پایان نامه کارشناسی ارشد: بررسی تاثیر کاهندگی بر ظرفیت فروریزش سازه ­های چند درجه آزادی

دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد

در رشته مهندسی عمران- زلزله

عنوان :

بررسی تاثیر کاهندگی بر ظرفیت فروریزش سازه­ های چند درجه آزادی

استاد راهنما :

دكتر غلامرضا قدرتی امیری

اساتید مشاور :

دكتر رضا کرمی

دكتر محمدعلی رهگذر

آذرماه    1391

(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)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                 صفحه

چکیده……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1

فصل اول: مقدمات

1-1. مقدمه………………………………………………………………………………………………………….. 3

1-2. بیان مسئله……………………………………………………………………………………………………. 4

1-3. اهمیت و ضرورت تحقیق……………………………………………………………………………………… 5

1-4. اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………….. 6

فصل دوم: مفاهیم پایه و کلیات

2-1. بررسی نظریه‌های پیرامون موضوع تحقیق…………………………………………………………………… 8

2-1-1. مدل ایبارا-کراوینکلر (Ibarra-Krawinkler)……………………………………………………….. 9

2-2. بررسی تحقیق‌های انجام شده……………………………………………………………………………… 15

2-2-1. تاثیرات ……………………………………………………………………………………………. 15

2-2-2. تاثیرات کاهندگی………………………………………………………………………………………… 17

2-3. چاچوب نظری تحقیق………………………………………………………………………………………. 18

2-3-1. زوال مقاومت (Strength  Degredation):……………………………………………………….. 20

2-3-2. زوال سختی(Stiffness Degredation):………………………………………………………….. 21

2-3-3. باریک شدگی(Pinching):……………………………………………………………………………. 22

2-4. مدل تحلیلی تحقیق………………………………………………………………………………………… 22

2-4-1. تحلیل استاتیکی غیرخطی………………………………………………………………………………. 22

2-4-1-1. اساس تحلیل استاتیکی غیرخطی…………………………………………………………………… 23

2-4-1-2. مزایا و نتایج قابل حصول از آنالیز پوش­اور…………………………………………………………… 24

2-4-1-3. الگوی بارگذاری جانبی……………………………………………………………………………….. 25

2-4-1-4. منحنی رفتاری………………………………………………………………………………………… 26

2-4-2.  تحلیل دینامیكی غیرخطی……………………………………………………………………………… 27

2-4-2-1.  معادلات تعادل جهشی………………………………………………………………………………. 28

2-4-2-2.  روش انتگرال‌گیری مستقیم………………………………………………………………………….. 29

2-4-2-3.  روش نیومارك………………………………………………………………………………………… 31

2-4-3.  مدل سازی ریاضی در آنالیز دینامیکی غیرخطی………………………………………………………. 33

2-4-3- 1. مدلسازی سازه­ای…………………………………………………………………………………….. 34

2-4-3-2.  مدلسازی المان­ها…………………………………………………………………………………….. 34

2-4-3-3. مدلسازی هیسترتیک…………………………………………………………………………………. 35

فصل سوم: روش تحقیق

3-1. روش طرح و تحقیق…………………………………………………………………………………………. 40

3-2. فرآیند تحقیق……………………………………………………………………………………………….. 41

3-2-1. انتخاب زمین لرزه سطح حداکثر زلزله محتمل(MCE)و طیف بازتاب شتاب……………………….. 42

3-2-2. سازگاری روش با تعاریف ضرایب عملکرد لرزه­ای در آیین­نامه­های فعلی……………………………… 43

3-2-3. تعریف ایمنی سازه­ها در قالب نسبت محدوده فرو ریزش………………………………………………. 46

3-2-4.  تعریف کمّی از طریق شبیه­سازی غیرخطی……………………………………………………………. 47

3-2-5. مبانی تعیین الزامات طراحی…………………………………………………………………………….. 48

3-2-6. توسعه مدلهای نمونه ­ای برای پوشش فضای طراحی سیستمهای سازه­ای……………………………. 50

3-2-6-1. نحوه توسعه مدلهای نمونه ­ای در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695…………………………. 50

