مقایسه شاخص آسیب قاب­های بتن­آرمه و اعضای آن با بهره گیری از شبیه­سازی عددی

 

 

 

 

 

استاد راهنما

دکتر محمودرضا بنان

 

بهمن ماه 1391


تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
 
 
مقایسه شاخص آسیب قاب­های بتن­آرمه و اعضای آن با بهره گیری از شبیه­سازی عددی
به کوشش
ناهید پوریوسف
 
روش طراحی آیین­نامه­های موجود بر اساس طراحی مقاطع و اعضا می­باشد و آیین­نامه­ها در مورد مطالعه ظرفیت کل قاب و یا طبقات آن اجباری برای طراحان قرار نداده­اند. در این پژوهش با مطالعه مود زوال قاب­های منظم سه طبقه و سه دهانه بتن­آرمه تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون در محیط نرم­افزار OpenSees، نشان داده شده می باشد که در بعضی موردها زوال طبقه یا کل قاب (مود زوال سیستمی سازه) می­تواند حاکم باشد. به این شکل که قبل از زوال یکی از مفصل­های پلاستیک، ظرفیت کل قاب یا یکی از طبقات آن به اندازه قابل توجهی افت کرده و کاربری خود را از دست می­دهد. به علاوه تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری قاب مانند درصد میلگردهای طولی و عرضی مقاطع، نسبت برش پایه قاب به وزن کل آن در لحظه زوال (Plastic g-Factor)، g-Factor کاربردی، شکل­پذیری نهایی، دوره تناوب مود اول و متوسط شاخص­های آسیب مقاطع بر مودهای زوال قاب­ها مورد مطالعه قرار گرفت. در نهایت مؤثرترین معیارهایی که بدون نیاز به انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون طراح را قادر به شناسایی امکان وقوع مود زوال سیستمی سازه می­نماید به صورت پارامتر g-Factor کاربردی و نیز ترکیب نسبت درصد میلگرد طولی به میلگرد عرضی ستون و دوره تناوب مود اول سازه تشخیص داده گردید. معیارهایی که از طریق انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون محاسبه و در تفکیک قاب­های با مود زوال مفصل پلاستیک از سایر قاب­ها مؤثر هستند نیز به صورت پارامتر Plastic g-Factor و ترکیب پارامتر g-Factor کاربردی و متوسط شاخص­های آسیب مقاطع معرفی شده­اند.
 
کلید واژه­ها: قاب­های دوبعدی بتن­آرمه، تحلیل استاتیکی غیرخطی بار­افزون، مود زوال قاب­های بتن­آرمه، مود زوال سیستمی سازه، شاخص آسیب، نرم­افزار OpenSees
 
 
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                                                                                    صفحه
فصل اول: مقدمه                                                                                                               1
1-1- پیش­گفتار.. 2
1-2- طراحی لرزه­ای.. 3
1-3- مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد.. 4
1-3-1- چارچوب کلی طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد.. 7
1-3-2- شکل­پذیری (Ductility).. 10
1-3-3- شاخص آسیب.. 11
1-4- سیستم باربر لرزه­ای.. 14
1-5- روش­های مختلف تحلیل غیر ارتجاعی.. 15
1-5-1- تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 16
1-5-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون.. 17
1-5-2-1- توصیف تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون.. 17
1-5-2-2- بعضی از روش­های تحلیل استاتیکی غیرخطی.. 19
1-5-2-3- شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان.. 21
1-6- معیارهای زوال (Failure Criteria).. 25
1-7- اظهار مسئله و هدف پژوهش.. 26
1-8- طریقه دستیابی به هدف پژوهش.. 26
1-9- اختصار.. 28
 
