میرایی سازه ها

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:49
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

چکیده ۱

هدف این متن دستیابی به صحت روش پهنای باند نیم توان برای تخمین نسبت های میرایی در سازه های با یک یا چند درجه ی آزادی با میرایی و سیکوزیته می باشد یعنی سازه هایی که دارای مود های نرمال کلاسیک نمی باشد. این روش توسط برخی از آزمایش های عددی که سازه های با یک و یا چند درجه ی آزادی را شامل می شود انجام می گیرد. می توان دریافت که ممکن است استفاده از روش های پهنای باند نیم توان در شکل کلاسیک خطاهای ملاحضه ای را ایجاد کندهنگامی که یک اصلاح سه قسمتی برای این شکل کلاسیک فراهم شود نتایج مطمئن تر و محافظه کارانه تری حاصل می شوند همچنین در ارتباط با این اصلاح فهمیده می شود که از روش پهنای باند نیم توان  می بایست برای ایجاد تابع پاسخ انتقالی افزایش بسامد سازه از یک مود به مود مبنا(پایه) استفاده شود و این که همیشه تخمین نسبت میرایی برای مود های بالا تر می بایست با آگاهی انجام شود.

فصل ۱ ۲

مقدمه: ۲

در این فصل مسائل و موضوعات متفاوتی در مورد تعریف (توصیف) ویژگی های (خواص) میرایی سازه ها مورد بحث قرار می گیرد. تعیین ضرایب ماتریس میرایی مستقیماً از ابعاد سازه، اندازه اعضای سازه و خواص میرایی مصالح به کار برده شده در سازه غیر عملی است.

بنابراین میرایی عموماً به وسیله مقادیر عددی مشخص شده به واسطه (از)، نسبت های میرایی کیفی تعیین می شوند و ای مقادیر برای تحلیل سیستم خطی با میرایی کلاسیک کافی می باشند. اطلاعات (داده های) تجربی (آزمایشگاهی) که یک مبنا برای تخمین این نسبت های میرایی فراهم می کنند در بخش (الف) از این فصل مورد بحث قرار می گیرند که با مقادیر پیشنهادی از نسبت های میرایی کیفی پایان می یابند. ماتریس میرایی هم برابر تحلیل سیستم های خطی با میرایی غیر کلاسیک و هم برای تحلیل سازه های غیر خطی مورد نیاز می باشند. هر دو روند برای ایجاد ماتریس میرایی (حاصل از نسبت های میرایی کیفی) برای یک سازه در بخش B بیان می شود. سیستم های میرایی کلاسیک و همچنین غیر کلاسیک در این بخش (بخش B) مورد توجه قرار می گیرد.

بخش A: داده های آزمایشگاهی (تجربی) و نسبت های میرایی کیفی پیشنهاد شده:

۱-۱۱) ویژگی های ارزش کتاب خانه میلیکان:

گزارش A- کتاب خانه میلیکان یک ساختمان بتن مسلح ۹ طبقه ای است که در سال های ۱۹۶۷-۱۹۶۶ در پردیس (محوطه دانشکده) موسسه فنی کالیفرنیا در پاسارنای کالیفرنیا احداث شد. شکل (۱-۱-۱۱) یک تصویر از کتاب خانه است.

متن زیر شکل (۱-۱-۱۱) تاب خانه میلیکان، موسسه تکنولوژی کالیفرنیا، پاسارنا (courtesy of G.W. Housner).

ابعاد پلان کتاب خانه ft (75×۶۹) می باشد و تا ft144 بالای سطح طبقه اول (پایه) و ft158 بالای سطح پی (زیرزمین) گسترش یافته است. این ساختمان دارای یک سقف می باشد که به سیستم تهویه هوا مجهز می باشد. نیروهای جانبی در راستای شمال و جنوب عمدتاً توسط دیوارهای برشی بتن مسلح ۱۱۲ اینچی قرار گرفته در انتهای غرب و شرق ساختمان مقاومت می شوند.

در راستای غرب- شرق دیوارهای بتن مسلح ۱۱۲ اینچی هسته مرکزی چاپی که آسانسور و راه پله های اضطراری قرار دارند اکثر مقاومت جانبی ساختمان را فراهم می کنند.

پانل های پنجره های دیواره بتنی پیش ساخته در دیوارهای شمالی و جنوبی پیچ شده اند.

این ها (پازل ها یا قاب ها) به لحاظ معماری در ساختمان طراحی شده اند اما سختی سازه را در راستای غرب- شرق برای لرزش های سطح پایین (ضعیف) فراهم می کنند.

ویژگی های ارتعاش- زمان تناوب های طبیعی، مودهای طبیعی و نسبت های میرایی کیفی کتاب خانه میلیکان توسط آزمایش های ارتعاش همساز اجباری که در آن از دینام ارتعاشی استفاده می شود تعیین شده است. (نشان داده شده در شکل ۱-۳-۳)

این چنین یک آزمایش منحنی فرکانس پاسخ را که نشان دهنده یک قله تشدید شده برای هر فرکانس طبیعی سازه می باشد به دست می دهد. (منحنی ارتعاش- پاسخ مانند ارتعاش طبیعی پایه ای (اصلی) ارتعاش در راستای غرب- شرق در شکل (۲-۱-۱۱) نشان داده شده است.) از چنین داده هایی ارتعاش طبیعی و نسبت میرایی برای مود طبیعی اصلی (بنیادی) به وسیله روش های بخش (۲-۴-۳) و نتایج نشان داده شده در جدول (۱-۱-۱۱) قابل تعیین می باشند.

متن زیر شکل ۲-۱-۱۱: منحنی پاسخ ارتعاش برای کتاب خانه میلیکان نزدیک ارتعاش طبیعی پایه ای (اصلی). (برگرفته از kuroiwa& jennins (1968)).

جدول ۱-۱-۱۱: زمان تناوب های ارتعاش طبیعی و مودهای نسبت میرایی کتاب خانه میلیکان

مود دوم

(%) میرایی (sec) زمان تناوب

مود اصلی (پایه)

(%) میرایی (sec) زمان تناوب

(g) شتاب سقف عامل تحریک (محرک)
راستای شمال- جنوب
a a ۸/۱-۲/۱ ۵۳/۰-۵۱/۰ ۳-۱۰×۵ تا ۳-۱۰×۲۰ دینام ارتعاش
۰/۱ ۱۲/۰ ۹/۲ ۵۲/۰ ۰۵/۰ زلزله لیتل کریک
۷/۴ ۱۳/۰ ۴/۶ ۶۲/۰ ۳۱۲/۰ زلزله سان فرنادو
راستای شرق- غرب
b b ۵/۱-۷/۰ ۶۸/۰-۶۶/۰ ۳-۱۰×۳ تا ۳-۱۰×۱۷ دینام ارتعاش
۶/۳ ۱۸/۰ ۲/۲ ۷۱/۰ ۰۳۵/۰ زلزله لیتل گریک
۹/۵ ۲۰/۱ ۰/۷ ۹۸/۰ ۳۴۸/۰ زلزله سان فرنادو
a اندازه گیری نشده

B داده های غیر قابل اعتماد (غیر مطمئن)

فصل ۱۱ میرایی در سازه ها

زمان تناوب طبیعی برای این مواد از ارتعاش در راستای غرب- شرق s 66/0 بود. این مقدار تقریباً تا ۳% بیش از دامنه تغییرات نوسان تشدید شده ی آزمایش افزایش می یابد. شتاب  تا  در سقف (کف) شکل مود مربوط به این مود از اندازه گیری های حاصل از طبقات مختلف ساختمان به دست می آید اما در این جا نشان داده نشده است. در آزمایش ارتعاش نسبت میرایی در مود اصلی غرب- شرق (مود اول) بین ۷/۰ و ۵/۱% تغییر می کند که با دامنه نوسان (بزرگی) پاسخ تغییر می کند. در راستای جنوب- شمال زمان تناوب طبیعی مود اصلی  بود که تقریباً ۴% نسبت به دامنه تغییرات نوسان تشدید شده آزمایش افزایش یافته است.

کتاب خانه میلیکان تقریباً در ۱۹ مایلی از مرکز ؟؟؟ سن فرنادوی ۹ فوریه سال ۱۹۷۱ به بزرگی ۴/۶ قرار داشت.

