ضریب رفتار

نحوه استخراج  ضریب رفتار

 

در هنگام وقوع زلزله ها سازه ها معمولا داری رفتار غیر خطی بوده و با تحمل تغییر شکل های غیرارتجاعی مقدار زیادی از انرژی زلزله را جذب می کنند. بنابراین سازه ها می توانند برای نیروی زلزله بسیار کمتر از نیروی لازم در حالت خطی طراحی گردند. اما سهولت و گستردگی روش های تحلیل و طراحی خطی، استفاده از آن را متداول کرده است. نیروی زلزله برای طراحی خطی سازه ها، از یک طیف خطی زلزله بدست می آید و به منظور اعمال کاهشی که در نیروی اعمالی زلزله به دلیل عواملی مانند شکل پذیری، اضافه مقاومت، میرایی و… بوجود می آید. نیروی خطی محاسبه شده از طیف خطی بوسیله ضریبی بنام ضریب رفتار،کاهش پیدا می کند. به لحاظ اصولی بایستی چیدمان عناصر باربر جانبی بگونه ای باشد که سازه دارای بیشترین شکل پذیری، کمترین جابجایی، متعادل ترین توزیع نیرو در اعضا در اثر بارهای لرزه ای بوده و از ایجاد مفصل در ستون­ ها جلوگیری شده و به عملکرد مناسب دیافراگم بیانجامد. تاکنون پژوهشگران با ملیت های مختلف برای محاسبه ضرایب فتار، روش های متفاوتی را مورداستفاده قرار داده اند با  مقایسه این روش ها می توان آن ها را در دو گروه کلی تقسیم بندی کرد. یکی روش های پژوهشگران آمریکایی و دیگری روش های پژوهشگران اروپایی عموماً روش های آمریکایی مبانی تئوری ساده تری دارند، ولی با وجود این کاربردی تر هستند، در حالی که روش های اروپایی دارای مبانی تئوری و تحلیلی پیچیده تری بوده و استفاده از آن ها در عمل دشوار است.

 

روش های آمریکایی:

  • طیف ظرفیت فریمن
  • ضریب شکل پذیری یوانگ

 

روش های اروپایی:

  • تئوری شکل پذیری
  • روش انرژی

که در این بین، روش یوانگ دارای مبانی ساده تر و سهولت بیشتری است.

 

               شکل – 1: رفتار کلی یک سازه متعارف

 

به این ترتیب که با معادل کردن منحنی ظرفیت بصورت یک نمودار دوخطی کلیه مشخصات مربوط به رفتار سازه از آن استخراج می گردد.

 

ضریب رفتار:

ضریب رفتار سازه ضریبی است که عملکرد غیر ارتجاعی سازه را در بر دارد و نشانگر مقاومت پنهان سازه در مرحله غیر ارتجاعی است. به همین دلیل مقاومت مورد نیاز سازه از تقسیم مقاومت موردنیاز در حالت کاملاً ارتجاعی برضریب فوق محاسبه می گردد. ضریب رفتار یا ضریب کاهش نیرو به عنوان ضریبی که در برگیرنده عملکرد غیر ارتجاعی سازه ها در برابر زلزله های شدید می باشد، به پارامترهایی نظیر ضریب شکل پذیری، زمان تناوب اصلی سازه، ضریب میرایی سازه، مشخصات خاک، مشخصات زلزله، رفتار بار – تغییرشکل، ضریب مقاومت افزون، مشارکت مودهای بالا و ضریب اطمینان طراحی بستگی دارد.

عوامل مؤثر بر ضریب رفتار

ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری Ru

 

در سازه ها، ظرفیت تغییر شکل غیر ارتجاعی آن ها به کمک ضریب شکل پذیری بیان می گردد، بدین ترتیب ضریب رفتار سازه مستقیماً به ضریب شکل پذیری آن بستگی پیدا می کند. هر چه ظرفیت شکل پذیری سازه µ  بیشتر باشد، میزان جذب انرژی بالاتر بوده و در نتیجه مقدار ضریب رفتار بزرگتر خواهد بود. نحوه ارتباط  R و  µ به عوامل مختلفی بستگی دارد. در سیستم های یک درجه آزادی، نوع مصالح، زمان تناوب سیستم، میرائی سیستم، نوع بارگذاری، مدل بار – تغییر شکل، عامل ناپایداری ∆-P  وضعیت تکیه گاه نوع خاک و میزان زیان قابل قبول درسیستم بررابطه R , µ موثر می باشند. با توجه به شکل (1) ضریب شکل پذیری کلی سازه به صورت حداکثر تغییر مکان جانبی نسبی max∆ به تغییر مکان جانبی نسبی تسلیم y∆ تعریف می شود:

 

ضریب کاهش براثر شکل پذیری از روش های مختلفی بدست می آید بطور مثال این ضریب از
روش ویدیک بصورت زیر بدست می آید.

برای زمین های (سخت) (سنگی) و نیم سخت (رسوبی)

 

که در این رابطه Tزمان تناوب سازه و  T0 زمان تناوب خاک می باشد.

 

ضریب مقاومت افزون ()

 

در آیین نامه های طراحی، سازه ها به گونه ای طراحی می گردند که هیچ یک از آن ها از مرحله ارتجاعی بالاتر نروند. درغیر این صورت در آنها مفصل پلاستیک تشکیل خواهد شد در نتیجه سختی کلی سازه کاهش پیدا می کند ولی سازه همچنان قادر به مقاومت خواهد بود تا اینکه تشکیل مفاصل سبب ایجاد مکانیزم گردیده و سختی سازه به سمت صفر میل کند در  این مرحله در صورتی که ظرفیت شکل پذیری نیز به انتها رسیده باشد سازه منهدم خواهد شد. سازه ها در طی این روند، مقاومت اضافه ای را تحمل خواهند کرد که در طراحی اولیه سازه به حساب نیامده و به مقاومت افزون معروف است که عبارت است از نیروی متناظر با حد تسلیم کلی سازه Vy به نیروی متناظر با تشکیل اولین لولای خمیری در سازه  Vs :

 

 

 

ضریب تنش مجاز:

 

این ضریب، بر اساس نحوه برخورد آیین نامه ها با تنش های طراحی( بار مجاز یا بار نهایی)تعیین می شود. و مقدار آن عبارت است از نسبت نیرو در حد تشکیل اولین لولای خمیری(Vs) به نیرو در تنش های مجاز (Vw):

 

تعیین ضریب رفتار :

 

ضریب رفتار سازه ها با توجه به عوامل مؤثر بر آن از رابطه زیر بدست می آید :

 

به اشتراک بگذارید:

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert