دانشگاه سیستان و بلوچستان

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران – گرایش سازه

 عنوان:

مقایسه سطح اطمینان قاب های فولادی مهاربندی همگرا طراحی شده با ضوابط مبحث دهم

 استاد راهنما:

دكتر سید روح ا… موسوی

استاد مشاور:

مهندس آرش پارسا صدر

  بهمن ماه‌ 1393

(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:

عملکرد ساختمان در حین زلزله به عوامل بسیاری بستگی دارد، در نتیجه پیش ­بینی عملکرد لرزه‌ای سازه‌ها، به عنوان بخشی از طراحی یا ارزیابی باید چه صریحاً و چه ضمناً  مد نظر قرار گیرد. پیش ­بینی پاسخ لرزه‌ای سازه بسیار پیچیده است، که این امر نه تنها به دلیل تعداد زیاد عوامل دخیل در عملکرد بلکه به سبب پیچیدگی رفتارهای فیزیکی نیز می­باشد. به علاوه به دلیل عدم دقت کافی برای شبیه‌سازی دقیق رفتار فیزیکی، و همچنین عدم در دست داشتن دانش در ارائه تعریفی دقیق از ویژگی­های سازه و طبیعت تغییر پذیر زلزله‌های آتی، پیش بینی عملکرد لرزه‌ای به خودی خود مشمول عدم قطعیت‌های چشمگیری می‌شود. این عدم قطعیت‌های ذاتی در پیش بینی بارگذاری­ها و پاسخ‌های احتمالی آینده تنها مختص رفتار لرزه‌ای نیست و به بسیاری از این موضوعات کم و بیش در آیین نامه‌های جاری از طریق استفاده از فاکتورهای بارگذاری و مقاومت اشاره شده است.

در مهندسی زلزله براساس عملكرد برای ارزیابی عملكرد سازه لازم است ظرفیت و نیاز لرزه‌ای آن تعیین گردد. با توجه به پیشرفت‌های اخیر در زمینه تحلیل‌های كامپیوتری، امروزه امكان استفاده از آنالیزهای دینامیكی غیرخطی برای رسیدن به این منظور میسر است. در این روش پاسخ سازه با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح و رفتار غیرخطی هندسی سازه تحت اثر زلزله مشخص تعیین می‌شود. در سالهای اخیر روش طراحی بر اساس ظرفیت و تقاضا مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است كه باتوجه به قابلیت بیان در قالب احتمالاتی می‌تواند برای تعیین سطح اطمینان و بهبود عملكرد سازه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

هدف از این پژوهش مقایسه سطح اطمینان قاب‌های فولادی مهار‌بندی همگرا طراحی شده با ضوابط مبحث دهم (سال‌های 1384 و 1387) می باشد. با توجه به تحقیقات گذشته سطح اطمینان برای تحلیل عملکرد سازه ، در ابتدا طراحی قاب های مورد مطالعه(5 ، 8 و11) با نرم افزارEtabs انجام و روی مقاطع طراحی شده، درنرم افزارOpenSees تحلیل دینامیکی غیر خطی فزاینده(IDA)صورت گرفته و سپس با بهره گرفتن از دستورات آیین نامه FEMA351 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دهنده‌ی این مطلب است که سطح اطمینان در سیستم‌های مهاربندی شده هم محوری فولادی با ضوابط مبحث دهم سال 1384 بیش از سیستم‌های مهاربندی شده هم محوری فولادی با ضوابط مبحث دهم سال 1387 می‌باشد.

كلمات كلیدی: عملكرد سازه  – سطح اطمینان –  مهار‌بندی همگرا  –  تحلیل دینامیکی غیر‌خطی فزاینده
فهرست مطالب

عنوان                                                  صفحه

فصل اول: مقدمه.. 1

1-1- مقدمه.. 2

1-2- بیان مسئله و لزوم بررسی موضوع.. 2

1-3- هدف تحقیق.. 3

1-4- فرضیات تحقیق.. 3

1-5- روش انجام تحقیق.. 4

1-6- سازماندهی مطالب پایان نامه.. 4

فصل دوم: بررسی سیستمهای مهاربندی همگرا (با بادبندی ضربدری)وضوابط آیین نامه ای.. 6

