بررسی رفتار دینامیکی شبکه های دو لایه فضاکار پیشتنیده

استفاده از سازه های فضاکار برای پوشش دهانه های بزرگ بسیار رایج می باشد. یکی از انواع متداول این سازه ها، سازه های فضاکار تخت دولایه است. این سازه ها به دلیل داشتن درجات نامعینی بالا نسبت به انواع ناکاملی ها بخصوص ناکاملی از نوع اندازه نبودن اعضا بسیار حساس اند و اینگونه ناکاملی ها باعث افت شدید ظرفیت باربری استاتیکی سازه در مطالعات تجربی شده است. روشهای زیادی برای بهینه سازی سازه و کاهش اثرات منفی ناکاملی ها وجود دارد. یکی از این روشها پیشتنیده کردن اعضا است که این روش با استفاده از ماتریس نرمی سازه و بهره گیری از روشهای بهینه سازی ، اعضایی که باید این پیشتنیدگی به آنها اعمال شود و مقدار بهینه این پیشتنیدگی را مشخص می کند. این روش مستلزم صرف زمان زیادی است و تنوع مقادیر پیشتنیدگی به دست آمده برای هر کدام از اعضا و پیچیده شدن انتخاب این اعضا در سازه های بزرگ استفاده از این روش را در سازه های واقعی عملا غیر ممکن می سازد. در این تحقیق با ابداع روشی ساده تر ابتدا سازه یک بار تحلیل شده و اعضا بحرانی مشخص می گردند، به دلیل ضعف شدید اعضا فشاری که به دلیل کمانش زود هنگام باعث خرابی کلی سازه می شوند از میان عضوهای بحرانی فقط اعضا فشاری را انتخاب کرده و پیشتنیده می کنیم. سپس سازه جدید را تحلیل کرده و دوباره با همین روش پیشتنیده می کنیم و این تحلیل ها را به صورت پی در پی ادامه می دهیم تا جایی که دیگر پیشتنیده کردن اثر مطلوبی بر باربری استاتیکی سازه نداشته باشد. تحلیلها نشان داده که با کمک این روش نتایج مطلوبی در مورد افزایش ظرفیت باربری استاتیکی سازه به دست می آید و در ضمن این روش نسبت به روشهای قبلی بسار ساده تر می باشد. بررسی ها نشان داده که این روش نه تنها ظرفیت باربری اعضا پیشتنیده شده را افزایش می دهد بلکه با به مشارکت کشاندن اعضا بیشتری در تحمل بارهای وارده از ظرفیت مصالح به کار رفته در سازه نیز استفاده بیشتری می کند. صرفنظر از نتایج مثبتی که پیشتنیده کردن بر ظرفیت باربری استاتیکی سازه دارد ، پیشتنیده کردن باعث به وجود آمدن نیروهای داخلی و به تبع آن در سایر اعضا سازه ،بدون اعمال بار خارجی بر سازه ،می شود.نتایج این نیروها بر رفتار استاتیکی سازه پس از انجام تحلیهای استاتیکی مشخص شده است اما تحت بارهای دینامیکی اعمال شده به سازه از جمله بارهای رفت و برگشتی زلزله تاثیر این نیرو های داخلی بر رفتار سازه نا مشخص است. در این تحقیق علاوه بر ابداع روشی جدید برای پیش تنیده کردن آسان تر سازه به بررسی تاثیر این پیشتنیدگی بر رفتار لرزه ای سازه به خصوص ظرفیت باربری لرزه ای نهایی سازه پرداخته شده است. روشهای مختلفی برای بررسی رفتار لرزه ای سازه ها وجود دارند، یکی از این روشها به دست آوردن بار ناپایداری دینامیکی سازه است که به کمک آن ظرفیت لرزه ای سازه ها قابل مقایسه خواهد بود. در این روش با استفاده از داده های فقط یک زلزله و اعمال ضرایب بزرگنمایی مختلف به این زلزله ، سازه برای هر کدام از ضرایب بزرگنمایی یک بار تحلیل دینامیکی شده و تغییر مکان ماکسیمم آن به دست می آید، ضرایب بزرگ نمایی تا جایی افزایش می یابد که منجر به خرابی سازه یا توقف تحلیل ها شود. در انتهادر نموداری هر ضریب بزرگنمایی و جابحایی ماکسیمم مربوط به آن رسم شده و از اتصال نقاط مختلف ،که هرکدام مربوط به یک ضریب و جاجایی آن است نموداری به دست می آید. نقطه ای از این نمودار که جابجایی های ماکسیمم سازه افزایش ناگهانی نشان می دهند نقطه ناپایداری دینامیکی و ضریب مربوط به این نقطه به عنوان ضریب ناپایداری دینامیکی سازه نامیده می شود. با کمک این ضریب ظرفیت باربری لرزه ای سازه ها به هم قابل مقایسه خواهد بود. روش دیگری که مشابه این روش است روش تحلیل دینامیکی افزاینده است تنها تفاوت با روش قبلی استفاده از هفت شتابنگاشت و میانگین گیری هندسی از نتایج تحلیل است. در این تحقیق با ترکیب این دو روش یعنی استفاده از هفت شتابنگاشت و تنها بررسی بار دینامیکی سازه و جابجایی ماکسیمم سازه به بررسی و مقایسه اثرات پیشتنیدگی بر ظرفیت سازه ها پرداخت شده است. نتایج تحلیل ها نشان داد که در مراحل اولیه پیشتنیدگی(مراحل 1و2 در این تحقیق) ضریب بزرگنمایی منجر به خرابی سازه کاهش می یابد این امر می تواند به دلیل کم بودن تعداد اعضا پیشتنیده و نیرو های داخلی به وجود آمده ،ناشی از پیشتنیدگی، در سازه باشد. در مراحل بالاتر پیشتنیدگی (مراحل 3 و 4 در این تحقیق) به دلیل ثابت ماندن نیرو های داخلی و افزایش تعداد اعضا پیشتنیده،که مشخصات دینامیکی بهتری دارند، ضرایب بزرگنمایی منجر به خرابی سازه افزایش یافته است و در نتیجه سازه در برا بر زلزله مقاوم تر شده است. نتایج نهایی به دست آمده نشان داده است که پیشتنیدگی هم ظرفیت استاتیکی و هم ظرفیت لرزه ای سازه های مورد مطالعه را افزایش داده است.