توسعه روش تحلیل استاتیکی غیر خطی متوالی مودی برای ساختمانهای نامتقارن قاب خمشی بتنی

تحلیل غیر خطی تاریخچه زمانی (nl-rha) یک ابزار قدرتمند برای محاسبه تقاضای لرزه ای و همچنین تشخیص مکانیسم مفاصل پلاستیک در سازه ها می باشد. اگرچه تحلیل غیر خطی تاریخچه زمانی، دارای معایبی می باشد که از آن بین می توان به حساسیت روش نسبت به پارامترهای مدلسازی و مشخصات شتابنگاشت ورودی مانند محتوای فرکانسی ، شدت و طول مدت زمان زلزله اشاره کرد. بنابراین برای انجام تحلیل مورد نظر دقت زیادی در انتخاب شتاب نگاشت ها بایستی لحاظ نمود که این نیز نیازمند کار تحلیلی دیگری برای انتخاب شتاب نگاشت ها است. این در حالی است که روش تحلیل استاتیکی غیر خطی و یا همان پوش اور (pushover)، به راحتی می تواند اطلاعات خوبی از نقاط ضعف سازه و مکانیسم خرابی در ناحیه غیر الاستیک ارائه دهد. همچنین تحلیل پوش اور قادر است تا با استفاده از طیف پاسخ آیین نامه ای به عنوان تقاضا، مقادیر تقاضای لرزه ای را ارایه دهد. به همین دلیل تحلیل پوش اور در سالهای اخیر، تبدیل به تحلیلی استاندارد برای ارزیابی و طراحی ساختمانها گردیده است. اگرچه تحلیل پوش اور، دارای چندین نقطه ضعف و محدودیت می باشد. در میان نقاط ضعف و محدودیت های موجود، توزیع بار غیر یکنواخت در روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی مرسوم را می توان یکی از محدودیت های مهم نام برد که این امر سبب می شود تا اثر مودهای بالاتر در تحلیل مد نظر قرار نگیرد. تحقیقات اخیر سعی بر آن دارند تا این محدودیت را با در نظر گرفتن اثر مودهای بالاتر، مرتفع سازند. اخیراً روش ترکیب نتایج پوش اور (pushover results combination) پیشنهاد شده است که در آن بیشینه پاسخ لرزه ای از ترکیب نتایج چندین تحلیل پوش اور و به کارگیری یک شکل مود به عنوان الگوی بار جانبی در هر تحلیل به دست آورده می شود. پاسخ نهایی از طریق مجموع وزنی ( با بکارگیری ضریب مشارکت مودی ) نتایج هر یک از تحلیل های پوش اور به دست می آید. در همان زمان، روش تحلیل پوش اور مودال (modal pushover analysis) ، پیشنهاد گردید که در آن تقاضای لرزه ای به طور جداگانه برای هر تحلیل پوش اور مودال تعیین و سپس با استفاده از یک روش مناسب ترکیب نتایج، نتایج هر تحلیل با هم ترکیب می گردد. تحقیقات اخیر بیانگر آن است که روش تحلیل mpa دقت کافی برای مسائل کاربردی طراحی و ارزیابی ساختمان را دارد. بعد از آن روش تصحیح شده تحلیل پوش اور مودال (modified modal pushover analysis)، پیشنهاد گردید که در آن تقاضای لرزه ای سازه از ترکیب پاسخ غیر الاستیک تحلیل پوش اور مود اول با پاسخ الاستیک مودهای بالاتر به دست می آید. در مطالعاتی دیگر، روش تحلیل طیف پاسخ فزاینده (incremental response spectrum analysis) ، ارائه گردیده است. دراین روش هرگاه که یک مفصل پلاستیک جدید تشکیل می شود، تحلیل طیفی مودال الاستیک انجام می شود تا تغییرات مشخصات دینامیکی سازه را در تحلیل وارد کند. در روش ترکیب مودال به هنگام شونده (adaptive modal combination) ، نیروهای جانبی اعمال شده بر اساس تغییرات مشخصات دینامیکی در طول تحلیل غیرالاستیک برای هر مود، تغییر پیدا کرده و به روز می شود. در انتها نیز پاسخ کل بوسیله ترکیب پاسخ مودال بیشینه با استفاده یکی از روش های ترکیب، به دست می آید. در این تحقیق ، یک روش برای در نظر گرفتن اثر مودهای بالاتر در تحلیل پوش اور ساختمانهای بلند مرتبه و بهبود تخمین تقاضای لرزه ای ارایه گردیده است. این روش با نام تحلیل استاتیکی غیر خطی متوالی مودی (consecutiev modal pushover) برای اولین بار توسط پورشا و همکارانش ارائه گردیده است. روش cmp از مفاهیم دینامیک سازه و تحلیل پوش اور تک گام و چند گام بهره برده است که به تفصیل به آن پرداخته شده است. در روش cmp اولیه چندین مدل دو بعدی برای انجام تحلیل و ارزیابی روش در نظر گرفته شده است و نتایج با مقادیر به دست آمده از روشهای mpa و nl-rha مقایسه گردیده است. همانطور که ذکر شد، در روش cmp اولیه ارائه شده، از مدلهای دو بعدی برای ارزیابی روش بهره گرفته شده بود و لذا اثرات پیچش در مدلسازی سازه ها در نظر گرفته نشده بود. در ادامه روش cmp معرفی و گام بندی روش مذکور به تفصیل شرح داده شده است. برای ارزیابی روش ارائه شده، دو مدل اصلی ساختمان 10 و 20 طبقه هر یک با خروج از مرکزیت 0%، 5%، 10% و 20% در جهت محور y در نظر گرفته شده و پاسخ های مورد نظر ساختمان به روش cmp به دست آورده شده است. در این تحقیق، مقادیر پاسخ جابجایی نسبی طبقات به عنوان معیار بررسی مد نظر بوده و پاسخ مذکور توسط روش تحلیل دینامیکی غیر خطی و تحلیل استاتیکی غیر خطی به روش cmp و همچنین بار مثلثی و یکنواخت محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده اند. مدلسازی ها به کمک نرم افزار opensees انجام پذیرفته و برای اطمینان از صحت مدلسازی، به طور همزمان از مدل های ایجاد شده در محیط etabs استفاده شده است. پاسخ های به دست آمده از روش cmp با مقادیر پاسخ به دست آمده از روش تحلیل دینامیکی غیر خطی که با استفاده از هفت رکورد زلزله به دست آمده است، مقایسه گردیده است. در ادامه خواهیم دید که روش تحلیل استاتیکی غیر خطی متوالی مودی (cmp) قادر است تا حد قابل قبولی برآورد خوبی از مقادیر پاسخ جابجایی نسبی طبقات ، در مقایسه با روش تحلیل دینامیکی غیر خطی در مدل های به کار رفته داشته باشد. در انتها نیز برخی پیشنهادات برای بهبود هر چه بیشتر و کاهش مقادیر خطاها آورده است.