بررسی مفهومی میرایی ذاتی در سازه ها به هنگام زمین لرزه
بررسی مفهومی میرایی ذاتی در سازه ها به هنگام زمین لرزه
به طور کلی میرایی در سازه بیانگر جذب انرژی در سازه میباشد. میرایی در یک سازه دارای مکانیزمهای متفاوتی است به طوری که هر یک از این مکانیزمها با استفاده از یک مدل میرایی قابل توصیف میباشند. یکی از مکانیزمهای میرایی در سازهها مربوط به میرایی ذاتی است که با استفاده از مدل میرایی ویسکوز بیان میشود. اکثر افراد در عین اطلاع از آن، در درک صحیح آن دچار اشتباه میشوند. در ادامه قصد داریم به صورت
مفهومی این موضوع را در ذهن تثبیت نماییم.
به طور معمول منبع میرایی ذاتی در سازههای بتنی و فولادی به دلیل حرارت ایجاد شده در اثر باز و بسته شدن
ترکها و حرکت جزئی ایجاد شده در اتصالات فولادی و …، در اثر حرکت رفت و برگشتی زمین میباشد
که مقدار آن در محدوده 2 تا 5 درصد در نظر گرفته میشود. با توجه به تاثیر فرکانس و دامنه تحریک در مقدار
انرژی تلف شده توسط مکانیزمهای میرایی ذاتی از مدل میرایی ویسکوز معادل مطابق شکل زیر برای آن استفاده میشود. اکثر افراد تصور میکنند که مقدار میرایی ذاتی سازه در همه شرایط یک عدد ثابت (به طور
متعارف 5 درصد) میباشد و در مسائل دستی و تحلیلهای نرمافزاری برای سادگی کار یک مقدار ثابتی برای آن در نظر میگیرند در حالی که در واقعیت امر اینطور نیست
در حالتی که سازه دارای رفتار خطی است تنها مکانیزم میرایی که سبب اتلاف انرژی در سازه میشود مربوط به میرایی ذاتی است که مقدار آن در حالتی که نیروهای ایجاد شده در سازه نزدیک به نیروی تسلیم
سازه است برابر با 5 درصد در نظر گرفته میشود این در حالی است که اگر سطح نیروهای ایجاد شده در سازه (و یا جابجاییهای متناظر با آن) مطابق شکل فوق به گونهای باشد که سازه فاصلهی زیادی تا نقطه تسلیم داشته باشد دیگر مقدار میرایی ذاتی سازه برابر با 5 درصد نبوده و به مراتب کمتر از این مقدار میباشد.
بنابراین ثابت در نظر گرفتن میرایی ذاتی سبب بروز خطا در بسیاری از مواقع میشود که با توجه به اهمیت موضوع میتواند تاثیرگذار و یا قابل اغماض باشد. به عنوان مثال:
1) در صورتیکه یک نمونه آزمایشگاهی از یک المان سازه ای بتنی یا فولادی را مورد آزمایش چرخه ای قرار میدهید و قصد دارید با استفاده از نرم افزارهای اجزامحدود نتیجه تست را صحت سنجی نمایید باید توجه داشته باشید که در صورتی که در نرمافزار میرایی ذاتی در نظر گرفته نشود برای دامنههای جابجایی کمتر از تسلیم هیچگونه ی چرخه ی هیسترسیسی ایجاد نمیشود چون در غیاب میرایی ذاتی هیچگونه منبعی برای اتلاف انرژی در محدوده خطی وجود ندارد و در صورتی که مقدار میرایی ذاتی برابر با یک عدد ثابت (برای مثال 5 درصد) در نظر گرفته شود باز هم این مقدار، دارای خطا است
چون مقدار میرایی در حالتی که جابجایی ایجاد شده در المان نزدیک به جابجایی تسلیم باشد برابر 5 درصد است بنابراین اینکار نیز سبب میشود تا انرژی اتلاف شده توسط مدل اجزا محدود در محدوده رفتار خطی المان بیشتر از مدل آزمایشگاهی شود.
2) در صورتی که قصد داریم پاسخ سازه در محدوده خطی را تخمین بزنیم و یا درحالتی که سازه به گونه ای با استفاده از سیستمهای مهاربندی سخت شده باشد که جابجاییهای نسبی ایجاد شده در سازه تحت زلزله بسیار کوچک شود و در محدوده تغییرشکلهای الاستیک باقی بماند در این حالت نیز اگر
قصد تعیین پاسخ سازه با استفاده از نرم افزارهای اجزامحدود را داریم باید مقدار میرایی ذاتی سازه را به صورت دستی تغییر داده و کمتر از 5 درصد در نظر بگیریم چون در این حالت جابجایی ایجاد شده در سازه بسیار کوچک است که سبب فعالسازی مکانیزهای میرایی ذاتی در سازه نمیشود.
3) در مسائلی که اندرکنش خاک و سازه دارای اهمیت است مقدار میرایی ذاتی سازه باید به صورت دستی کمتر از 5 درصد در نظر گرفته شود در غیراین صورت منجر به پاسخهای غیرمحافظهکارانه در المانهای سازه میشود. چون اگر خاک زیر سازه نرم باشد به دلیل میرایی انتشاری که خاک زیر سازه از خود نشان میدهد سبب جذب انرژی و کاهش تغییرشکلهای ایجاد شده در سازه روی خاک میشود که این موضوع سبب کاهش میرایی ذاتی سازه میشود.
4) در مسائلی که از ابزار جداسازی برای کنترل ارتعاشات سازه تحت زلزله استفاده میشود به دلیل نرمشدن پای سازه جابجاییهای زمین در هنگام زلزله در این محدوده متمرکز شده و سبب میشود سازه روی آن به صورت یک جعبه صلب دچار تغییرشکل شود این امر سبب میشود تا مقدار جابجایی نسبی ایجاد شده در سازه ناچیز شود به طوری که در این حالت اگر میرایی ذاتی المانهای سازهای 5 درصد در نظر گرفته شود منجر به طراحی غیرمحافظهکارانه اعضای سازه میشود.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.