جنبش زیاد شتاب گماشت های نصب شده در پی و سقف ساختمان سه مولفه (دو افقی و یک عمودی) شتاب را ثبت کرد. شتاب های ثبت شده در راستای شمال- جنوب که در شکل ۳-۱-۱۱ داده شده است نشان دهنده این مطلب است که شتاب حداکثر (قله شتاب)  در پی به  در سقف افزایش می یابد. شکل ۴-۱-۱۱ نشان دهنده این مطلب است که در راستای غرب- شرق شتاب حداکثر (قله شتاب) پی و سقف به ترتیب  و  می باشد. شتاب در سقف (بام) حرکت کلی ساختمان را نشان می دهند که ترکیبی از حرکت نسبی ساختمان نسبت به زمین به علاوه حرکت زمین می باشند. جابجایی کلی در سقف ساختمان و جابجایی پایه ساختمان (پی) از دو برابر جمع شتاب های ثبت شده به دست آمده اند. همان طور که  در شکل ۵-۱-۱۱ نشان داده شده است مولفه های شرق- غرب و شمال- جنوب جابجایی نسبی بام به وسیله تفریق جابجایی زمین (پایه ساختمان) از جابجایی کلی در بام تعیین می شود.

بخش ۱-۱۱: شتاب در راستای شرق- غرب، ثبت شده در کتاب خانه ی میلیکان طی سان فرنا دوی سال ۱۹۷۱

شکل متن زیر ۵-۱-۱۱) : جابجایی نسبی بام ( نمودار a : راستای شمال –جنوب ) ، (نمودار b: رساتی شرق- غرب ) (برگرفته از fonthوjennings (سال ۱۹۷۵) می توان دریافت که شتاب های افقی بام ساختمان بزرگ تر هستند و زمان لرزش آنها با شتاب های زمین پایه ساختمان) تفاوت دارند . این تفاوت ها به این علت بوجود می آیند که ساختمان انعطاف پذیر می باشد نه صلب از نمودار جابجایی این دریافت می شود که بزرگی تغییر مکان بام نسبت به پاییه ساختمان در راستای شمال- جنوب ۱/۰۶in و در راستای شرق- غرب ۲٫۷۱in می باشد. ساختمان در راستای شمال جنوب تقریبا با زمان تناوب مود اصلی (پایه ای ) ۰٫۶s می لرزد در حالی که در راستای شرق- غرب این زمان تناوب حدود ۱s می باشد.

این مقادیر زمان تناوب به عنوان مدت زمان یک دوره ارتعاش در شکل ۵-۱-۱۱ تخمین زده شده اند. مقادیر دقیق تر برای زمان تناوب های طبیعی کوچک اولیه و مودهای نسبت های میرایی می توانند از شتاب های ثبت شده در پایه و بام توسط سیستم روش های شناسایی تعیین شوند .( در این کتاب بیان شده است)

نتایج دو مود اولیه برای کتاب خانه میلیکان در راستای شمال- جنوب و شرق- غرب در جدول ۱-۱-۱۱ نشان داده شده اند.

شتاب ایجاد شده در پایه و بام این ساختمان از زلزله لیتل کریک ۱۲ سپتامبر سال ۱۹۷۰ نیز ثبت شده است.

زلزله لیتل کریک به بزرگی ۵٫۴ و مرکزیت ۴۰ مایل از کتاب خانه میلیکان باعث ایجاد شتاب تقریبی حداکثر ۰٫۰۲g در زمین و شتاب ۰٫۰۵g در بام ساختمان شد.

منصفانه است که تکان ناشی از این زلزله را کوچک پنداریم . سیستم تحلیل شناسایی این مقادیر ثبت شده منجر به مقادیری برای زمان تناوب های طبیعی و نسبت های میرایی می گردد که در جدول ۱-۱-۱۱ نشان داده شده است . برای نوسان های ضعیف ناشی از زلزله لیتل کریک زمان تناوب های اصلی ۰٫۵۲s و۰٫۷۱s به ترتیب در راستای شمال- جنوب و شرق – غرب شبیه – فقط به مقدار کمی بیشتر از- آن مقادیری بودند که در آزمایش های دینام لرزش تخمین زده شدند، به طور مشابه نسبت های میرایی نیز نسبت به آزمایش های دینام لرزش به مقدار کمی بزرگ تر به دست آمدند .

