پایان نامه توسعه منحنی های شکنندگی برای ارزیابی لرزه ای سازه های فولادی

دانشگاه آبا

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه دوره کارشناسی ارشد مهندسی عمران- سازه

توسعه منحنی های شکنندگی برای ارزیابی لرزه ای سازه های فولادی

استاد راهنما:

جناب آقای دکتر محسن خطیبی نیا

استاد مشاور:

جناب آقای دکتر غلامرضا عاطفت دوست

بهمن 1392

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

امروزه ارزیابی عملکرد سازه­ ها در برابر زلزله، به یکی از بحث ­های رایج در بین محققین تبدیل شده­است. یکی از ابزار های کلیدی در ارزیابی آسیب ­پذیری لرزه­ای سازه­ ها، توابع شکنندگی است که احتمال فراگذشت آسیب سازه از یک سطح آسیب مشخص را برای چندین سطح خطر از جنبش­های لرزه­ای زمین بیان می­نماید. هدف از این مطالعه، تعیین منحنی شکنندگی آسیب­پذیری لرزه­ای سیستم ساختمانی فولادی طراحی شده بر اساس آیین­ نامه­ی طراحی ایران بر روی خاک نوع III در منطقه­ای با خطر لرزه­ای زیاد می­باشد. مدل­ های مورد نظر، ساختمان ­های فولادی 5، 8 و12 طبقه­ی با سیستم قاب مقاوم خمشی ویژه می_­باشند. مدل سازی این ساختمان ­ها در نرم افزار opensees انجام شده و تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی (IDA) برروی مدل­ ها انجام گرفته­است. در این بررسی، تغییر مکان جانبی نسبی سازه­ ها به عنوان معیار آسیب در نظر گرفته شده است. حدود تعیین شده برای تغییر مکان جانبی نسبی در دستورالعمل HAZUS برای تعیین حالات خرابی مورد استفاده قرار گرفته­ است که این حالات خرابی عبارتند از: حالت خرابی کم، متوسط، گسترده و کلی.

منحنی شکست سازه­ ها بر اساس مقادیر تغییر مکان جانبی نسبی و ضرایب موجود در دستور العمل HAZUS تهیه شده ­اند. نتایج بدست آمده نشان می­ دهند که با افزایش تعداد طبقات ، شکنندگی افزایش می­یابد

در سازه های مدل شده در حالات خرابی کم و متوسط منحنی های شکست مدل های 5 و 8 طبقه بسیار به هم نزدیک هستند و منحنی شکست مدل 12 طبقه فاصله­ی نسبتاً قابل توجهی با منحنی شکست دو مدل دیگر دارد.

فهرست مطالب

فصل اول: کلیات تحقیق…………………………………………………………………………………………………………..1

1-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………..2

1-2 شرح مسئله……………………………………………………………………………………………………………………..3

1-3 اهداف و ضرورت تحقیق………………………………………………………………………………………………….4

1-4 روش اجرای طرح و مدل­های مورد بررسی…………………………………………………………………………5

1-5 ساختار پایان نامه ………………………………………………………………………………………………………………5

فصل دوم: منحنی های شکنندگی……………………………………………………………………………………………..6

2-1 منحنی­های شکنندگی لرزه­ای……………………………………………………………………………………………..7

2-1-1  منحنی­های شکنندگی تجربی………………………………………………………………………………………..8

2-1-2 منحنی­های شکنندگی بر اساس قضاوت مهندسی……………………………………………………………..9

2-1-3 منحنی­های شکنندگی تحلیلی………………………………………………………………………………………..9

2-1-4 منحنی شکنندگی ترکیبی……………………………………………………………………………………………….12

2-2 توابع شکنندگی………………………………………………………………………………………………………………..12

2-3 حالات خرابی در دستورالعمل HAZUS…………………………………………………………………………..13

2-4 دستورالعمل HAZUS……………………………………………………………………………………………………13

2-4-1 طبقه ­بندی ساختمان­ها در HAZUS……………………………………………………………………………..15

2-4-2 منحنی شکست در HAZUS………………………………………………………………………………………16

2-5 پیشینه­ی تحقیق………………………………………………………………………………………………………………..18

2-5-1 پژوهش جوزف کارلو مارانو و همکاران…………………………………………………………………………20

2-5-2 مطالعات روییزگارسیا و همکاران…………………………………………………………………………………..26

2-5-3 مطالعات شکنندگی در تایوان برای زلزله­ی چی­چی………………………………………………………….28

2-5-4 مطالعات میشاییل تانتالا و جورج دوداتیس………………………………………………………………………29

2-5-5 مطالعات اربریک و ال­ناشی…………………………………………………………………………………………..32

2-5-6 سایر مطالعات……………………………………………………………………………………………………………..34

فصل سوم: قاب های مقاوم خمشی فولادی………………………………………………………………………………..47

3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………48

3-2 قاب های خمشی كاملاً صلب و نیمه صلب…………………………………………………………………………50

3-2-1 قاب های خمشی كاملاً صلب……………………………………………………………………………………….50

3-2-2 قاب های خمشی نیمه صلب…………………………………………………………………………………………50

3-4 انواع قاب های مقاوم خمشی MRF…………………………………………………………………………………50

3-4-1 قاب های خمشی ویژه…………………………………………………………………………………………………51

3-5 شکل پذیری……………………………………………………………………………………………………………………58

3-5-1 انتخاب عضوی از قاب خمشی به عنوان عضو شکل پذیر………………………………………………….59

3-6 مقایسه مکانیزم های خرابی در قاب خمشی فولادی……………………………………………………………..60

فصل چهارم: مطالعات عددی……………………………………………………………………………………………………62

4-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………..63

4-2 پارامترهای قاب های مورد تحلیل………………………………………………………………………………………64

4-3 انتخاب رکوردهای زلزله……………………………………………………………………………………………………65

4-4 معرفی اجمالی نرم افزار OpenSees………………………………………………………………………………..66

4-4-1 ویژگی های نرم افزار OpenSees………………………………………………………………………………..67

4-5 شاخص آسیب و سطوح آسیب………………………………………………………………………………………….67

4-6 بررسی روش تحلیل دینامیكی افزایشی (IDA)…………………………………………………………………..68

4-6-1 تحلیل دینامیكی افزایشی (IDA)…………………………………………………………………………………..68

4-6-2 ورودیها و خروجی های تحلیل دینامیكی غیر خطی افزایشی………………………………………………..70

4-6-3 تحلیل دینامیكی افزایشی تك ركورده……………………………………………………………………………..72

4-6-4 تحلیل دینامیكی افزایشی چند ركورده……………………………………………………………………………..74

4-6-5 منحنی تحلیل دینامیكی افزایشی (IDA)………………………………………………………………………..75

4-6-6 دسته منحنیIDA………………………………………………………………………………………………………..75

4-6-7 انتخاب IM  و روش صحیح مقیاس كردن……………………………………………………………………..77

4-6-8  روش های مختلف بدست آوردن رابطه IM در مقابل EDP…………………………………………..79

4-6-9 استفاده از نتایج IDA و بدست آوردن مقدار(…………………………………………………79

4-7 تحلیل مدل……………………………………………………………………………………………………………………..80

4-8  کلیات تحلیل نیاز لرزه­ای احتمالاتی………………………………………………………………………………….80

4-9 مدل­های نیاز لرزه­ای احتمالاتی…………………………………………………………………………………………..81

4-10 تحلیل شکنندگی لرزه­ای مدل­ها……………………………………………………………………………………….85

4-10-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….85

4-10-2  روش تحقیق…………………………………………………………………………………………………………….87

4-10-3 منحنی های شکنندگی مربوط به سازه ی مورد مطالعه…………………………………………………….87

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………………………………..93

5-1 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………..94

5-2 پیشنهادها………………………………………………………………………………………………………………………..95

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………..97

ضمیمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..104

فصل اول

کلیات تحقیق

1-1 مقدمه

انسان از آغاز خلقت همواره با موضوع بلایای طبیعی مواجه بوده و تلاش نموده­ است تا این حوادث و سوانح طبیعت را مدیریت و كنترل نماید و زندگی خود را از این خطرات، ایمن و محفوظ دارد. از میان بلایای طبیعی، زلزله از ویژگی­های خاصی برخوردار بوده و در قرن گذشته با توجه به عوامل زیر اهمیت بیشتری به مدیریت بحران زلزله داده شده است:

• افزایش تعداد شهر ها در نقاط مختلف كه بسیاری در مناطق فعال لرزه­ خیز واقعند.
• گسترش و توسعه شهرها به گونه­ای كه گسل­های زیادی در داخل شهرها قرار گرفته­اند.
• افزایش تراكم جمعیت شهرها كه باعث افزایش تعداد قربانیان زلزله گردیده است.
• افزایش كمی و كیفی تأسیسات و امكانات مختلف شهری، كه باعث افزایش سرمایه ­گذاری انسان در شهرها و گسترش خسارات مالی ناشی از زلزله شده ­است.
• پیشرفت دانش لرزه ­شناسی و مهندسی زلزله، كه بشر را قادر به ثبت اطلاعات زلزله ­های گذشته و تجزیه و تحلیل هر چه دقیق­تر آنها نموده است.

ایران از نظر لرزه ­خیزی در منطقه­ی فعال جهان قرار دارد و به گواهی اطلاعات حاصل از مستندات علمی و مشاهدات قرن بیستم از خطر پذیرترین مناطق جهان در اثر زمین ­لرزه­ های پرقدرت محسوب می­شود. در سال­ های اخیر به طور متوسط هر پنج سال یک زمین­ لرزه با صدمات جانی و مالی بسیار بالا در نقطه ای از كشور رخ داده است و در حال حاضر ایران در صدر كشور هایی است  كه وقوع زلزله در آن با تلفات جانی بالا همراه است.

گرچه جلوگیری كامل از خسارات ناشی از زلزله­ های شدید بسیار دشوار و حتی غیر ممکن است، لیكن با افزایش سطح اطلاعات در رابطه با لرزه­ خیزی كشور و مطالعه دقیق وضعیت آسیب­ پذیری ساختمان ­ها،  تأسیسات زیربنایی و شریان­ های حیاتی و ایمن ­سازی و مقاوم­ سازی صحیح و اصولی آنها، می توان تا حد مطلوب تلفات و خسارات ناشی از زلزله­ های آتی را كاهش داد.

امروزه یکی از راه ­های بررسی آسیب ­پذیری ساختمان ­های موجود، استفاده از منحنی ­های شکنندگی^[1] می­ باشد که این منحنی ­ها می توانند کاربرد های فراوانی قبل و بعد از زلزله داشته باشند.

1-2 شرح مسئله

    خطر لرزه ­ای بیانگر پتانسیل خسارت ایجاد شده در سازه ناشی از وقوع زلزله است. خسارت یا شکست در سیستم سازه ای، بصورت عدم حفظ عملکرد مطلوب آن در هنگام وقوع زلزله تعریف می­شود ( Nielson^[2]، 2005 ).

به منظور تحلیل شکست از دیدگاه مهندسی در یک سیستم سازه­ای، بایستی آستانه­ ی رخداد شکست با بهره گرفتن از پارامتر های ریاضی به صورت کمی بیان شود. یکی از پارامتر های مهم در برآورد خسارت سازه­ ای بزرگی و شدت زمین­ لرزه می­باشد. از جمله پارامتر هایی که در تحلیل شکنندگی  بعنوان معیار بزرگی و شدت جنبش­ های لرزه­ ای زمین در نظر گرفته می­شود، می­توان از بیشینه شتاب زمین (PGA)، بیشینه سرعت زمین (PGV)، بیشینه تغییر مکان زمین (PGD)، شتاب طیفی (S_a)، سرعت طیفی (S_v)، تغییر مکان طیفی (S_d) و شدت مرکالی نام برد( شهسوار، 1381).

در برآورد خطر لرزه ­ای سازه پارامتر هایی نظیر شکل پذیری تغییر مکانی، شکل پذیری انحنایی، تغییر مکان مطلق عضو، انرژی هیسترتیک جذب شده توسط المان و …. برای تعیین حالات خسارت مورد استفاده قرار می­گیرد. در تحلیل آسیب پذیری یک سیستم، به دنبال جمع ­آوری و پردازش داده­ های پاسخ سازه تحت اعمال جنبش شدید زمین هستیم. به منظور پردازش آماری رفتار سازه­ های مختلف، با بهره گرفتن از تئوری احتمالات می توان ارتباط بین شدت زلزله و آسیب پذیری سازه ­ها را در قالبی آماری مورد بررسی قرارداد. بررسی این ارتباط از دو دیدگاه حائز اهمیت است:

• با در دست داشتن ارتباط آماری بین شدت زلزله و گسترده آسیب سازه­ ها می توان پیامد های رخداد زلزله­ های آینده را پیش ­بینی نمود.
• با شناخت بیشتر نقص­ های موجود در طراحی سازه­ ها، امکان بهبود بیشتر آیین­نامه­ های لرزه­ ای فراهم شده و در نهایت باعث افزایش ایمنی سازه­ ها می­گردد (Nielson، 2005).

یکی از ابزارهای کلیدی در ارزیابی خطر­پذیری لرزه ای ^[3]که امروزه استفاده از آن رواج یافته است، منحنی شکنندگی است. منحنی شکنندگی، احتمال فراگذشت آسیب سازه از یک سطح آسیب مشخص را برای چندین سطح خطر از جنبش های لرزه ای زمین بیان می­ کند. این منحنی کاربردهای فراوانی قبل و بعد از وقوع زلزله دارد، بطوریکه ضمن ارزیابی آسیب پذیری لرزه­ای در مواردی دیگر از جمله تعیین اولویت­ ها در مقاوم­ سازی سازه­ ها و همچنین برنامه ­ریزی مدیریت بحران مورد استفاده قرار می­گیرد.

[1] Fragility curve

[2] Nielson

[3] Seismic Risk Assessment

تعداد صفحه : 92

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.