3-2-6-2. مسائل پیکربندی سازهای……………………………………………………………………………. 52

3-2-6-3. آثار رفتار لرزهای………………………………………………………………………………………. 55

3-2-7. گروه­های عملکردی………………………………………………………………………………………. 55

3-2- 8.  طراحی مدلهای نمونه ­ای………………………………………………………………………………. 58

3-2- 8-1. ایده­آلسازی در مدلسازی…………………………………………………………………………….. 60

3-2- 8-2. پیکربندی پلان و ارتفاع……………………………………………………………………………… 61

3-2-9. نحوه ایده­آلسازی جهت ساخت مدلهای غیرخطی نمونه ­ای شاخص………………………………….. 62

3-2-9-1. مدهای فروریزش شبیه­سازی شده در مدل غیرخطی……………………………………………….. 63

3-2-9-2. مدهای فروریزشی شبیه­سازی نشده در مدل غیرخطی……………………………………………… 66

3-2-10. آنالیز مدلها……………………………………………………………………………………………… 67

3-2-10-1. دسته رکوردهای زمینلرزه­های انتخاب  در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………… 68

3-2-10-2. نحوه مقیاس نمودن رکوردهای زلزله………………………………………………………………. 70

3-2-10-3. آنالیز استاتیکی غیرخطی (پوش­اور)……………………………………………………………….. 72

3-2-10-4. آنالیزهای غیرخطی دینامیکی (تاریخچه زمانی)………………………………………………….. 74

3-2-10-5. آنالیز دینامیکی افزایشی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………………………… 75

3-2-10-6. استخراج منحنی آسیب پذیری فروریزش با بهره گرفتن از آنالیزهای IDA…………………………. 76

3-2-10-7. محاسبه ظرفیت فروریزش میانه و نسبت محدوده فروریزش مدلهای نمونه ­ای شاخص………….. 77

3-2-11. ارزیابی عملکرد سازه­ها…………………………………………………………………………………. 79

3-2- 11-1. معیار ارزیابی گروه­های عملکردی و مدلهای نمونه ­ای شاخص…………………………………… 80

3-2-12. مقادیر قابل قبول احتمال فروریزش سازه­ها در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………. 82

3-2- 12-1. نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده……………………………………………………………… 82

3-2- 12-2. ضرایب شکل طیفی………………………………………………………………………………… 83

3-2- 13. عدم قطعیت کل در ارزیابی فروریزش سیستم­های مقاوم لرزه­ای…………………………………… 84

3-2- 14. ترکیب منابع عدم قطعیت در ارزیابی عملکرد فروریزشی سازه­ها…………………………………… 87

3-2- 15. محاسبه مقادیر عدم قطعیت کل در ارزیابی عملکرد سیستمهای سازه­ای مختلف…………………. 89

3-2- 16. تاثیر میزان عدم قطعیت کل بر نسبت محدوده فروریزش مجاز……………………………………… 90

3-2- 17. مقادیر نسبت محدوده فروریزش مجاز در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695…………………. 92

3-2-18. ارزیابی صحت ضریب رفتار (R)………………………………………………………………………. 93

3-3. معرفی نرم­افزار OpenSees………………………………………………………………………………. 95

3-3-1.  ساخت مدلهای غیرخطی برای مدلهای نمونه ­ای شاخص در نرم­افزار OpenSees………………… 97

3-3-2.  اعضای تیر و ستون……………………………………………………………………………………… 99

3-3-2-1. چشمه اتصال………………………………………………………………………………………….. 99

3-3-2-2. مقاطع کاهش یافته تیر ( RBS )…………………………………………………………………. 101

3-3-2-3. مفاصل پلاستیک ستونها……………………………………………………………………………. 101

3-3-3. اثرات  در مدلسازی……………………………………………………………………………….. 102

3-3-4. سایر ملاحضات در ساخت مدل غیر خطی…………………………………………………………… 102

فصل چهارم:  مدل­سازی و تحلیل عددی

4-1. انتخاب مدلهای نمونه ­ای شاخص برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی…………………………….. 105

4-2. توسعه مدلهای نمونه ­ای بر مبنای مدل نمونه ­ای شاخص اولیه………………………………………….. 106

4-2- 1. تعیین گروه­های عملکردی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی………………………………… 108

4-2- 2. معرفی الگوهای مدلسازی ارائه شده برای قابهای خمشی…………………………………………… 109

4-3. آنالیز پوش­اور سازه­های قاب خمشی ویژه فولادی………………………………………………………. 113

4-3-1. انتخاب ترکیب بار ثقلی……………………………………………………………………………….. 113

4-3-2. توزیع نیروی جانبی زلزله بین گره­های مدل…………………………………………………………. 114

4-3-3. محاسبه تغییر مکان هدف……………………………………………………………………………… 114

4-3-4. اعمال تغییر مکان هدف و اجرای آنالیز پوش­اور………………………………………………………. 115

4-3-5. نکاتی در خصوص همگرایی عددی در آنالیزهای پوش­اور……………………………………………. 115

4-3-6. تحلیل نتایج آنالیز پوش­اور…………………………………………………………………………….. 130

4-4.آنالیز IDA سازه های قاب خمشی ویژه فولادی و محاسبه نسبت محدوده فروریزش…………………. 131

4-4-1. نحوه انجام آنالیزهای دینامیکی افزایش (IDA)…………………………………………………….. 131

4-4-2. آنالیزهای دینامیکی (IDA) انجام شده جهت ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی. 133

4-5. محاسبه سطح فروریزش میانه  و نسبت محدوده فروریزش  در آنالیزهای IDA…………… 140

4-6. نتایج ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی مطابق با FEMA P695………………….. 142

4-6-1. محاسبه نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده (ACMR) با در نظر گرفتن اثرات شکل طیفی…… 143

4-6-2. محاسبه میزان عدم قطعیت کل (β_Tot) در پروسه ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی 143

4-6-3. محاسبه نسبت محدوده فروریزش مجاز جهت ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی… 144

4-7. ارائه نتایج نهایی ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی…………………………………… 145

4-8. ارزیابی صحت ضریب رفتار (R) و مناسب بودن عملکرد لرزه­ای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی…. 147

4-9. مقایسه ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه با و بدون کاهندگی تحت تاثیر زلزله­های حوزه دور 148

4-9-1. بررسی روال تغییرات AMCR مدلهای نمونه ­ای بر حسب ارتفاع سازه­ها…………………………. 150

4-9-2. بررسی روال تغییرات ACMR مدلهای نمونه ­ای بر حسب پریود مد اول ارتعاش سازه­ها (T_l)…… 152

4-9-3. بررسی روال تغییرات ضریب ایمنی (Safety Factor) مدلهای بر حسب پریود مد اول ارتعاش سازه (T_l)            154

4-10. مقایسه نتایج بدست آمده با سایر تحقیقات…………………………………………………………… 156

فصل پنجم: نتیجه گیری

5-1. مقدمه………………………………………………………………………………………………………. 159

5-2. نتیجه­ گیری………………………………………………………………………………………………… 161

فهرست جداول

عنوان                                                                                                 صفحه

جدول 3-1 معرفی پارامترهای اساسی طراحی مدلهای نمونه ­ای شاخص در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695  53

جدول 3-2 ملاحظات مربوط به رفتار لرزه­ای سازه­ها درروش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]…………. 55

جدول 3-3 فرم جامعه گروه­های عملکردی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………………… 57

جدول 3-4 ملاحظات عمومی در راستای ساخت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 60

جدول 3-5  مشخصات رکوردهای انتخابی زلزله­های حوزه دور در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12] 70

جدول 3-6  ضرایب نرمالیزاسیون و پارامترهای نرمالیز شده دسته رکورد زلزله­های حوزه دور در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 71

جدول 3-7 مقادیر ضریب اثر شکل طیفی برای سازه­های در سطوح لرزه­خیزی کم، متوسط و زیاد[12]……… 83

جدول 3-8 مقادیر ضریب اثر شکل طیفی برای سازه­های در سطوح لرزه­خیزی خیلی زیاد [12]………………… 84

جدول 3-9 ارزش گذاری کیفیت الزامات طراحی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………… 86

جدول 3-10 ارزش گذاری کیفیت داده­های آزمایشگاهی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695…………. 87

جدول 3-11 ارزش گذاری کیفیت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [1]…………. 87

جدول 3-12- الف عدم قطعیت کل (β_tot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی عالی (A) [12]………………… 89

جدول 3-12- ب عدم قطعیت کل (β_tot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی خوب (B) [12]…………………. 90

جدول 3-12- ج  عدم قطعیت کل (β_tot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی متوسط (C) [12]………………. 90