برای تکان های بزرگ تر ساختمان در طول مدت زلزله سان فرنادو مقادیر زمان تناوب های طبیعی و نسبت های میرایی به مقدار قابل توجهی نسبت به مقادیر حاصل از آزمایش های دینام لرزش افزایش یافتند. زمان تناوب اصلی در راستای شمال جنوب از ۰٫۱۵۱S به ۱۰٫۶۲S افزایش یافت و نسبت میرایی به طور اساسی به ۰٫۶۴% افزایش یافت و در راستای شرق- غرب ساختمان با زمان تناوب اصلی ۰٫۹۸S لرزید و از زمان تناوب حاصل از آزمایش های دینام لرزش که ۰٫۶۶S بود ۵۰% بزرگ تر بودو میرایی نیز به طور اساسی به ۷% افزایش یافت .

ساختمان در طول مدت زلزله سان فرنادو با طولانی شدن زمان تناوب های طبیعی تکان با دامنه ی نوسان های بزرگ تر را تجربه کرد که باعث کاهش سختی این سازه شد. سختی در راستای شرق- غرب به طور اساسی کاهش یافت اگر چه انتظار می رفت قفسه های کتاب فرو بریزند و ترک های مویی گچ کاری ایجاد می شود ولی ساختمان آسیب قابل ملاحظه ای ندید آسیب ظاهری ساختمان ناشی از زلزله همچنین باعث افزایش میرایی می شود. پس از زلزله سلامتی ظاهری سازه از لحاظ سختی به وسیله زمان تناوب های طبیعی اندازه گیری شده ( در اینجا بیان نشده است) که کوتاه تر از زمان تناوب های در طول مدت زلزله می باشند چک می شود . تنش موثر یا سطوح تنشی که کمتر از نصف نقطه تسلیم است و تنش هایی که در نقطه تسلیم یا کمی پایین تر از این نقطه قرار دارند . برای هر یک از سطوح تنش دامنه ای از مقادیر میرایی داده شده است . مقادیر بزرگتر میرایی برای سازه های معمولی استفاده می شوند و مقادیر کمتر میرایی برای سازه های خاص که قرار است با محافظه کاری بیشتری طراحی شوند استفاده می شوند . علاوه بر جدول ۱-۲-۱۱ مقادیر میرایی پیشنهاد ی برای سازه های با مصالح غیر مسلح ۳% و برای سازه های با مصالح مسلح ۷% می باشد.

اکثر قوانین ساختمانی تغییرات در میرایی را به مصالح ساختمانی ارتباط نمی دهند و معمولا در قوانین تصویبی نیروهای ناشی از زلزله و از منظر طراحی به نسبت میرایی ۱۵% اشاره شده است .

جدول ۱-۲-۱۱ : مقادیر میرایی پیشنهاد شده

نسبت میرایی (%) نوع و وضعیت ساختمان سطح تنش
۳-۲ (فولاد جوش شده ، بتن پیش تنیده ، بتن خوب مسلح نشده (ترک ها خیلی کمی ) تنش موثر، کمتر از نصف تنش نقطه تسلیم
۵-۳ (بتن مسلح با ترک های قابل ملاحظه )  
۷-۵ فولاد پیچ شده یا پرچ شده ، سازه های چوبی با اتصالات پیچی یا میخی  
۷-۵ فولاد جوش شده، بتن پیش تنیده ( با فقدان کامل در پیش تنیدگی در نقطه تسلیم با اندکی پایین تر از نقطه تسلیم
۱۰-۷ بتن پیش تنیده بدون پیش تنیدگی در جناح چپ  
۱۰-۷ بتن مسلح  
۱۵-۱۰ فولاد پیچ شده یا پرچ شده  
  سازه های چوبی با اتصالات پیچی  
۲۰-۱۵ سازه های چوبی با اتصالات میخی  

منبع: طراحی و طیف لرزه ای N.M.Newmark و W.JHall موسسه پژوهشی – مهندسی زلزله و Berkeley وCalif و ۱۹۸۲

نسبت های میرایی پیشنهاد شده را می توان مستقیما برای تحلیل الاستیک خطی سازه های با میرایی کلاسیک استفاده کرد . برای چنین سیستم هایی وقتی معادلات حرکت به مودهای طبیعی ارتعاش یک سیستم نامیرا تبدیل میشوند این معادلات باز می شوند و مودهای نسبت میرایی تعیین شده به طور مستقیم درهر معادله ی مودی استفاده می شوند . این راه کار در بخش ۲-۹-۱۰ معرفی شده بود و در فصل های ۱۲ و ۱۳ بیشتر مورد توجه قرار می گیرد.

