بررسی تحلیل تاریخچه زمانی خطی در ایتبس به همراه یک ویدئو جامع

همان‌طور که می‌دانید برای برآورد نیروهای داخلی و تغییر شکل‌های اجزای سازه در اثر زلزله، لازم است سازه به یکی از روش‌های مورد تأیید آیین‌نامه تحلیل شود اما کدام روش تحلیل؟ تحلیل دینامیکی خطی تاریخچه زمانی چه تفاوتی با تحلیل دینامیکی طیفی دارد؟ بارگذاری تحلیل تاریخچه زمانی خطی در ایتبس به چه صورتی است؟

در این مقاله جامع ابتدا مفهوم تحلیل تاریخچه زمانی را بیان می‌کنیم و  تحلیل تاریخچه زمانی در ETABS را با کمک نرم‌افزارهای seismosignal و exel  بررسی می‌کنیم اما در انتهای همین صفحه می‌توانید یک ویدئو جامع ۲ ساعتی که مخصوص این مقاله فوق‌العاده ضبط شده است را دانلود کنید. بخش کوتاهی از این ویدئو را هم می‌توانید مشاهده کنید.

این صفحه تنها بخش کوتاهی از این ایبوک جامع می باشد متن اصلی این ایبوک را منطبق بر فهرست مطالب، دانلود کنید.

⌛ آخرین به روز رسانی: 28 شهریور 1400

📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398

موارد کاربرد تحلیل تاریخچه زمانی 

روش های تحلیل سازه که در بند 2-3 از استاندارد 2800 بیان شده اند به شرح زیر می باشد:

روش های خطی:

1. تحلیل استاتیکی معادل
2. تحلیل دینامیکی طیفی
3. تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی

روش های غیر خطی:

1. تحلیل استاتیکی غیر خطی
2. تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی

برای بیان تفاوت تحلیل تاریخچه زمانی خطی با سایر روش های تحلیل سازه بهتر است ابتدا شناختی از دامنه کاربرد هریک از انواع تحلیل داشته باشیم:

• منظور از تحلیل خطی سازه با در نظر گرفتن رفتار ارتجاعی خطی برای اجزاء آن می باشد. چنانچه اثر پی- دلتا با ترک خوردگی تیر و ستون بتنی، دیوار برشی، دال و … نیز لحاظ شود این آثار به صورت ساده شده در تحلیل خطی وارد می گردد. مثلا اثر پی – دلتا در تحلیل استاتیکی خطی به صورت اضافه بار جانبی و اثر ترک خوردگی صرفا با کاهش سختی مقاطع در مدل وارد می شود.به طور کلی روش های تحلیل خطی هنگامی مناسب است که هنگام زلزله رفتار اجزاء سازه در محدوده خطی قرار داشته باشد و یا تعداد کمی از اجزاء از حد خطی خارج شوند.
• منظور از تحلیل غیر خطی، تحلیل سازه با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی اجزاء آن به دلیل رفتار غیر خطی مصالح، ترک خوردگی واثرات غیر خطی هندسی می باشد.

به صورت کلی می توان چنین بیان داشت که روش تحلیل تاریخچه زمانی جزء روش های بسیار دقیق می باشد. هرگاه نیاز به ارزیابی های خاص در سازه ها داشته باشیم روش تاریخچه زمانی انتخاب بسیار مناسبی است. اما همین بالا بودن دقت موجب شده که عملیات محاسباتی بر اساس این روش پیچیده بوده و نیاز به تجربه بالایی در تفسیر نتایج داشته باشیم. با توجه به دشواری های انجام تحلیل تاریخچه زمانی برای ارزیابی دقیق سازه ها و نیاز به تجربه بالا جهت تفسیر نتایج، امروزه تحلیل استاتیکی غیر خطی موسوم به تحلیل پوش اور به سرعت در حال توسعه و گسترش است. با توجه به سادگی این روش و دقت مناسب آن، به نظر می رسد می تواند به عنوان جایگزینی مناسب برای تحلیل تاریخچه زمانی خصوصا در ساختمان های کوتاه و میان مرتبه باشد.

