7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 1/10

 در مسا ل اندركنش لرزه اي خاك و سازقابليت هاي نرم افزار

 نرم افزارمعرفي

در ناليز ديناميكي ميدان سطح زامرور كلي و مقايسه توانايي هاي نرم افزارهاي متداول

 

 مقدم .1

بازار شدوار1996نسخه اوليه اين نرم افزار در سال.مي باشپيشرفته ترين و كابر پسندترين نسخه از مجموعه برنامه هاي2000نرم افزار

 .و اولين ويرايش گرافيكي اين نرم افزار بود كه در محيط ويندوز اجرا مي شد

تمام قابليت هاي.الگوريتم هاي حل مي باشنت در زمينه تكنيك هاي عددي وقابليت هاي تحليلي برنامه نشان دهنده خرين دستاوردهاي تحقيقا

 المان هاي پوسته اي باپيشرفته برنامه مانند تحليل كننده سريع معادالت   بادبندهاي صرفا كششي  اعضاي غير منشوري بارگذاري نيرويي و تغيير مكاني

   تحليل مودال مقادير ويژه  گزينه هاي)خطي و غيرخط(و بردارهاي ريتز)خط(دقت بسيار باال  هاي مختصات براي هندسه هاي مورب  دستگاه

تقس

 تركيب

 قابليت

 مختلف

 گرهي

 مرتبهوابستگي

 با

 فنري

 سختي

 ماتريس

 مستقل

 هاي

 بندي

 يم

6در

6نتايج

 تركيب

 هاي

 گزينه

 و

 كامل

 اندركنش

 با

 .تحليل هاي ديناميكي مختلف در يك اجراي برنامه قابل استفاده هستند

 خواهد شد  به مواردي مي پردازيم كه .در ادامه به قابليت هاي جديد و پيشرفته اين نرم افزار اشاره ر كارهاي تحقيقاتي مباحث تخصصيخصوصا

 .سازه كاربرد مستقيم دار – مهندسي زلزله همچون اندركنش ديناميكي خاك 

 :سازه مورد نياز است–نچه براي مسا ل اندركنش ديناميكي خاك .2

زومي به در نظر گرفتن اندركنش در.اندركنش خاك و سازه در حقيقت يك تحليل سازه اي است با اين تفاوت كه تكيه گاه هاي سازه صلب نيست

 مخازن نفت پااليشگاه ها و سازه ه  اما در سازه هاي بلند مثل سمانخراش ها و سازه هاي خاص مثل سدها اي گنبديطيف وسيعي از سازه ها نمي باشد

است

 ضروري

 و

 الزم

 اندركنش

 نظرگيري

 در

 اي

 هسته

 هاي

 نيروگاه

 در

 بتن رمه

.تخ

 حيطه

 در

 موضوع

 همراهياين

 با

 سازه

 و

 است

 زلزله

 مهندسي

 صي

به همين.از نتايج اين تحليل در طراحي لرزه اي سازه ها استفاده مي شو.ميدان سطح زاد در ن تحت يك تحليل ديناميكي غيرخطي قرار مي گيرد

متاسفانه.يك مهندسي سازه يا زلزله انجام گيردليل مناسب است كه تحليل ديناميكي اندركنش سازه و خاك و در ادامه طراحي لرزه اي سازه توسط 

واناييبسياري از مهندسان سازه قادر به مدلسازي و تحليل درست و منطقي در مسائل اندركنش نمي باشند هر چند كه لزومي هم بر عمومي بودن اين ت

 .وجود ندارد

 :ال نچه كه در اين تحليل مورد نياز است عبارت است ازاص.محدوديت هاي نرم افزاري نيز كار در اين موضوع را دشوارتر مي كند

از ناديم زيلانا هخرچ يشرب شنرك حطس اب كاخ يكيمانيد تاصخشم ندرك بسانتم و.

كعرب و نيمز حطس هب يگنس رتسب  تبديل ركوردهاي زلزله از

ا هزرل كينكتوئژ رد كاخ يكيمانيد ليلحت بسانم و   پياده سازي روش هاي كارا مثل روش انتگرال گيري مستقيم غيرخطي و روش خطي

معادل

 سازي

كاخ شنكردنا – هزاس)رتم هاگتسيا اي لنوت لثم ينيمز ريز ياه هزاس اي و لپ ياه هياپ  )پاسخ فونداسيون هاي شمعي

كاخ طيحم ندرك صخشم يارب دماج ياه ناملا)تسويپ(

يب يارب بسانم يزرم طيارشياهزرم تسرداخ طيحم

واجم ياه هزاس و كاخ نيب شنكردنا تبث يارب كرتشم حطس ياه ناملا

 

 :ارا ه مي دهدنچه .3

2000در ادامه قابليت هاي.به بعد به يك پكيج كامل براي تحليل مسائل اندركنش و مجاورت تبديل شده اس10اين نرم افزار در ويرايش هاي

 .مي شوري از روش هاي مستقيم و زيرسازه تشريحدر به كار گ

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 2/10

2

وش يدنب شم و يزاسلدم هزاس ريز داز حطس ناديم تسا مزال شور نيا رد.يمجح ياه ناملا يريگراك هبو يزاسلدم رد

 .تحليل سه بعدي مفيد است

 .فراهم شده اسموتور گرافيگيبه لطف2000 12درسه بعدي سازي المان هاي:1شكل

وش يم يمجح يدنب شم يتحار هب راكدوخ تروص هب داز حطس يدعب هس طيحم يدنب شم.

نت ينحنم صيصخت ناكما-ش مهارف ربراك طسوت هدش فيرعت حلاصم عون هب يطخريغ و هاوخلد شنرك.

ش

 

اضافه

 

دلخواه

 

مصالح

 

به

 

داخلي

 

ميرايي

 

تخصيص

 

امكان

.

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 3/10

3

هيچ محدوديتي در تعداد نقاط مندرج در منحني.كرنش غيرخطي قابل تعريف و اختصاص به هر مصالح دلخواهي شده اس – منحني تنش:2شكل

 .وجود ندارد

 .ميرايي داخلي با مشخصات پيشرفته به مصالح تعريف شده قابل اختصاص اس:3شكل

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 4/10

4

اي يژرنا بذاج زرم يزاسلدم ناكما  ياه ناملا طسوت ميقتسم شور رد هتفر راك هب زوكسيو ياهرگاريم و

  به اين ترتيب انواع.امكان معرفي توان براي ضرايب ميرايي نيز فراهم شده اس.به راحتي فراهم شده اس پيوند يا

.را نيز مي توان تعريف و اختصاص دا...)بوفالو و – مثل ميراگرهاي ساني(ميراگرهاي غيرخطي 

 

 .جعبه تعريف المان پيون:4شكل

 .اختصاص هر گونه سختي و ميرايي در هر درجه زادي به صورت منفرد يا مركب با توان ميرايي دلخواه قابل انجام اس:5شكل

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 5/10

5

ويژه .3

 هاي

 افزارقابليت

 نرم

مسا ل

 سازديناميكدر

 و

 خاك

 اندركنش

 

رطقري غ  ورت ص   به يكي م ن ي د   تي خس  يس ر ت م   ردن ك   به اين.گرهي ترسيم نمو2مي توان المان هاي پيوند2000 12در .و رد

.ترتيب اندركنش سختي و ميرايي بين گره هاي مرز داخلي مدل شده در نرم افزار به راحتي فراهم مي شود

س

 يب ر ض

 ردن ك

 نو رد كرف

 ف طي

 كل

 در

 زي ر م

 گره

 هر

 در

 ر يي ي م

 و

 تي

 

رد2000 12درگ دراو سناكرف كي بسح رب طقف زرم ياه هرگ يموهوم و يقيقح بيارض تسين مزال) .زا رظن فرص الومعم هك

 اين فركانس را فركانس طبيع ايي كه در يك ركوردمي توان طيف كامل فركانس .)مي گيرني سيستم روي مرز در نظر ركورد زلزله

 .زلزله سيستم تجربه مي كند را به نرم افزار در هر گره وارد كرد و به ازاي نها مقادير حقيقي و موهومي را اختصاص داد

2000 سناكرف ن بسح رب و   در ن لحظه تشخيص داده  فركانس حاكم بر ديناميك سيستم را در هر مرحله زماني از تحليل

 در نضرايب حقيقي   فنر و ميراگر متناظر را  از ليست مقادير متناظر با طيف فركانس داده شده توسط كاربر برداشت كرده و موهومي را

كند

 

مي

 

حل

 

عددي

 

را

 

حاكم

 

ديناميكي

 

معادالت

 

و

 

داده

 

تشكيل

 

گره

.