بخش B : ساختن ماتریس میرایی

۳-۱۱) ماتریس میرایی :

چه زمانی ماتریس میرایی مورد نیاز است؟ اگر تحلیل مودی کلاسیک کاربرد پذیر نباشد می بایست ماتریس میرایی به طور کامل تعریف شود. این قضیه در مورد سازه های با میرایی غیر کلاسیک حتی اگر پاسخ الاستیک خطی آن ها علاقه مند باشیم نیز صادق است. (به عنوان مثال بخش ۵-۱۱ را ملاحظه بفرمایید)

حتی اگر میرایی شکل کلاسیک داشته باشد تحلیل مودی کلاسیک برای تحلیل سیستم های غیر خطی کاربرد پذیر نمی باشد یکی از جذاب ترین مسائل غیر خطی برای ما ارزیابی پاسخ سازه ها ماورای دامنه الاستیک خطی آن ها در طول مدت زلزله می باشد .

ماتریس میرایی برای سازه های کاربردی نباید از ابعاد سازه ، سایر اعضای سازه و میرایی مصالح استفاده شده درسازه ارزیابی گردد. شاید کسی این طور فکر کند که همان طور که ماتریس سختی سازه تعیین می شود تعیین ماتریس میرایی برای سازه با توجه به ویژگی های میرایی اجزای تشکیل دهنده آن سازه امکان پذیر باشد . اگر چه تعیین ماتریس میرایی در این روش عملی نمی باشد زیرا برعکس مدول الاستیک که وارد محاسبات سختی می شوند، ویژگی های میرایی مصالح به خوبی شناخته نمی شوند . حتی اگر این ویژگی ها شناخته شدند ، ماتریس میرایی به دست آمده پاسخ موجهی برای بخش اعظمی از انرژی اتلاف شده در سایش اتصالات فولادی، باز و بسته شدن ترک های مویی در بتن، تنش های ناشی از اجزای غیر سازه ای – مانند : دیوارهای جدا کننده، تجهیزات مکانیکی ، ضد حریق و غیره – سایش بین عناصر سازه ای و غیر سازه ای و دیگر مکانیزم های مشابه که بعضی از آن ها به سختی قابل تشخیص هستند نمی باشد .

بنابراین ماتریس میرایی برای یک ساختمان باید از مودهای نسبت میرایی که توجیهی برای تمام مکانیزم های اتلاف انرژی هستند تعیین شود . همان طور که دربخش ۲-۱۱ بحث شد مودهای نسبت میرایی باید از اصلاحات به دست آمده از ساختمان های مشابه که در طول مدت زلزله های اخیر به شدت لرزیدند اما تغییر شکل غیر الاستیک ندارند ، تعیین شدند. در صورت فقدان چنین اطلاعاتی مقادیر جدول ۱-۲-۱۱ پیشنهاد می شود.

۴-۱۱ ماتریس میرایی کلاسیک : ۱۳

فصل ۲: ۳۲

۴-۳) بسامد طبیعی و میرایی حاصل از آزمایشهای همساز : ۳۲
۲-۴-۳) نمودار پاسخ –بسامد: ۳۳
۵-۳: انتقال نیرو و جداسازی نوسان ۳۵

فصل ۳: ۳۷

روزنامه ی مهندسی با دوایر و دینامیک های صنعتی ۳۷
۱-معرفی : ۳۷
۳- پروفیل اطلاعات جامع(تمام عیار): ۴۰
۱-۴) بسامد طبیعی (دوره ی طبیعی) : ۴۳
۲-۴) پارامترهای میرایی: ۴۳
۳-۲-۴) نسبت میرایی در مقابل نوع شالوده (پی) : ۴۵

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت