دانشگاه شمال

دانشکده فنی مهندسی

پایان نامه جهت اخذ مدرک کارشناسی ارشد

رشته عمران- سازه

عنوان پایان نامه:

بررسی اثر اندرکنش خاک و سازه بر روی باز توزیع نیروها در المان های سازه های فولادی

استاد راهنما:

جناب آقای دکتر محمود حسن پور

استاد مشاور:

جناب آقای دکتر سیروس غلامپور

 بهار 91

(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)

چكیده  

در کشور ما اغلب سازه ها  و شاید تمامی ساختمان های متعارف به طور مستقل تحلیل و طراحی می شوند، بدین معنی که این سازه ها عمدتا” توسط نرم افزارهای متعارف  و با در نظر گرفتن یک تکیه گاه صلب و یا مفصلی، تحلیل و طراحی شده و سپس نیروهای بدست آمده در پای ستون ها برای تحلیل و طراحی پی سازه مورد استفاده قـــــــــــرار می گیرند. دراین روند توجهی به تاثیر نشست پی بر توزیع نیروها در المان های سازه نمی شود. اندركنش بین سازه، پی و خاك زیرین آن رفتار واقعی سازه را در مقایسه با حالتی كه سازه به تنهایی بررسی می‌شود تغییر می‌دهد. در این پایان نامه ساختمان های فولادی مختلف همراه با پی و خاک زیر پی آنها مدلسازی شده اند، سپس نتایج تحلیل سازه های مذکور را با نتایج تحلیل همان سازه ها که در حالت متعارف مدلسازی شده اند مقایسه می شود تا میزان تاثیرات اندرکنش خاک و سازه بر باز توزیع نیروها در المان های ساختمان های فولادی و در نهایت میزان اعتبار روش های متعارف استفاده شده در کشور جهت تحلیل و طراحی ساختمان های مذکور مشخص شود.

واژه‌های كلیدی: اندرکنش- خاک- سازه- سازه های فلزی- بازتوزیع- نیرو  .

فهرست مطالب

     فصل اول: مقدمه 1

1-1)  پیشگفتار 2

1-2)  مفهوم اندركنش خاك- سازه 2

1-2-1) اندركنش خاك- سازه استاتیكی 4

1-2-2) اندركنش خاك- سازه دینامیكی 5

1-3)  لزوم انجام تحقیق حاضر 6

1-4)  اهداف پایان نامه 7

1-5)  روش انجام پروژه 7

     فصل دوم: مروری بر مطالعات گذشته 8

2-1)  مقدمه 9

2-2)  مروری بر مطالعات و تحقیقات گذشته 9

     فصل سوم: نشست ساختمان 15

3-1)  مقدمه 16

3-2)  انواع نشست 16

3-2-1) نشست آنی 16

3-2-1-1) محاسبه نشست آنی 17

3-2-1-2) روش‌های متداول تعیین E 24

3-2-1-3) رفتار الاستیک خاک 31

3-2-2) نشست تحكیم 33

3-2-2-1) محاسبه نشست تحكیم 34

3-2-3) نشست تحكیم ثانویه 39

3-2-3-1) خاك‌های نیمه اشباع 40

3-3)  نشست نهایی 40

3-4)  نشست غیر یکنواخت 40

3-4-1) شكل‌های نشست غیریكنواخت 41

3-4-2) علل بروز نشست غیریكنواخت 43

3-4-2-1) تغییر لایه‌های زمین 43

3-4-2-2) تغییر در بار وارد بر پی 43

3-4-2-3) پی گسترده بزرگ و انعطاف‌پذیر 44

3-4-2-4) تفاوت در زمان ساخت 44

3-4-2-5) تغییر در شرایط ساختگاه 44

     فصل چهارم: روش های مدل سازی پی و خاک زیر آن 45

4-1)  مقدمه 46

4-2)  روش های مدل سازی پی ساختمان 46

4-2-1) پی صلب و پی انعطاف پذیر 46

4-2-2) نحوة مدل كردن پی انعطاف‌پذیر 47

4-3)  روش های مدل‌سازی خاك پی 48

4-3-1) تعیین سختی فنر 49

4-3-2) بهبود مدل‌سازی خاك با فنر 54

4-3-2-1) روش اول: افزایش سختی فنرهای كناری یا كاهش سختی فنرهای مركزی 54

4-3-2-2) روش دوم: متصل كردن فنرها 55

4-3-2-3) روش سوم: روش المان سطحی 55

4-3-3) نتیجه گیری 56

     فصل پنجم: مدل سازی و تحلیل نتایج 57

5-1)  مقدمه 58

5-2)  خصوصیات ساختمان های مدل شده 58

5-2-1) اسکلت                                                                                                            59

