مقاله کاربرد آنالیز مستقیم

ر براي ن هاي يك با مورد آناليز

ود كه مساله اصلي بر اين . اعتماد باشد

زمينه به كار ثر اندركنش ت در حاليكه ي، استفاده از

ثر تغييرشكل ج در طراحي

با استفاده از (قيم با امكان دوم مي توان ي محدوديت

ر يت هايي دوجود ) صفحهل پايداري نتر

ماني مي توان

بلند

ن

ه از روش طول موثر در حل مشكل ستونغير االستيك و االستي

مدل و OpenSeesاز نشان از برتري روش

روش سعي مي شوK انتقاد. تبديل شود

م هاي واقعي موردسي خود را در اينر روش طول موثر ا االستيك سازه استجديد آناليز پايداري

لحاظ اث.ال مي شودر نرم افزار هاي رايج(ساله در سطح اعضاوسوم به آناليز مستقت لحاظ آثار مرتبه ديين نامه هاي كنوني

د اما هنوز محدوديپيچشي خارج از صطرح اعضا براي كن

چه زم گونه است و

تي اصفهان

اي فوالدي

2خي

د باهنر كرمان كرمان

ي شود چراكه استفاد روش آناليز مستقيم دموثر در حالت آناليز غتوسط نرم افزار كد باروهاي محوري زياد

االستو پالستيك

در اين. ور مي شدKضريب طول موثر

ار پايداري سيستمفتراح قضاوت مهندس

در .ي صورت گيردي در مود كمانش

عنوان روش جم به

كل يافته سازه اعمادرحاليست كه اكثرري از طريق حل مسزه روش جديدي موغير االستيك جهت االستيك مطابق آي

ذار در طرح ميباشدپ-حت رفتار خمشي

روابط شبه تجربي طي قاب و اعضا چگ

عمران، دانشگاه صنعت 1391ت ماه

ري سازه ها لرزه اي

ي اصغري سرخ دانشگاه شهيده شهيد باهنر

Saeed.Sh m.asghari

زه بلند بكار گرفته ميكاربرد مقالهدر اين

ستقيم و آناليز طول مطبقه اي ت 30ر قاب

براي ستون هاي با نير

مفصل پالستيك، ا

ب طول موثر منظونتهايي مختلف با ضواند براي تخمين رفست كه مهندس طر

سختيورت دقيق به بر فرض گسيختگيروش آناليز مستقيم

ه روي مدل تغييرشكهميت ميباشد اين د سازه ها آثار پايدارر مي شد كه امروزر آناليز مرتبه دوم غ

آثار غير ظر گرفتن

پارامتر هاي تاثيرگذراي پاسخ اعضا تحبه دوم االستيك با رتقابل مابين ناپايداري

ن المللي مهندسي عارديبهشت 19-21

آناليز پايدايكرد طرح ل

مجتبي، 1غيني

علمي عمراند سازه دانشگا

[email protected]@graduated.u

خالصه

طبقه به طبقه قاب سازد .كالتي همراه است

يج دو روش آناليز مسبراي اين منظو. است

نتايجده شد كه نتايج.

مستقيم، آناليزاليز

با استفاده از ضرايبي مجزا، با شرايط انستوار است نمي تويبيست و گاه نياز اسو يا كل سازه به صوروش اساس تحليل

AI با اضافه شدن ر

ضريب دار است كه ضريب دار حائز اهر گذشته در تحليل

,P P (منظوردر.ش ها افزوده شددرنظده كرد و براي

حي با لحاظ همه پبخصوص بر( اعضا

غام نتايج آناليز مرتبهب اينست كه اثر مت

نهمين كنگره بين

درمستقيم با روي

عيد شجاعي با، عضو هيئت

كارشناس ارشدuk.ac.iruk.ac.ir

موثر براي محاسبه طسازه هاي بلند با مشكقرار گرفته است و نتارد مقايسه قرار گرفتهز اين پژوهش مشاهد

دهدازه هاي بلند ميم، آناآثار مرتبه دو

اله در سطح اعضاي كشسان ستونهايان حاالت ايدئال اس

خود تقري Kل موثركمانشي هر عضو وست چراكه در اين ر

ISC-2005در . اشد

سازه تحت بارهاي ض

ازه تحت بار هايسدر. لحاظ مي كنند(عمومي تحليل

يد لنگر به اين روش,P P استفاد

م و عملي در طراحب وير االستيك قا

بال روشي براي ادغتباط با پايداري قاب

آناليزربرد

سعاستاديار -1

ك -2

روش طول AISCه س پايينيها در طبقات

ي بلند مورد بررسي ق توزيع پالستيك مور

در نتايج حاصل ا.فتالستيك ستون هاي ساحليل پايداري ، آ

ها از طريق حل مساه مساله ساده پايدار مبناي تحليل كشساد تعيين ضريب طولشود كه تعيين بار كزه اي نامشخص اس است االستيك نبا.مكان پذير گشتاري حفظ تعادل س تاثير آن در پاسخ سالستيك را در خود كارگيري روش عمصورت ضرايب تشدوتر با لحاظ آثار

. ر طرح ديدستيك روشي مرسو رفتار ناپايداري غيمه ها همواره به دنب

سوال اصلي در ار

كا

طابق ضوابط آيين نامهاليز پايداري ستون ههاي بقات انتهايي سازه

يج روش نسبتا دقيقاليز پايداري قرار گرفستقيم در آناليز غير اال

تح: هاي كليدي ژه

مقدمه

ه آثار پايداري تنهيداري كلي قاب بهن است كه چون بركه در بعضي موارد اين كار سبب مي شاعضا در سيستم سازختگي سازه ممكنتقيم غير االستيك ا اصل در آناليز پايداالستيك به جهت ت اثرات مرتبه دوم اال

هو با ب ) طول موثرت مرتبه دوم به صهاي مبتني بر كامپيوي آناليز االستيك دراليز مرتبه دوم االسن براي مدل كردنهمين جهت آيين نا.اب و اعضا هستند

مطآناطبنتاآنامسوا

1.

