تحلیل پاسخ دینامیکی سازه های بلند تحت تأثیر نیروی محوری

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 3، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 22، اردیبهشت 1397، صفحه 41-56   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v31i2.56550

نویسندگان

مهرداد محمدنژاد^* ؛ حسن حاجی کاظمی

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این تحقیق، معادلات انتگرالی تضعیف شده جهت محاسبه فرکانس های طبیعی ارتعاش سازه های بلند دارای جرم و سختی متغیر در ارتفاع و تحت تأثیر نیروی محوری ارائه شده است. معادله دیفرانسیل حاکم بر ارتعاش آزاد یک تیر کنسول غیرمنشوری با سختی برشی و سختی خمشی و تحت تأثیر نیروی محوری، از طریق چهار مرتبه انتگرال گیری پی در پی به فرم تضعیف شده ی آن تبدیل شده است. با تقریب تابع مد شکل ارتعاش توسط یک سری توانی، معادله انتگرالی به یک دستگاه معادلات جبری خطی تبدیل شده است. در نهایت با محاسبه جواب غیر بدیهی دستگاه معادلات ، فرکانس های طبیعی ارتعاش سازه بلند بدست آمده است. سازه مورد نظر در نرم افزار SAP-2000 مدل سازی شده و نتایج تحلیل به کمک روش ارائه شده، نتایج مدل سازی در نرم افزار و همچنین نتایج بدست آمده از روشهای سایر محققین با یکدیگر مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها

سازه بلند؛ تیر برشی- خمشی؛ فرم تضعیف شده؛ معادله انتگرالی؛ نیروی محوری؛ فرکانس طبیعی ارتعاش

سایر فایل های مرتبط با مقاله

3-hajikazemi-Edited.pdf

مراجع

Kazaz, İ. and Gülkan P., "An Alternative Frame-shear Wall Model: Continuum Formulation", Struct. Design Tall Spec. Build., Vol. 21, pp. 524–542, (2012).

2. Park, YK, Kim, HS. and Lee, DG., "Efficient Structural Analysis of Wall–frame Structures", Struct. Design Tall Spec. Build., Vol. 23, pp. 740–759, (2014).

3. Rahgozar, R., Mahmoudzadeh, Z. and Malekinejad, M., "Dynamic Analysis of Combined System of Framed Tube and Shear Walls by Galerkin Method Using B-spline Functions", The Structural Design of Tall and Special Buildings, DOI: 10.1002/tal.1201. (2014).

4. Kamgar, R. and Saadatpour, MM., "A Simple Mathematical Model for Free Vibration Analysis of Combined System Consisting of Framed Tube, Shear Core, Belt Truss and Outrigger System with Geometrical Discontinuities", Journal of Applied Mathematical Modeling, Vol. 36, pp. 4918–30, (2012).

5. Malekinejad, M. and Rahgozar, R., "A Simple Analytic Method for Computing the Natural Frequencies and Mode Shapes of Tall Buildings", Journal of Applied Mathematical Modeling, Vol. 36, pp. 3419–32, (2012).

6. Malekinejad, M. and Rahgozar, R., "An Analytical Model for Dynamic Response Analysis of Tubular Tall Buildings", The Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 23, pp. 67-80, (2014).

7. Zalka, KA., "Torsional Analysis of Multi-storey Building Structures under Horizontal Load", Struct. Design Tall Spec. Build., Vol. 22, pp. 126–43, (2013).

8. Mohammadnejad, M., "A New Analytical Approach for Determination of Flexural, Axial and Torsional Natural Frequencies of Beams", Structural Engineering and Mechanics an International Journal, Vol. 55, pp. 655-674, (2015).

9. Mohammadnejad, M., Saffari, H. and Bagheripour, MH., "An Analytical Approach to Vibration Analysis of Beams with Variable Properties", Arabian Journal for Science and Engineering, Vol. 39, pp. 2561-2572, (2014).

10. Saffari, H. and Mohammadnejad, M., "On the application of weak form integral equations to free vibration analysis of tall structures", Asian Journal of Civil Engineering (BHRC), Vol. 16, pp. 977-999, (2015).

11. Saffari, H., Mohammadnejad, M. and Bagheripour, MH., "Free vibration analysis of non-prismatic beams under variable axial forces", Structural Engineering and Mechanics An International Journal, Vol. 43, pp. 561-82, (2012).

12. Lee, WH., "Free vibration analysis for tube-in-tube tall buildings", J. Sound Vib., Vol. 303, pp. 287–304, (2007).

13. Kaviani, P., Rahgozar, R. and Saffari, H., "Approximate analysis of tall buildings using sandwich beam models with variable cross section", The Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 17, pp. 401-418, (2008).

14. Tarjan, G. and Kollar, LP., "Approximate analysis of building structures with identical stories subjected to earthquakes", International Journal of Solids and Structures, Vol. 41, pp. 1411–1433, (2004).

15. Potzta, G. and Kollar, LP., "Analysis of building structures by replacement sandwich beams", International journal of solid and structures, Vol. 40, pp. 535-553, (2003).

16. Li, QS., Fang, JQ. And Jeary, AP., "Free vibration analysis of cantilevered tall structures under various axial loads", Journal of Engineering Structures, Vol. 22, pp. 525-534, (2000).

17. Lee, J., Bang, M. and Kim, JY., "An analytical model for high-rise wall-frame structures with outriggers", The Structural Design of Tall and Special Buildings., Vol. 17, pp. 839–851, (2008).

18. Kwan, AKH., "Simple method for approximate analysis of framed tube structures", Journal of Structural Engineering., Vol. 120, pp. 1221–1239, (1994).

19. Stafford Smith, B. and Coull, A., "Tall Building Structures: Analysis and Design", Wiley, New York, (1991).

20. Taranath, BS., "Structural Analysis and Design of Tall Buildings", McGraw-Hill, New York, (1988).

21. Bozdogan, KB., "An approximate method for static and dynamic analysis of symmetric wall-frame buildings", The Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 18, pp. 279–290, (2009).

22. Li, QS., "A new exact approach for determining natural frequencies and mode shapes of non-uniform shear beams with arbitrary distribution of mass or stiffness", International Journal of Solids and Structures, Vol. 37, pp. 5123-41, (2000).

23. Kamgar, R. and Rahgozar, R. "A simple approximate method for free vibration analysis of framed tube structures", The Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 22, pp. 217-234, doi:10.1002/tal.680, (2013).

24. Clough, RW. and Penzien, J., "Dynamics of Structures", McGraw-Hill Book Company, New York, (1975).

25. Chopra, AK., "Dynamics of Structures Theory and Application to Earthquake Engineering", Prentice Hall, New Jersey, (1995).