ارزیابی پاسخ لرزه ای سازه های فلزی بلند با نامنظمی در ارتفاع به کمک تحلیل بار افزون مودال

مهندسین سازه از روش آنالیز استاتیکی غیرخطی(nsp) یا همان آنالیز بارافزون (pushover) همانگونه که توسط دستورالعمل fema توصیه شده، جهت بدست آوردن پاسخ سازه ها استفاده می کنند. در آنالیز بارافزون با کمک دو روش fema-356 و atc-40، بر مبنای وارد آوردن یک بار تدریجی افزاینده بر ساختمان تا رسیدن به تغییر مکان از پیش تعیین شده ادامه می یابد و بر اساس منحنی pushover بدست آمده، رفتار سازه مورد قضاوت قرار می گیرد. توزیع های نیرویی متداولی که جهت پوش سازه و استخراج منحنی ظرفیت آن بکار می روند، از الگوهای متفاوتی جهت معادل سازی نیروهای اینرسی سازه، بهره می برند. مطالعات گسترده ای، جهت ارزیابی صحت عملکرد این روشها برای سازه های مختلف انجام شده و اکثر این مطالعات در نظر گرفتن اثر مودهای بالاتر را جهت رسیدن به پاسخ دقیق تر توصیه کرده اند. یکی از روشهای توصیه شده جهت آنالیز ساختمانها روش mpa (modal pushover analysis)، یا همان آنالیز بار افزون مودال می باشد. در این روش، مودهای بالاتر برای بدست آوردن پاسخ لرزه ای سازه ها مشارکت داده شده و ضمن حفظ سادگی مفهومی و جذابیت های محاسباتی پاسخهای بمراتب بهتری از رفتار سازه بدست می آید. پروسه mpa بصورت یک الگوریتم بسیار ساده برای سازه های چند طبقه بکار گرفته می شود و پس از تبدیل سیستم چند درجه آزادی به یک سیستم تک درجه آزادی، پاسخهای لرزه ای از حل معادله دیفرانسیل سازه غیرالاستیک یک درجه آزادی، برای هر مود بدست می آید. یک توزیع نیرویی بسیار ساده متناسب با جرم و شکل مودی در هر طبقه انتخاب می شود و پس از پوش سازه الگوریتم محاسباتی روش mpa برای هر مود بکار بسته می شود. از آنجاییکه در مورد سازه های بلند مرتبه اثر مودهای بالاتر تشدید می گردد، لذا در این روش، می توان پاسخ سازه را با استفاده از وارد کردن اثر مودهای بالاتر در یک الگوریتم مشابه با مود اول بدست آورد. اثر مودها در نهایت با روشهای ساده ترکیبی جمع گشته و پاسخ کلی سازه بدست می آید. اگرچه mpa بر اساس مطالعات گذشته، بسیار قابل قبول تر از روشهای fema بوده است، اما اکثر این مطالعات روش mpa را برای سازه های کوتاه یا متوسط بکار برده اند. بدست آوردن صحت این روش در تعیین پاسخهای لرزه ای از قبیل جابجایی بام، دریفت طبقات و یا چرخش گره ها موضوع مورد توجه بسیاری از مطالعات بوده است و در این تحقیق هم سعی شده است تا ارزیابی از روش mpa اما این بار با بررسی همزمان دو مقوله نامنظمی و بلند مرتبه بودن سازه ها داشته باشیم (نامنظمی ها در سه نوع متفاوت و هشت تیپ ارتفاعی قایم در نظر گرفته می شوند و سازه ها هم شانزده طبقه هستند). مفاهیم و بتبع آنها، روشهای بکار گرفته شده، مشابه مطالعات پیشین می باشد، تا هم بتوانند از یک مبنای محاسباتی قابل قبول بهره برند و در عین حال مقایسه همزمان پاسخها میسر باشد. تفاوتی که بدلیل اعمال نامنظمی در رفتار لرزه ای سازه ها ایجاد می شود، ضرورت مقایسه و ارزیابی مجدد روش آنالیز را ایجاد می کند و از این رو در این تحقیق انواع متفاوت نامنظمی های سازه ای بدلیل جرم، سختی، مقاومت و سختی-مقاومت مورد توجه قرار گرفته است. الگوی نامنظمی در ارتفاع سازه وارد می شود و از مقایسه مقادیر روش های بکارگرفته شده انحراف روشهای توصیه شده fema و mpa نسبت به روش تاریخچه زمانی غیرخطی (روش دقیق) بدست می آید.