در گذشتهپيچيده پايروش اينضمن اينكگيرد كهنيروهاي امود گسيخآناليز مستمهمترينهاي غير اسازه تنهاضرايب طلحاظ اثرااز روش ههايي براي

ه آناگرچتوانايي آن

به ه. ددارهمزمان قا

.ل بوده است

نيروهاي كيبن براي حالت د در حاليكه

ش تسليم در در آن تسليم براي ارزيابي

ضو امل در عزيع پالستيك

ا فرض اينكه يي بار در دو سيته و اثرات مرتبه دوم در

1 plastic hin2 spread-of-

د همواره يك سوال

صالح به خاطر تركآن سختي و محاسبه

مشابه عمل مي كنند

آن هيچگونه گسترش غير االستيك كه د

ب. مي گويند 2يبريگيري پالستيسيته كاآناليز مرتبه اول توز

]7مرجع [ك

با.(باشدستيك مي مرتبه دوم حد نهاي

توزيع پالستيسش بين ايي غير االستيك م

nge or concentrate-plasticity, distrib

تي اصفهان

در آناليز لحاظ كند

يه ناشي از تسليم مصبا اصالح ماتريس سمعموال به صورت م

.ي داردش ساده اي كه در آا نوع ديگر آناليزالستيك يا آناليز فيعضو قبل از شكل گ

مثالي از نتايج آ 1ل

آناليز غير االستيك

ج آناليز مكانيزم پالدر آناليز .)ت كنند

الستيك اندركنشياد در تعيين بار نها

ed plasticity mo

buted plasticity , p


ستيك را به خوبي د

يباشد تا اثرات ثانويك اعضا را مي توان ب اول و مرتبه دوم مه اتخاذ شيوه ويژه اي

روش.خته مي شوداما. ناميده مي شود

الستيك يا ناحيه پالدر كاهش سختي عض

در شكل. قرار دهد

ك در روش هاي

ستيك برابر با نتايجمرده مي شود تبعيته در آناليز توزيع پال

تفاوت هاي زير به

dels plastic zone, or fib


تواند اثرات غير االس

در سازه فوالدي ميثرات غير االستيكك در روش مرتبهد مقاومت احتياج بهز غير االستيك شناخ1پالستيك متمركز

را آناليز توزيع پالع پالستيك ،تقدم د را تحت تاثير خود

.ت

هاي االستو پالستيك

يا آناليز توزيع پالسي كرنشي ناچيز شم برابر نيست چراكهكنش مي تواند منجر

ber models


معرفي روش كه بت

حاظ اتصال صلبز سختي افزايشي ، ا

دل هاي غير االستيكديكي رسيدن به حد نوع اصلي از آناليز

ك يا آناليز مدل پالعضو رخ مي دهدل پالستيك و توزيع و نيروهاي داخليسي قرار گرفته است

نحوه توزيع نيروه

ل االستو پالستيكر آن سخت شدگي

با يكديگر 1شكل قاب ها اين اندركن

[7] .الستيك شود

بنابراين. رسي كرد

ستيكستيك محدود به لح

با استفاده از آناليز.دمد. رح منظور نمود

و مرتبه دوم در نزدسليم در عضو دو

ناليز مفصل پالستيكعضا و در طول عت بين آناليز مفصلكل هاي مرتبه دومب پورتال مورد بررس

مثالي از-1شكل

ليز مرتبه اول مفصلسيته يكساني كه درشان داده شده در ش

در بعضي. گذاردت به آناليز توزيع پال

پايداري را با هم برر

آناليز غير االس حاضر رفتار غير االسو خمشي ايجاد شود كامل اعضا در طررات غير االستيك

توزيع تس چگونگي نمي دهد با نام آن

ي در مقطع ادريجقاب مهمترين تفاوت

مي تواند تغيير شك هپالستيك براي قاب

بدست آمده از آنااليز از معيار پالستيسليز غير االستيك نشم در نتايج تاثير ميصل پالستيك نسبت

اين دو ناپ[5].