جدول 3-12- د  عدم قطعیت کل (β_tot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی ضعیف (D) [12]………………… 90

جدول 3-13  مقادیر مجاز نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده (ACMR10%,ACMR20%) [12]…….. 93

جدول 4-1 مشخصات طراحی مدلهای نمونه ­ای شاخص اولیه برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی………. 106

جدول 4-2 مدل نمونه ­ای شاخص و گروه­های عمکلردی انتخابی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی….. 109

جدول 4-3 مقادیر پیشنهادی برای نسبت مقاومت خمشی موثر به مورد انتظار و نسبت بعد از تسلیم [11]. 110

جدول 4-4 ملاحظات عمومی در راستای ساخت مدلهای غیرخطی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 114

جدول 4-5 نتایج آنالیز پوش­اور مدلهای نمونه ­ای با کاهندگی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی……… 123

جدول 4-6  نتایج آنالیز پوش­اور مدلهای نمونه ­ای بدون کاهندگی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی.. 123

جدول 4-7  نتایج آنالیز پوش­اور گروه­های عملکردی انتخابی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی………. 130

جدول 4-8  نتایج آنالیزهای IDA برای حالت با کاهتدگی تحت تأثیر دسته رکورد حوزه دور………………… 141

جدول 4-9  نتایج آنالیزهای IDA برای حالت بدون کاهتدگی تحت تأثیر دسته رکورد حوزه دور…………… 142

جدول 4-10 نتایج ارزیابی عملکرد سازه­ها با کاهندگی………………………………………………………………………….. 146

جدول 4-11 نتایج ارزیابی عملکرد سازه­ها بدون کاهندگی……………………………………………………………………. 147

جدول 4-12 نتایج نهایی ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی تحت دو حالت با و بدون کاهندگی مقاومت و سختی اعضاء،…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 150

جدول 4-13 بررسی وضعیت گروه عملکردی در برابر فروریزش………………………………………………………………. 156

4-14 نتایج ارزیابی عملکرد سیستم قاب خمشی ویژه فولادی تحت تاثیر رکوردهای حوضه دور(Zareian , Lignos (2010))     157

جدول 5-1 مقایسه نتایج مدلهای دهانه 5 متر………………………………………………………………………………………. 161

جدول 5-2 مقایسه نتایج مدلهای دهانه 8 متر………………………………………………………………………………………. 161

5-3 جدول مقایسه ضرائب ایمنی و پریود سازه هایی با دهانه 8 متر……………………………………………………….. 162

5-4 جدول مقایسه ضرائب ایمنی و پریود سازه هایی با دهانه 5 متر……………………………………………………….. 163

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                 صفحه

شکل 2-1 منحنی نیرو تغییر مکان بدست آمده از بارگذاری مونوتونیک و سیکلی [1]………………………………….. 9

شکل2-2  منحنی پوش هیسترتیک (back–bone) برای مدلهای هیسترتیک [1]………………………………… 10

شکل 2-3 منحنی bilinear با تعریف حد مقاومت [1]…………………………………………………………………………. 11

شکل 2-4  قوانین پایه مدل هیسترتیک راس­گرا (Peak-Oriented) [19]…………………………………………… 12

شکل 2-5  قوانین پایه مدل هیسترتیک چلانده (Pinching) [1]…………………………………………………………. 12

شکل 2-6  نمایش چهار مود کاهندگی به صورت جداگانه بر روی مدل راسگرا (Peak-Oriented): a) زوال مقاومت پایه، b) زوال مقاومت پس از تسلیم، c) زوال سختی باربرداری و d) زوال سختی بارگذاری دوباره [1]…………………………………………. 14

شکل 2- 7  تقسیم بندی اعضا از نظر شکل پذیری…………………………………………………………………………………. 19

شکل 2- 8  مراحل اعمال بار جانبی به سازه، از ایجاد تغییرشکل­های ارتجاعی تا آستانه فروریزش در آنالیز پوش­اور. 23

شکل 2- 9  رفتار غیرخطی کنترل شونده توسط تغییر شکل……………………………………………………………………. 27

شكل 2- 10  تعریف ضرایب نفوذ غیرخطی: (الف) استهلاك لزج غیرخطی ، (ب) سختی غیرخطی . 29

