دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی عمران- زلزله

عنوان :

مطالعه تاثیر کاهندگی بر ظرفیت فروریزش سازه­ های چند درجه آزادی

استاد راهنما :

دکتر غلامرضا قدرتی امیری

 

اساتید مشاور :

دکتر رضا کرمی

دکتر محمدعلی رهگذر

 

آذرماه    1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                 صفحه
 
چکیده……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1
فصل اول: مقدمات
1-1. مقدمه………………………………………………………………………………………………………….. 3
1-2. اظهار مسئله……………………………………………………………………………………………………. 4
1-3. اهمیت و ضرورت پژوهش……………………………………………………………………………………… 5
1-4. اهداف پژوهش………………………………………………………………………………………………….. 6
فصل دوم: مفاهیم پایه و کلیات
2-1. مطالعه نظریه‌های پیرامون موضوع پژوهش…………………………………………………………………… 8
2-1-1. مدل ایبارا-کراوینکلر (Ibarra-Krawinkler)……………………………………………………….. 9
2-2. مطالعه پژوهش‌های انجام شده……………………………………………………………………………… 15
2-2-1. تاثیرات ……………………………………………………………………………………………. 15
2-2-2. تاثیرات کاهندگی………………………………………………………………………………………… 17
2-3. چاچوب نظری پژوهش………………………………………………………………………………………. 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 پژوهش………………………………………………………………………………………… 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 واکاوی پوش­اور…………………………………………………………… 24
2-4-1-3. الگوی بارگذاری جانبی……………………………………………………………………………….. 25
2-4-1-4. منحنی رفتاری………………………………………………………………………………………… 26
2-4-2.  تحلیل دینامیکی غیرخطی……………………………………………………………………………… 27
2-4-2-1.  معادلات تعادل جهشی………………………………………………………………………………. 28
2-4-2-2.  روش انتگرال‌گیری مستقیم………………………………………………………………………….. 29
2-4-2-3.  روش نیومارک………………………………………………………………………………………… 31
2-4-3.  مدل سازی ریاضی در واکاوی 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 پژوهش
3-1. روش طرح و پژوهش…………………………………………………………………………………………. 40
3-2. فرآیند پژوهش……………………………………………………………………………………………….. 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 نمونه­ای برای پوشش فضای طراحی سیستمهای سازه­ای……………………………. 50
3-2-6-1. چگونگی توسعه مدلهای نمونه­ای 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 نمونه­ای………………………………………………………………………………. 58
3-2- 8-1. ایده­آلسازی در مدلسازی…………………………………………………………………………….. 60
3-2- 8-2. پیکربندی پلان و ارتفاع……………………………………………………………………………… 61
3-2-9. چگونگی ایده­آلسازی جهت ساخت مدلهای غیرخطی نمونه­ای 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. واکاوی مدلها……………………………………………………………………………………………… 67
3-2-10-1. دسته رکوردهای زمینلرزه­های انتخاب  در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………… 68
3-2-10-2. چگونگی مقیاس کردن رکوردهای زلزله………………………………………………………………. 70
3-2-10-3. واکاوی استاتیکی غیرخطی (پوش­اور)……………………………………………………………….. 72
3-2-10-4. آنالیزهای غیرخطی دینامیکی (تاریخچه زمانی)………………………………………………….. 74
3-2-10-5. واکاوی دینامیکی افزایشی در روش ارزیابی عملکرد FEMA P695……………………………… 75
3-2-10-6. استخراج منحنی آسیب پذیری فروریزش با بهره گیری از آنالیزهای IDA…………………………. 76
3-2-10-7. محاسبه ظرفیت فروریزش میانه و نسبت محدوده فروریزش مدلهای نمونه­ای شاخص………….. 77
3-2-11. ارزیابی عملکرد سازه­ها…………………………………………………………………………………. 79
3-2- 11-1. معیار ارزیابی گروه­های عملکردی و مدلهای نمونه­ای 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 اندازه 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 نمونه­ای 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 نمونه­ای شاخص برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی…………………………….. 105
4-2. توسعه مدلهای نمونه­ای بر مبنای مدل نمونه­ای 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. واکاوی 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 واکاوی پوش­اور………………………………………………………. 115
4-3-5. نکاتی در خصوص همگرایی عددی در آنالیزهای پوش­اور……………………………………………. 115
4-3-6. تحلیل نتایج واکاوی پوش­اور…………………………………………………………………………….. 130
4-4.واکاوی IDA سازههای قاب خمشی ویژه فولادی و محاسبه نسبت محدوده فروریزش…………………. 131
4-4-1. چگونگی 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 اندازه عدم قطعیت کل (βTot) 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. مطالعه سیاق تغییرات AMCR مدلهای نمونه­ای بر حسب ارتفاع سازه­ها…………………………. 150
4-9-2. مطالعه سیاق تغییرات ACMR مدلهای نمونه­ای بر حسب پریود مد اول ارتعاش سازه­ها (Tl)…… 152
4-9-3. مطالعه سیاق تغییرات ضریب ایمنی (Safety Factor) مدلهای بر حسب پریود مد اول ارتعاش سازه (Tl)            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 نمونه­ای 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 (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی عالی (A) [12]………………… 89
جدول 3-12- ب عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی خوب (B) [12]…………………. 90
جدول 3-12- ج  عدم قطعیت کل (βtot) به ازای کیفیت مدلسازی غیرخطی متوسط (C) [12]………………. 90
جدول 3-12- د  عدم قطعیت کل (βtot) 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 نمونه­ای شاخص اولیه برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی………. 106
جدول 4-2 مدل نمونه­ای 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 واکاوی پوش­اور مدلهای نمونه­ای با کاهندگی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی……… 123
جدول 4-6  نتایج واکاوی پوش­اور مدلهای نمونه­ای بدون کاهندگی برای سیستم قاب خمشی ویژه فولادی.. 123
جدول 4-7  نتایج واکاوی 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 مطالعه 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 سازههایی با دهانه 8 متر……………………………………………………….. 162
5-4 جدول مقایسه ضرائب ایمنی و پریود سازههایی 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 (backbone) 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 واکاوی پوش­اور. 23
شکل 2- 9  رفتار غیرخطی کنترل شونده توسط تغییر شکل……………………………………………………………………. 27
شکل 2- 10  تعریف ضرایب نفوذ غیرخطی: (الف) استهلاک لزج غیرخطی ، (ب) سختی غیرخطی . 29
شکل 2 – 11 روش شتاب میانگین ثابت نیومارک  [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 واکاوی 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  نمونه­ای از نتایج واکاوی دینامیکی افزایش (IDA)به همراه چگونگی محاسبه پارامترهای مدنظر روش ارزیابی عملکرد FEMA P695 [12]……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 76
شکل 3-11 منحنی آسیب پذیری فروریزش متناظر با نتایج واکاوی 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 (سازههای 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 سازههایی با دهانه 8 متر (کاهندگی(WD) و بدون کاهندگی(WOD) ). 163
5-2 نمودار ضریب ایمنی-پریود سازههایی 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 بین بخاطر پیچیده­گیهای همراه با زلزله­های بزرگ اغلب روزها، هفته­ها و ماه­ها وقت نیاز می باشد تا فاجعه ناشی از زلزله درست درک گردد. زمان در مناطق زلزله زده عامل مهمی می باشد و هر گونه تاخیر در درک اندازه فاجعه در پاسخهای بعدی زلزله و تخمین خسارتهای مالی و اجتماعی بعد از آن تاخیر ایجاد خواهد نمود. جنبه­هایی از زلزله از قبیل طبیعت زلزله شناختی، مهندسی زلزله و عواقب اقتصادی آن بایستی قبل از رخ دادن زلزله شناخته گردد.
در این بین هدف اصلی مهندسی زلزله جلوگیری از فروریزش ساختمانهای می باشد، 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 می باشد، اتفاق می­افتد. از نظر مالی فروریزش همراه با خرابی ساختمان و از دست رفتن هزینه مصرف شده برای ساخت آن می باشد، اما بایستی توجه داشت که فروریزش سازه منبع اصلی مرگ و میر انسانهایی می باشد، که در آن مکان به زندگی مشغول هستند، پس از نظر فنی و مهندسی نیاز به مطالعه احتمال، زمان، شیوه خرابی سازه و سطح ایمنی یک سازه در برابر فروریزش می­باشد.