2-1- مقدمه.. 7

2-2- مرور تاریخچه طراحی بادبندهای CBF و فلسفه طراحی لرزه‌ای   7

2-3- انواع بادبندهای  X شكل.. 14

2-3-1- از نظر مقاومتی.. 15

2-3-2- تقسیم بندی از نظر شكل پذیری.. 16

2-3-3- رفتار هسیترزیس بادبندی‌های X شکل.. 17

2-3-4- تشریح رفتار سیكلی غیر‌ارتجاعی.. 18

2-3-5- اثر لاغری بر منحنی هسیترزیس بادبندهای  X شكل.. 20

2-4- بررسی تفاوت ضوابط آیین نامه مبحث دهم در ویرایش سال 84 و 87 در بادبندها .. 23

فصل سوم: مفاهیم روش طراحی بر مبنای عملکرد و روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 26

3-1- طراحی بر مبنای عملکرد.. 27

3-1-1- مفهوم طراحی لرزه‌ای بر اساس عملکرد.. 27

3-1-2- سطوح عملکرد.. 29

3-2- روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 31

3-2-1- معرفی روش تحلیل دینامیکی فزاینده.. 32

3-2-2- مبانی روش IDA.. 33

3-2-3- پارامتر مقیاس.. 34

3-2-4- شاخص شدت مقیاس حرکت زمین.. 34

3-2-5- شاخص خسارت.. 35

3-2-6- منحنی IDA یگانه.. 35

3-2-7- مفهوم ظرفیت و مقاومت نهایی در منحنی‌های IDA یگانه   41

3-2-8- منحنی IDA چندگانه . 44

3-2-9- تعریف شرایط حدی روی یک منحنی IDA.. 46

3-2-10- خلاصه سازی IDAها  .. 47

3-3- سودبردن از داده ها.. 49

فصل چهارم: كلیاتی در مورد عدم قطعیت و سطح اطمینان سازه‌ها   51

4-1- مقدمه.. 52

4-2- عدم قطعیت.. 52

4-3- عدم قطعیت‌های موجود در سازه و تاریخچه آن.. 53

4-4- منابع عدم قطعیت‌ها.. 54

4-4-1- زمان.. 55

4-4-2- محدودیت آماری.. 55

4-4-3- مدل سازی.. 55

4-4-4- متغیرهای تصادفی.. 56

4-4-5- خطاهای انسانی.. 56

4-5- منابع عدم قطعیت در تعیین عملکرد سازه.. 57

4-5-1- منابع عدم قطعیت در ظرفیت سازه.. 57

4-5-2- منابع عدم قطعیت در تقاضا سازه.. 58

4-6- قابلیت اطمینان و لزوم بررسی آن.. 58

4-6-1- خرابی و احتمال خرابی.. 60

4-6-2- تابع شرایط حدی و شاخص قابلیت اطمینان.. 61

4-7- سطح اطمینان سازه وتاریخچه آن.. 66

4-8- محاسبه سطح اطمینان.. 67

4-8-1- پارامتر اعتماد . 67

4-8-2- پارامتر خطرk. 68

4-8-3- پارامترتقاضا γ و _aγ. 68

4-8-4- پارامتر ظرفیت φ. 71

4-9-  ارزیابی اعتماد.. 72

فصل پنجم: مدل سازی و مقایسه­ نتایج.. 74

5-1- مقدمه.. 75

5-2- مدل سازی.. 76

5-2-1- تشریح.. 76

5-2-2- کنترل ضوابط.. 78

5-3- تحلیل مدل مورد مطالعه.. 83

5-3-1- تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده (IDA) 84

5-3-2- شتابنگاشت‌های موردبررسی.. 85

5-3-3- مراحل انجام تحلیل.. 86

5-3-4- نتایج حاصل از تحلیل IDA.. 86

5-4- قابلیت اعتماد.. 90

5-4-1- محاسبه پارامتر‌های تقاضا.. 90

5-4-2- محاسبه پارامترهای ظرفیت.. 91

5-4-3- پارامترهای اعتماد سازه.. 93

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات.. 96

6-1- مقدمه.. 97

6-2- نتیجه‌گیری.. 97

6-3- پیشنهاداتی برای مطالعات آتی:.. 99

مراجع.. 100

فهرست جدول­ ها

عنوان                                                          صفحه

جدول3-1. ظرفیت‌های خلاصه شده برای هریک از حالت‌های حدی عملکردی   48

جدول4-1. مقادیر پیش فرض شیب لگاریتمی منحنی خطر k برای خطر‌های احتمالی لرزش خاک.. 68