عنوان                                                                                                    صفحه
فصل دوم: تاریخچه تحقیقات گذشته                                                                                             30
2-1- پیش­گفتار.. 31
2-2- شاخص آسیب.. 33
2-2-1- شاخص­های آسیب موضعی.. 33
2-2-2- شاخص­های آسیب کلی.. 36
2-2-3- مطالعه مقایسه­ای چند شاخص آسیب.. 39
2-3- معرفی روابط مربوط به چند شاخص آسیب شناخته شده   42
2-3-1- شاخص آسیب پارک و انگ.. 42
2-3-2- شاخص آسیب شکل­پذیری برای مقاطع.. 43
2-3-3- شاخص آسیب شکل­پذیری برای قاب­ها.. 44
2-3-4- شاخص آسیب انرژی.. 45
2-3-5- شاخص آسیب خستگی Low-Cycle. 46
2-3-6- شاخص آسیب نرم­شدگی بیشینه.. 46
2-4- چگونگی مدل­سازی رفتار سازه.. 47
2-5- مطالعه مود زوال قاب­های بتن­آرمه.. 48
2-6- اختصار.. 48
فصل سوم: چگونگی مدل­سازی و انجام تحلیل غیرخطی                                                                     51
3-1- پیش­گفتار.. 52
3-2- معرفی نرم­افزار OpenSees. 52
3-3- معرفی و مدل­سازی قاب­های دو بعدی بتن­آرمه مورد مطالعه   54
3-3-1- مشخصات فیزیکی قاب­های دو بعدی انتخابی.. 54
3-3-2- چگونگی بارگذاری قاب­ها.. 54
3-3-3- چگونگی مدل­سازی قاب­های دو بعدی بتن­آرمه در نرم­افزار OpenSees  55
3-4- چگونگی انجام تحلیل و پایش پاسخ­های موردنظر سازه   57
3-5- طراحی قاب­ها.. 57
3-6- محاسبه شاخص آسیب.. 71
3-6-1- شاخص آسیب انتخابی.. 71
3-6-2- محاسبه شاخص آسیب شکل­پذیری برای مقاطع بحرانی.. 72
عنوان                                                                                                     صفحه
3-6-3- محاسبه شاخص آسیب شکل­پذیری برای قاب­ها.. 74
3-7- اختصار.. 74
فصل چهارم: ارائه و مطالعه نتایج تحلیل­های غیرخطی قاب­های مورد مطالعه                               77
4-1- پیش­گفتار.. 78
4-2- طریقه انجام تحلیل غیرخطی قاب­ها و نتایج مربوط به آن   79
4-2-1- دسته­بندی قاب­ها بر اساس مود زوال آن­ها.. 79
4-2-2- توزیع مفصل­های پلاستیک در لحظه زوال قاب­ها.. 82
4-2-3- مطالعه تغییرات پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع در طول تحلیل.. 88
4-2-4- مطالعه تأثیر پارامترهای مختلف طراحی، ظرفیتی و رفتاری در نوع زوال قاب­ها.. 98
4-3- اختصار.. 114
فصل پنجم: اختصار، نوآوری و نتیجه­گیری                                                                                   116
5-1- اختصار پژوهش.. 117
5-2- نوآوری پژوهش.. 119
5-3- نتیجه­گیری.. 119
فهرست منابع و مآخذ                                                                                                                 121
پیوست یک: امکانات نرم­افزار OpenSees                                                                                   125
پیوست دو: مطالعه مدل­های مختلف ارائه شده برای مصالح                                                         130
رفتار بتن محصور شده و محصور نشده.. 131
رفتار میلگردهای فولادی مسلح کننده.. 136
فهرست منابع و مآخذ پیوست دو.. 143
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل­ها
 
 
عنوان                                                                                           صفحه
 