1-2. اظهار مسئله
با در نظر داشتن 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 به وجودآمده 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 به وجودآمدن انحنا و خیز در عضو تیر-ستون میشود که این انحنا باعث میشود که در اثر نیروی محوری موجود لنگر خمشی ثانویه­ای به وجودآید 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 اظهار دیگر فروریزش بشکل کلی صورت می­گیرد. اما در نوع دوم آغاز 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 اندازه تاثیر    بر ظرفیت فروریزش یک سازه پژوهش کرده­اند. اما  بعضی دیگر بر روی کاهندگی غیرخطی مدلهای اتصالات که بصورت تجربی می­توان آزمایش انجام داد، کار کرده­اند؛ زیرا که رفتار سازه در هنگام زلزله وارد حوزه غیرخطی می­گردد. اندازه کاهندگی سیستم توسط منحنی­های هیسترتیک نمایش داده می­گردد که در فصول بعدی بطور مفصل در مورد آنها بحث خواهیم نمود.
ارزیابی ایمنی سازه مستلزم توانایی پیش­بینی کاهش پاسخ دینامیکی سیستم سازه می باشد. البته بایستی توجه داشت که موضوع فوق برای ساختمان­هایی قدیمی­تر، که کاهش مقاومت و سختی در آنها از تغییر شکلهای کوچک آغاز می­گردد مشکل می باشد، زیرا که شبیه سازی مدلهای هیسترتیک آنها امکان ندارد، پس معمولا فروریزش کلی با یک دریفت قابل قبول یا دستیابی به محدوده تغییر شکل در هر کدام از اجزای سازه­ای مطالعه می­گردد. البته بایستی توجه نمود 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 پژوهش
در هنگام بروز زلزله های مختلف یک سازه رفتارهای گوناگونی از خود نشان می­دهند و با در نظر داشتن شدت زلزله سازه می­تواند در حوضه رفتار خطی بماند و یا اینکه وارد حوضه رفتار غیرخطی گردد. با در نظر داشتن اینکه فروریزش سازه در محدوده رفتار غیرخطی صورت می­گیرد پس این موضوع که فروریزش در چه ناحیه­ای از رفتار صورت بگیرد، مهم می باشد. ضمن اینکه حداکثر شدت زلزله­ای که یک سازه پایداری دینامیکی خود را در آن حفظ می­کند برای ما مشخص می­گردد. هر چه اندازه پایداری دینامیکی سازه در حوضه رفتار غیرخطی بیشتر باشد فروریزش آن سازه دیرتر صورت می­گیرد و این بدین معنی می باشد که سازه شدت زلزله­ی بیشتری را می­تواند تحمل کند. قابلیت پیش بینی فروریزش سازه­ها با افزایش  اطلاعات در مورد خصوصیات و ویژگیهای اجزا بتنی و فولادی سازه­ها بیشتر خواهد گردید.
البته مهمترین علت مطالعه فروریزش سازه­ها کاهش صدمات جانی پس از زلزله می باشد، زیرا که پس از زلزله چنانچه سازه­هایی با ظرفیت فروریزش بالا داشته باشیم تلفات پس از زلزله نیز کاهش پیدا می­کند اما در صورت پایین بودن ظرفیت فروریزش تلفات افزایش پیدا می­کند، از طرفی کاهش فروریزش سازه­ها خسارات مادی نیز کاهش پیدا می­کند.
1-4. اهداف پژوهش
هدف اصلی این پایان نامه توسعه روش برای ارزیابی فروریزش کلی سازه در قاب­های خمشی ویژه فولادی می­باشد. در این پژوهش اندازه تاثیر کاهش مقاومت اعضای سازه با عدم کاهش مقاومت اجزا سازه بر ظرفیت فروریزش مورد مطالعه قرار می­گیرند. ارزیابی فروریزش بر اساس اندازه­گیری روابط شدت که اندازه شدت نسبی حرکت زمین  به پارامترهای مقاومت سازه­ای می باشد، انجام می­گردد که شدت نسبی در فروریزش به ظرفیت فروریزش گفته می­گردد. در این بین در مدلسازی و بهره گیری از مواد مورد بهره گیری در مدلسازی ابهامات زیادی هست، هرچند روابطی آماری جهت مشخص کردن این ابهامات هست که از آنان بعنوان پایه­ای برای مدل­سازی و مواد بکار رفته بهره گیری می­گردد. 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 معضلات 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 مجموعه­ای از مدل­های سازه­ای.
– ارزیابی اندازه­گیری آماری ظرفیت فروریزش و تاثیر ابهامات در مدلها و حرکات زمین و پارامترهای سازه­ای در این اندازه­گیری آماری.
– ارزیابی ظرفیت فروریزش مدل­ها در دو حالت با و بدون کاهندگی اعضا
تعداد صفحه :186
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه عمران-محیط زیست: روابط علت و معلولی توسعه‌ی شهرنشینی و ترافیک حاصل از خودروها و عابرین پیاده و معماری شهری در تولید CO2

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

دسته‌ها: عمران