تحلیل پوش‌اور چندمودی و IRSA
تحلیل پوش‌اور تک‌مودی در ساختمان‌هایی معتبر است که رفتار لرزه‌ای آن‌ها را بتوان با یک مود ارتعاشی غالب نمایش داد. این مقاله گزینه‌های پوش‌اور چندمودی، IRSA و پوش‌اور تک‌مودی متغیر را که در صورت برقرار نبودن این شرط یا برای مشاهده اثرات مودهای بالاتر به کار می‌روند، و همچنین نمایش سه‌بعدی نتایج پوش‌اور را شرح می‌دهد. برای روند اصلی پوش‌اور به مقاله تحلیل پوش‌اور غیرخطی (Pushover) چگونه انجام می‌شود؟ مراجعه کنید.
1. چه زمانی به کار می‌رود؟
بر اساس TBDY 2018 بند 5.6.2.2، پوش‌اور تک‌مودی در شرایط زیر قابل استفاده است:
- نسبت جرم مؤثر مشارکت مود غالب باید حداقل 70% باشد،
- ضریب نامنظمی پیچشی باید ηbi ≤ 1.4 باشد.
اگر یکی از این شرایط برقرار نباشد، آیین‌نامه پوش‌اور چندمودی (5.6.6) یا تحلیل غیرخطی در حوزه زمان (5.7) را می‌طلبد. StatiCAD هر دو شرط را به‌طور خودکار کنترل می‌کند و در گزارش پوش‌اور نشان می‌دهد. حتی در صورت برقراری شرایط، برای مشاهده سهم مودهای بالاتر در اعضای طبقات فوقانی می‌توان پوش‌اور چندمودی را به‌عنوان کنترل تکمیلی نیز اجرا کرد.
2. فعال‌سازی گزینه‌ها
- پروژه را باز کنید و تحلیل استاتیکی را کامل کنید.
- پنجره تحلیل ← تحلیل پوش‌اور غیرخطی (Non Lineer İtme Analizi) را باز کنید.
- از کادرهای جهت، جهت‌های بارگذاری را انتخاب کنید (مثلاً +X+0.3Y و −Y−0.3X). حل چندمودی از جهت اصلی و علامت جهت‌های انتخابی (+X، −X، +Y، −Y) استفاده می‌کند؛ مؤلفه عمود با ضریب 0.3 در حل چندمودی اعمال نمی‌شود، زیرا الگوی بار مودال مؤلفه‌های Fx، Fy و پیچش (Mz) را از قبل با هم دربرمی‌گیرد.
- از گزینه‌های بخش پایین پنجره، موارد لازم را علامت بزنید:
| گزینه | توضیح |
|---|---|
| پوش‌اور چندمودی (MPA، 5.6.6) | در جهت‌های اصلی انتخاب‌شده، پوش‌اور مودها انجام می‌شود و دوران‌های پلاستیک انتهای اعضا با قاعده CQC ترکیب می‌شوند و نتیجه ارزیابی ساختمان داده می‌شود. |
| پوش‌اور افزایشی چندمودی IRSA | پوش‌اور در قطعات خطی میان تشکیل مفصل‌ها، همراه با افزایش‌های طیفی تمام مودها پیش می‌رود؛ در هر قطعه، تحلیل مودال با سختی روزآمد تجدید می‌شود (رجوع کنید به بخش 4). |
| پوش‌اور تک‌مودی متغیر (5.6.5) | الگوی بار در هر تشکیل مفصل از شکل مود روزآمد بازسازی می‌شود؛ سطرهای مقایسه با الگوی ثابت به پنجره پیشرفت افزوده می‌شود. |
| P-Delta (سختی هندسی مرتبه دوم) | در صورت علامت‌گذاری، تمام حل‌های پوش‌اور (تک‌مودی، چندمودی، متغیر) با سختی هندسی متأثر از نیروی محوری انجام می‌شود و در گزارش سطر «DİKKATE ALINDI» (لحاظ شد) می‌آید. |
- دکمه تحلیل را بزنید. ابتدا ترکیب‌های جهت تک‌مودی انتخاب‌شده، سپس بخش‌های چندمودی و IRSA در پنجره پیشرفت نوشته می‌شود.
این گزینه‌ها نیز مانند دیگر تنظیمات پوش‌اور در فایل پروژه ذخیره می‌شوند. هنگام باز کردن فایل‌های قدیمی پروژه، غیرفعال هستند.
گزینه چندمودی در پنجره پوش‌اور (پایین سمت چپ) و نتیجه تلفیقی عملکرد ساختمان در پوش‌اور چندمودی در پنجره پیشرفت.
