صفحه اصلی  »  مقالات  »  استاندارد 2800  »  تحلیل خطی و غیر خطی

تحلیل خطی و غیر خطی

در آیین نامه های قدیمی، طراحی سازه، با فرض خطی بودن ساختمان انجام می شد و از تحلیل های خطی که رابطه بین نیرو و تغییر مکان را خطی در نظر می گیرد بهره می برند.
اما همانطور که می دانیم ساختمان در اثر زلزله پس از محدوده خطی وارد حوزه غیرخطی می شود و رابطه بین نیروی برش پایه و تغییرمکان مرکز جرم بام از حالت خطی خارج شده و غیرخطی می گردد.

در تحلیل های خطی با استفاده از ضریب رفتار(R) میزان برش پایه طراحی در حد خطی کاهش می یابد و سازه با این برش پایه کاملا خطی تحلیل و طراحی می شود و انتظار می رود که سازه بقیه برش پایه را در محدوده غیرخطی با تشکیل مفاصل پلاستیک مستهلک کند. اما چون تحلیل مورد استفاده خطی بوده، نمی توان کنترل کرد که آیا این مقدار نیروی برش پایه واقعا در حوزه غیرخطی مستهلک میشود یا خیر؟
در نسل جدید آیین نامه ها که فلسفه طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد مطرح می شود برای رسیدن ساختمان به سطح عملکرد مورد نظر نیاز به ارزیابی دقیق ساختمان است که این ارزیابی دقیق نمی تواند با تحلیل های خطی (اعمال ضریب R) انجام شود.

در تحلیل های غیرخطی رفتار واقعی سازه با در نظر گرفتن ورود آن به حوزه غیرخطی و تشکیل مفاصل پلاستیک به طور کامل مورد ارزیابی قرار می گیرد.

آیین نامه های قدیمی ، زلزله را تنها یک نیرو در نظر می گرفتند و ضوابط و مقرراتی را تعیین می کردند که ساختمان بتواند در برابر این نیرو مقاومت کند.(طراحی بر اساس نیرو) اما نسل جدید آیین نامه ها، فلسفه جدیدی به نام طراحی بر اساس عملکرد را مطرح می کنند. بدین معنا که طراحی ساختمان متناسب با عملکردی که از ساختمان انتظار داریم انجام می شود. در این نسل مطرح می گردد ساختمان مقاوم در برابر نیروی زلزله باید در برابر مقدار مشخصی نیرو مقاومت کرده و بتواند مقدار تغییرمکان تعیین شده ای را بدهد.(طراحی بر اساس نیرو و تغییرمکان) مقدار تغییرمکان و نیروی مذکور با توجه به سطح عملکرد ساختمان تعیین می گردد.
با تحلیل های غیرخطی می توان مقدار نیرو و تغییرمکان ایجاد شده در اعضاء را کنترل کرد و کفایت تامین سطح عملکرد مورد نظر را با دقت خوبی بررسی نمود .

بهسازی لرزه ای چیست؟

بهسازی لرزه ای به معنای بهبود بخشیدن به وضعیت لرزه ای سازه های موجود است. دربهسازی لرزه ای هدف، برابر ساختن ظرفیت سازه با نیاز لرزه ای است که می توان با افزایش ظرفیت سازه و یا با کاهش نیاز لرزه ای به این هدف رسید.

افرایش ظرفیت سازه با افزایش سختی و مقاومت آن امکان پذیر است که به آن مقاوم سازی می گویند.

کاهش نیاز لرزه ای سازه نیز می تواند از طرق مختلف انجام شود؛ مانند: افزایش شکل پذیری، کاهش جرم، کاهش نامنظمی، و استفاده از تکنولوژی های نوین طرح لرزه ای مانند استفاده از جداساز لرزه ای ، میراگرها و …
در ارائه طرح بهسازی، مهندس بهساز بایستی به دو مقوله اجرایی و اقتصادی بودن طرح فوق العاده توجه کند. چراکه بهسازی لرزه ای حرکت بر لبه تیغ است. چنانچه مهندس بهساز در طرح خود از تمامی ظرفیت سازه استفاده نکرده باشد طرح توجیه اقتصادی خود را از دست داده و نوسازی بر بهسازی ارجحیت می یابد.

لازم به ذکر است با استفاده از تحلیل های غیرخطی می توان از ظرفیت سازه به طور کامل استفاده کرد.

تحلیل-خطی-و-غیر-خطی2گرد آورنده:
مهندس حمیدرضا نجفی

انواع تحلیل سازه در برابر زلزله

  • استاتیکی شامل استاتیکی خطی (استاتیکی معادل)، استاتیکی غیرخطی (بارافزون یا پوش آور)
  • دینامیکی شامل دینامیکی خطی (طیفی یا تاریخچه زمانی) و دینامیکی غیرخطی (تاریخچه زمانی)

منظور از تحلیل های خطی؛ تحلیل هایی هستند که تنها از مصالح در فاز خطی آنها استفاده می شود و قانون هوک در آن ها پایدار است. این نوع تحلیل ها برای بارهای ثقلی مورد استفاده قرار می گیرد، یعنی در واقع سازه ما نبایستی تحت بارهای ثقلی وارد فاز غیر ارتجاعی یا غیرخطی خود شود.

