دانلود پایان نامهكارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران (گرایش سازههای هیدرولیكی)
با عنوان:مقایسه شاخص آسیب قاب های بتن-آرمه و اعضای آن با بهره گرفتن از شبیه سازی عددی
پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران (سازه)
مقایسه شاخص آسیب قابهای بتنآرمه و اعضای آن با بهره گرفتن از شبیهسازی عددی
استاد راهنما
دکتر محمودرضا بنان
بهمن ماه 1391
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
مقایسه شاخص آسیب قابهای بتنآرمه و اعضای آن با بهره گرفتن از شبیهسازی عددی
روش طراحی آییننامههای موجود بر اساس طراحی مقاطع و اعضا میباشد و آییننامهها در مورد بررسی ظرفیت کل قاب و یا طبقات آن اجباری برای طراحان قرار ندادهاند. در این پژوهش با بررسی مود زوال قابهای منظم سه طبقه و سه دهانه بتنآرمه تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون در محیط نرمافزار OpenSees، نشان داده شده است که در بعضی موارد زوال طبقه یا کل قاب (مود زوال سیستمی سازه) می تواند حاکم باشد. به این صورت که قبل از زوال یکی از مفصلهای پلاستیک، ظرفیت کل قاب یا یکی از طبقات آن به میزان قابل توجهی افت کرده و کاربری خود را از دست میدهد. علاوه بر این تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری قاب مانند درصد میلگردهای طولی و عرضی مقاطع، نسبت برش پایه قاب به وزن کل آن در لحظه زوال (Plastic g-Factor)، g-Factor کاربردی، شکلپذیری نهایی، دوره تناوب مود اول و متوسط شاخصهای آسیب مقاطع بر مودهای زوال قابها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت مؤثرترین معیارهایی که بدون نیاز به انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون طراح را قادر به شناسایی امکان وقوع مود زوال سیستمی سازه مینماید به صورت پارامتر g-Factor کاربردی و نیز ترکیب نسبت درصد میلگرد طولی به میلگرد عرضی ستون و دوره تناوب مود اول سازه تشخیص داده شد. معیارهایی که از طریق انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون محاسبه و در تفکیک قابهای با مود زوال مفصل پلاستیک از سایر قابها مؤثر هستند نیز به صورت پارامتر Plastic g-Factor و ترکیب پارامتر g-Factor کاربردی و متوسط شاخصهای آسیب مقاطع معرفی شدهاند.
کلید واژهها: قابهای دوبعدی بتنآرمه، تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون، مود زوال قابهای بتنآرمه، مود زوال سیستمی سازه، شاخص آسیب، نرمافزار OpenSees
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1-3- مهندسی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد.. 4
1-3-1- چارچوب کلی طراحی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد.. 7
1-3-2- شکلپذیری (Ductility).. 10
1-5- روشهای مختلف تحلیل غیر ارتجاعی.. 15
1-5-1- تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 16
1-5-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون.. 17
1-5-2-1- توصیف تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون.. 17
1-5-2-2- برخی از روشهای تحلیل استاتیکی غیرخطی.. 19
1-5-2-3- شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان.. 21
1-6- معیارهای زوال (Failure Criteria).. 25
1-7- بیان مسئله و هدف تحقیق.. 26
1-8- روند دستیابی به هدف تحقیق.. 26
عنوان صفحه
فصل دوم: تاریخچه تحقیقات گذشته 30
2-2-1- شاخصهای آسیب موضعی.. 33
2-2-3- بررسی مقایسهای چند شاخص آسیب.. 39
2-3- معرفی روابط مربوط به چند شاخص آسیب شناخته شده 42
2-3-1- شاخص آسیب پارک و انگ.. 42
2-3-2- شاخص آسیب شکلپذیری برای مقاطع.. 43
2-3-3- شاخص آسیب شکلپذیری برای قابها.. 44
2-3-5- شاخص آسیب خستگی Low-Cycle. 46
2-3-6- شاخص آسیب نرمشدگی بیشینه.. 46
2-4- نحوه مدلسازی رفتار سازه.. 47
2-5- بررسی مود زوال قابهای بتنآرمه.. 48
فصل سوم: نحوه مدلسازی و انجام تحلیل غیرخطی 51
3-2- معرفی نرمافزار OpenSees. 52
3-3- معرفی و مدلسازی قابهای دو بعدی بتنآرمه مورد مطالعه 54
3-3-1- مشخصات فیزیکی قابهای دو بعدی انتخابی.. 54
3-3-2- نحوه بارگذاری قابها.. 54
3-3-3- چگونگی مدلسازی قابهای دو بعدی بتنآرمه در نرمافزار OpenSees 55
3-4- چگونگی انجام تحلیل و پایش پاسخهای موردنظر سازه 57
3-6-2- محاسبه شاخص آسیب شکلپذیری برای مقاطع بحرانی.. 72
عنوان صفحه
3-6-3- محاسبه شاخص آسیب شکلپذیری برای قابها.. 74
فصل چهارم: ارائه و بررسی نتایج تحلیلهای غیرخطی قابهای مورد مطالعه 77
4-2- روند انجام تحلیل غیرخطی قابها و نتایج مربوط به آن 79
4-2-1- دستهبندی قابها بر اساس مود زوال آنها.. 79
4-2-2- توزیع مفصلهای پلاستیک در لحظه زوال قابها.. 82
4-2-3- بررسی تغییرات پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع در طول تحلیل.. 88
4-2-4- بررسی تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری در نوع زوال قابها.. 98
فصل پنجم: خلاصه، نوآوری و نتیجهگیری 116
پیوست یک: امكانات نرمافزار OpenSees 125
پیوست دو: بررسی مدلهای مختلف ارائه شده برای مصالح 130
رفتار بتن محصور شده و محصور نشده.. 131
رفتار میلگردهای فولادی مسلح کننده.. 136
فهرست منابع و مآخذ پیوست دو.. 143
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 1- 1 نمودار جریانی فرآیند طراحی بر اساس سطح عملکرد.. 8
شکل 1- 2 نمودار تعیین نقاط لازم برای محاسبه شکلپذیری.. 11
شکل 1- 3 نمودار جریانی روش تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 16
شکل 1- 4 منحنی ظرفیت کلی (بارافزون) یک سازه.. 18
شکل 1- 5 روش طیف ظرفیت و نمودارهای ظرفیت و تقاضا نمونه.. 20
شکل 1- 6 منحنی نمونه طیف تقاضا برای شکلپذیریهای ثابت در روش N2 21
شکل 1- 7 شکلهای توزیع بار جانبی در تحلیل بار فزآینده.. 25
شکل 3- 1 ایدهآل سازی منحنی لنگر– انحنا.. 73
شکل 3- 2 ایدهآل سازی منخنی ظرفیت قاب.. 74
عنوان صفحه
شکل 4- 6 بیشینه شاخصهای آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 91
شکل 4- 7 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 91
شکل 4- 8 متوسط شاخصهای آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 92
شکل 4- 9 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 92
شکل 4- 11 متوسط شاخصهای آسیب طبقه اول نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 94
شکل 4- 12 متوسط شاخصهای آسیب طبقه دوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 94
شکل 4- 13 متوسط شاخصهای آسیب طبقه سوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 95
شکل 4- 14 بیشینه شاخصهای آسیب نسبت به متوسط شاخصهای آسیب 96
شکل 4- 15 متوسط شاخصهای آسیب طبقه سوم نسبت به متوسط کل شاخصهای آسیب مقاطع 96
شکل 4- 16 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به متوسط شاخصهای آسیب تیرها 97
شکل 4- 17 شاخص آسیب شکلپذیری قابها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام 97
شکل 4- 18 بیشینه شاخص آسیب نسبت به متوسط شاخص آسیب (در لحظه زوال) 103
شکل 4- 19 Plastic g-Factor (در لحظه زوال) نسبت به شکلپذیری نهایی قاب 104
شکل 4- 20 درصد میلگرد طولی به عرضی، ρl/ρs، تیر نسبت به ρl/ρs ستون 104
شکل 4- 21 ρ Ratio نسبت به ρl/ρs ستون.. 105
شکل 4- 22 ρRatio نسبت به ρl/ρs تیر.. 106
شکل 4- 23 ρl/ρs ستون نسبت به دوره تناوب مود اول.. 107
شکل 4- 24 g-Factor کاربردی نسبت به ρl/ρs قاب.. 107
شکل 4- 25 g-Factor کاربردی نسبت به ρl/ρs ستون.. 108
شکل 4- 26 Plastic g-Factor نسبت به ρl/ρs ستون.. 109
شکل 4- 27 شکلپذیری نهایی نسبت به دوره تناوب مود اول.. 109
شکل 4- 28 ρl/ρs قاب نسبت به شکلپذیری نهایی.. 110
شکل 4- 29 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به g-Factor کاربردی.. 111
شکل 4- 30 متوسط شاخصهای آسیب ستونها نسبت به شکلپذیری نهایی 111
شکل 4- 31 متوسط شاخصهای آسیب نسبت به شکلپذیری نهایی.. 112
شکل 4- 32 متوسط شاخصهای آسیب تیرها نسبت به متوسط شاخص آسیب ستونها 113
شکل پ2- 1 مدل مندر برای بتن.. 131
شکل پ2- 2 مدل هوشیکوما برای بتن.. 135
شکل پ2- 3 رفتار میلگرد مدفون در بتن.. 137
شکل پ2- 4 اثر لغزش پیوند (Bond Slip) در رفتار عنصر.. 140
عنوان صفحه
شکل پ2- 5 منحنیِ چرخهای فولاد.. 140
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 1- 1 سطوح عملکرد سازهای در بعضی از دستورالعملهای بهسازی لرزهای 6
جدول 1- 2 بعضی از شاخصهای آسیب متداول.. 13
جدول 2- 1 شاخصهای آسیب بر پایه مدلهای خطی معادل.. 37
جدول 3- 1 مشخصات فیزیکی مصالح در مدلهای مورد استفاده برای بتن و فولاد 56
جدول 3- 2 مشخصات قابهای مدل شده.. 60
جدول 4- 1 تعداد قابهای انتخابی به تفکیک مود زوال.. 82
جدول 4- 2 پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع و فضاهای بررسی شده توسط آنها.. 89
جدول 4- 3 پارامترهای موردنظر برای تفکیک قابهای با مود زوال مفصل پلاستیک و حدود آنها.. 99
جدول 4- 4 فضاهای بررسی شده برای تفکیک و میزان خطای آنها برای دستهبندی قابها.. 113
فصل اول
1- مقدمه
1-1- پیشگفتار
کشور ایران از جمله مناطق زلزلهخیز جهان است که هر چند وقت یک بار زلزلههای شدیدی در آن به وقوع میپیوندد و متأسفانه تاکنون خسارات مالی و جانی زیادی نیز در بر داشته است. تحقیقات در زمینه علم مهندسی زلزله همواره با هدف کاهش خسارات جبران ناپذیر پدیده زلزله ادامه داشته است. با توجه به پیشرفت علوم کاربردی و توان پردازش رایانهها، ایدهها و دیدگاههای مهندسی زلزله نیز ارتقاء قابل توجهی پیدا کرده است. مقاومسازی ساختمانهای موجود در برابر زمینلرزه نیز به دلیل تأثیر قابل توجهی که در نجات جان انسانها دارد به صورت چشمگیری در حال گسترش است. بیتردید اساسیترین مرحله در طراحی یا مقاومسازی سازهها در برابر زمینلرزه، تعیین نیروهای لرزهای در سازهها میباشد.
یک سازه ایمن و مقاوم در برابر زمینلرزه در درجه اول میباید امنیت جانی ساکنان را فراهم ساخته و در درجه دوم خسارات مالی و اقتصادی ناشی از زلزله را کمینه سازد. برای رسیدن به این هدف باید اطمینان پیدا کرد که سازه موردنظر با پشت سر گذاشتن زمین لرزههایی با شدتهای مختلف در شرایط قابل قبولی باقی میماند. بنا به تعریف یک ساختار مقاوم لرزهای ساختاری است که در زلزلههای خفیف که تقریباً به صورت مداوم به وقوع میپیوندند بدون خسارت باقی بماند، در زلزلههای متوسط دچار خسارات سازهای نشود و خسارات غیرسازهای اندکی به آن وارد شود و در زلزلههای بزرگ که به ندرت به وقوع میپیوندد پایدار بماند و دچار خرابی کلی نشود، به طوری که جان ساکنین مورد تهدید قرار نگیرد ]1[. رسیدن به این اهداف نیازمند بهکارگیری روشهای نوین طراحی لرزهای و مهندسی زلزله، استفاده از سیستمهای باربر و مقاوم سازهای و سیستمهای ایمن غیرسازهای و بهره گیری از تکنولوژیهای اجرای مناسب میباشد.
1-2- طراحی لرزهای
یک سازه در طول عمر مفید خود عموماً در معرض بارهای مختلف و ترکیبات آنها قرار میگیرد. عملکرد بارهای لرزهای معمولاً عامل اساسی در طراحی سازهها در نواحی لرزهخیز میباشد. طراحی لرزهای سازهها با هدف تأمین مقادیر ظرفیتی مورد نیاز سازه (از جمله مقاومت، سختی، شکلپذیری و …)، در اعضای سازهای و غیرسازهای، به نحوی که با گذراندن سطح مشخصی از خطر زلزله، ساختمان با ضریب اطمینان قابل قبولی در سطح عملکردی مورد انتظار خود باقی بماند، صورت میگیرد.
به این ترتیب سه مفهوم اصلی در طراحی لرزهای ساختمانها مطرح میشود:
– سطح خطر زلزله[1]
– سطح عملکرد[2] مورد انتظار پس از زلزله
– سطح اطمینان[3]
سطح خطر زلزله به عنوان تنها پارامتر طراحی سالهاست که مبنای فلسفه طراحی لرزهای یک سطحی در بسیاری از آئین نامههای زلزله بوده است. با وقوع زلزلههای دهه 1990 از جمله زلزله سال 1994 نورتریج[4] و میزان خسارات بسیار زیاد ناشی از آنها، تفکر طراحی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد[5] (PBSD) با انتشار دستورالعمل [6]SEAOC Vision 2000 ]2[ متولد شد. با توجه به طبیعت تصادفی بودن زلزله و رفتار سازه، میتوان با تعیین حوزه اطمینان برای در نظر گرفتن احتمالات در طراحی، روش طراحی را به طراحی لرزهای احتمالاتی بر مبنای سطح عملکرد[7] تغییر داد ]3[.
1-3- مهندسی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد
به مجموعه ای از فرآیندهای طراحی، ارزیابی، ساخت و نگهداری سازههای مهندسی به طوری که سازه حاصل بتواند شدتهای متفاوتی از ارتعاش زمینلرزه را با تحمل سطوح محدودی از خسارت پشت سر بگذارد، مهندسی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد[8] گفته میشود. در واقع مهندسی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد شامل انتخاب سیستم سازهای و هندسه مناسب، انتخاب معیارهای مناسب طراحی و ارائه جزئیات اجرایی اجزای سازهای و غیرسازهای، همچنین اعمال نظارت به کیفیت اجرا و عملیات مراقبت و نگهداری سازه در طول زمان است، به گونهای که خسارت ایجاد شده در سازه موردنظر، در سطح مشخصی از ارتعاش پایه با حوزه اطمینان مناسب، از مقدار حدی مجاز تجاوز نکند. طراحی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد زیر مجموعه ای از مهندسی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد میباشد که به فرآیند طراحی می پردازد. به عبارتی مجموعه اقدامات در مرحله طراحی اعم از انتخاب سطوح عملکرد، بررسی و ارزیابی ساختگاه، انتخاب الگوی طراحی، طراحی اولیه و نهایی، کنترل کفایت طرح و … به نام طراحی لرزهای بر مبنای سطح عملکرد خوانده میشود ]4 و 3[.
[1] Seismic Risk Level
[2] Performance Level
[3] Reliability Level
[4] Northridge
[5] Performance-Based Seismic Design
[6] Structural Engineers Association Of California
[7] Probabilistic Performance-Based Seismic Design
[8] Performance-Based Seismic Engineering
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 و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
تعداد صفحه :161
قیمت : 14700 تومان
