در این روش، بار جانبی ناشی از زلزله، استاتیکی و به تدریج بصورت فزاینده به سازه اعمال می شود تا آنجا که تغییر مکان در یک نقطه خاص (نقطه کنترل)، تحت اثر بار جانبی، به مقدار مشخصی ( تغییر مکان هدف ) برسد و یا سازه فرو ریزد.
۲-۳ - ۲ -۳- ۱- ملاحظات خاص مدلسازی و تحلیل
۲-۳ - ۲ -۳- ۱-۱- کلیات
تحلیل استاتیکی غیرخطی میتواند به دو روش کامل و ساده شده انجام شود:
۱- در روش کامل، اعضای اصلی و غیراصلی در مدل وارد شده و رفتار غیرخطی آن ها تا حد امکان نزدیک به واقعیت انتخاب می شود. همچنین اثرات کاهندگی به نحوی وارد محاسبات میشود.
۲- در روش ساده شده، فقط اعضای اصلی مدل می شوند. رفتار غیرخطی اعضای اصلی توسط مدل دو خطی شبیه سازی می شود و از اثرات کاهندگی صرف نظر می شود. هنگام استفاده از این روش، معیار پذیرش مطابق بند(۳-۴-۲-۲) دستورالعمل بهسازی درنظرگرفته می شود. چنانچه تعداد کمی از اعضای اصلی توسط این معیار پذیرفته نشوند، می توان آن ها را در دسته ی اعضای غیراصلی فرض کرده و از مدل خارج نمود.
۱۶
۲-۳ - ۲ -۳-۱-۲- نقطه ی کنترل
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
در تحلیل استاتیکی غیرخطی، مرکز جرم بام به عنوان نقطه ی کنترل تغییرمکان سازه انتخاب میشود (مرکز جرم سقف خرپشته به عنوان نقطه ی کنترل انتخاب نمی شود).
۲-۳ -۲ -۳-۱-۳- توزیع بار جانبی
توزیع بار جانبی بر مدل سازه باید تا حد امکان شبیه به آنچه که هنگام زلزله رخ خواهد داد، باشد و حالت های بحرانی تغییرشکل و نیروهای داخلی را در اعضا ایجاد نماید .به همین جهت باید حداقل دو نوع توزیع بار جانبی مطابق بند(۳-۳-۳-۱-۳) دستورالعمل به شرح زیر، بر روی سازه اعمال شود.
۱- توزیع نوع اول
به عنوان توزیع نوع اول باید بار جانبی به یکی از سه روش زیر محاسبه و بر مدل سازه اعمال شود. برای سازه هایی که دارای زمان تناوب اصلی بزرگتر از یک ثانیه هستند فقط می توان از روش سوم این نوع توزیع بار استفاده نمود.
۱-۱- توزیع متناسب با توزیع بار جانبی در روش استاتیکی خطی مطابق رابطه(۳-۱۰) دستورالعمل بهسازی، از این توزیع هنگامی می توان استفاده نمود که حداقل ۷۵% جرم سازه در مود ارتعاشی اول در جهت موردنظر مشارکت کند. در صورت انتخاب این توزیع، توزیع نوع دوم باید از نوع یکنواخت انتخاب شود.
۱۷
۱-۲- توزیع متناسب باشکل مود اول ارتعاش در جهت موردنظر، از این توزیع زمانی میتوان استفاده نمود که حداقل ۷۵% جرم سازه در این مود مشارکت کند.
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
۱-۳- توزیع متناسب با نیروهای جانبی حاصل از تحلیل دینامیکی خطی طیفی، برای این منظور تعداد مودهای ارتعاشی مورد بررسی باید چنان انتخاب شود که حداقل ۹۰% جرم سازه در تحلیل مشارکت کند.
۲- توزیع نوع دوم
به عنوان توزیع نوع دوم باید بارجانبی به یکی از دو روش زیر محاسبه و بر مدل سازه اعمال شود.
۲-۱- توزیع یکنواخت که در آن بار جانبی متناسب با وزن هر طبقه محاسبه می شود.
۲-۲- توزیع متغیر که در آن توزیع بارجانبی برحسب وضعیت رفتار غیرخطی مدل سازه در هر گام افزایش بار با بهره گرفتن از یک روش معتبر تغییر داده میشود.