جدول4-2. عدم قطعیت لگاریتمی پیشفرض   برای روش های مختلف آنالیز   70

جدول4-3. فاکتورهای بی نظمی پیشفرض … 71

جدول5-1. مشخصات فولاد مصرفی.. 77

جدول5-2. بار مرده وزنده طبقات.. 77

جدول5-3. ضریب برش پایه ساختمان ها.. 79

جدول5-4. مشخصات شتابنگاشت‌های استفاده شده در آنالیز دینامیکی   85

جدول5-5. مقایسه پریود سازه مدل شده در Etabs و OpenSees برای قاب 11 طبقه   86

جدول5-6. تقاضا و عدم قطعیت‌های موجود.. 91

جدول5-7. ظرفیت و عدم قطعیت‌های موجود.. 93

جدول5-8. پارامتر‌های اطمینان.. 95

فهرست شكل­ها

عنوان                                                                   صفحه

شکل2- 1. اشكال مختلف بادبندهای همگرا.. 8

شکل2- 2.كمانش موضعی در بادبند.. 9

شکل2- 4. اعوجاج شدید تیر، بدون تكیه گاه جانبی در محل اتصال به بادبندهای شورون.. 10

شکل2- 5.گسیختگی اتصالات جوشی بادبندها.. 11

شکل2- 8. منحنی هیسترزیس بادبندهای X شكل فقط كششی.. 16

شکل2- 9. منحنی هیسترزیس بادبندهای X شكل با مقطع (دوبل نبشی)   17

شکل2- 10. الف ) بر اساس مدل تجربی . ب) بر اساس مدل عددی و تئوریكی   19

شکل2- 11. تعییر شکل اعضای بادبند.. 19

شکل2- 13. الف) بر اساس مدل تجربی  ب) بر اساس مدل عددی و تئوریكی   22

شکل2- 14.الف) بر اساس مدل تجربی ب) بر اساس مدل عددی.. 22

شکل3-1. نمونه‌ای از منحنی IDA یگانه برای یک سازه 30 طبقه با قاب خمشی فولادی با پریود 4 ثانیه.. 36

شکل3-2. منحنی‌های IDA برای یک سازه 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده که پریود اصلی آن 8/1 ثانیه می‌باشد.. 37

شکل3-3. منحنی‌های IDA برای هرکدام از طبقات یک ساختمان 5طبقه با قابفولادی مهاربندی شده مشخص شده با پریود اصلی برای 8/1 ثانیه.. 39

شکل3-4. احیاء مجدد سازه‌ای روی یک منحنی IDA برای یک قاب خمشی فولادی سه طبقه با دوره تناوب 3/1 ثانیه.. 39

شکل3-5. پاسخ شکل‌پذیری یک نوسانگر با پریود ) تحت مقیاس‌های مختلف یک زلزله جاری شدن زودهنگام در سطح زلزله بالاتر باعث شده است که سازه مقدار پاسخ کمتری از خود نشان دهد.. 40

شکل3-6. قانون محدود نمودن DM برای مشخص کردن ظرفیت یک سازه 3 طبقه با قاب خمشی فولادی.. 42

شکل3-7. منحنی‌های چندگانه IDA برای یک قاب خمشی فولادی 9 طبقه   44

شکل3-8. منحنی‌های چنداگانه IDA در برای 30 شتابنگاشت برای یک ساختمان 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده.. 45

شکل3-9. منحنی‌های 16% و 50% و 84% IDA در مقیاس لگاریتمی برای 20 شتابنگاشت برای یک ساختمان 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده با پریود اصلی 8/1 ثانیه.. 45

شکل3-10. حالات حدی، تعریف شده طبق منحنی IDA.. 46

شکل3-11. 20منحنی‌ IDA و ظرفیت‌های حدی مربوطه.. 47

شکل3-12. خلاصه منحنی‌های IDA و ظرفیت‌های مربوطه در مقادیر 16% ، 50% و 84%   48

شکل3-13. بیشینه مقادیر چرخش برای تمام طبقات در چندین  ( ) Sa  50

شکل3-14. منحنی‌های IDA طبقات فرد برای رکورد شماره 1. 50

شکل4- 1. تابع چگالی احتمال خرابی.. 63

شکل4-2. شاخص قابلیت اطمینان هاسوفر- لیند Hasofer & Lind)).. 65

شکل5-1. پلان ساختمان طراحی شده.. 76

شکل5-2. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs. 80

شکل5-3. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs  بعدازاعمال ضریب B   80