2.در حال حمحوري وپالستيكتركيب اثربر حسبعضو رخشدگي تدپايداري قميباشد كهو مفصل پ

بار نهاييهر دو آناحالت آنامرتبه دومآناليز مفص

آيند محاسبه ن وقوع زلزله ي زلزله براي

در طراحي . دجود خاصيت انرژي زلزله مي شود كه

يك ستغير االروي زلزله را

: . ش داده شود

ت سازه تحت

انتهاي ك دو ه براي لحاظ

.م ديدد را ه

ت انجام آناليز مه ها موسوم

. ز اعالم كردضو تعيين شده كه در روش مود كمانش رت مقاومت

زي است كه در فرآصالح اعضا در حينس از تعيين نيروهاي

ن نيرو طرح گردند حقيقت به دليل وجت بخش زيادي ازغير االستيك باعثستفاده از خواص غ

خميري نير-رتجاعيوجه قرار دادمورد ت

غير االستيك افزايش

گيريست و تماميت

محل مفصل پالستيكاز اين شيوه.ي گيرد

ت تنش هاي پسماند

ستيك را به صورتناروش جديد آيين

را مجاز) ذيري عضوساس طول موثر عض

ضمن اينك. مي كردض گسيختگي درشد كه در اين صو

تي اصفهان

ب بزرگتر از آن چيزتيك باقي ماندن مصمشاهده مي شود پس

.شود

Rش

له ميبايست براي ايندر.ي داده مي شود

در اين حالت. شودواقع ورود به ناحيه غش از اين امكان اسوم جانبي با رفتار اره صورت همزمان م منحني چرخشي غ

.ي سازه مي شودگ گي در حال شكل

ستيك مصالح در مح طول صفر شكل ميگي در مقطع و اثرات

رات اناليز غير االس موثر مي توان از ر

با حفظ شكل پذ(ك ومت محوري بر اسش طول موثر اضافه

ساس تحليل بر فرضن است االستيك نبا


الل زلزله به مراتب سازه ها براي االست

م 2د آنچه در شكل رتجاعي وارده مي ش

عمال ضريب كاهش

مقاوم در برابر زلزل ناحيه غير ارتجاعييك مستهلك مي

در و.هلك مي شودكرد در حاليكه پيشوع زلزله اعضا مقاوت دو مورد زير را بهي در سازه و ايجاد

قبل از فروريختگي مكانيزم تسليم شدگ

ركز اثرات غير االسفاصل پالستيك به

دريجي تسليم شدگي

AISC 2 مي توان اثرز روش سنتي طول

ض مفاصل پالستيك ها به نحوي كه مقاك با استفاده از روشكه در اين روش اسيختگي سازه ممكن


سازه هادر خال)رزه اي سازه

ز آنجا كه طراحيرح لرزه اي،همانند

به حوزه ار R رفتار

وي طرح سازه با اع

مي شود كه اعضاعضا اجازه ورود به رفتار االستو پالستي ها و بادبند ها مستهمشي زياد استفاده كت كه در خالل وقو

بنابراين ميبايست.رند زمينه شكل پذيري شوندگي در اعضاراي تضمين اينكه

ستفاده از فرض تمرجز در دو انتها كه مفوان اثرات توزيع تد

2005ستيك مطابق

ر عالوه بر استفاده ا

س اعضاي در معرضستون-ركنشي تير

آناليز غير االستيكشخص است چراكهدر حاليكه مود گسي


ر طرح لرزه ايV )w وزن موثر لرC/ آيد ABI R .از

ي استاندارد هاي طرله اعمال ضريبسي

كاهش نيرو-2كل

سازه در نظر گرفتهش يافته، به اين اعي جانبي به وسيلهو كمانش در ستونتحمل نيروهاي خم اي سعي بر آن استر االستيك قرار گير و مهاربندي سازه باعث كنترل تسليم

شدگي مناسب برم

ر االستيك مصالح ا باقي مي مانند به جشود و در آن مي تو

مت آناليز غير االسبراي اين منظور.كرد

ك و طراحي بر اساسكنترل مقاومت اندگي هاي بيشتري بهيستم سازه اي نامشك اعضا مي باشد د

آناليز مستقيم د CW,ه C ABI

دارد ها بدست ميخواهد بود، در تماميزلزله ارتجاعي به وس

شك

يافته اي در طرح سبا اعمال نيروي كاه

اين المان ها، نيرويپالستيك در تيرها والستيك تير ها در تي در طراحي لرزهها در محدوده رفتار دتايل و اتصاالت براي شكل پذيري