بار جانبی که به ترتیب فوق انتخاب می شود باید جداگانه در دو جهت مثبت و منفی به سازه وارد شود و رابطه بین برش پایه و تغییرمکان نقطه ی کنترل باید برای هر گام افزایش نیروهای جانبی تا رسیدن به تغییرمکانـی حداقل ۱.۵ برابر تغییرمکان هدف ثبت شود.
۲-۳-۲-۳-۱-۴- مدل رفتار دوخطی نیرو– تغییرمکان سازه
رفتار غیرخطی سازه که ارتباط بین برش پایه و تغییرمکان نقطه ی کنترل را مطابق شکل (۱-۱) مشخص می نماید به منظور محاسبه ی سختی جانبی موثر(Ke) و برش تسلیم موثر (Vy) باید با یک مدل رفتار دو خطی ساده جایگزین شود .برای ساد ه سازی مدل رفتار غیرخطی، نقطه یB باید چنان انتخاب شود که سطح زیر مدل رفتار دو خطی برابر سطح زیرمنحنی رفتار غیرخطی باشد و همچنین طول پاره خط AD برابرAB 6/0 باشد. در آن صورت نیروی مربوط به نقطه ی B برش تسلیم موثر(Vy) بوده و برای برش پایه ی Vy6/0 در منحنی رفتار غیرخطی، مدول سکانت بیانگر سختی جانبی موثر (Ke) می شود. در مدل ساد ه شده باید دقت شود که Vy بزرگ تر از بیشینه برش پایه در منحنی رفتار غیرخطی نشود.
۱۸
۱۹
در سازه هایی که پس از تسلیم دارای سختی مثبت هستند (α > 0 ) مدل رفتاری مطابق شکل (الف) است و در سازه هایی که پس از تسلیم دارای سختی منفی هستند (α <0) مدل رفتاری مطابق شکل(ب) می باشد.
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
۲-۳-۲-۳-۱-۵- محاسبه ی زمان تناوب اصلی موثر
زمان تناوب اصلی موثر Te در امتداد مورد بررسی براساس مدل رفتار دو خطی برابر است با:
(۲-۳)
که در آن Ti زمان تناوب اصلی ساختمان با فرض رفتار خطی است و Ki سختی جانبی ارتجاعی مطابق شکل (۲-۱) می باشد.
۲-۳-۲-۳-۲-برآورد نیروها و تغییرشکلها
تغییرمکان هدف برحسب نوع دیافراگم مطابق بندهای (۳-۳-۳-۲-۱) تا (۳-۳-۳-۲-۳) دستورالعمل بهسازی تعیین می شود. در سازه هایی که دارای دیافراگم صلب یا نیمه صلب هستند تغییرمکان هدف باید به دلیل پیچش مطابق بند (۳-۲-۳) دستورالعمل بهسازی اصلاح شود.
۱۹
دیافراگم طبقات باید برای نیرویی برابر یکی از دو مقدار بندهای (۳-۳-۱-۵)و(۳-۳-۲-۳) دستورالعمل بهسازی طراحی شود. اثر زلزله در امتداد عمود بر امتداد مورد نظر در صورت لزوم باید مطابق بند (۳-۲-۷) دستورالعمل بهسازی درنظرگرفته شود.
فصل۲: مروری بر مفاهیم و مبانی بهسازی لرزه ای ساختمان
شکل( ۲-۱): منحنی ساده شده نیرو- تغییرمکان[۱]
۲-۳-۲-۳-۲-۱- ساختمان با دیافراگم صلب
تغییرمکان هدف برای سازه با دیافراگم های صلب باید با درنظرگرفتن رفتار غیرخطی سازه برآورد شو د. به عنوان یک روش تقریبی می توان مقدار تغییرمکان هدف را از رابطه (۲-۴) محاسبه نمود.
(۲-۴)
که در آن Te زمان تناوب اصلی موثر ساختمان مطابق رابطه (۱-۳) برای امتداد موردنظر است.
C0 ضریب اصلاح برای ارتباط تغییرمکان طیفی سیستم یک درجه آزادی به تغییرمکان بام سیستم چند درجه آزادی است که برابر یکی از مقادیر زیر انتخاب می شود:
- ضریب مشارکت مود اول
۲۰