اين

 

ضرايب

 

لحظه

 

بر ن

 

حاكم

 

فركانس

 

با

 

متناظر

 

بعد

 

زماني

 

مرحله

 

در

 به روز   و ميراگرها  تحليل مي شونفنرها  و مجددا  در يك تحليل ديناميكي.شده تا خرين فركانس مربوط ركورد زلزله مشخص شده

اگر فركانس حاكم بر سيستم در يك لحطه از مراحل.پس از ن تحليل تمام مي شو.غيرخطي تاريخچه زماني اين فرايند ادامه مي يابد

 در طيف فركانس داده شده به المان هاي پي با درونيابي نزديكترين فركانس موجود در طيف به2000وند وجود نداشته باشد زماني

.ن را انتخاب كرده و از ضرايب حقيقي و موهومي متناظر به ن استفاده مي كند

نويسادنوف كي سنادپما عبات كي هب طوبرم دناوت يم يكيمانيد يتخس سيرتام)زاسريز شور رد(يكيمانيد يتخس سيرتام ياه هيارد ا

پيشنهاد مي شود از طيف فركانس ركورد.در تعداد رديف هاي اين ليست محدوديتي وجود ندار.باش)در روش سلول(مرز داخلي 

باشد به عنوان مثال اگر زلزله مورد نظر.مربوط به زلزله اي كه تحليل ديناميكي غيرخطي تحت ن انجام مي شود استفاده كرد

 را

 زماني

 مراحل

 توان

 مي

0/1تقريبا

 زلزله

 اين

 ركورد

 اينكه

 به

 توجه

 با

 تا

 نمود

 تعريف

 ثانيه

12/5حدودا

 است

 ثانيه

125اي

 مرحله

 فركانس

 از اينبه اين ترتيب مي توانيم در ليست شكل فوق در ستون مربوط به فركا.در اين طيف داشته باشي0/1با فاصله زماني  فركانس125س

 به ازاي همه اين.استفاده كنيم فركانس ارائه125روش سلولي قادر است در اينجا تمام درايه هاي ماتريس سختي ديناميكي مرز داخلي را

 اين ضرايب در پنجره فوق ق.ضرايب حقيقي و موهومي متناظر نيز از اين طريق به دست مي ين.دهد بل تعريف به نرمبراي هر المان پيوند

 .افزار مي باشند

گرهي را تا به نجا ادامه داد كه كليه گره هاي2مي توان ترسيم المان پيون:6شكل

يكبار.به يكديگر متصل شون)بعد3در يك مدل واقعي(بعدي2واقع بر يك وجه 

به.شونگرهي به زمين متصل م1ديگر نيز اين گره هاي مرزي با المان هاي پيوند 

 سختي   ماتريس  اصلي  غيرقطر  هاي  درايه  هم  و  قطري  هاي  درايه  هم  ترتيب اين

 .ديناميكي مرز را مي توان وارد نمود

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 6/10

6

 ضرايب حقيقي و موهومي متناظر به اين طيف براي وارد كردن اطالعات مربوط به يك ماتريس سختي:7شكل جدول دريافت اطالعات طيف فركانس

 .ديناميكي

 اندركنش خاك و سازاستاتيكدر مسا لنرم افزارقابليت هاي ويژه .4

استف

 اندركنش

 مسئله

 حل

 به

 دادن

 جهت

 براي

 از نها

 بايد

 كاربر

 كه

 است

 ديناميكي

 هاي

 تحليل

 در

 افزار

 نرم

 كلي

 هاي

 توانايي

 شد

 مطرح

 كننچه

 اده

.

در مسائل ديناميكي اندركنش خاك و.ش خاك و سازه معموال ساده نبوده و توام با پيچيدگي هايي استنظيمات مورد نظر براي حل دقيق مسئله اندركن

ليكن در مسائل استاتيكي مطرح.وجود ندارSAP2000سازه مثل تحليل هاي تاريخچه زماني يا ناليز طيفي هيچ گزينه يا قابليت مستقيمي در نرم افزار 

 مثل ناليزدر اندركنش خاك و سازه كه توا  تحليل هاي استاتيكي و شبه استاتيكي خطي و غيرخطي باشند كه در بهسازي لرزه اي Pushoverم با

 گزينه هاي مستقيمي در اين نرم افزار وجود دارد  : در ادامه به نها اشاره خواهيم كر.ساختمان ها و طراحي بر اساس سطح عملكرد سازه ها كاربرد دارد

اعم يزاس يطخقباطم لFEMA440.رازفا مرنSAP2000يطخريغ يكيتاتسا هبش و يكيتاتسا ياه ليلحت يارب تسا رداقفده ناكمرييغت

.تنظيم مي شونFEMA440اين اثرات مطابق پيش فرض هاي.اثرات اندركنش خاك و سازه را طيف شتاب هدف اعمال كن)Pushoverناليز(

 

وارد

 

با

 

سينماتيك

 

اندركنش

 

همچوناثرات

 

پارامترهايي

 

مقادير

 

كردن

پ ي

 

موثر

 

ض عر

 

پ

 

ودن ب

 

ني ي م ز ر ي ز

 

مق ع

 

زمي

 

رشي ب

 

وج م

 

رعت س

و

ش ك ه

 

يب ر ض

شي ر ب

 وج م

 رعت س

قادر خواهدSAP2000به اين ترتيب)8شكل. (قابل تنظيم اس 0براي پايه ميرايي رايلي با فرض.در نظر گرفته مي شو

)9شكل. (ه انعطاف پذير اصالح كنبودن طيف هدف را با درنظرگيري پاي

قباطم ناكمرييغت حالصا ياهرتماراFEMA440زيلان ردPushover .كاخ شنكردنا تارثا يريگرظنرد هب رداق زين بيترت نامه هب رازفا مرن

)10شكل. (و سازه براي اصالح طيف مي باشد

 

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 7/10

7

 .را با درنظرگيري پايه انعطاف پذير اصالح كنب و تغييرمكان هدفشتطيفاسقادر9-SAP2000شكل

SAP2000نرم افزا.FEMA440خطي سازي معادل مطاب-8شكل

يرمكانقادر است براي تحليل هاي استاتيكي و شبه استاتيكي غيرخطي تغي

اثرات اندركنش خاك و سازه را طيف) Pushoverناليز(هدف 

.شتاب هدف اعمال كنتغييرمكان و 

 

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 8/10

8

 اندركنش خاك و سازه و مروري بر نرم افزارهاي تحليل ميدان سطح زادر مسا لنرم افزارمعرف .5

توسعه1993ش ديناميكي خاك و سازه توسط ادوارد ويلسون و همكارانش در سالبراي حل گستره وسيعي از مسائل اندركSASSI2000نرم افزار

انواع المان هاي.روش زيرسازه استفاده مي كنيك روش كلي دو و سه بعدي اجزاي محدود تحليل برهم كنش خاك و سازهاين نرم افزار از.داده شد

ازتقريب خطي سازي معادل واكنش ساختگابليت مدلسازي فونداسيون هاي شمعي وستون و صفحه اي با جرم و سختي و قسازه اي يك بعدي تير

عدم توانايي مدلسازي غيرخطي سازه و خاك و نداشتن محيط گرافيكي و دشواري كار با فايل ورودي متني از.جمله قابليت هاي اين نرم افزار است

 دادن ارتباطCSIدر موسسهSAP2000ه همان توسعه دهندگان نرم افزارالبته توسعه دهنگان ن .جمله مشكالت اين نرم افزار است  با هستند

تالش نها در حقيقت اضافه شدن. درحال برطرف كردن محدوديت هاي فوق مي باشنSASSI2000وSAP2000دوسويه بين نرم افزارهاي 

