بررسی تجربی تاثیر جرم سقف بر مشخصات دینامیکی قاب سه طبقه فولادی

سقف ها یکی از اجزای اصلی سازه های قابی فولادی هستند که نقش قابل توجه ی در تعیین رفتار دینامیکی سازه ها دارند. از این رو بررسی تاثیر جرم سقف به عنوان یکی از شاخص های تاثیر گذار ضروری می باشد. برای تحلیل یک سازه و تعیین پاسخ آن در مقابل بار های دینامیکی متفاوت لازم است تا مشخصات دینامیکی سازه به صورت هرچه دقیق تر تعیین گردنند. یکی از روش های سودمند در تعیین مشخصات دینامیکی یک سازه استفاده از روش های آنالیز مودال تجربی است که در پژوهش حاضر مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که تفاوت قابل ملاحظه ای بین نتایج تحلیل متعارف و اندازه گیری تجربی قاب سه طبقه فولادی مورد مطالعه در حالت بدون جرم سقف وجود داشت، ابتدا به ارائه یک مدل اجزای محدودی با جزئیات و دقت بیشتر پرداخته شد. در این مدل اجزای محدود، قاب بصورت دقیق و با کلیه جزئیات مدل شد. از طرفی اتصالات فلنجی بکار رفته در این قاب نه یک اتصال صلب کامل و نه یک اتصال مفصلی کامل است؛ به عبارت دیگر سختی اتصال یکی از عدم قطعیت های موجود در رفتار اتصالات در جزء و کل سازه در مقیاس بزرگتر می باشد که یکی از دلایل بوجود آمدن تفاوت ها میان نتایج مدل اجزای محدود و مدل تجربی می باشد. در نتیجه در ادامه اقدام به بهبود رفتار سازه با بهنگام سازی مدل اجزای محدود با توجه به رفتار اتصالات شده است که در آن مدول یانگ به عنوان تنها پارامتر بهنگام سازی در نظر گرفته شد. در فاز بعدی که فاز تجربی می باشد جرمی به عنوان سقف بر روی قاب مورد بررسی قرار داده و قاب با جرم سقف در آزمایشگاه تحت آزمایش مودال ورودی و خروجی با استفاده از ضربه چکش قرار گرفت. سپس توابع پاسخ فرکانسی حاصله با استفاده از سه روش آنالیز مودال تجربی مورد تحلیل قرار گرفتند و در نتیجه ی آن مشخصات دینامیکی سازه حاصل گشت. نتایج تجربی بدست آمده در این حالت با حالت قاب بدون جرم سقف مقایسه شده است. در انتها نیز با قراردادن جرم سقف بر روی مدل بهنگام شده، نتایج اجزای محدود مدل بهنگام شده با داشتن جرم سقف با نتایج تجربی بدست آمده مدل واقعی آن مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است. مقایسه مشخصات دینامیکی حاصل از نتایج تجربی، نشان دهنده کاهش فرکانس طبیعی و افزایش میرایی در صورت قرار دادن جرمی به عنوان سقف بر روی قاب فولادی مورد مطالعه می باشد. این فرکانس ها و میرایی ها به علت پیچیدگی های مربوط به ماهیت و روش های استخراج آن دچار اختلافاتی در روش های مختلف می باشند. از چند فرکانس طبیعی اول شبکه بعنوان تنها پاسخ های مورد استفاده در بهنگام سازی مدل دینامیکی، مدل اجزای محدود بهنگام شده ای حاصل گردید که تخمین صحیحی از فرکانس های طبیعی و توابع پاسخ فرکانسی تجربی قاب فولادی در هر دو حالت با و بدون جرم سقف را بدست می دهد و یک المان تیری با شکل هندسی و مدول یانگ مشخص می تواند جایگزین مناسبی برای اتصال فلنجی در مدل اجزای محدود قاب باشد.