5-2-2) پلان                                                                                                            59

5-2-3) پی                       61

5-2-4) ارتفاع و تعداد طبقات 61

5-2-5) نوع سیستم سازه‌ای 61

5-2-6) نوع خاك                                                                                                            61

5-2-7) بارگذاری ساختمان و آئین‌نامه‌های استفاده شده 62

5-3)  نرم‌افزار مورد استفاده 63

5-4)  مدل سازی اندرکنش خاک-سازه 64

5-4-1) مدل سازی پی ساختمان 64

5-4-2) مدل سازی خاک زیر پی 67

5-4-2-1) محاسبه مدول بستر برای ساختمان با پلان باریک 67

5-4-2-2) محاسبه مدول بستر برای ساختمان با پلان عریض 69

5-4-2-3) محاسبه سختی فنرها و تعریف نمودن فنرها در محیط نرم افزار SAP 71

5-4-3) یکپارچه سازی المان های روسازه، پی و خاک زیر پی 73

5-5)  روش تحلیل اندركنش 74

5-6)  ارائه و تفسیر نتایج 74

5-6-1) ساختمان های فولادی با سیستم سازه ای قاب خمشی 75

5-6-1-1) ساختمان پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده 75

5-6-1-2) ساختمان پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری 78

5-6-1-3) ساختمان ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده 79

5-6-1-4) ساختمان پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 81

5-6-1-5) ساختمان پنج طبقه با پلان عریض و پی نواری 85

5-6-1-6) ساختمان ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 88

5-6-1-7) ساختمان ده طبقه باپلان عریض و پی نواری 91

5-6-2) ساختمان های فولادی با سیستم سازه ای قاب مهاربندی 92

5-6-2-1) ساختمان پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده 92

5-6-2-2) ساختمان پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری 95

5-6-2-3) ساختمان ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده 96

5-6-2-4) ساختمان پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 98

5-6-2-5) ساختمان پنج طبقه با پلان عریض و پی نواری 101

5-6-2-6) ساختمان ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 102

5-6-2-7) ساختمان ده طبقه با پلان عریض و پی نواری 104

5-6-3) ساختمان های فولادی با سیستم سازه ای مختلط 106

5-6-3-1) ساختمان پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 106

5-6-3-2) ساختمان ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 109

5-7)  نتیجه گیری کلی 112

5-7-1) تاثیر اندرکنش بر نیروی محوری 112

5-7-1-1) تاثیر ابعاد پلان 113

5-7-1-2) تاثیر تعداد طبقات 114

5-7-1-3) تاثیر نوع پی 114

5-7-1-4) تاثیر سیستم سازه ای 114

5-7-2) تاثیر اندرکنش بر لنگر خمشی 115

5-7-2-1) تاثیر ابعاد پلان 115

5-7-2-2) تاثیر تعداد طبقات 116

5-7-2-3) تاثیر نوع پی 116

5-7-2-4) تاثیر سیستم سازه ای 116

     فصل ششم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات 117

6-1)  مقدمه 118

6-2)  نتیجه گیری نهایی 118

6-3)  پیشنهاد در مورد تحقیقات آینده 120

     فهرست منابع و مآخذ 122

فهرست شکل‌ها

شکل ‏1‑1: بازتوزیع نیروهای قاب بواسطه اندركنش بین خاك و سازه]1 [ 3

شکل ‏3‑1: نمودار پیشنهادی باولز برای بدست آوردن ضریب عمق ( )]1[ 18

شکل ‏3‑2: مفهوم E در آزمایش تك محوری]1[ 24

شکل ‏3‑3: مرحله اعمال تنش همه جانبه در آزمایش سه محوری]1[ 25

شکل ‏3‑4: مرحله اعمال برش در آزمایش سه محوری]1[ 26

شکل ‏3‑5: برش ساده]1 [ 27

شکل ‏3‑6: دستگاه تحكیم یا بارگذاری در شرایط تغییر شكل جانبی صفر (محدود شده) ]1[ 27

