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
1-2- بیان مسئله و لزوم بررسی موضوع.. 2
1-6- سازماندهی مطالب پایان نامه.. 4
فصل دوم: بررسی سیستمهای مهاربندی همگرا (با بادبندی ضربدری)وضوابط آیین نامه ای.. 6
2-2- مرور تاریخچه طراحی بادبندهای CBF و فلسفه طراحی لرزهای 7
2-3- انواع بادبندهای X شكل.. 14
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
3-2- روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 31
3-2-1- معرفی روش تحلیل دینامیکی فزاینده.. 32
3-2-4- شاخص شدت مقیاس حرکت زمین.. 34
3-2-7- مفهوم ظرفیت و مقاومت نهایی در منحنیهای IDA یگانه 41
3-2-9- تعریف شرایط حدی روی یک منحنی IDA.. 46
3-2-10- خلاصه سازی IDAها .. 47
فصل چهارم: كلیاتی در مورد عدم قطعیت و سطح اطمینان سازهها 51
4-3- عدم قطعیتهای موجود در سازه و تاریخچه آن.. 53
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
4-8-3- پارامترتقاضا γ و aγ. 68
فصل پنجم: مدل سازی و مقایسه نتایج.. 74
5-3- تحلیل مدل مورد مطالعه.. 83
5-3-1- تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده (IDA) 84
5-3-2- شتابنگاشتهای موردبررسی.. 85
5-3-4- نتایج حاصل از تحلیل IDA.. 86
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
6-3- پیشنهاداتی برای مطالعات آتی:.. 99
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
شکل3-5. 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
شکل3-10. 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
شکل5-5. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs. 81
شکل5-6. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs بدون اعمال ضریب (B) 82
شکل5-8. 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
علامت | نشانه |
R | ضریب رفتار سازه |
ضریب تغییر شکل پلاستیک | |
K | ضریب طول موثر |
B | ضریب اصلاحی لاغری بادبند |
ضریب تشدید نیروی زلزله | |
نسبت انحراف بین طبقه ای ماکزیمم | |
اولین دوره تناوب از مواد اول سازه | |
شتاب طیفی | |
احتمال خرابی | |
متغیر تصادفی | |
G(x) | تابع شرایط حدی |
f(x) | تابع چگالی احتمال |
ضریب جرم مودی برای اولین مود طبیعی | |
پارامتر اعتماد | |
فاکتور متغیر تقاضا | |
فاکتورعدم قطعیت آنالیز | |
پارامتر ظرفیت | |
C | ظرفیت سازه |
D | تقاضای سازه |
K | پارامتر خطر (شیب لگاریتمی منحنی خطر) |
انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی پارامتر تقاضا | |
b | ضریب میزان افزایش تقاضا |
CB | ضریب بی نظمی |
انحراف استاندارد لگاریتمی در پیش بینی تقاضا | |
فاکتور ظرفیت از نقطه نظر تصادفی بودن | |
فاکتور ظرفیت از نقطه نظر عدم قطعیت | |
انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی پارامتر ظرفیت | |
انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی در پیش بینی ظرفیت | |
kx | متغیر استاندارد نشای ناشی از احتمال X |
انحراف استاندارد | |
DL | بار مرده |
LL | بار زنده |
L(m) | طول دهانه قاب |
C | ضریب برش پایه |
I | ضریب اهمیت ساختمان |
A | شتاب مبنای طرح |
B | ضریب بازتاب ساختمان |
T(s) | زمان تناوب سازه های مهاربندی شده |
Fy(kg/cm2) | تنش حد تسلیم فولاد |
W | بارمرده ساختمان به علاوه قسمتی از بار زنده مورد نظر |
h | ارتفاع طبقه از روی تراز پایه |
Es(kg/cm2) | ضریب مدول الاستیسیته فولاد |
g(kg/cm2) | شتاب ثقل |
Sd | جابجایی طیفی |
H(m) | ارتفاع کل ساختمان |
Fa(kg/cm2) | تنش فشاری مجاز |
Fas(kg/cm2) | تنش فشاری مجاز مهار بند |
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. آییننامه های 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 سازه هایی که با بهره گرفتن از این آییننامه ها 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 : * parsavahedi.t@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.
14,700 تومانافزودن به سبد خرید