خلاصه
در این مقاله به بررسی عدم قطعیت های موجود در داده های هندسی و خواص مربوط به بتن تقویت شده در سازه ها، بر مبنای طراحی مهندسی لرزه ای خواهیم پرداخت. قابلیت اطمینان، به کمک روش های مختلف مانند آنالیز استاتیکی پوش آور که بر پایه المان محدود می باشد ارزیابی شده است. روش های مورد استفاده برای بررسی قابلیت اطمینان شامل کوپل کامل با کد المان محدود خارجی و پاسخ سطح خواهد بود که بر اساس قابلیت اطمینان مرتبه اول و روش نمونه سازی بنا شده اند. احتمال واماندگی با توجه به روش های مورد استفاده به دست آمده است. در این بررسی آنالیز همگرایی نیز انجام شده است. طول مدت انجام آنالیز به عنوان تابعی از روش مورد استفاده در نظر گرفته شده است. نتیجه به این صورت بود که زمان برای روش کوپلینگ، بیشتر از روش پاسخ سطح بود. برای سازه با بتن تقویتی که مد نظر این مقاله بوده است، متغیر های مهمی در روشهای مورد نظر وجود دارند. پیشنهاد ما در این مقاله روش کوپل کامل می باشد، اما روش قابلیت اطمینان مرتبه اول که مربوط به مدل پاسخ سطحی است نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد که دقت بالایی نیز خواهد داشت.
1 – مقدمه
مدل سازی واقعی بر اساس آنالیز قابلیت اطمینان در ساختمان هایی با ریسک حوادثی مانند زمین لرزه، موضوعی جالب برای طراحان سازه های لرزه ای می باشد. لیل و همکاران [ 16 ]، مولر و همکاران [ 19 ]، پیلوسو و همکاران [ 22 ]، بوراتی و همکاران [ 2 ] و کلیک و الین وود [ 3 ]. در تمامی تحقیقات در این زمینه، عیب یابی و نو سازی سازه های قدیمی مانند موزه ها، از مهم ترین دلایل تحقیقات می باشد. سایر دلایل، مرتبط با مهندسی بر پایه عملکرد می باشند.
مهندسی بر پایه عملکرد، موفقیت های فراوانی را در زمینه زمین لرزه بدست آورده است. علاوه بر تنظیم کلاسیک و کدهای لرزه ای، که به منظور تضمین امنیت ساکنین ایجاد شده اند، این روش شامل حالت های بحرانی دیگری می شود که در طراحی ساختمان از اهمیت زیادی برخوردارند. این حالت های عملکردی وابسته به شاخص هایی مانند میزان تحمل خرابی می باشند. پیش بینی این حالت های عملکردی به صورت پارامترهایی است که ساکنین و مالکین ساختمان بتوانند از سطح خطری که با آن مواجه هستند آگاه باشند. بدین منظور، مدل سازی عددی رفتار سازه ای و انتشار عدم قطعیت مورد نیاز است. این موارد به طور کلی در چهارچوب آنالیز قابلیت اطمینان انجام می شوند. عدم قطعیت های ایجاد شده در مسئله، ناشی از خواص مواد، ابعاد هندسی و یا نیروهای اعمالی می باشد. این پارامترها به عنوان پارامترهای اتفاقی شناخته می شوند. همچنین عدم قطعیت ها می توانند ناشی از عدم اطلاعات کافی از مقادیر پارامترهای مختلف در سازه باشند.
2 – مورد مطالعه
به منظور ارزیابی روش های مختلف برای محاسبه عدم قطعیت ها در چهارچوب آنالیز قابلیت اطمینان المان محدود در محیط OPENSEES، یک سازه 4 طبقه با بتن تقویت شده در نظر گرفته شده است. در این سازه، آنالیز پوش آور غیرخطی استاتیکی به منظور تعیین عملکرد لرزه ای کافی می باشد. ارتفاع هر طبقه 3 متر در نظر گرفته شده است. شکل 1 ارتفاع عمودی و نمای صفحه ای را نشان می دهد. شکل 2 نشان دهنده مقاطع بتن به همراه تقویت کننده هاست که با استفاده از EUROCODE2 محاسبه شده است. جدول 1 نشان دهنده بارهای عمودی گره ها بر حسب KN می باشد و جدول 2 نیز بارهای جانبی لرزه ای را بر حسب KN نشان می دهد.
3 – نتایج
روش های قابلیت اطمینان کوپل کامل FORM و ISM
جدول 5 و شکل 3 نشان دهنده نتایج حاصل از آنالیز montr carlo و روش FORM در حالت توزیع لگ نرمال احتمال می باشند.
4-نتیجه گیری
نشان داده شد که آنالیز قابلیت اطمینان کوپل کامل، نتایجی مشابه با نتایج پاسخ سطح تقریبی را نخواهد داشت. این آنالیز در حالت کلی احتمال واماندگی را پیش بینی می کند. حداکثر اختلاف نسبی بین این روش ها 41.5 درصد می باشد. این مقدار اختلاف نیز بین روش های کوپل/FORM و RSM/ISM خواهد بود. در هر دو حالت، نتایج روش monte carlo بسیار دقیق تر از نتایج روش FORM خواهد بود. به طور کلی روش FORM، واماندگی را به صورت محتاطانه تر تقریب می زند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که آنالیز قابلیت اطمینان کوپل کامل بهتر از آنالیز FORM عمل می کند زیرا که آنالیز FORM واماندگی را به صورت اغراق آمیز نشان می دهد. روش ISM همیشه زمان بر تر از روش FORM بوده است. در مقایسه این روش ها، روش سطح پاسخ نیاز به نیروی کار اضافی دارد. تاثیر داده های انتخابی بر روی مدل در آنالیز قابلیت اطمینان کوپل کامل بسیار مهم می باشد. این اثر در آنالیز قابلیت اطمینان پاسخ سطح کاهش می یابد. به منظور انجام آنالیز لرزه ای، باید در انتخاب پارامترهای عدم قطعیت دقت بیشتری به خرج داد. تنها استفاده از استانداردها کافی نبوده وPDF نیز باید مشخص شود. در حین استفاده از آنالیز قابلیت اطمینان پاسخ سطح، نشان داده شد که در اینجا نیز روش FORM، احتمال واماندگی را در مقایسه با روش ISM به صورت اغراق آمیزی نشان می دهد. از این نتایج می توان برای سایر مسائل مرتبط با آنالیز قابلیت اطمینان استفاده کرد. همچنین آنالیز کاملی برای ارزیابی عملکرد سایر روش ها مورد نیاز است.
این مقاله ISI در سال 2015 در نشریه الزویر و در مجله مهندسی پروسدیا ، توسط دانشکده ملی علوم کاربردی Al Hoceima منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله آنالیز قابلیت اطمینان برای بتن تقویت شده در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.