✅ توضیحات بیشتر در این خصوص را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید

شتاب نگاشت چیست؟ شتاب نگار چه چیزی است؟

پیش از ورود به بحث اصلی بهتر است با تعاریف پایه زیر آشنا شویم.

شتاب نگاشت: گراف خروجی از یک شتاب نگار می­باشد. شتاب نگاشت رکوردی از حرکت زمین در یک ایستگاه اندازه ­گیری است و به صورت تابعی از زمان می­باشد.

شتاب نگار: شتاب زمین را به ­عنوان تابعی از زمان ثبت می­کند. آنها به گونه­ ای تنظیم شده ­اند که هرگاه شتاب حرکت زمین از یک حد شتاب معین تجاوز کند، شروع به کار کنند.

در شکل زیر یک شتاب نگاشت تصحیح نشده را مشاهده می­کنید.

در گراف فوق L,T و V که با فلش نشان داده شده ­اند بیانگر چه هستند؟

گام بندی تنظیمات تحلیل تاریخچه زمانی در ایتبس

در این بخش در نظر داریم تا مراحل مختلف تنظیمات را در نرم افزار etabs به صورت گام بندی شده بررسی نماییم . اما قبل از آن باید کار های محاسباتی در نرم افزار seismosingnal و exel انجام شود که گام بندی این مراحل، از قرار زیر است:

• نحوه انتخاب شتاب نگاشت
• استفاده از نرم افزار seismosignal
• ترسیم طیف پاسخ
• ضریب مقیاس در تحلیل تاریخچه زمانی
• و نهایتا تحلیل تاریخچه زمانی در etabs

نحوه انتخاب شتاب نگاشت

برای انجام تحلیل تاریخچه زمانی نیاز داریم تا از مراجع معتبر داده های عددی زلزله های گذشته را به دست آوریم. در ایران سایت مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و همچنین در سطح جهانی وب‌سایت PEER برای اخذ رکورد زلزله های مربوطه به کار می رود. توجه داشته باشیم که باید نزدیک ترین رکوردهای شهرها به کانون زلزله را انتخاب کنیم.

رکوردهای دریافتی از وب‌سایت‌ها داده ­های خام هستند. برای فراخوانی رکوردها باید محاسباتی انجام داد و پس از تعیین ضریب مقیاس و ضریب نهایی، فایل نرمالیز شده توسط نرم­ افزار Seismosignal را به نرم­افزار ETABS فراخوانی کرد.

سؤالی که ممکن است در ذهن شما ایجاد شود، این است که شتاب‌نگاشت مربوط به کدام زلزله باید انتخاب شود؟ و اگر در منطقه­ ای شتاب‌نگاشت ثبت‌نشده بود، چه کنیم؟

بهترین حالت طراحی سازه در برابر زلزله این است که زلزله آینده را پیش‌بینی کنیم؛ که این عمل ممکن نیست. از طرفی تحقیقات نشان می­دهد که شتاب‌نگاشت هر یک از زلزله­ های گذشته در هر منطقه باهم تفاوت دارد. درنتیجه برای تحلیل یک سازه با روش تاریخچه زمانی، می­توان از نتایج چند شتاب­ نگاشت زلزله مربوط به گذشته استفاده کرد؛ و این شتاب‌نگاشت‌ها لازم نیست که دقیقاً مربوط به محل احداث پروژه باشند. بلکه باید تا حد امکان حرکت واقعی زمین در هنگام زلزله را نشان دهند.

استفاده از نرم افزار seismosignal

رکوردهای دریافتی به­ صورت فایل ­های Note Pad می ­باشند. پیش­تر هم گفته شد که ما تنها به مولفه ­های L و T نیاز داریم، پس تنها همین دو مولفه را جداگانه در دو فایل ذخیره می کنیم. (مثلاً Earthquake-T و  Earthquake-L )

فایل ­های Note Pad چند ستونی را بهتر است با استفاده از برنامه row2col بصورت تک ستونی درآورد.