قاومت و روند تسليم تامين مي شود

ظر گرفتن رفتار غير كه اعضا االستيكعضو استفاده مي ش

ل سخت و پر زحمر االستيك هموار ك :زده استفاده كرد

ه از آناليز پالستيكAISCين نامه هاي

كه اين عمل پيچيدگسي روهاي اعضا در

تك تك Kايه تعيين

كاربرد روش .روي وارده بر سازهزله به كمك استاندگ غير اقتصادي خوف زلزله، نيروهاي ز

اس نيروي كاهشزلزله، باوم در برابر

ر سازه در تقابل بان چرخش مفاصل پظرفيت مقاومت پال

به عبارتي. راهم نبود كنند و بقيه المان ه

با تمهيداتي در درواقع طراحي

فراهم كردن مقا زمين لرزه قوي

ن تقريب براي درنظمي شود فرض.شد

ر االستيك مصالح ع

يز از انجام مراحل با لحاظ اثرات غيرمستقيم در آناليز سا

ش طول موثر196 ،AISC استفاددر آيي 1999تا 196

روري بوده است كهر اثر اندركنش نير سازه است كه بر پا

3.همواره نيرنيروي زلزهاي بزرگتعيين طيف

بر اين اسااعضا مقاوميرايي در

سط اينتوبتوان از ظمصالح فرمستهلك

ساده ترينعضو ميباشاثرات غير

[5]. راي پرهيب

االستيكبه روش م

روش .1.3

61از سال

69از سال

باشد، ضرطول موثراالستيك

حاظ ضريب

د كه موجب ده وه بر استفا

وش با اضافه ز اتصاالت و طول موثر غير مات واحدي

نياز به كنترل سازه ميباشد تمامي آثار ظ

كتر مساوي با حالي كه در تامين شكل ي وضع شده مه گيردار در

د بار ناشي از ليز مقدار بار

زاي هر فوت

طبقات و به . است

بار هاي ثقلي

ت غير االستيك با لح

تيك امكان پذير شد مقاومت اعضا عالولي ستون در اين رو

نياز مقاومت موردليز طيز نسبت به آنا

الزام AISCطبق . ود

حضور بار زلزله كه و مهم در طراحيقت خوبي در لحاظضريب رفتار كوچكداري مي شود در

ميبايست براي... و ت طبقات نيز الزاماتيصاالت گيردار و نيم

.[10]ب موثر است

ب هاي الغر و بلندن جهت در اين آنا

به از 10kipsر بار

يع آن به نسبت تراز مربوطه وارد شده

برابر ب 0.002 برابر

تي اصفهان

شد كه در آن اثرات .[1] . مي گردد

يز مستقيم غير االستيصفحه اي قرار دارند

همچنين اثر ناشاقول ،AISC-2005ج در

ت استفاده اين آناليK ميباشد)K=1 (شو

از است و چه در حمالحظات ضروري آناليز مستقيم از دق

با ض طرح سازه ايطرح لرزه اي خودديت هاي اتصاالت و

P و كنترل دريفتد چراكه گرچه اتص

P در آناليز قاب

در قاب .توجه ميباشدبه همين.ف سازه شود

.كرد شاهده

[11]:ت

ر در مجموع مقدار

است كه براي توزيعار برش پايه به گرهها بار فرضي جانبي


مه هاي كنوني ميباشاجزاي سازه لحاظ م

ري استفاده از آناليبارگذاري درون ص

M انجام مي گيرد.آناليز مستقيم مندرجعيين مهمترين تفاوت

Kز محاسبه ضريب

في از سازه مورد نيا، از م)لوگيري شود

ك و غير االستيك،در .[4]. هم ميباشد

ود و از الزامات طي از قبيل محدوديت

سازه در اثر

د بررسي قرار گيردبي قاب و اثرات

ارتفاع سازه قابل توي درنزديكي كف

مش جابجايي -ر نيرو

سي قرار گرفته است

)پايينطبقه 1

) پايينطبقه 10ي

دن بار تقريبي ديوار

1400k تعيين شدهاين مقده نسبتي از

سي،در همه روش ه


روش سنتي آين نامر مقاومت فشاري ا

ش جديد آناليز پايدارايي كه در معرض ب

ninpn PPMM ,

مطابق توضيحات آالستيك مرتبه دوم تعقعي و نيز حذف نيا

ي، شكل پذيري كافكل پذيري زياد جله در آناليز االستيكدر طرح لرزه اي مه

AISC بررسي مي شويگريحي الزامات د

جلوگيري از خرابياالت سازه نيز موردزايش جابجايي نسب

روهاي محوري درنگر واژگوني زيادي مي توان در نمودار

فلزيOpenS مورد بررس

W40x59) 0ستونW24x37 )تير هاي

هر طبقه و اضافه كر

kipsرش پايه برابرده و در تراز هر طبقهشي از عيوب هندس

. است


ل موثر رروش طو.د)ش مقاومت فشاري

تقيم به عنوان روشن روش براي اعضاظ محدوديت هاي

م .[9]حاظ مي شودت بر اساس آناليز اال به جاي سختي واقع

[1. تحمل بارهاي نهايياز ايجاد ظرفيت شك نشان داده است كهربرد آناليز مستقيم د

Cها توسط ضوابط

الوه بر ضوابط طرابراي جل ASCE-7س

روريست رفتار اتصااني ندارند اما در افز

بلند

اثر جمع شونده نيرت منجر به ايجاد لنده است كه اثر آنرا

طبقه 30اري سازهSeesر در نرم افزار

فوت 15: نه هااه

93، ) باالطبقه 20

70، ) باالطبقه 20

ريبي روي سقف ه

V=C.W مقدار برز بام سازه وارد شدل توجه بار هاي ناشز مربوطه وارد شده

.ت دقيق بدست نيايددر نتيجه آن كاهش

دن روش آناليز مستدر اين .الستيك شد

با لحاظ )H-1-1(ون به تركيبات بار لح اين روش ميبايست كاهش يافته اعضا[1 وضع شده است

بار زلزله كه براي تتا ا(ك سيستم است

يداري ، تحقيقاتنابراين شناخت كار

AISC- طراحي تنه، عال 3R، 3 از

ضمن اينكه بر اساسحين زلزله ضرسازه

ر يا ستون تاثير چند

ي سازه فوالدي

ص هندسي به جهتز طبقات ممكن است

سازه تاثير داده شدز وش هاي آناليز پايدقه با مشخصات زير

طول دهو فوت 10W27x40 )ستون

W21x3 )تير هاي

هاي مرده و زنده تقر .وارد شده است

يبي سازه و ضرببه تراز90kipsابر

نبي به جهت اثر قابلت جانبي به گره تراز

ي سازه ممكن استكه د( 1ر بزرگتر از

ليز مستقيم AISC-2 با اضافه شد

در انجام آناليز غير استو-ندركنشي تير

رهاي فرضي جانبين هاي سازه اي در، استفاده از سختيسبه اثرات لرزه ايداري چه در غيابل هاي غير االستيكروش هاي آناليز پام برخوردار است بنا