شکل ‏3‑7:  نتایج حاصل از آزمایش پرسیومتر]1 [ 29

شکل ‏3‑8: تعیین E از آزمایشهای ژئوفیزیكی لرزه‌ای]1 [ 30

شکل ‏3‑9: ساده‌سازی رفتار خاك]1 [ 32

شکل ‏3‑10: استفاده از منحنی‌های تنش- نسبت تخلخل در محاسبه نشست]1 [ 35

شکل ‏3‑11: منحنی‌های اصلاح نشست الاستیك پی‌های انعطاف‌پذیر مستطیلی در عمق D ]1 [ 37

شکل ‏3‑12: توزیع تقریبی تنش زیر یك پی]1 [ 38

شکل ‏3‑13: نشست غیریكنواخت و دوران نسبی]1 [ 41

شکل ‏3‑14: ترك خوردگی دیوار در اثر (الف) گودافتادگی  (ب) بالاآمدگی]1 [ 42

شکل ‏3‑15: كج شدگی ( )برای (الف) كل یك ساختمان  (ب) درب ورودی]1 [ 43

شکل ‏4‑1: پی بر بستر الاستیك]1[ 48

شکل ‏4‑2: سطح بارگیر برای نقاط گوشه، وسط و مركز در پی‌های گسترده]1 [ 53

شکل ‏4‑3: طول و عرض سطح بارگیر در پی‌های نواری]1 [ 53

شکل ‏4‑4: تغییر شكل پی انعطاف پذیر تحت بار یكنواخت]1 [ 54

شکل ‏5‑1: تیپ پلان‌های استفاده شده: الف) پلان معماری باریک ب) پلان معماری عریض 60

شکل ‏5‑2: پی گسترده مربوط به ساختمان های با پلان عریض 65

شکل ‏5‑3: پی نواری مربوط به ساختمان های با پلان عریض 65

شکل ‏5‑4: پی گسترده مربوط به ساختمان های با پلان باریک 66

شکل ‏5‑5: پی نواری مربوط به ساختمان های با پلان باریک 66

شکل ‏5‑6: فنرهای اختصاص داده به المان سطح در محیط برنامه SAP: 73

شکل ‏5‑7: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر پی زیر آن 75

شکل ‏5‑8: نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده 76

شکل ‏5‑9:  نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده 76

شکل ‏5‑10: نمودار لنگر تیرهای محورA در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده 77

شکل ‏5‑11: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری به همراه پی و خاک زیر آن 78

شکل ‏5‑12: نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری 79

شکل ‏5‑13: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن 80

شکل ‏5‑14:نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده 81

شکل ‏5‑15:نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن 82

شکل ‏5‑16:نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه اول ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 83

شکل ‏5‑17: نمودار نیروی محوری ستون های محور 4 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 84

شکل ‏5‑18: نمودار لنگر تیرهای محور 1 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 84

شکل ‏5‑19: نمودار لنگرتیرهای محور 4 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 85

شکل ‏5‑20: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی نواری 86

شکل ‏5‑21: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی نواری 87

شکل ‏5‑22: نمودار لنگر تیرهای محور 1 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی نواری 87

شکل ‏5‑23: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن 88

شکل ‏5‑24: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 89

شکل ‏5‑25: نمودار نیروی محوری ستون –C1 در طبقات ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 89

شکل ‏5‑26: نمودار نیروی محوری ستون های محور 4 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 90

شکل ‏5‑27: نمودار لنگر تیرهای محور 1 در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 91

شکل ‏5‑28: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان عریض و پی نواری به همراه پی و خاک زیر آن 91

شکل ‏5‑29: نمای سه بعدی ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن 93

شکل ‏5‑30: نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه همکف ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده 94

شکل ‏5‑31: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده 94

شکل ‏5‑32: نمای سه بعدی ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری به همراه پی و خاک زیر آن 95

شکل ‏5‑33: نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه اول ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری 96

شکل ‏5‑34: نمای سه بعدی ساختمان مهاربندی شده ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن 97

شکل ‏5‑35: نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه همکف ساختمان مهاربندی شده ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده 98

شکل ‏5‑36: نمای سه بعدی ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن 99

شکل ‏5‑37: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 100

شکل ‏5‑38: نمودار نیروی محوری ستون های محور 4 در طبقه همکف ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده 100

شکل ‏5‑39: نمای سه بعدی ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان عریض و پی نواری به همراه پی و خاک زیر آن 101

شکل ‏5‑40: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان مهاربندی شده پنج طبقه با پلان عریض و پی نواری 102

شکل ‏5‑41: نمای سه بعدی ساختمان مهاربندی شده ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن 103

شکل ‏5‑42: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان مهاربندی شده ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 104

شکل ‏5‑43: نمای سه بعدی ساختمان مهاربندی شده ده طبقه با پلان عریض و پی نواری به همراه پی و خاک زیر آن 105

شکل ‏5‑44: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان مهاربندی شده ده طبقه با پلان عریض و پی نواری 106

شکل ‏5‑45: نمای سه بعدی ساختمان با سیستم سازه ای مختط ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن 107

شکل ‏5‑46: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان با سیستم سازه ای مختط ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 108

شکل ‏5‑47: نمودار نیروی محوری ستون های محور 4 در طبقه همکف ساختمان با سیستم سازه ای مختط ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 108

شکل ‏5‑48: نمودار لنگر تیرهای محور 1 در طبقه همکف ساختمان با سیستم سازه ای مختط ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 109

شکل ‏5‑49: نمای سه بعدی ساختمان با سیستم سازه ای مختط ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 110

شکل ‏5‑50: نمودار نیروی محوری ستون های محور 1 در طبقه همکف ساختمان با سیستم سازه ای مختط ده طبقه با پلان عریض و پی گسترده 111

فهرست جداول

جدول ‏3‑1: مقادیر  و  برای محاسبه ضریب  در رابطه (3-3) برای تعدادی از مقادیر H/B و L/B ]1[ 20

جدول ‏3‑2: مثالهایی از روابط تجربی تعیین E برحسب SPT و CPT ]1 [ 28

جدول ‏3‑3: مقادیر تقریبی مدول الاستیسیته و ضریب پواسون 31

جدول ‏3‑4: مقادیر متداول   34

جدول ‏3‑5: ضریب اصلاح نشست تحكیم محاسباتی 35

جدول ‏4‑1 : مقادیر K بعنوان راهنما و مقایسه با روابط تقریبی (4-8) و (4-9) 52

جدول ‏5‑1: مدول ارتجاعی ( )، مقاومت نهایی ( ) و ضریب پواسون ( ) خاك‌های رسی 62

جدول ‏5‑2: بارهای سرویس وارد بر ساختمان 63

جدول ‏5‑3: ضخامت تخمین زده شده توسط SAFE برای انواع ساختمان 64

جدول ‏5‑4: سختی محاسبه شده برای معرفی در محیط برنامه SAP جهت مدل سازی خاک زیر پی 71

جدول ‏5‑5: تاثیر اندرکنش در نیروی محوری ستون های گوشه در طبقه همکف 113

جدول ‏5‑6: بیشینه تاثیر اندرکنش بر لنگر خمشی تیرهای محیطی در طبقه همکف 115

1)   فصل اول

1-1)پیشگفتار

امروزه روش متعارف طراحی ساختمان در کشور به این شکل است که در برنامه های متداول تحلیل و طراحی، سازه بر روی تکیه گاه های صلب و یا گیردار مدل شده، تحلیل و طراحی می گردد. سپس نیرو های پای ستون ها به عنوان ورودی به نرم افزارهای مختص طراحی پی داده می شود و پی نیز به صورت مستقل از سازه تحلیل و طراحی می شود.

در حقیقت با وجودی که پی سازه در اصل عملکردی انعطاف پذیر دارد و تحت نیروهای وارده از طرف المان های روسازه دچار نشست های کلی و غیر یکنواخت می شود، مهندسان سازه در تحلیل و طراحی ساختمان ها، در حقیقت پی را صلب فرض کرده و به تأثیری كه نشست خاک زیر پی و انعطاف‌پذیری پی سازه ممكن است بر روی پاسخ سازه داشته باشد توجهی نمی‌كنند.

در صورتی که اندركنش بین سازه، پی و محیط خاك تكیه‌گاهی آن، رفتار واقعی سازه را به طور قابل توجهی در مقایسه با بررسی رفتار سازه به تنهایی تغییر دهد، نشست‌های پی ممكن است شرایط توزیع بار جدیدی را در روسازه به وجود آورند كه موجب آسیب دیدن و ترك برداشتن المان‌های آن شود. با وارد كردن پدیده اندركنش خاك- سازه در تحلیل روسازه می‌توان برای جلوگیری از صدمات احتمالی وارد بر ساختمان تمهیداتی فراهم نمود.

تعداد صفحه : 18

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 :        *       asa.goharii@gmail.com

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.