شكل 2 – 11 روش شتاب میانگین ثابت نیومارك  [9]……………………………………………………………………………. 32

شکل 2- 12 مولفه های یک المان در مدل سازه ای  [10]………………………………………………………………………. 35

شکل 2-13  مدل اصلاح شده ایبارا-کراوینکلر (Modified Ibarra-Krawinkler Model) [24]…… 37

شکل 3-1  طیف های بازتاب شتاب حداکثر زلزله (MCE) در آیین­نامه ASCE/SEI  7-05 [14]………. 42

شکل 3-2  نمایش ضرایب عملکرد لرزه­ای مطابق با تعریف ارائه شده در الزامات پیشنهادی (FEMA NEHREP [4]2004-b)    43

شکل 3-3 نمایش ضرایب عملکرد لرزه­ای مطابق با تعریف ارائه شده در FEMA P695 .[12]………………… 44

شکل 3-4 مدل غیرخطی پیشنهادی برای سیستمهای قاب خمشی [12]………………………………………………… 63

شکل 3-5 منحنی پوش هیسترتیک ایده­آل جهت تعریف رفتار غیرخطی اجزای سازهای [12]………………….. 64

شکل 3-6  رفتار غیرخطی هیسترتیک ایده­آل اجزای سازه­ای بااحتساب زوال سیکلی مقاومت و سختی [12] 65

شکل 3-7 اثر مدهای زوال شبیه­سازی نشده در مدلهای غیرخطی بر منحنی پوش هیسترتیک اعضا [12]….. 67

شکل 3-8 مقایسه نتایج آنالیز دینامیک افزایشی (IDA)در وضعیت مودهای فروریزش شبیه­سازی شده (SC) و شبیه­سازی نشده (NSC) [12]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 67

شکل 3-9  منحنی پوش­اور ایده­آل [12]…………………………………………………………………………………………………. 73

شکل 3-10  نمونه ­ای از نتایج آنالیز دینامیکی افزایش (IDA)به همراه نحوه محاسبه پارامترهای مدنظر روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 76

شکل 3-11 منحنی آسیب پذیری فروریزش متناظر با نتایج آنالیز IDA ارائه شده در شکل 3-8………………. 77

شکل 3-12 منحنی­های آسیب پذیری فروریزشa) عدم قطعیت رکورد به رکورد زلزله b) عدم قطعیت کل [12]    91

شکل 3-13 الگوهای مدل غیرخطی جهت مدلسازی در نرم­افزار OpenSees (قاب 2 طبقه 1 دهانه) [17] 98

شکل 3-14 جزئیات مدلسازی پانل برشی در مدل غیرخطی (شامل گره­ها و المانهای مورد نیاز) [17]………. 98

شکل 4-1 کالیبره کردن مدل اصلاح شده بر روی یک نمونه از منحنی­های ممان-انحنا آزمایشگاهی به دست آمده توسط انگل هارت [20]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 111

شکل 4-2  منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)        117

شکل 4-3  منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازه های کوتاه پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)   117

شکل 4-4  منحنی مفایسه منحنی پوش­اور گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با کاهندگی و بدون کاهندگی دهانه 5 متر در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 118

شکل 4-5  منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)        118

شکل 4-6  منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)    119

شکل 4-7  منحنی مفایسه منحنی پوش­اور گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 119

شکل 4-8  منحنی پوش­اور گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)         120

شکل 4-9  منحنی پوش­اور گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)     120

شکل 4-10  منحنی مقایسه پوش­اور گروه­ عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 121

شکل 4-11  منحنی پوش­اور گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)       121

شکل 4-12  منحنی پوش­اور گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)   122

شکل 4-13  منحنی مقایسه پوش­اور گروه­ عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر با و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 122

شکل4-14  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 124

شکل 4-15 منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 124

شکل 4-16  مفایسه منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی A (سازه­های کوتاه پریود با کاهندگی و بدون کاهندگی دهانه 5 متر در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 125

شکل 4-17  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 125

شکل 4-18  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 126

شکل 4-19  منحنی مفایسه پوش­اور استاندارد گروه­ عملکردی C (سازه­های کوتاه پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 126

شکل 4-20  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 127

شکل 4-21  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 127

شکل 4-22  منحنی مقایسه پوش­اور استاندارد گروه عملکردی B (سازه­های بلند پریود با دهانه 5 متر با کاهندگی و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………….. 128