شکل 1- 1 نمودار جریانی فرآیند طراحی بر اساس سطح عملکرد.. 8
شکل 1- 2 نمودار تعیین نقاط لازم برای محاسبه شکل­پذیری.. 11
شکل 1- 3 نمودار جریانی روش تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 16
شکل 1- 4 منحنی ظرفیت کلی (بارافزون) یک سازه.. 18
شکل 1- 5 روش طیف ظرفیت و نمودارهای ظرفیت و تقاضا نمونه.. 20
شکل 1- 6 منحنی نمونه طیف تقاضا برای شکل­پذیری­های ثابت در روش N2  21
شکل 1- 7 شکل­های توزیع بار جانبی در تحلیل بار فزآینده.. 25
شکل 2- 1 مقایسه نتایج ارزیابی آسیب با شاخص آسیب سه­بعدی، شاخص آسیب پارک و انگ، و شاخص آسیب جابجایی نسبی بین­طبقه­ای: (a) بارگذاری تک­محوره، 2D؛ (b) بارگذاری تک­محوره، 3D؛ و (c) بارگذاری دومحوره، 3D 40
شکل 3- 1 ایده­آل سازی منحنی لنگر– انحنا.. 73
شکل 3- 2 ایده­آل سازی منخنی ظرفیت قاب.. 74
شکل 4- 1 مشخصات قاب، چگونگی توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال مفصل پلاستیک)   84
شکل 4- 2 مشخصات قاب، چگونگی توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال طبقه).. 85
شکل 4- 3 مشخصات قاب، چگونگی توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال قاب).. 86
شکل 4- 4 مشخصات قاب، چگونگی توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال ترکیبی طبقه و مفصل پلاستیک).. 87
 
عنوان                                                                                           صفحه
شکل 4- 5 مشخصات قاب، چگونگی توزیع مفاصل پلاستیک و مقادیر شاخص آسیب مربوطه در لحظه زوال و منحنی ظرفیت قاب (حالت زوال: زوال ترکیبی قاب و مفصل پلاستیک).. 88
شکل 4- 6 بیشینه شاخص­های آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   91
شکل 4- 7 متوسط شاخص­های آسیب نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   91
شکل 4- 8 متوسط شاخص­های آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   92
شکل 4- 9 متوسط شاخص­های آسیب ستون­ها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   92
شکل 4- 10 نسبت متوسط شاخص­های آسیب ستون­ها به متوسط شاخص­های آسیب تیرها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام.. 93
شکل 4- 11 متوسط شاخص­های آسیب طبقه اول نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   94
شکل 4- 12 متوسط شاخص­های آسیب طبقه دوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   94
شکل 4- 13 متوسط شاخص­های آسیب طبقه سوم نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   95
شکل 4- 14 بیشینه شاخص­های آسیب نسبت به متوسط شاخص­های آسیب   96
شکل 4- 15 متوسط شاخص­های آسیب طبقه سوم نسبت به متوسط کل شاخص­های آسیب مقاطع   96
شکل 4- 16 متوسط شاخص­های آسیب ستون­ها نسبت به متوسط شاخص­های آسیب تیرها   97
شکل 4- 17 شاخص آسیب شکل­پذیری قاب­ها نسبت به جابجایی نسبی تراز بام   97
شکل 4- 18 بیشینه شاخص آسیب نسبت به متوسط شاخص آسیب (در لحظه زوال)   103
شکل 4- 19 Plastic g-Factor (در لحظه زوال) نسبت به شکل­پذیری نهایی قاب   104
شکل 4- 20 درصد میلگرد طولی به عرضی، ρls، تیر نسبت به ρls ستون   104
شکل 4- 21 ρ Ratio نسبت به ρls ستون.. 105
شکل 4- 22 ρRatio نسبت به ρls تیر.. 106
شکل 4- 23 ρls ستون نسبت به دوره تناوب مود اول.. 107
شکل 4- 24 g-Factor کاربردی نسبت به ρls قاب.. 107
شکل 4- 25 g-Factor کاربردی نسبت به ρls ستون.. 108
شکل 4- 26 Plastic g-Factor نسبت به ρls ستون.. 109
شکل 4- 27 شکل­پذیری نهایی نسبت به دوره تناوب مود اول.. 109
شکل 4- 28 ρls قاب نسبت به شکل­پذیری نهایی.. 110
شکل 4- 29 متوسط شاخص­های آسیب نسبت به g-Factor کاربردی.. 111
شکل 4- 30 متوسط شاخص­های آسیب ستون­ها نسبت به شکل­پذیری نهایی   111
شکل 4- 31 متوسط شاخص­های آسیب نسبت به شکل­پذیری نهایی.. 112
شکل 4- 32 متوسط شاخص­های آسیب تیرها نسبت به متوسط شاخص آسیب ستون­ها   113
شکل پ2- 1 مدل مندر برای بتن.. 131
شکل پ2- 2 مدل هوشیکوما برای بتن.. 135
شکل پ2- 3 رفتار میلگرد مدفون در بتن.. 137
شکل پ2- 4 اثر لغزش پیوند (Bond Slip) در رفتار عنصر.. 140
عنوان                                                                                                     صفحه
شکل پ2- 5 منحنیِ چرخه­ای فولاد.. 140
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول­ها
 
