توسعه ی رویکرد نرم افزاری محاسبات ضرایب لرزه ای نیروی برشی طراحی دیوار

با انتشار ضوابط ACI ۳۱۸-۱۹ و به تبع آن در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و آیین نامه بتن ایران تغییرات زیادی در طراحی دیوارهای برشی با شکل پذیری زیاد به خصوص در بخش نیروی طراحی لرزه ای ایجاد شد. افزایش قابل ملاحظه ی نیروی طراحی برشی مقاطع دیوار و هم چنین محاسبات پیچیده و زمان بر تعیین ضرایب لرزه ای ارائه شده برای این نیرو از جمله دلایل کاهش تمایل طراحان برای استفاده از این المان باربر جانبی پس از ارائه ی این ضوابط است. بنابراین استفاده از یک راه حل نرم افزاری برای انجام دقیق و سریع این محاسبات ضروری است. اصلی ترین چالش در محاسبه ی نیروی طرح لرزه ای، محاسبه ی ضریب اضافه مقاومت خمشی دیوار است که نیازمند در نظر گرفتن ظرفیت مقطع تحت اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی است. با توجه به تنوع هندسه مقاطع و بارگذاری با شرایط دلخواه، تعیین ظرفیت مقاطع باید جامعیت کافی در روابط و الگوریتم خود را دارا باشد؛ مطالعات در خصوص روش های عددی حل مساله اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی صورت پذیرفت و نهایتا استفاده از تبدیلات ریاضی قضیه گرین و حل عددی انتگرال ها به روش گاوس سه نقطه ای به عنوان پایه های اصلی محاسبات در نظر گرفته شد. برای استفاده از روابط ریاضی مذکور، هندسه ی مقاطع به عنوان یک چندضلعی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با پیاده سازی الگوریتم های محاسباتی مشخص شد که در استفاده از روابط توزیع تنش نظیر آن-چه در ACI بیان شده است، روند محاسبات بر روی اضلاع چندضلعی مقطع باید برای در نظر گرفتن شرایط تغییر ناگهانی تنش اصلاح شود تا دقت محاسبات کاهش نیابد. با انجام اصلاحات در این روند نهایتا به نتایج بسیار دقیق در تعیین ظرفیت مقاطع دست یافته شد. در خصوص حل مساله تعیین نقاط ظرفیت مقطع (مقاومت خمشی محتمل مقطع دیوار) در فضای سه بعدی، موقعیت دقیق تار خنثی (عمق و زاویه) که مجهول اصلی است با استفاده از حل عددی برنت در چند لایه (بسته به روش مد نظر) استفاده شد. ارزیابی محاسبات و صحت سنجی در خصوص این رویکرد نرم افزاری، دقت و جامعیت بسیار بالای این روش را نشان می دهد.

Keywords:

دیوار برشی , اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی , نیروی برشی طرح دیوار , ضریب اضافه مقاومت , حل عددی مساله اندرکنش