختمان‌هایی که در هنگام وقوع زلزله رفتار غیر ارتجاعی دارند، تغییر شکل‌های غیر ارتجاعی با کاهش مقاومت جانبی تسلیم سازه (یا با افزایش ضریب )، افزایش می‌یابند. (شکل 2-5)
شکل 2-5) تغییرات نیاز شکل پذیری تغییر مکانی با تغییر در مقاومت جانبی سیستم [13]