 
عنوان                                                                                              صفحه
 
جدول 1- 1 سطوح عملکرد سازه­ای در بعضی از دستورالعمل­های بهسازی لرزه­ای   6
جدول 1- 2 بعضی از شاخص­های آسیب متداول.. 13
جدول 2- 1 شاخص­های آسیب بر پایه مدل­های خطی معادل.. 37
 
جدول 3- 1 مشخصات فیزیکی مصالح در مدل­های مورد بهره گیری برای بتن و فولاد   56
جدول 3- 2 مشخصات قاب­های مدل شده.. 60
جدول 4- 1 تعداد قاب­های انتخابی به تفکیک مود زوال.. 82
جدول 4- 2 پارامترهای تعریف شده بر اساس شاخص آسیب مقاطع و فضاهای مطالعه شده توسط آن­ها.. 89
جدول 4- 3 پارامترهای موردنظر برای تفکیک قاب­های با مود زوال مفصل پلاستیک و حدود آن­ها.. 99
جدول 4- 4 فضاهای مطالعه شده برای تفکیک و اندازه خطای آن­ها برای دسته­بندی قاب­ها.. 113
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد رشته عمران: ارائه مدل عرضه و تقاضای هوشمند برای ناوگان حمل ونقل عمومی ترکیبی

فصل اول

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1-  مقدمه

 
 

1-1- پیش­گفتار

 
کشور ایران مانند مناطق زلزله­خیز جهان می باشد که هر چند وقت یک بار زلزله­های شدیدی در آن به وقوع می­پیوندد و متأسفانه تاکنون خسارات مالی و جانی زیادی نیز در بر داشته می باشد. تحقیقات در زمینه علم مهندسی زلزله همواره با هدف کاهش خسارات جبران ناپذیر پدیده زلزله ادامه داشته می باشد. با در نظر داشتن پیشرفت علوم کاربردی و توان پردازش رایانه­ها، ایده­ها و دیدگاه­های مهندسی زلزله نیز ارتقاء قابل توجهی پیدا کرده می باشد. مقاوم­سازی ساختمان­های موجود در برابر زمین­لرزه نیز به دلیل تأثیر قابل توجهی که در نجات جان بشر­ها دارد به صورت چشمگیری در حال گسترش می باشد. بی­تردید اساسی­ترین مرحله در طراحی یا مقاوم­سازی سازه­ها در برابر زمین­لرزه، تعیین نیروهای لرزه­ای در سازه­ها می­باشد.
یک سازه ایمن و مقاوم در برابر زمین­لرزه در درجه اول می­بایستی امنیت جانی ساکنان را فراهم ساخته و در درجه دوم خسارات مالی و اقتصادی ناشی از زلزله را کمینه سازد. برای رسیدن به این هدف بایستی اطمینان پیدا نمود که سازه موردنظر با پشت سر گذاشتن زمین لرزه­هایی با شدت­های مختلف در شرایط قابل قبولی باقی می­ماند. بنا به تعریف یک ساختار مقاوم لرزه­ای ساختاری می باشد که در زلزله­های خفیف که تقریباً به صورت مداوم به وقوع می­پیوندند بدون خسارت باقی بماند، در زلزله­های متوسط دچار خسارات سازه­ای نشود و خسارات غیرسازه­ای اندکی به آن وارد گردد و در زلزله­های بزرگ که به ندرت به وقوع می­پیوندد پایدار بماند و دچار خرابی کلی نشود، به طوری که جان ساکنین مورد تهدید قرار نگیرد ]1[. رسیدن به این اهداف نیازمند به­کارگیری روش­های جدید طراحی لرزه­ای و مهندسی زلزله، بهره گیری از سیستم­های باربر و مقاوم سازه­ای و سیستم­های ایمن غیرسازه­ای و بهره­گیری از تکنولوژی­های اجرای مناسب می­باشد.

