تحلیل پوش‌اور غیرخطی (Pushover) چگونه انجام می‌شود؟
این مقاله شرح می‌دهد که با پنجره تحلیل پوش‌اور غیرخطی در StatiCAD چگونه می‌توان ارزیابی عملکرد مبتنی بر تغییرشکل یک ساختمان بتن مسلح موجود را بر اساس TBDY 2018 فصل 15 و پیوست 5B انجام داد. برای مبانی روش به مقاله مبانی نظری تحلیل پوش‌اور و برای مقایسه نتایج با نرم‌افزار مستقل به مقاله مطالعات صحت‌سنجی تحلیل پوش‌اور مراجعه کنید.
در کدام نسخه‌ها؟ ارزیابی عملکرد و مقاوم‌سازی بتن مسلح در نسخه‌های Ultimate، Profesyonel و Betonarme موجود است.
1. پیش‌نیازها
- پروژه باید در حالت ارزیابی عملکرد بتن مسلح (ساختمان موجود) باشد: از گروه تنظیمات عمومی پروژه ← انتخاب آیین‌نامه ← عملکرد B.15 فعال می‌شود. مقاطع، آرماتورها و مقاومت مصالح موجود باید تعریف شده باشند.
- تحلیل استاتیکی/دینامیکی باید انجام شده باشد. حل‌گر پوش‌اور، مقاطع اعضا، نیروهای انتهایی بارهای قائم (G و Q) و نتایج تحلیل مودال را از همین محاسبه دریافت می‌کند. اگر پوش‌اور بدون انجام تحلیل آغاز شود، پنجره پیام "UYARI: önce analiz yapılmalıdır" (هشدار: ابتدا باید تحلیل انجام شود) را نمایش می‌دهد.
- در صورت استفاده از گزینه‌های SAP2000، باید SAP2000 V27 روی رایانه نصب و دارای لایسنس باشد (بخش 4). بدون استفاده از SAP2000 تمام تحلیل‌ها و گزارش‌ها با حل‌گر خود StatiCAD به دست می‌آید.
2. نمای کلی پنجره
پنجره با دستور تحلیل ← تحلیل پوش‌اور غیرخطی (Non Lineer İtme Analizi) باز می‌شود.
پنجره تحلیل پوش‌اور غیرخطی: تنظیمات در سمت چپ، منحنی پوش‌اور در بالا سمت راست، پنجره پیشرفت/نتایج در پایین سمت راست.
| بخش | عملکرد |
|---|---|
| گزینه‌های جهت | جهت‌های بارگذاری پوش‌اور و پارامترهای اصلی تحلیل |
| روش ارزیابی ساختمان | انتخاب سطح اطلاعات (جامع / محدود) |
| صحت‌سنجی SAP2000 | مقایسه اختیاری با SAP2000 یا محاسبه با حل SAP2000 |
| تحلیل / بستن | اجرای تحلیل برای جهت‌های انتخاب‌شده |
| جهت + گزارش | دریافت گزارش یکی از حالت‌های تحلیل‌شده |
| نمودار | منحنی پوش‌اور و نقطه عملکرد جهت انتخاب‌شده |
| پنجره پیشرفت | رخدادهای مفصل‌شدگی، تقاضای لرزه‌ای و نتیجه ارزیابی ساختمان |
3. تنظیمات تحلیل
| تنظیم | توضیح |
|---|---|
| کادرهای جهت (8 عدد) | ترکیب‌های جهتی TBDY: جهت اصلی ±X با ± 0.3·Y و جهت اصلی ±Y با ± 0.3·X. برای هر ترکیب علامت‌گذاری‌شده یک تحلیل پوش‌اور جداگانه انجام می‌شود. در ارزیابی معمول هر 8 جهت علامت زده می‌شود؛ برای بررسی اولیه سریع، یک جهت کافی است. |
| ضریب جهت فرعی | ضریب مؤلفه عمود در ترکیب؛ مقدار آیین‌نامه 0.30 است. |
| نقطه عملکرد تعریف‌شده [mm] | در صورت علامت‌گذاری، به‌جای محاسبه تقاضای لرزه‌ای، پوش‌اور تا جابه‌جایی بام واردشده به‌صورت مستقیم ادامه می‌یابد (برای پژوهش و مقایسه). در ارزیابی عادی علامت نزنید؛ تقاضا بر اساس پیوست 5B به‌طور خودکار محاسبه می‌شود. |
| مشارکت بار زنده (n) | ضریب N = G + nQ که در نیروی محوری ستون و دیوار برشی و در جرم‌ها به کار می‌رود؛ بر اساس کاربری ساختمان (برای مسکونی و اداری 0.30). |
| مفصل‌های سخت‌شونده (دوخطی، My → MMax) | بدون علامت، مفصل‌ها رفتار الاستیک–پلاستیک کامل (EPP) دارند (پیش‌فرض، سمت اطمینان). با علامت‌گذاری، مفصل‌ها پس از تسلیم با شیب سخت‌شوندگی واقعی مقطع تا MMax بالا می‌روند؛ ظرفیت معمولاً 5 تا 10% افزایش می‌یابد. |