SASSI2000هبرازفا مرنSAP2000 ن دنمتردق ياه تيلباق زا ات تساتروص هب هزاس و كاخ يزاسلدم ريظ

قادر است فايل)به با14وايرش(در ويرايش هاي كنوني.SAP2000استفاده شوSSIغيرخطي و محيط گرافيكي كاربرپسند ن نيز در كارهاي 

به اين ترتيب.خته شده اسسSAP2000اين فايل همان مدلي است كه در)12شكل(.را به طور خودكار تهيه كنSASSI2000متني ورودي به 

 نتايج تحليل نيز درSASSI2000كه مدل از طريق اين فايل متني به محيط نرم افزار  رفته و مورد انجام تحليل اندركنش خاك و سازه قرار مي گيرد

 .قابل مشاهده و بررسي مي باشSAP2000محيط گرافيكي 

قادSAP2000نرم افزا.FEMA440مطاباصالح تغييرمكا-10شكل

است براي تحليل هاي استاتيكي و شبه استاتيكي غيرخطي تغييرمكان هدف 

و جابجاييك و سازه را طيف شتاباثرات اندركنش خ) Pushoverناليز(

.هدف اعمال كند

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 9/10

9

 .11 – SASSI2000SAP2000ش

 .1د

1D 2D 3D 1D 2D 3D Linear Nonlinear Linear Nonlinear

SHAKE Family (SHAKE2000 & ProShake) * * *

WAVES * * * *

FLUSH * * * (Axisymmetric) * * * * *

EERA * * *

NERA * * *

QUAKE/W (Geo Studio 2007) * * * * * *

SASSI2000 * * * * * * * *

SAP2000 * * * * * * * * * *

SAP2000 & SASSI2000 * * * * * * * * * *

ABAQUS * * * * * * * * * *

OpenSEES * * * * * * * * * *

Seismic AnalysisSoftware

  Modelling Structural Elements Soil Elements

E quivale nt Linear Nonli near & E last o P lasti c F reque nc y Domai n E xpli ci t F NA M odal Supe rpos iti on Ti me HistorySHAKE Family (SHAKE2000 & ProShake) * *

WAVES * *

FLUSH * *

EERA * *

NERA * *

QUAKE/W (Geo Studio 2007) * * * *

SASSI2000 * *

SAP2000 * * * * *

SAP2000 & SASSI2000 * * * * * *

ABAQUS * (with Programming) * * *

OpenSEES * (with Programming) * * * * *

Geotechnical Analysis CaseSoftware

7/17/2019 SAP2000 Abilities for Soil-Structure Interaction (Arabic)

http://slidepdf.com/reader/full/sap2000-abilities-for-soil-structure-interaction-arabic 10/10

10

 . – 1ج

مراجع

 

1. CSI SAP2000 14. Manuals & Technical Notes.

2. www.Berkley.edu/NIEES

2 .   .قنديل با درنظرگيربلند مجاور هم متكي بر شالوده هاي عميقسه بعدي وديناميكي غيرخطي سازه هاياندركن”). )1389و بهنام فر

 هاثرات پالستسسيته و   اي سازه  توسعه روش خرفتار غيرخطي زمين بر پاسخ لرزه  با  دان"ي سازي معادهمراه دهپايان نامه كارشناسي ارشد

 دانشگاه صنعتي اصفهان  .مهندسي عمران

Winkler Sup Structure Direct FEM

SHAKE Family (SHAKE2000 & ProShake) *

WAVES * *

FLUSH * *EERA *

NERA *

QUAKE/W (Geo Studio 2007) *

SASSI2000 * *

SAP2000 * * *

SAP2000 & SASSI2000 * * *

ABAQUS * * *

OpenSEES * * *

SoftwareAnalysis Method

Software  Advantages 

(Total  :  22)

SHAKE Family (SHAKE2000 & ProShake) 9

WAVES 11

FLUSH 14

EERA 9

NERA 9

QUAKE/W (Geo Studio 2007) 13

SASSI2000 14

SAP2000 20

SAP2000 & SASSI2000 22

ABAQUS 20

OpenSEES 21