شکل 4-23  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر با کاهندگی در سطح لرزه خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 128

شکل 4-24  منحنی پوش­اور استاندارد گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 129

شکل 4-25  منحنی مقایسه پوش­اور استاندارد گروه عملکردی D (سازه­های بلند پریود با دهانه 8 متر با و بدون کاهندگی در سطح لرزه­خیزی خیلی زیاد)………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 129

شکل 4-26  منحنی IDA سازه 3 طبقه با دهانه 5 متر با کاهندگی……………………………………………………… 134

شکل 4-27 منحنی IDA سازه 3 طبقه با دهانه 5 متر بدون کاهندگی…………………………………………………. 134

شکل 4-28 منحنی IDA سازه 3 طبقه با دهانه 8 متر با کاهندگی………………………………………………………. 135

شکل 4-29 منحنی IDA سازه 3 طبقه با دهانه 8 متر بدون کاهندگی…………………………………………………. 135

شکل 4-30 منحنی IDA سازه 9 طبقه با دهانه 5 متر با کاهندگی………………………………………………………. 136

شکل 4-31 منحنی IDA سازه 9 طبقه با دهانه 5 متر بدون کاهندگی…………………………………………………. 136

شکل 4-32 منحنی IDA سازه 9 طبقه با دهانه 8 متر با کاهندگی………………………………………………………. 137

شکل 4-33 منحنی IDA سازه 9 طبقه با دهانه 8 متر بدون کاهندگی…………………………………………………. 137

شکل 4-34 منحنی IDA سازه 15 طبقه با دهانه 5 متر با کاهندگی……………………………………………………. 138

شکل 4-35 منحنی IDA سازه 15 طبقه با دهانه 5 متر بدون کاهندگی………………………………………………. 138

شکل 4-36 منحنی IDA سازه 15 طبقه با دهانه 8 متر با کاهندگی…………………………………………………….. 139

شکل 4-37 منحنی IDA سازه 15 طبقه با دهانه 8 متر بدون کاهندگی………………………………………………. 139

شکل 4-38 منحنی­های تغییرات نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده بر حسب ارتفاع سازه­ها در گروه عملکردی  دهانه 5 متر در حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD)………………………………………………………………………………………… 151

شکل 4-39 منحنی­های تغییرات نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده بر حسب ارتفاع سازه­ها در گروه عملکردی دهانه 8 متر در حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی (WOD)……………………………………………………………………………………….. 151

شکل 4-40 منحنی­های تغییرات نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده بر حسب پریود مد اول سازه­ها در گروه عملکردی دهانه 5 متر در حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی (WOD)……………………………………………………………………………………….. 153

شکل 4-41 منحنی­های تغییرات نسبت محدوده فروریزش اصلاح شده بر حسب پریود مد اول سازه­ها در گروه عملکردی دهانه 8 متر دو حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD)………………………………………………………………………………………… 153

شکل 4-42 منحنی­های تغییرات ضریب ایمنی بر حسب پریود مد اول سازه­ها در گروه دهانه 5 متر در حالت کاهندگی(WD)  و بدون کاهندگی(WOD)……………………………………………………………………………………………………………………………… 155

شکل 4-43 منحنی­های تغییرات ضریب ایمنی برحسب پریود مد اول سازه­ها در گروه دهانه 8 متر در حالت کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD)……………………………………………………………………………………………………………………………… 155

5-1 نمودار ضریب ایمنی-پریود سازه هایی با دهانه 8 متر (کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD) ). 163

5-2 نمودار ضریب ایمنی-پریود سازه هایی با دهانه 5 متر (کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD) ). 164

فصل اول

مقدمات

1-1. مقدمه

مطالعه زلزله به قرنهای متمادی در گذشته بر می­گردد. امروزه نیز زندگی و اموال صدها میلیون نفر از مردم جهان با خطر بزرگ ناشی از زلزله­ها روبرو می­باشد. سلامت تعداد زیادی از اقتصادهای محلی، ناحیه­ای و حتی ملی نیز در معرض خطر زلزله­ها می­باشند و این مخاطرات در کشورهای مختلف یکسان نیست و تحت شرایط مختلفی قرار دارد. در این میان بخاطر پیچیده­گیهای همراه با زلزله­های بزرگ اغلب روزها، هفته­ها و ماه­ها وقت نیاز است تا فاجعه ناشی از زلزله درست درک شود. زمان در مناطق زلزله زده عامل مهمی است و هر گونه تاخیر در درک میزان فاجعه در پاسخهای بعدی زلزله و تخمین خسارتهای مالی و اجتماعی بعد از آن تاخیر ایجاد خواهد کرد. جنبه­ هایی از زلزله از قبیل طبیعت زلزله شناختی، مهندسی زلزله و عواقب اقتصادی آن باید قبل از رخ دادن زلزله شناخته شود.

در این میان هدف اصلی مهندسی زلزله جلوگیری از فروریزش ساختمانهای است، که در معرض زلزله قرار دارند. فروریزش سازه به علت کاهش مقاومت سازه در برابر بارهای گرانشی وارده بر سازه­ای که در معرض زلزله  قرار گرفته است، اتفاق می­افتد. از نظر مالی فروریزش همراه با خرابی ساختمان و از دست رفتن هزینه مصرف شده برای ساخت آن است، اما باید توجه داشت که فروریزش سازه منبع اصلی مرگ و میر انسانهایی است، که در آن مکان به زندگی مشغول هستند، بنابراین از نظر فنی و مهندسی نیاز به بررسی احتمال، زمان، شیوه خرابی سازه و سطح ایمنی یک سازه در برابر فروریزش می­باشد.

1-2. بیان مسئله

با توجه به مشاهدات زلزله­های گذشته متوجه می­شویم فروریزش در دو حالت صورت می­گیرد که حالت اول بدلیل افزایش بیش از اندازه جابجایی سازه تحت بارهای جانبی، در ساختمان ناپایداری دینامیکی بوجود آمده و موجب خرابی می­گردد. در حالت دوم تحت اثر ، اعضای سازه که تحت نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی قرار می­گیرند، حتی جزئی ترین لنگر خمشی باعث بوجود آمدن انحنا و خیز در عضو تیر-ستون میشود که این انحنا باعث میشود که در اثر نیروی محوری موجود لنگر خمشی ثانویه­ای بوجود آید این فرایند تا آنجا ادامه می یابد که بالاخره عضو مورد نظر یا به تعادل برسد یا در اثر تشدید از هم فروپاشد. عملا در سازه ها بدلیل اینکه اعضایی همچون ستون یک انحنای اولیه دارند که میتواند ناشی از نقص عضو یا خطا در اجرا باشد این پدیده همواره رخ میدهد. در نوع اول فروریزش بصورت آبشارگونه رخ می­دهد، به بیان دیگر فروریزش بشکل کلی صورت می­گیرد. اما در نوع دوم ابتدا از یک عضو شروع شده سپس به باقی اعضا سرایت کرده و نهایا منجر به فروریزش کلی سازه می­گردد، که به آن فروریزش جزئی می­گویند.

در سالهای گذشته پژوهشگران چندین روش ارزیابی فروریزش را ارائه کرده­اند. آنها مستقلا بر روی میزان تاثیر    بر ظرفیت فروریزش یک سازه تحقیق کرده­اند. اما  بعضی دیگر بر روی کاهندگی غیرخطی مدلهای اتصالات که بصورت تجربی می­توان آزمایش انجام داد، کار کرده­اند؛ چرا که رفتار سازه در هنگام زلزله وارد حوزه غیرخطی می­شود. میزان کاهندگی سیستم توسط منحنی­های هیسترتیک نمایش داده می­شود که در فصول بعدی بطور مفصل در مورد آنها بحث خواهیم کرد.

ارزیابی ایمنی سازه مستلزم توانایی پیش ­بینی کاهش پاسخ دینامیکی سیستم سازه است. البته باید توجه داشت که موضوع فوق برای ساختمان­هایی قدیمی­تر، که کاهش مقاومت و سختی در آنها از تغییر شکلهای کوچک آغاز می­شود مشکل است، زیرا که شبیه سازی مدلهای هیسترتیک آنها امکان ندارد، بنابراین معمولا فروریزش کلی با یک دریفت قابل قبول یا دستیابی به محدوده تغییر شکل در هر کدام از اجزای سازه­ای بررسی می­شود. البته باید توجه کرد که برای توسعه یک روش سیستماتیک، تمام منابع فروریزش کلی می­بایست ادغام شوند. در این روش می­بایست شامل تاثیر کاهش مقاومت و تاثیرات    در فروریزش سازه باشد.

1-3. اهمیت و ضرورت تحقیق

در هنگام بروز زلزله های مختلف یک سازه رفتارهای گوناگونی از خود نشان می­ دهند و با توجه به شدت زلزله سازه می ­تواند در حوضه رفتار خطی بماند و یا اینکه وارد حوضه رفتار غیرخطی شود. با توجه به اینکه فروریزش سازه در محدوده رفتار غیرخطی صورت می­گیرد بنابراین این موضوع که فروریزش در چه ناحیه­ای از رفتار صورت بگیرد، مهم است. ضمن اینکه حداکثر شدت زلزله­ای که یک سازه پایداری دینامیکی خود را در آن حفظ می­ کند برای ما مشخص می­شود. هر چه میزان پایداری دینامیکی سازه در حوضه رفتار غیرخطی بیشتر باشد فروریزش آن سازه دیرتر صورت می­گیرد و این بدین معنی است که سازه شدت زلزله­ی بیشتری را می ­تواند تحمل کند. قابلیت پیش بینی فروریزش سازه­ها با افزایش  اطلاعات در مورد خصوصیات و ویژگیهای اجزا بتنی و فولادی سازه­ها بیشتر خواهد شد.

البته مهمترین علت بررسی فروریزش سازه­ها کاهش صدمات جانی پس از زلزله است، چرا که پس از زلزله چنانچه سازه­هایی با ظرفیت فروریزش بالا داشته باشیم تلفات پس از زلزله نیز کاهش پیدا می­ کند ولی در صورت پایین بودن ظرفیت فروریزش تلفات افزایش پیدا می­ کند، از طرفی کاهش فروریزش سازه­ها خسارات مادی نیز کاهش پیدا می­ کند.

1-4. اهداف تحقیق

هدف اصلی این پایان نامه توسعه روش برای ارزیابی فروریزش کلی سازه در قاب­های خمشی ویژه فولادی می­باشد. در این پژوهش میزان تاثیر کاهش مقاومت اعضای سازه با عدم کاهش مقاومت اجزا سازه بر ظرفیت فروریزش مورد بررسی قرار می­گیرند. ارزیابی فروریزش بر اساس اندازه ­گیری روابط شدت که میزان شدت نسبی حرکت زمین  به پارامترهای مقاومت سازه­ای است، انجام می­شود که شدت نسبی در فروریزش به ظرفیت فروریزش گفته می­شود. در این بین در مدلسازی و استفاده از مواد مورد استفاده در مدلسازی ابهامات زیادی وجود دارد، هرچند روابطی آماری جهت مشخص کردن این ابهامات وجود دارد که از آنان بعنوان پایه­ای برای مدل­سازی و مواد بکار رفته استفاده می­شود. حال چنانچه با وجود این ابهامات تحلیل درستی از پیش بینی فروریزش کلی تحت اثر کاهش مقاومت اجزاء سازه بدست بیاوریم، اما هنوز هم موانع زیادی برای یک تحلیل کاملا واقعی بر سر راه ما در مورد چگونگی پیش بینی ظرفیت فروریزش سیستم­های سازه­ای وجود خواهد داشت که صرفا با گذشت زمان و انجام آزمایش­های بیشتر بر روی مدل­هایی که نزدیکی بیشتری به ساختمان­های واقعی داشته باشند، می­توان این مشکلات و ابهامات را کمتر نمود. اجزای روش بکار رفته در این پژوهش عبارتند از:

– توسعه مدل­های سازه­ای دارای کاهش مقاومت و عدم کاهش مقاومت اعضا با ترکیب تمام فاکتورهای مهم که در فروریزش کلی موثر هستند.

– محاسبه ظرفیت فروریزش برای مجموعه ­ای از مدل­های سازه­ای.

– ارزیابی اندازه ­گیری آماری ظرفیت فروریزش و تاثیر ابهامات در مدلها و حرکات زمین و پارامترهای سازه­ای در این اندازه ­گیری آماری.

– ارزیابی ظرفیت فروریزش مدل­ها در دو حالت با و بدون کاهندگی اعضا

تعداد صفحه :186

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.

  *