| سطح اطلاعات ŞGDT | با انتخاب «جامع» ضریب سطح اطلاعات 1.0 و با «محدود» 0.75 در نظر گرفته می‌شود؛ مقاومت مصالح موجود در این ضریب ضرب می‌شود. |
| تیرهای فرعی در معیار SH (20%) نیز کنار گذاشته شوند | تیرهای فرعی (تیرهایی که روی تیر دیگر قرار می‌گیرند و جزو سیستم باربر جانبی نیستند) همیشه از نسبت‌های تیر 35% در آسیب کنترل‌شده و 20% در جلوگیری از فروریزش حذف می‌شوند. چون در متن قاعده 20% آسیب محدود چنین استثنایی ذکر نشده است، وقتی کادر علامت نخورده باشد تیرهای فرعی در شمارش SH لحاظ می‌شوند؛ با علامت‌گذاری در معیار SH نیز کنار گذاشته می‌شوند. این انتخاب هم بر ارزیابی خطی و هم بر ارزیابی پوش‌اور اثر می‌گذارد؛ تیرهای فرعی در گزارش‌ها با پسوند «[Tali]» دیده می‌شوند. |
در بخش پایین پنجره، گزینه‌های پوش‌اور چندمودی، IRSA، پوش‌اور تک‌مودی متغیر و P-Δ (مرتبه دوم) نیز وجود دارند. این گزینه‌ها در مقاله تحلیل پوش‌اور چندمودی و IRSA شرح داده شده‌اند.
تمام تنظیمات پنجره در فایل پروژه ذخیره می‌شود؛ با باز کردن مجدد فایل، آخرین تنظیمات شما بازگردانده می‌شود.
4. گزینه‌های SAP2000 (اختیاری)
از فهرست کشویی یکی از سه شیوه کار انتخاب می‌شود:
| گزینه | عملکرد |
|---|---|
| عدم استفاده از SAP2000 (پیش‌فرض) | تمام محاسبات با حل‌گر StatiCAD انجام می‌شود؛ به SAP2000 نیازی نیست. |
| صحت‌سنجی با SAP2000 (مقایسه) | پس از پایان حل‌های StatiCAD، جهت‌های اصلی (±X، ±Y) جهت‌های انتخاب‌شده همراه با مفصل‌های همان مدل به SAP2000 منتقل می‌شوند و در آنجا نیز پوش‌اور می‌شوند. در پنجره پیشرفت، منحنی‌های پوش‌اور دو برنامه، وضعیت مفصل‌ها در نقطه تقاضا و نسبت‌های برش پایه کنار هم نوشته می‌شود. نتایج محاسبه شما همچنان از StatiCAD است؛ SAP2000 یک کنترل مستقل فراهم می‌کند. |
| ادامه محاسبات با نتیجه SAP2000 | هر ترکیب جهت انتخاب‌شده در SAP2000 حل می‌شود؛ منحنی پوش‌اور و دوران‌های پلاستیک مفصل‌ها از SAP2000 بازخوانی می‌شود و تقاضای لرزه‌ای، نواحی آسیب، نتیجه ارزیابی ساختمان و گزارش باز هم با زنجیره TBDY در StatiCAD تولید می‌شود. این حل‌ها با برچسب‌هایی مانند «SAP +X+0.30Y» به فهرست گزارش افزوده می‌شوند و گزارش آن‌ها قابل دریافت است. در پایان حل‌ها، جدول مقایسه کلی که نتایج دو برنامه را خلاصه می‌کند در پنجره پیشرفت نوشته می‌شود. |
باز شدن SAP2000: اگر SAP2000 باز باشد، StatiCAD به نسخه در حال اجرا متصل می‌شود؛ اگر بسته باشد، آن را به‌طور خودکار اجرا می‌کند. اتصال اول ممکن است 20 تا 30 ثانیه طول بکشد و مرحله‌به‌مرحله در پنجره پیشرفت دیده می‌شود.
گزینه مفصل‌های سخت‌شونده در حل‌های SAP2000 نیز اعمال می‌شود: هر دو حل‌گر با مدل مفصل یکسان کار می‌کنند، بنابراین مقایسه همیشه با فرض‌های یکسان انجام می‌شود.
5. اجرای تحلیل
- تنظیمات را انجام دهید و دکمه تحلیل را بزنید.
- برای هر جهت انتخاب‌شده تحلیل پوش‌اور به‌ترتیب انجام می‌شود. در پنجره پیشرفت، هر رخداد مفصل‌شدگی (گام، ضریب بار، جابه‌جایی بام، عضو) سطر به سطر فهرست می‌شود؛ در پایان هر حل، تقاضای لرزه‌ای و نتیجه ارزیابی ساختمان نوشته می‌شود.