ادامه کار را در نرم ­افزار Seismosignal پی ­می­گیریم. فایل Note Pad تک ستونی شده را از منوی open  فراخوانی می­کنیم.

پیش ­فرض­ های Seismosignal در اغلب موارد صحیح هستند. ولی برای درک بهتر گزینه ­ها و جلوگیری از خطر اشتباه بهتر است بر اساس شماره بندی در شکل فوق به یک سری نکات توجه کنید.

شما می توانید این نکات را به همراه مراحل انجام تنظیمات را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

ویدئو زیر تنها بخش کوتاهی از ویدئو جامع دوساعتی است که می توانید آن را در بخش دانلود های همین صفحه، دانلود کنید.

گام بندی تنظیمات تحلیل تاریخچه زمانی در ایتبس

در این بخش در نظر داریم تا مراحل مختلف تنظیمات را در نرم‌افزار etabs به‌صورت گام بندی شده بررسی نماییم؛ اما قبل از آن باید کارهای محاسباتی در نرم‌افزار seismosingnal و exel انجام شود که گام بندی این مراحل، از قرار زیر است:

• نحوه انتخاب شتاب‌نگاشت
• استفاده از نرم‌افزار seismosignal
• ترسیم طیف پاسخ
• ضریب مقیاس در تحلیل تاریخچه زمانی
• تحلیل تاریخچه زمانی در etabs

✅ ما در این بخش گام آخر یعنی تحلیل تاریخچه زمانی در ایتبس را بررسی میکنیم توضیحات سایر گام ها به طور مفصل در متن اصلی ایبوک آورده شده است.

تحلیل تاریخچه زمانی در etabs

تعریف نمودار شتاب زمان برای نرم ­افزار بصورت زیر می­ باشد.

در این قسمت باید از طریق گزینه BROWSE فایل مورد نظر را که اصلاح نموده ­ایم فراخوانی کنیم. در واقع در این قسمت فایل نرمالیز شده توسط نرم­ افزار Sismosignal را به ETABS معرفی می­ کنیم. سایر تنظیمات مطابق پیش­فرض برنامه بودن و نیازی به تغییر ندارد.

هنگامی که با این روش رکوردها برای نرم ­افزار معرفی می­ شوند، بهتر است با کلیک بر روی گزینه Convert to User Defined برای همیشه فایل را به حافظه ETABS منتقل کنیم. در غیر این صورت زمانی که لازم باشد فایل از یک سیستم رایانه­ ای به سیستم دیگری انتقال یابد بایست حتماً فایل ­های Note Pad  نیز همراه آن منتقل شود. با کلیک بر گزینه Convert to User Defined پنجره زیر ظاهر می­شود. پس از کنترل مجدد اطلاعات و تایید آن، اطلاعات رکورد در حافظه نرم ­افزار ذخیره خواهد شد.

همپایه سازی تحلیل تاریخچه زمانی ( اصلاح مقادیر بازتاب­ ها)

روند همپایه سازی در تحلیل تاریخچه زمانی مشابه با همپایه سازی تحلیل دینامیکی طیفی می­ باشد. به ­طوری که پس از آنالیز و به­ دست آمدن نیروهای برش پایه دینامیکی، برش پایه حاصل از تحلیل استاتیکی معادل را به آن تقسیم می­ کنیم و ضریب همپایه سازی به دست می­ آید.

