ارائه مدل قاب معادل برای تحلیل غیر خطی درون صفحه ای دیوارهای بنایی

با توجه به گستردگی سازه های بنایی موجود در کشور، ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای و بهسازی این گونه سازه ها از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. سهولت اجرا و هزینه محدود از جمله عواملی است که پیش بینی می شود نیاز به ساخت این نوع سازه ها همچنان وجود داشته باشد. از طرفی هنوز روش تحلیلی جامع و کاملی برای ارزیابی ساختمان های با مصالح بنایی خصوصاً پس از بهسازی ارائه نگردیده است. نظر به اینکه واحدهای بنایی دارای رفتار ناهمگن و ناهمسانگرد می باشند بررسی رفتار آن ها از جمله مسائل مهم و پیچیده محسوب می گردد. محدود بودن اطلاعات آزمایشگاهی و تحلیلی در زمینه رفتار غیر خطی المانهای بنایی و محتمل بودن وقوع مودهای خرابی مختلف، تحقیقات بیشتر و جامع تری را برای شناسایی و سپس شبیه سازی رفتار این گونه از سازه ها می طلبد. از طرفی با توجه به تعدد و تنوع زیاد سازه های بنایی، استفاده از روشهای ساده و کاربردی جهت بررسی عملکرد لرزه ای آنها، بسیار حائز اهمیت است. روش های تحلیل غیر خطی ساختمان های با مصالح بنایی در دهه های اخیر پیشرفت چشمگیری به خصوص در نوع تحلیل های اجزا محدود داشته است. از آنجایی که مدلسازی این گونه سازه ها با روش های دقیق نظیر ریزمدلسازی نیاز به معرفی پارامترهای بسیار گوناگون و حساس می باشد، برای ارزیابی ساختمان های متداول، این مسئله غیر اقتصادی و در پاره ای موارد غیر عملی می باشد. بنابراین استفاده از روش های بزرگ مقیاس که به طور قابل ملاحظه ای حجم تحلیل های کامپیوتری را کاهش می دهد، می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای این منظور مورد توجه قرار گیرد، هر چند ممکن است از دقت کمتری برخوردار باشد. از جمله مشکلاتی که در امر ارزیابی آسیب پذیری سازه های بنایی وجود دارد عدم وجود نرم افزاری با کاربری ساده است که قادر به انجام تحلیل غیرخطی این نوع سازه ها در کوتاه ترین زمان ممکن باشد. نرم افزارهای تجاری موجود همچون sap و etabs توانایی شبیه سازی مستقیم این سازه ها را ندارند و جهت مدلسازی در این نرم افزارها بایستی از مدل های تیرستونی همراه با مفاصل پلاستیک متمرکز جهت اعمال رفتار غیرخطی به سازه، استفاده نمود که البته استفاده از این روش علاوه بر پایین بودن دقت مدل، توانایی شبیه سازی تمام مودهای خرابی دیوارهای بنایی را ندارد. نرم افزارهای اجزا محدود جامع تر همچون abaqus نیز با اینکه دقت قابل قبولی دارند، پارامترهای ورودی پیچیده ای در شبیه سازی آنها باید منظور شود و مهمتر آن که مدلسازی و تحلیل با استفاده از آنها نیاز به صرف زمان زیادی است. از طرفی برای شبیه سازی دیوار های بنایی با پوشش بتن مسلح که مرسوم ترین روش تقویت این نوع سازه ها می باشد، تحقیقات تحلیلی و آزمایشگاهی اندکی انجام گرفته است و روش های مدلسازی این نوع دیوارها نیز با ساده سازی های بسیار و بعضاً غیردقیق همراه است. ضمن آن که نرم افزار کاربردی جهت ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای این سازه ها با دقت قابل قبول موجود نمی باشد. هدف پژوهش حاضر ارائه روشی جامع و کاربردی جهت شبیه سازی غیرخطی سازه های بنایی غیرمسلح و همچنین سازه های بنایی تقویت شده با پوشش بتن مسلح می باشد. از این حیث که برنامه های موجود قادر به مدلسازی سازه های بنایی با در نظر گرفتن رفتارهای مربوط به اثرات اندرکنش برش و خمش و اثرات محصورشدگی نمی باشند، این موضوع حائز اهمیت می باشد. بدین منظور از مدل درشت مقیاس بر پایه مدل های همگن استفاده می شود و روشی تحلیلی مبتنی بر روش قاب معادل جهت ارزیابی سازه ارائه می شود. روش قاب معادل یک روش کاربردی و ساده به منظور مدلسازی سازه های بنایی می باشد که در محدوده های خطی و غیر خطی از دقت مناسب و همگرایی قابل قبولی در مقایسه با روش های دقیق و آزمایشگاهی برخوردار است. یک مدل قاب معادل باید قادر به تخمین مناسبی از سه معیار اصلی مقاومت نهایی، ماکزیمم جابجایی و مود شکست باشد. از جمله مزایای این روش توانایی توصیف مکانیزم های مختلف شکست با تقریب نسبتا مناسب مبتنی بر معیارهای ساده شده مقاومت اعضا می باشد. به طور کلی محققان برای شبیه سازی و توصیف پاسخ غیرخطی اعضاء سازه ای از یکی از دو روش زیر و یا ترکیب هر دو استفاده می کنند: • استفاده از المان های تیرستونی با رفتار الاستیک با تعدادی مفاصل پلاستیک که بیانگر پلاستیسیته متمرکز می باشد. • استفاده از المان های غیرخطی تیرستونی با در نظر گرفتن گسترش رفتار غیرخطی در طول و مقطع اعضا. در پژوهش حاضر روش فرمول بندی مدلسازی غیرخطی گسترده انتخاب شده است. با استفاده از المان فایبر، رفتار غیرخطی سازه به صورت گسترده در طول و مقطع هر عضو شبیه سازی شده است و به منظور اعمال رفتار برشی، مود خرابی لغزشی ملات و کششی قطری در المان های بنایی و همچنین رفتار غیرخطی برشی پوشش بتن مسلح، یک المان تماسی مبتنی بر روش ترک پخشی معرفی و توسعه داده شده است که جهت شبیه سازی سازه های بنایی در قالب کد نرم افزاری در matlab پیاده سازی می شود. شکل 1-1- مدلسازی فایبری روش قاب معادل یک سازه بنایی 1-2- فرضیه ها و حدود پژوهش با توجه به طبیعت پیچیده سازه های بنایی، در این پژوهش یک سری فرضیات و ایده آل سازی برای مدلسازی در نظر گرفته شده است: 1- نظر به اینکه واحدهای ملات و آجر دیوارهای بنایی دارای رفتار ناهمگن و ناهمسانگرد می باشد، در مقیاس کلی سازه، برای المان ها رفتاری همگن منظور شده است. 2- شکست و گسیختگی خارج صفحه دیوار، خارج از موضوع بحث این پژوهش است. 3- بارگذاری به صورت اعمال جابجایی یکنوا در نظر گرفته می شود. 4- این پایان نامه بر مدلسازی دوبعدی با رفتار غشایی و المان های تنش مسطح متمرکز می شود.