- اگر SAP2000 انتخاب شده باشد، کارهای SAP2000 در پس‌زمینه ادامه می‌یابند و سطرهای آن‌ها به همین پنجره سرازیر می‌شود. در این مدت می‌توانید از پنجره استفاده کنید؛ برای شروع تحلیل جدید منتظر پایان صف SAP2000 بمانید.
پنجره پیشرفت: جریان رخدادها، تقاضای لرزه‌ای و نتیجه ارزیابی ساختمان.
6. نتایج: منحنی پوش‌اور، نقطه عملکرد و گزارش
منحنی پوش‌اور جهت انتخاب‌شده؛ نقطه تیره، نقطه عملکرد (تقاضا) است که بر اساس پیوست 5B محاسبه شده است.
- از فهرست جهت، یکی از حل‌های انجام‌شده را انتخاب کنید؛ منحنی آن در نمودار رسم می‌شود.
- دکمه گزارش، گزارش تفصیلی جهت انتخاب‌شده را باز می‌کند. گزارش شامل منحنی پوش‌اور و نمودارهای ظرفیت–تقاضای مودال، خلاصه محاسبه تقاضا، کنترل‌های کاربردپذیری (ηbi، مشارکت جرمی)، جدول‌های دوران پلاستیک و ناحیه آسیب عضو به عضو، مدل‌های مصالح و کنترل‌های کرنش ناحیه انتهایی دیوار برشی است. از پیش‌نمایش می‌توان آن را چاپ کرد یا به‌صورت PDF ذخیره نمود.
- اگر «ادامه محاسبات با نتیجه SAP2000» به کار رفته باشد، حل‌هایی با برچسب «SAP ...» نیز از همان فهرست انتخاب و گزارش‌گیری می‌شوند.
- پس از اجرای پوش‌اور، شکل تغییریافته و مفصل‌های پلاستیک را می‌توان در نمای سه‌بعدی گام‌به‌گام دنبال کرد (رجوع کنید به تحلیل پوش‌اور چندمودی و IRSA، بخش 5).
7. استفاده همراه با مقاوم‌سازی
اگر ساختمان ناکافی باشد، مقاوم‌سازی در همان پروژه به اعضا تعریف می‌شود و با یک گزینه در محاسبات لحاظ می‌گردد. اثرات سختی و مقطع مقاوم‌سازی (پوشش پلیمر مسلح به الیاف، ژاکت بتنی، دیوار برشی جدید، دیوار پرکننده) در تحلیل پوش‌اور نیز منعکس می‌شود. برای جزئیات به مقاله مقاوم‌سازی ساختمان بتن مسلح چگونه انجام می‌شود؟ مراجعه کنید.
8. موارد رایج
| وضعیت | توضیح / راه‌حل |
|---|---|
| "UYARI: önce analiz yapılmalıdır" | پوش‌اور بدون انجام تحلیل استاتیکی آغاز شده است. تحلیل را اجرا کنید و دوباره تلاش کنید. |
| "Önceki SAP2000 doğrulaması hâlâ koşuyor" | پیش از پایان صف SAP2000 در پس‌زمینه، تحلیل جدید آغاز شده است؛ در پنجره پیشرفت منتظر سطر «SAP2000 doğrulaması tamamlandı» (صحت‌سنجی SAP2000 تکمیل شد) بمانید. |
| هشدار ηbi > 1.4 یا مشارکت جرمی < 70% | شرط کاربردپذیری پوش‌اور تک‌مودی برقرار نیست (TBDY 5.6.2.2). نتایج باز هم تولید می‌شوند، اما در گزارش این کنترل با «SAĞLANMIYOR» (برقرار نیست) علامت‌گذاری می‌شود. برای این ساختمان‌ها ارزیابی را با پوش‌اور چندمودی یا IRSA انجام دهید. |
| خطای اتصال SAP2000 | SAP2000 V27 نصب نیست یا لایسنس ندارد، یا راه‌اندازی کامل نشده است. SAP2000 را دستی باز کنید و پس از تأیید لایسنس تحلیل را تکرار کنید؛ جزئیات در سطرهای اتصال پنجره پیشرفت است. |
| منحنی SAP2000 پیش از رسیدن به هدف پایان می‌یابد | در مفصل‌های SAP2000 افت مقاومت (شاخه نزولی) تعریف شده است؛ اما مفصل StatiCAD با پلاتو ادامه می‌یابد. این یک تفاوت آگاهانه در مدل‌سازی است؛ مقایسه‌ها در اطراف نقطه تقاضا انجام می‌شود (رجوع کنید به مطالعات صحت‌سنجی تحلیل پوش‌اور). |