1-2- طراحی لرزه­ای

 
یک سازه در طول عمر مفید خود عموماً در معرض بارهای مختلف و ترکیبات آن­ها قرار می­گیرد. عملکرد بارهای لرزه­ای معمولاً عامل اساسی در طراحی سازه­­ها در نواحی لرزه­خیز می­باشد. طراحی لرزه­ای سازه­ها با هدف تأمین مقادیر ظرفیتی مورد نیاز سازه (مانند مقاومت، سختی، شکل­پذیری و …)، در اعضای سازه­ای و غیرسازه­ای، به نحوی که با گذراندن سطح مشخصی از خطر زلزله، ساختمان با ضریب اطمینان قابل قبولی در سطح عملکردی مورد انتظار خود باقی بماند، صورت می­گیرد.
به این ترتیب سه مفهوم اصلی در طراحی لرزه­ای ساختمان­ها مطرح می­گردد:
– سطح خطر زلزله[1]
– سطح عملکرد[2] مورد انتظار پس از زلزله
– سطح اطمینان[3]
سطح خطر زلزله به عنوان تنها پارامتر طراحی سال­هاست که مبنای فلسفه طراحی لرزه­ای یک سطحی در بسیاری از آئین نامه­های زلزله بوده می باشد. با وقوع زلزله­های دهه 1990 مانند زلزله سال 1994 نورتریج[4] و اندازه خسارات بسیار زیاد ناشی از آن­ها، تفکر طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد[5] (PBSD) با انتشار دستورالعمل [6]SEAOC Vision 2000 ]2[ متولد گردید. با در نظر داشتن طبیعت تصادفی بودن زلزله و رفتار سازه، می­توان با تعیین حوزه اطمینان برای در نظر گرفتن احتمالات در طراحی، روش طراحی را به طراحی لرزه­ای احتمالاتی بر مبنای سطح عملکرد[7] عوض کرد ]3[.

1-3- مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد

 
به مجموعه­ای از فرآیندهای طراحی، ارزیابی، ساخت و نگهداری سازه­های مهندسی به طوری که سازه حاصل بتواند شدت­های متفاوتی از ارتعاش زمین­لرزه را با تحمل سطوح محدودی از خسارت پشت سر بگذارد، مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد[8] گفته می­گردد. در واقع مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد شامل انتخاب سیستم سازه­ای و هندسه مناسب، انتخاب معیارهای مناسب طراحی و ارائه جزئیات اجرایی اجزای سازه­ای و غیرسازه­ای، همچنین اعمال نظارت به کیفیت اجرا و عملیات مراقبت و نگهداری سازه در طول زمان می باشد، به گونه­ای که خسارت ایجاد شده در سازه موردنظر، در سطح مشخصی از ارتعاش پایه با حوزه اطمینان مناسب، از مقدار حدی مجاز تجاوز نکند. طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد زیر مجموعه­ای از مهندسی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد می­باشد که به فرآیند طراحی می­پردازد. به تعبیری مجموعه اقدامات در مرحله طراحی اعم از انتخاب سطوح عملکرد، مطالعه و ارزیابی ساختگاه، انتخاب الگوی طراحی، طراحی اولیه و نهایی، کنترل کفایت طرح و … به نام طراحی لرزه­ای بر مبنای سطح عملکرد خوانده می­گردد ]4 و 3[.
[1] Seismic Risk Level
[2] Performance Level
[3] Reliability Level
[4] Northridge
[5] Performance-Based Seismic Design
[6] Structural Engineers Association Of California
[7] Probabilistic Performance-Based Seismic Design
[8] Performance-Based Seismic Engineering
***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 و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :161

قیمت : 14700 تومان

***

دسته‌ها: عمران