3. خواندن نتایج پوش‌اور چندمودی
بخش پوش‌اور چندمودی برای هر جهت اصلی اطلاعات زیر را شامل می‌شود:
| اطلاعات | مفهوم |
|---|---|
| تعداد مودهای انتخاب‌شده و مشارکت تجمعی | مودهایی که مشارکتشان در جهت اصلی بیش از 1% است تا رسیدن مشارکت تجمعی به 95% انتخاب می‌شوند. |
| جدول مودها (T، مشارکت، Sae، CR، تقاضا) | دوره تناوب هر مود، نسبت جرم مؤثر در جهت اصلی، شتاب طیفی الاستیک، ضریب بزرگ‌نمایی جابه‌جایی و تقاضای جابه‌جایی بام. در مودهای بالاتر با دوره تناوب کوتاه CR > 1 می‌شود (پیوست 5B)؛ تقاضای مودهای بالاتر کوچک است. |
| تعداد انتهاهای تسلیم‌شده | تعداد انتهاهایی که در نقطه تقاضای آن مود پلاستیک شده‌اند. مودهای بالاتر معمولاً الاستیک می‌مانند؛ این رفتار مورد انتظار است. |
| جابه‌جایی بام CQC | ترکیب CQC تقاضاهای بام مودها (جنبه اطلاعاتی). |
| پروفیل دریفت طبقات | ترکیب CQC جابه‌جایی طبقات و دریفت نسبی طبقات؛ سهم مودهای بالاتر را در طبقات فوقانی نشان می‌دهد. |
| جدول آسیب | مقادیر دوران‌های پلاستیک انتهای اعضا که میان مودها با CQC ترکیب شده‌اند و نواحی آسیب. |
| عملکرد ساختمان (چندمودی) | نتیجه تلفیقی ساختمان و دلیل آن بر اساس TBDY 15.8. |
مهم: بر اساس TBDY 5.6.6.2، نیروهای داخلی مودها به‌صورت آماری ترکیب نمی‌شوند؛ ارزیابی بر مبنای تغییرشکل (دوران‌های انتهایی) انجام می‌شود. ستون «لنگر» در جدول آسیب یک مقدار ترکیبی نیست؛ فقط لنگر تقاضای مود غالب را به‌صورت اطلاعاتی نشان می‌دهد.
در همین بخش همچنین یک ارزیابی دوران کل (قرائت تقاضاهای دوران انتهایی ترکیبی در TBDY 5.6.6.2) به‌صورت اطلاعاتی ارائه می‌شود. این قرائت به‌دلیل فرض‌های فرمول دوران تسلیم، معمولاً محافظه‌کارانه است؛ تصمیم اصلی با ترکیب CQC دوران‌های پلاستیک گرفته می‌شود.
پس از اجرای حل چندمودی، در انتهای گزارش پوش‌اور که با دکمه گزارش دریافت می‌شود، خلاصه آخرین حل چندمودی انجام‌شده در جهت اصلی رکورد انتخاب‌شده (جدول مودها، جابه‌جایی بام CQC، پروفیل دریفت طبقات و نتیجه تلفیقی ساختمان) به‌طور خودکار افزوده می‌شود.
سازگاری الاستیک (TBDY 5.6.6.1): وقتی روش با سختی‌های الاستیک به کار رود، باید همان جابه‌جایی‌هایی را بدهد که تحلیل خطی با ترکیب مودها می‌دهد. StatiCAD این مقایسه را برای هر مود و ترکیب CQC به‌صورت عددی انجام می‌دهد و نتیجه را نشان می‌دهد.
4. IRSA — ترکیب افزایشی مودها
اگر گزینه IRSA (Incremental Response Spectrum Analysis) علامت زده شود، در پایان روند تحلیل، حل‌های IRSA نیز برای جهت‌های اصلی جهت‌های انتخاب‌شده انجام می‌شود. در IRSA، پوش‌اور در قطعات خطی میان تشکیل مفصل‌ها همراه با افزایش‌های طیفی تمام مودها پیش می‌رود و در هر قطعه تحلیل مودال با سختی روزآمد تجدید می‌شود. به این ترتیب تغییر شکل و دوره تناوب تمام مودها در اثر تشکیل یک مفصل، گام‌به‌گام در نظر گرفته می‌شود.
روش پیش‌فرض IRSA کامل است: الگوی بار هر قطعه با شتاب طیفی در دوره تناوب روزآمد ساخته می‌شود و بزرگ‌نمایی CR در دوره‌های تناوب کوتاه گام‌به‌گام اعمال می‌شود. به این ترتیب افزایش تقاضای زلزله در سازه‌ای که نرم می‌شود به‌طور خودکار لحاظ می‌گردد.