R 05-341، مطابق

ريب رفتار بزرگتريستم لحاظ شود ض

سدر بررسي پاسخ يع لنگر در طول تير

آناليز پايداري

نقايصهاي بلند اثر توزيع شده در ترازهمان ابتدا در آناليزقايسه نتايج انواع رو

طبق 30سازه اي قاله

: ارتفاع طبقات 07: مقاطع ستون

333: مقاطع تير

بارگذاري ي ثقلي با جمع بار هبه طور يكنواخت و با تخمين وزن تقرمثلثي خطي باري برابار هاي ثقلي و جانر هر تراز به صورت

و پايداريطول موثر

آنا .2.32005در

سهولت داز رابطه اكردن بارساير الماناالستيك،براي محاس

آناليز پايد تغييرشكلو از بين رمرتبه دوم

3 ،3

هنگام ضرپذيري سي

.[3]استتغيير توزيع

4.

در سازه هناشاقوليجانبي از

مقا - 4-1مقدر اين

4-1 -1-بارگذاري

تير بطول بار جانبيصورت مثعالوه بر بموجود در

اي داخلي به

Elas و براي

50

2900

yF K

E

ثرات تشديد نيروها

ب تنش ها

K كاهش يافته ---

K

stic BeamColu

.[11]شده است

2

7200

00 /

Ksi kip

kips in

تي اصفهان

ن مورد بررسي

نظر گرفتن ابا در ر

تركيب

1Kبا

-1با

umnان االستيك

Nonlin استفاده ش : ميباشد

2/

4176000

ps ft

kips


عيت هندسي ستون

الستيك طول موثر

ناليز انجام گرفته تعريف شده در

OpenSee

Elastic Nonlinear Bea

Elastic

يز االستيك از الماnear BeamColu

U با مشخصات زير

2/s ft .شده است


طبقه و موقع 30زه

الستيك مستقيم و ا

شخصات انواع آن

نوع المان هes

c

am-Col

c

براي انجام آنالي .شدumnاشد از المان

Uniaxial Mate

1.2 1DL استفاده ش


رگذاري قاب ساز

ستيك با دو آناليز اال

مش -1جدول

االستيسيتهي و مدول

واقعي0.9 , 0.9 yE F

0.8E

O كمك گرفته شسه انواع آناليز ها ميبا

rial Steel 02ع

1.6EQيب بار هاي

بار -3شكل

آناليز توزيع پالسز .قرار گرفته است سه

ز غيرسختي ك

وثرy ستيك

تقيم

OpenSeesم افزار

ي مقايسها عنوان مبنه در نرم افزار از نوع

ي با استفاده از تركيب سختي

: مستقيم

آناليز نتايج حاصل ا قاب

P مقايسمورد

نوع آناليزاالستيكطول موتوزيع پالسآناليز مست

م اين آناليز از نرمزيع پالستيك كه بهوالدي مورد استفاده

ه روش حالت حديضرايب كاهش -1

در روش آناليز

4-1 -2-براي اين

كمك

براي انجاآناليز توزمصالح فو

)1(

طراحي به4-1 -2-1

-

به طور كه (

مطابق . شود . كرد

ري ستون ها، تمركز جانبي

ر هاي فرضي

اعمال نشده ي منظور اين

W40x59 )

LRF

b

1

4

0.1

.شود د استفاده دار

اضافي لحاظ مي0iN بيشتر واردد نيروهاي محورديا

تراز به عنوان بار مت

از بارآناليز مستقيم

ش سختي ديگريختي برايس كاهش

93با مقطع 21

FD

PP

PP

PP

r

y

r

y

r

6.1,

1

5.0

)قوليانبي

هر ترازTue-a

انبيهر تراز

)ولينبي

ر تراز

Tue

بير تراز

تي اصفهان

نبي سازه مشاركت

ك ضريب كاهشي ا0.001 به مقدار iY

ي شود به جهت ازدع بار هاي ثقلي هر

وb، همانند آ

كار مي رود كاهش و نيازي به ضرايب

در مثال

مثال المان شماره

ASD

PP

P y

r

y

6

5

ناشا(اثر عيوب هندسي اعمال بار هاي فرضي جا

برابر بارهاي ثقلي ه 0.002aاثر تنش هاي پسماند

اعمال بار هاي فرضي جابرابر بارهاي ثقلي ه 0.001

ناشاقو(اثر عيوب هندسي اعمال بار هاي فرضي جان

برابر بارهاي ثقلي هر 0.002

b-اثر تنش هاي پسماند

اعمال بار هاي فرضي جانببرابر بارهاي ثقلي هر 0.001

)قوليجانبي

هر تراز


ر پايداري جانبنها د

با يك 0.8 مقداراي فرضي جانبي رايي به كار گرفته مي

مجموع 0.003قدار

a تقريبي ضرايب0.00iN (

حدي در تحليل بهناليز ديده مي شود

:ده شده است

دوم مورد استفاده

براي ،ري وارده .قرار گرفته است

5.0

K>1(

0.8E و

ناشا(اثر عيوب هندسي اعمال بار هاي فرضي جا

برابر بارهاي ثقلي ه 0.002


كه سختي خمشي آن :) ت

.شده است

y yP AF عالوه برضافي مي توان بارها

اجرايايص سي و نقي ثقلي هر تراز مق

iN(

و به جهت برابري03( .ه است iP

راي لحاظ حالت حخود آني پسماند در

نشان داد 4ر شكل

د هاي آناليز مرتبه

نيروهاي فشا نتريده ، مورد بررسي قر

1(طول موثر

مستقيمكاهش سختي(

K=1(

وزيع0.9E


در همه اعضايي كهاعمال شده استسازه

انتخاب ش 1برابر

0.5u yP P كهyFن ضريب كاهشي اضه جهت عيوب هندس

بار ها 0.002مقدار)0.003 iP

و a هش سختياستفاده شده هر تراز

0.9 , 0.9E كه بر ناشي از تنش هايق به طور خالصه د

انواع روش ه -4ل

ر طبقه اول با بيشتداده شدنشان 3كل

االستيك )Elastic(

غير االستيك تو0.9Fy,پالستيك

0.8ت bEI EI

براي همه اعضاي س

حدي مقدار ضريبوي محوري زياد

y

به جاي لحاظ اين 2 جانبي فرضي كه به

به جاي م 0.8Eتي .ي جمع شده است

ر

كاه ضريبي اعمالهثقلي برابر بارهاي

ستيك

9ه جز ضرايب yFيع پالستيك اثرات

0iN ( موارد فوق

شكل

واقع در هاي ستون0yr ( كه در شك

ن

مرتبه دوم)ش پي دلتا

پ

ميبايستاهش يافته ب مقالهدر اين كارانه

طراحي در حالت حخمشي اعضا با نيرو

2-1-1-2ت قسمت ازه براي اعمال بار

كاهش سختاعمال طه به بار جانبي فعلي

روش طول موثر

طول موثر به جاي0.002به جاي 0.0

روش توزيع پال

توريع پالستيك به واقع در روش توزيع

0.002( .ست iP

نتايج نتايج براي س مقاله

.31 , xft r

حني نيرو تغيير مكان

آناليزروش(

سختي كامحافظه ك

)2( به جهت طسختي ختوضيحاتدر اين ساعالوه بر

تراز مربوط

-

در روش03جانبي

-

در آناليزدر .است

اثرات نيس

4-1 -3-مدر اين 1.41ft

منح) الف

الوه بر آن اثر 0.00iN

كاهش يافته ذاري انتخاب

c Pكه شامل

براين الغري

/ yKL r

EI

GEI

1.K

/x xKL r

ستفاده اآمده W40x59 با

01

8

9

c

c n

xb nx

pP

bM

0.9E ميباشد و عال03بي فرضي iP

ز اختالف در ميزانبارگذ مي شود كه

( ) ( )n KL b n KL

P MP M

:يم

ميباشد بنا 0.5برابر

0.5 10 / 0.

2/

/column

Beam

IL L

II LL

6 4(A B

A

G G GG G

2.52 10 /1

AISC 360- CoآAISC Ta 93براي

0.9

0.9

1

0.9

8

9 0.9b

n

nx

Pp

M

تي اصفهان

مكان

توزيع پالستيك با اعمال بارهاي جانبي

زو همچنين ناشي ا پالستيك، مشخص

منحني اندركنش

شاري و خمشي داريم

21 نامه، در ستون

31 16.12

40 593

24 370

22

10.6415

W x

W x

IL

) 7.

7.5A B

B

G G

1.41 17.87

mmentary ه در

able 6-1 جدول

9 xb


تغييرم-منحني نيرو

و نتايج آناليز ت E باسه منحني ناشي ازز توزيع پالستيكتهايي آناليز توزيع پ

شود الزم است تا

ن مقاومت اسمي فشا

ول موجود در آيين

2.4310

4.7465

5 1.6 10

/y yKL r

Aminmanso كهو 6رابطه ستفاده از


ايج آناليز ها در م

الستيك طول موثرختالف شروع در س

0.0iN در آناليزمنحني درمراحل انت

با يكديگر مقايسه

ز اين رو براي تعيين

سر گيردار در جدو

: است 21ي ستون

AG .است

: برابر است با 20 4.7 4(10

10 4.7 7

. كننده رابطه است ourطه ساده شده

xKL و با است


مقايسه نتا -5شكل

و نتايج آناليز اال .0ا تفاوت .شده است002مال بار iP

شاهده شكل گيري م . مي شود

محوري و خمشيطول موثر و مستقيم

از. قايسه قرار گيرد

ابهت به حالت دو س

ابتداي GB محاسبه

مقدار 2323 10

21طول موثر ستون4.7) 7.5

7.5

xKL تعيين ك

از رابط اسمي مقاطعx 17.87ftتاي

شك

8E.تيك مستقيم با

ر اين شكل ديده نش مستقيم در برابر اعم

با مش 5كل در ش. تمرحله غير االستيك

شديد يافته نيروهاييك در دو روش ط

با يكديگر مورد مق

با توجه به مشا yور :ر است با

نياز به xدر جهت

در گره 21ي ستونAIS مقدار ضريب ط

2.52

x 17.87 برابر باft

و مقاومت خمشي ا طول موثر در راست

: واهيم داشت

نتايج آناليز االستي 5 ش طول موثر نيز در طول موثر و آناليز

است كي از روش هار به ورود سازه به مر

ي نتايج نيروهاي تشكه اثرات غير االستيك

طول موثر نيز ميباشد :موثر ل

طول موثر حول محوبرابر yحول محور

21ن الغري ستون

گيردار بودن انتهايSCمندرج در رابطه

xالغري حول محور

ن مقاومت فشاري وبا استفاده از 12].

خو از مقادير جدول

در شكل

K در روشدر آناليز

در هر يكيشده منجر

منحني) براي اينكب

ضريب طوروش طولضريب ط

21ستون )3 (

براي تعيين

)4 (

به جهت گاز طريق ر

)5 (

بنابراين التعيينبراي

[شودمي

درونيابي

)6(

1

9

c n

xb

b nx

pP

bM

MM

تعيين كننده

1

9

c n K

xb

u

b nx

pP

bM

MM

0.9سمي در ديگر مقايسه

)ي پسماند

ارد هاي ستاندعي وارده مي ر تفاده كرد د

طول عضو در ر المان است

0.161 10

80.089

KL

nx KL

ux u

x KL

M

M b M

ن 10KL ft

:م داشت

30.138 10

80.0859

0.0

KL

nx KL

ux u

KL

M

b M

ب دوباره مقاومت اسط برابر با دو روش د

:شت

هندسي و تنش هاي

د بود، در تمامي اس R به حوزه ارتجاع

ي خمشي زياد استفزيع پالستيسيته در ط توزيع پالستيك در

تي اصفهان

13

3

3

0

9 10

0.1 10

u

u

kips P

kips ft

M

xK است بنابراينW40x59 خواهيم

1

13

3

10

0966 10

u c

u

kips P P

kips ft

M

سمت نيازي به ضربتا در شرايط شوند

خواهيم داش 6 شكل

اثرات عيوب هو

غير اقتصادي خواهدعمال ضريب رفتار

ها در تحمل نيروهايات ناشي از توز اثر

ي خاص با قابليت


1

0

1

c n u

b nx KL

P pP

M

1yKميباشد 1ر

3 يابي براي مقطع

0.138

1 9

8

n u

b nx KL

P pP

M

بنابراين در اين قستقسيمديگري 0.9

( )c n KL

PP

مطابق شرا

Kبا لحاظ (خمشي

زلزله هاي بزرگ غرتجاعي به وسيله اعمت پالستيك تير ه بر آن نياز است تا

فاده از نرم افزارهاي .ك ديده مي شود


30.161 10

90.089 1

8

u

L

P

ر در دو جهت برابرAISC و با درون

3

3

10

90.0859 10

8

uP

منظور شده بود 0.9ضريب ايست در

نحني( )b n KL

MM

وهاي محوري و خ

ضا در حين وقوع زله، نيروهاي زلزله اروان از ظرفيت مقاوم

عالوه. فراهم نبودن بر و نيازمند استف

ي آناليز االستيكها


3 310 0.1 10 k

ك ضريب طول موثرC 360- Comme

30.0966 10 kips

9Eدول االستيسيته

ميبا pو xbرايبمن ،هاي تشديد يافته

ني اندركنش نيرو

ي ماندن مصالح اعضي تعيين طيف زلزلث مي شود كه بتوير االستيك مصالحالستيك امري زمانتي در انواع روش ه

1kips ft

: توزيع پالستيكوش توزيع پالستيك

entaryموجود در

1s ft

الستيك در ابتدا مدضروزيع پالستيك

وق در منحني نيروه

هاي آناليز در منحن

براي االستيك باقي نيروهاي زلزله برايه غير االستيك باعثستفاده از خواص غيه انجام آناليز غير ا

تمهيداتير االستيك

اليز مستقيم و روش آناليز مستقيم و رو

م 1-6از جدول .ت

ه در آناليز توزيع پالدر آناليز تو عبارتي

جايگذاري مقادير فو

روش همقايسه -

جنتاي

كه طراحي سازه هاه اي، پس از تعيين واقع ورود به ناحيهش از اين امكان اس

از آنجا كه.ظ شودراي لحاظ اثرات غي

)7(

روش آنا در روش

رابطه است

)8(

ز آنجا كهنيست به ع

با ج .شود

6شكل

5.

از آنجا كطرح لرزه

در. شود حاليكه پيشآناليز لحابنابراين بر

نجر به تعيين

يب خوب از

شودكه از بين AISCن نامه

ت به طوريكه ه شود اما در

سه اياز مقلي موثر نشان از را كاهش مي ليز مستقيم و

ه كنترل نياز باشد سازه ميب

لحاظ تمامي نهاد مي شود

[1] Americ [2] SAA, Sydney, A[3] AmericASCE/SEI[4] White,and designSociety of[5]Okazak[6] TheodoEngineers [7] ZiemiHoboken, [8] Nukalaof Frames[9] White,to Metal B2006. [10] WhiteDesign anSteel Con[11] MazzLanguage [12]Aminm72,AISC,C

ي شود به عبارتي من

آناليز مستقيم با تقري

ستيك استفاده مي شطبق آيين جود هنوز

هنوز ناشناخته استزه اي به كار گرفته

به طور كل . نيست روش سنتي طول مضريب طول موثر ر طور بارز نتايج آنا

حضور بار زلزله كه و مهم در طراحي از دقت خوبي دربه همين جهت پيشن

.ن تبديل گردد

can Institute of Steel Structur

Australia. 1998. can Society of CI 7-05. ASCE, R D.W., Surovek

n of steel buildif Steel Construcki,T. Parkolap,More V. Galambo",John Wiley &an, R.D. (ed), NJ. 2010 .