اما تحت بارهای زلزله قضیه فرق خواهد کرد. در این شرایط سازه وارد فاز غیرخطی خود خواهد شد و بایستی از روش های تحلیل غیرخطی استفاده کنیم. به عنوان مثال در فولاد اگر تنش در آن از حد تسلیم فراتر رود فولاد وارد فاز غیرخطی خود شده و با توجه به اینکه بارهای وارد بر فولاد وابستگی به زمان داشته باشند یا نداشته باشند از تحلیل دینامیکی غیرخطی ( تاریخچه زمانی ) یا استاتیکی غیرخطی ( پوش اور ) استفاده می کنیم. موردی که برای فولاد ذکر شد مربوط به حالتی است که مصالح وارد فاز غیرخطی خود می شوند؛ علاوه بر این حالت غیرخطی هندسی هم داریم که سازه به واسطه هندسه خود رفتار غیرخطی نشان می دهد. مثل تحلیل پی دلتا که یک تحلیل غیرخطی هندسی است نه مصالح!

در صورتیکه تحلیل دینامیکی انجام دهیم ( بارها وابستگی به زمان داشته باشند ) این نوع تحلیل ها میتوانند به دو دسته خطی و غیرخطی تقسیم شوند. تحلیل دینامیکی خطی مثل تحلیل طیفی یا تاریخچه زمانی است که در تحلیل طیفی از شکل ارتعاش مدها برای تعیین پاسخ سازه استفاده می شود و در تحلیل تاریخچه زمانی با استفاده از یک یا چند شتابنگاشت رفتار سازه مورد بررسی قرار می گیرد. در تحلیل دینامیکی غیرخطی هم بایستی نوع تحلیل از نوع تاریخچه زمانی باشد یعنی رفتار غیرخطی مصالح در نظر گرفته شود.

در مورد تحلیل استاتیکی غیر خطی باید عرض کنیم که این نوع تحلیل در ویرایش چهارم استاندارد 2800 وارد شده و قبل از آن وجود نداشت، که به ضوابط این نوع تحلیل در نشریه 360 ( نشریه بهسازی لرزه ای سازه ها ) به طور کامل پرداخته شده است. در این نوع تحلیل که تحت عنوان تحلیل پوش آور معرفی می شود سازه به صورت استاتیکی ( بدون وابستگی به زمان ) به صورت جانبی تا رسیدن به یک تغییر مکان هدف هل داده خواهد شد و برش پایه به دست خواهد آمد. اما در تحلیل استاتیکی خطی یا تحلیل استاتیکی معادل، برش پایه به دست آمده بین طبقات توزیع شده و در نهایت جابجایی یا اصطلاحا دریفت طبقات کنترل می شود ( عکس تحلیل پوش آور که در آن جابجایی برای ما مشخص است)

اما تفاوت یک تحلیل خطی و غیرخطی چیست؟ در چه موقعی نیاز به یک تحلیل غیر خطی داریم؟ و از چه نرم افزارهایی چهت انجام تحلیل غیرخطی میتوانیم استفاده کنیم؟ برای کسب اطلاعات بیشتر به ویدئو مراجعه کنید.

فیلم آموزشی زیر توسط دکتر علیرضایی و با همکاری جامعه مهندسین استان قم تهیه شده است.

به طور کلی در این ویدئو بر روی این موارد بحث خواهد شد :

  • دلیل اضافه شدن شاخه اول طیف در ویرایش سوم به بعد چیست؟
  • طیف ارتجاعی استاندارد 2800 چیست؟ مفهوم آن چیست؟
  • انواع تحلیل سازه در برابر زلزله
  • تفاوت یک تحلیل خطی با غیرخطی چیست؟
  • در چه مواقعی نیاز به انجام یک تحلیل غیرخطی داریم؟
  • از چه نرم افزارهایی جهت انجام تحلیل غیرخطی میتوان استفاده نمود؟
  • روش های تحلیل خطی
  • روش تحلیل استاتیکی معادل
  • روش های تحلیل غیرخطی
  • ضریب رفتار ، R و ضریب اضافه مقاومت

[av_video src=’http://s1.sabzsaze.com/workshop/11/tafsir2800-6-sabzsaze.com.mp4′ format=’16-9′ width=’16’ height=’9′ custom_class=”]

ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. aipa

    با سلام
    خیلی مطلب خوبی بود و به صراحت و سادگی توضیح گلوبال خوبی دادید
    ممنون

    پاسخ دهید

کمتر از 5 دقیقه تا دریافت پکیج افزایش سرعت فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت پکیج افزایش سرعت فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت پکیج افزایش سرعت فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا شرکت در آزمون  فاصله دارید!
برای شرکت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link

دریافت آموزشهای منحصر به فرد طراحی سازه ها

یاد بگیرید که چطور سازه های اقتصادی و باکیفیت طراحی کنید، این نکات را ما به صورت هفتگی تنها به اعضای خبرنامه سبزسازه ارسال می کنیم!
عضویت سریع
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این ده نکته فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این پکیج فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link