در خروجی IRSA کنترل سازگاری الاستیک، جدول قطعات (افزایش، دوره تناوب روزآمد، انتهاهای بازشده)، تقاضای بام و برش پایه، پروفیل طبقات، جدول آسیب و نتیجه عملکرد ساختمان در IRSA آمده است. در انتهای گزارش پوش‌اور نیز خلاصه IRSA انجام‌شده در همان جهت اصلی افزوده می‌شود.
5. نمایش سه‌بعدی نتایج پوش‌اور
پس از اجرای پوش‌اور، می‌توان شکل تغییریافته و مفصل‌های پلاستیک تحلیل پوش‌اور را در نمایشگر سه‌بعدی پنجره سیستم اجزای محدود مشاهده کرد. در زبانه جابه‌جایی پنجره گزینه‌های نمایش:
- از فهرست بارگذاری، گزینه پوش‌اور انتخاب می‌شود (این گزینه در صورتی دیده می‌شود که در نشست کاری دست‌کم یک حل پوش‌اور انجام شده باشد).
- از فهرست حل پوش‌اور، ترکیب جهتی که باید نمایش داده شود انتخاب می‌شود.
- با لغزنده گام می‌توان در امتداد منحنی پوش‌اور حرکت کرد. سطر اطلاعات زیر لغزنده، نیروی برش پایه، جابه‌جایی بام، تعداد مفصل‌های پلاستیک و سطح عملکرد ساختمان را در آن گام نشان می‌دهد؛ گام تقاضا علاوه بر آن با برچسب (İSTEM) (تقاضا) مشخص شده است. با حرکت لغزنده، نمای سه‌بعدی به‌صورت زنده تازه می‌شود.
- کادر نمایش جابه‌جایی‌ها باید علامت‌دار باشد. مقیاس نمایش ضریب بزرگ‌نمایی تغییرشکل است؛ هنگام اولین انتخاب پوش‌اور، مقیاس به‌طور خودکار روی مقداری متناسب با جابه‌جایی‌های پوش‌اور (1000) تنظیم می‌شود و آزادانه قابل تغییر است.
مفصل‌های پلاستیک با علامت‌های مربع رنگی در انتهای عضوی که در آن تشکیل شده‌اند نمایش داده می‌شوند:
| رنگ | ناحیه آسیب |
|---|---|
| آبی | آسیب محدود |
| سبز | آسیب قابل‌توجه (تسلیم‌شده، زیر حد آسیب کنترل‌شده) |
| زرد | آسیب پیشرفته (بین حد آسیب کنترل‌شده و حد جلوگیری از فروریزش) |
| قرمز | ناحیه فروریزش (حد جلوگیری از فروریزش فراتر رفته است) |
علامت‌ها همیشه در بالاترین لایه ترسیم می‌شوند و پشت پوسته‌های دال ناپدید نمی‌شوند. اگر کادر نمایش نام اعضا علامت‌دار باشد، کنار هر مفصل نام عضو و ناحیه آسیب نیز نوشته می‌شود.
6. پرسش‌های رایج
چرا نتیجه چندمودی کمی با تک‌مودی تفاوت دارد؟ اگر مشارکت مود غالب بالا باشد (مثلاً 79%) و مودهای بالاتر الاستیک بمانند، دوران‌های پلاستیک ترکیبی بسیار نزدیک به دوران‌های مود غالب است و نتیجه معمولاً یکسان درمی‌آید. تفاوت در ساختمان‌هایی که مشارکت مود غالب پایین است (50 تا 60%)، پیچشی هستند یا بلندند، آشکارتر می‌شود.
چرا −X با +X ممکن است متفاوت باشد؟ اگر آرایش آرماتور و هندسه نامتقارن باشد، جهت بارگذاری ظرفیت را تغییر می‌دهد. حل چندمودی برای هر یک از جهت‌های علامت‌دار انتخابی جداگانه انجام می‌شود.
«تعداد مودهای انتخاب‌شده = 1» می‌بینم؛ آیا این عادی است؟ اگر در جهت اصلی یک مود به‌تنهایی مشارکت 95% را تأمین کند عادی است؛ در این حالت نتیجه چندمودی با تک‌مودی معادل است.
آیا پوش‌اور چندمودی جای تحلیل غیرخطی در حوزه زمان را می‌گیرد؟ هیچ روش پوش‌اور استاتیکی معادل کامل تحلیل غیرخطی در حوزه زمان نیست. در سازه‌های حساس و نامنظم، ارزیابی تکمیلی بر اساس TBDY 5.7 به صلاحدید مهندس است.