a, P.K.V.V. and,” Computer M D.W. and Kim

Building Structu

e, D.W. and Nud a Look Towanstruction, pp.zoni S, McKenn

Manual. Pacifimansour, A, “AChicago,IL ,200

تي اصفهان

rزتري ا

n

PP

مي

از طرف ديگر آ .ت

حاظ اثرات غير االساما با اين وج .ت است

ي در بيشتر حاالتالدي در نواحي لرزت بارهاي لرزه ايرد و مقايسه آن باهايي چون تعيين ض در اين صورت به

از است و چه در حمالحظات ضروريك، آناليز مستقيم

و ب مهم ميباشد )كايران يفوالد ه هاي

f Steel Construcres, AS4100 S

Civil EngineersReston, VA, 20k, A.E., Alemdang frames using

ction, 6, pp. 71-M. Fahnestock,Los Andrea E. Su

& Sons, Inc.,200Guide to Stab

d White, D.W. “Methods in Applm, Y.D. “A Protural Systems,” R

ukala, P.K.V.V.ard the Future,” . 43-1 to 45-24na F, and Fenveic Earthquake E

A New Approac00.


ر به مقادير بزرگ ت

صادي خواهيم داشت

آناليز االستيك با لحقيم داراي ارجحيتزامات طرح لرزه اين پايداري قاب فوالكننده پايداري تحت توزيع پالستيك دااده از آن زحمت هثر باقي نگذارد كه

في از سازه مورد نيا، از م)لوگيري شود

ستيك و غير االستيكطرح غير االستيك(ي

طراحي سازه مه ملي

ction Inc., Steel Standards Asso

s (ASCE). Mini005. ar, B.N., Changg the 2005 AIS-91. 2006. L. “Interface ofurovek, "Structu08.bility Design C

“A Mixed Finitied Mechanics

totype ApplicatiReport to Metal

“Recent AdvanProceedings, N4. 1997.

es GL. Open SyEngineering Resch for Design of


يز طول موثر منجر

يجه طرحي غير اقتص .سازه مي شود

از آ ز غير االستيك سختي، آناليز مستقه آناليز مستقيم با الزن است جهت تامين، به تنهايي تامين ك مشابه آناليز دقيقفاد، ضمن اينكه استايج آناليز طول موث

ي، شكل پذيري كافكل پذيري زياد جل

كه در آناليز االس دقيم در طرح لرزه ايش پيشفرض آيين نام

Construction Mociation of Aus

imum Design L

g, C.-J., Kim, YC Specification

f the Direct Anaurl Stability of

Criteria for Me

te Element Formand Engineerinion of the AISCl Building Man

nces in MethodNational Steel C

ystem for Earthqsearch Center, Uf Steel Beam-C


M برابر، نتايج آنالي

ع مي شود كه در نتيادي و طرح بهينه سي موجود در آناليزدل مستقيم كاهشنشده است و رابطهآناليز مستقيم ممكند مورد انتظار استآناليز مستقيم نتايج غير االستيك داردل موثر تاثيري در نتا

تحمل بارهاي نهايياز ايجاد ظرفيت شك

نشان مي دهد مقالهت كاربرد آناليز مستقروش به عنوان روش

Manual, 13th edstralia, Austral

Loads for Buildi

Y.D., and Kuchen.” Internationa

alysis Method aSteel Concepts

etal Structures,

mulation for Thng, 193, pp. 250C (2005) Stabilinufacturers Asso

ds for Inelastic FConstruction Co

quake EngineerUniversity of C

Columns,”Engin

rط در شراي

nM

طعقاومت اسمي مق منجر به نتايج اقتصاهيز از پيچيدگي هامد مستقيم به جهت

ح لرزه اي تعريفاست كه گرچه آ ه

غير االستيك زيادگرفته مي شود كه آ كامل خصوصيات

ضريب طول است .ي نخواهد داشت

بار زلزله كه براي تتا ا(ك سيستم است

نتايج اينيداري ،ت بنابراين شناخت ساختمان نيز اين ر

d. 2005, Secondlian Institute o

ings and Other

enbecker, G.H. al Journal of Ste

and Seismic Des and Applicatio

, 6th Ed.,John

hree-Dimension07-2545. 2004. ity Analysis andociation,January

Frame Analysisonference, Ame

ring SimulationCalifornia, Berkeneering Journal,

نشان مي دهد كه

فشاري بزرگتر از مقيز توزيع پالستيك

هولت در طرح و پره طول موثر و آناليز

ناليز مستقيم در طرح AISC-2005 آمده

كه تغييرشكل هاينتيجه گ دست آمده

ن روش در انطباقمواردي هم ممكنر با يكديگر تفاوتي

داري چه در غيابل هاي غير االستيكروش هاي آناليز پا

ه دوم برخوردار استث دهم مقررات ملي

مراجع

d Printing.of Steel Constr

Structures.

“Stability analyeel Structures, K

sign” ASCE,20ons for Structur

Wiley & Son

nal Nonlinear A

d Design Provisy 2006, pp. 156

s: Implicatinos erican Institute o

n User Commaneley, 2006, , Vol. 37, No.2

6شكل

مقاومت فنتايج آناليجهت سهدو روشكاربرد آندر تفسيرمواردي كنتايج به دبرتري اين

در م. هددطول موثر

پايدآناليز تغييرشكلو از بين رآثار مرتبهدر مبحث

6.

ruction,

ysis Korean

009. ral

ns, Inc.,

Analysis

sions 6.

for of

nd-

,pp 41-

Documents

مقاله کاربرد آنالیز مستقیم