آیا امکان انجام تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی در نرم ­افزار ETABS وجود دارد؟

نتیجه گیری

1. بر اساس استاندارد 2800، آثار حرکت زمین به یکی از صورت ­های “طیف بازتاب شتاب” و یا “تاریخچه زمانی شتاب” مشخص می­ شود.
2. مفاهیم و اصول حاکم بر تحلیل تاریخچه زمانی نسبت به سایر روش­ ها پیچیده ­تر است و نیاز به تجربه بالا جهت تفسیر نتایج دارد.
3. مطابق نظر آیین­ نامه، روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی را می توان در مورد کلیه ساختمان ­ها به کار برد.
4. قطعاً کاربرد روش تحلیل تاریخچه زمانی برای سازه ­های معمول فاقد توجیه است. حتی برای سازه­ هایی که آیین ­نامه ما را از کاربرد تحلیل استاتیکی معادل منع می­ کند، روش تحلیل دینامیکی طیفی روش بهینه ­تری خواهد بود.
5. بازتاب نهایی سازه برابر با حداکثر بازتاب ­های به ­دست آمده از تحلیل با سه زوج شتاب ­نگاشت مورد نظر می ­باشد.
6. حداقل باید سه شتاب­ نگاشت را انتخاب کنیم، در هر کدام از این شتاب ­نگاشت ها مولفه ­هایL, T را برای انجام تحلیل لازم خواهیم داشت.
7. محلی که اطلاعات شتاب­ نگاشت را از آن برمی­داریم باید تا حد امکان با محلی که ساختمان قرار است بنا شود مشابهت داشته باشد. این مشابهت ­ها عبارتند از نظر زمین شناختی، لرزه شناسی و بخصوص مشخصات لایه های خاک.
8. در ایران سایت مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و همچنین در سطح جهانی وبسایت PEER برای اخذ رکورد زلزله­ های مربوطه به کار می­ رود.
9. با توجه به دشواری‌های انجام تحلیل تاریخچه زمانی برای ارزیابی دقیق سازه‌ها و نیاز به تجربه بالا جهت تفسیر نتایج، امروزه تحلیل استاتیکی غیرخطی موسوم به تحلیل پوش‌آور به سرعت در حال گسترش است.

در نهایت می­توان چنین بیان داشت که مخاطب با مطالعه این مقاله تا حد بسیار زیادی با مفاهیم پایه تحلیل تاریخچه زمانی آشنا خواهد شد. همچنین با توجه به گام ­بندی منسجم تنظیمات نرم­ افزاری امید است که مخاطب بتواند دانش به دست آمده از این مقاله را در نرم­ افزارهای مرتبط اجرا نماید.

منابع

1. آیین ­نامه طراحی ساختمان­ ها در برابر زلزله (استاندارد 2800)، ویرایش 4.
2. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سوم، 1398.
3. آماده ­سازی شتاب ­نگاشت ­ها برای تحلیل دینامیکی غیرخطی روش‌ها و چالش‌ها، محسن غفوری آشتیانی، استاد پژوهشگاه بین­ المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، دومین همایش ملی مهندسی سازه ایران، اسفند ۹۴.
4. مدل‌سازی لرزه ­ای و تحلیل عددی سازه ­ها در ETABS، مهندس مهدی ترابی، انتشارات نوآور، ۱۳۹۲.

• روش های مختلف تحلیل سازه
  • روش های خطی
  • روش های غیر خطی
• شتاب نگاشت چیست؟ شتاب نگار چه چیزی است؟
• موارد کاربرد تحلیل تاریخچه زمانی
• گام بندی تنظیمات تحلیل تاریخچه زمانی خطی در ایتبس
  • نحوه انتخاب شتاب نگاشت
  • استفاده از نرم افزار seismosignal
  • ترسیم طیف پاسخ
  • ضریب مقیاس در تحلیل دینامیکی خطی تاریخچه زمانی
  • تحلیل تاریخچه زمانی خطی در etabs
• تعریف بارگذاری تاریخچه زمانی در ایتبس
• همپایه سازی تحلیل تاریخچه زمانی (اصلاح مقادیر بازتاب ­ها)
• بخش تکمیلی
• نتیجه گیری

• ثبت شده در
  وزارت ارشاد
• دانلود سریع
  پس از پرداخت
• ضمانت ارسال
  بروزترین نسخه کتاب