شکل5-4. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs  بعد از اعمال وتشدید بار ویژه به ستون‌های اطراف بادبند.. 81

شکل5-5. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs. 81

شکل5-6. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs  بدون اعمال ضریب (B)   82

شکل5-7. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs  بعد از اعمال وتشدید بار ویژه به ستون‌های اطراف بابند.. 82

شکل5-8. منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 5 طبقه – 1387. 87

شکل5-9. منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 5 طبقه – 1384. 88

شکل5-10. منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 8 طبقه – 1384. 88

شکل5-11. منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 8 طبقه – 1387. 88

شکل5-12. منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 11 طبقه – 1384. 89

شکل5-13. منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 11 طبقه – 1387. 89

فهرست علائم

فصل اول

  مقدمه

1-1- مقدمه

امروزه سیستم مهاربندی همگرا، متداول‌ترین سیستم سازه‌ای برای مقابله با بار‌های لرزه‌ای در ساخت و سازهای فولادی می­باشد و استفاده از آن به دلیل صرفه اقتصادی، طرح و اجرای آسان روز به روز رواج بیشتری می­یابد. تمایل مهندسین به استفاده از این سیستم پس از زمین لرزه (1994) Northridge و خسارت­های غیر‌منتظره­ای که در جریان آن به قاب­های خمشی فولادی وارد آمد، به طور چشمگیری در سراسر دنیا افزایش یافته است. ضوابط طراحی لرزه­ای قاب­های مهاربندی­شده همگرا، در دهه گذشته تغییرات زیادی یافته است. آیین­نامه­های ساختمانی پیش از (1994) UBC، با قاب­های مهاربندی شده همگرا مانند خرپاهای الاستیک رفتار می­کردند. در این آیین نامه­ها، سعی می­گردید تا با محدود نمودن لاغری و کاهش مقاومت فشاری مهاربند از کمانش آن جلوگیری شود. در نتیجه سازه­هایی که با بهره گرفتن از این آیین­نامه­ها طراحی می­شد، از شکل پذیری محدودی برخوردار بودند. [1]

در سال­های اخیر روش “مهندسی زلزله بر اساس سطح عملکرد” توسعه زیادی یافته و پیشرفت­های بزرگی در تحلیل خطر لرزه­ای، شبیه­سازی رفتار لرزه­ای و ارزیابی عملکرد لرزه­ای سازه­ها ایجاد شده است. بنابراین با توجه به کاربرد گسترده سیستم مهاربندی همگرا در ساخت و ساز­ها و نگرانی­های زیادی که درباره عملکرد این سیستم وجود دارد. ارزیابی عملکرد لرزه­ای سیستم مهاربندی همگرا با بهره گرفتن از روش­های نوین، ضروری به نظر می­آید.

1-2- بیان مسئله و لزوم بررسی موضوع

در مبحث دهم سال 1384 ضوابط مربوط به طراحی بادبندها مطابق1997 UBC می باشد[2]که در آن تنش مجاز فشاری بر اساس لاغری با ضریب B اصلاح می‌شود.در حالی‌که این ضریب در مبحث دهم سال 1387 وجود ندارد و تأثیر لاغری در ضوابط لرزه‌ای بادبندها وارد نشده است. همچنین، ترکیب بارهای تشدید یافته (ویژه) در دو نسخه سال‌های 1384 و 1387 مبحث دهم متفاوت می‌باشد که در مکانیزم مفصل شدن ستون‌های اطراف مهاربند و همچنین ترتیب مفصل‌ها تأثیر گذار است[3و4].

در این آیین نامه‌ها سعی می‌گردید تا با محدود نمودن لاغری و کاهش تنش مجاز فشاری مهاربند، از کمانش در سیکل‌های رفت و برگشتی زلزله جلوگیری شود، در نتیجه این سازه‌ها از شکل‌پذیری محدودی برخوردار بودند که این امر در ضوابط لرزه‌ای آیین نامه‌های جدید رعایت نشده و باعث افزایش تنش مجاز فشاری بادبندها و تأثیر در مکانیزم مفصل شدن ستون‌های اطراف مهاربند شده که به نظر می‌رسد سطح اطمینان در حالت اول بیشتر از حالت دوم می‌باشد که این موضوع مستلزم به انجام تحقیق می‌باشد.

تعداد صفحه : 131

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.