وزارت علوم، تحقیقات فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی عمران – گرایش سازه

موضوع:

مطالعه روش های تحلیل غیرخطی در ارزیابی لرزه ای قاب فولادی با سیستم ترکیبی خمشی و مهاربند ضربدری

استاد راهنما:

دکتر مرتضی حسینعلی بیگی

استاد مشاور:

دکترجواد واثقی

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:
1-فصل اول:کلیات………………………………………………………………………………………. 2
1-1- لزوم انجام تحلیل های غیرخطی……………………………………………………………….. 2
1-2- موضوع پایان نامه………………………………………………………………………………. 2
2- فصل دوم: مروری بر مفاهیم ومبانی بهسازی لرزه ای ساختمان…………………………… 5
2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………… 5
2-2- مروری بر مقدمات بهسازی لرزه ای…………………………………………………………. 5
2-2-1- هدفهای بهسازی…………………………………………………………………………. 6
2-2- 1-1- بهسازی مبنا……………………………………………………………………………. 6
2-2-1-2 – بهسازی مطلوب………………………………………………………………….. 6
2-2-1-3- بهسازی ویژه…………………………………………………………………………… 6
2-2-1-4 – بهسازی محدود……………………………………………………………………….. 6
2-2-1-5 ـ بهسازی موضعی…………………………………………………………………….. 7
2-2-2- سطوح عملکرد ساختمان…………………………………………………………… 7
2-2-2-1- سطوح عملکرد اجزای سازه ای…………………………………………………….. 7
2-2-3- تحلیل خطر زلزله و طیف طراحی………………………………………………………. 9
2-2-3-1- تعریف سطوح خطر زلزله…………………………………………………………… 9
2-2-3-2- طیف طرح استاندارد……………………………………………………………… 9
2-3- مروری بر روشهای تحلیلی و معیارهای پذیرش دستورالعمل مقاوم سازی………….. 10
1-3-1- مدلسازی……………………………………………………………………………….. 10
1-3-1-1- فرضیات اولیه………………………………………………………………………… 10
2-3-1-2- اعضای اصلی و غیر اصلی……………………………………………………….. 11
2-3-1-3- طبقه بندی اجزای کنترل شونده توسط تغییر شکل و نیرو در سازه های فولادی و بتنی…… 11
2-3-1-3-پیچش………………………………………………………………………………… 12
2-3-1-3-1- پیچش واقعی……………………………………………………………………….. 13
2-3-1-3-2- پیچش اتفاقی………………………………………………………………………. 13
2-3-1-4- دیافراگم ها………………………………………………………………………. 13
2-3-1-5- اثرات P − Δ…………………………………………………………………….
2-3-1-6- ترکیب بارگذاری ثقلی و جانبی……………………………………………….. 14
2-3- 2 ـ روشهای تحلیل سازه………………………………………………………….. 14
2-3-2 – 1- تحلیل استاتیکی خطی………………………………………………………. 14
2-3 – 2 -2 – تحلیل دینامیکی خطی…………………………………………………………. 15
2-3 – 2 -3- تحلیل استاتیکی غیر خطی……………………………………………………. 16
2-3 -2-3-1- ملاحظات خاص مدلسازی و تحلیل………………………………………….. 16
2-3 -2 -3-1-1- کلیات………………………………………………………………………….. 16
2-3-2-3-1-2- نقطه ی کنترل………………………………………………………………… 17
2-3-2-3-1-3- توزیع بار جانبی………………………………………………………………. 17
2-3-2-3-1-4- مدل رفتار دوخطی نیرو– تغییرمکان سازه……………………………………. 18
2 -3 – 2-3 – 5-محاسبه ی زمان تناوب اصلی موثر…………………………………………. 19
2-3- 2-3- 2- برآورد نیروها و تغییرشکلها……………………………………………………. 19
2-3-2-3- 2– 1- ساختمان با دیافراگم صلب…………………………………………….. 20
2-3-2-4- تحلیل دینامیکی غیر خطی……………………………………………………….. 23
2-3-3- معیارهای پذیرش…………………………………………………………………….. 23
2-3-3-1- معیارهای پذیرش روش­های غیر خطی……………………………………………. 23
2-4- روش طیف ظرفیت………………………………………………………………………. 29
2-5- تهیه طیف های ظرفیت و نیاز در فرمت ADRS……………………………………….
3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………….. 37
3-2- تعاریف مدل های اولیه……………………………………………………………………. 37
3-3- بارگذاری ثقلی……………………………………………………………………………… 42
3-4- بارگذاری لرزه ای…………………………………………………………………….. 42
3-5- مدل سازی………………………………………………………………………………. 44
3-6- تحلیل……………………………………………………………………………………. 44
3-7- طراحی…………………………………………………………………………………… 45
3-8- معرفی شیوه تحلیل  در پروژه…………………………………………………………..45
3-8-1- تحلیل استاتیکی غیرخطی…………………………………………………………. 45
3-8-2- هدف بهسازی……………………………………………………………………. 46
3-8-3- توزیع بار جانبی در تحلیل استاتیکی غیرخطی…………………………………. 46
3-8-3-1- معرفی و اختصاص مفاصل پلاستیک…………………………………………… 47
3-8-4- تعیین تغییرمکان هدف به روش ضرایب تغییرمکان………………………………..51
3-9- تحلیل دینامیکی غیرخطی…………………………………………………………… 51
3-10- ملاحظات خاص مدلسازی و تحلیل……………………………………………….. 54
3-9-1- تحلیل به روش دینامیکی غیرخطی……………………………………………. 55
3-9-2- شتاب نگاشت های مورد بهره گیری در واکاوی دینامیکی غیرخطی……………… 55
3-6-2-1- هم­پایه کردن PGA…………………………………………………………………
3-6-2-2- هم­پایه کردن طیف………………………………………………………………. 56
4-1- مقدمه………………………………………………………………………………… 57
4-2- تعیین تغییرمکان هدف به روش ضرایب تغییرمکان……………………………….. 57
4-3- تعیین تغییرمکان هدف به روش طیف ظرفیت…………………………………….. 58
4-4- منحنی ظرفیت سازه ها………………………………………………………….. 60
4-5- تحلیل به روش دینامیکی غیرخطی……………………………………………. 62
4-5-1- شتاب نگاشت های مورد بهره گیری در واکاوی دینامیکی غیرخطی……………. 63
4-5-2- همپایه کردن PGA…………………………………………………………………..
4-5-3- همپایه کردن طیف……………………………………………………………….. 64
4-5-4- مقادیر ماکزیمم تغییرمکان در نقطه کنترل…………………………………….. 66
4-5-5- تغییرمکان نسبی طبقات در تحلیل دینامیکی غیرخطی…………………….. 70
4-6- ارزیابی عملکرد سازه ها…………………………………………………………… 72
4-6-1- معیار کنترل عملکرد سازه ها……………………………………………………… 72
4-6-2- تعیین سطح عملکرد در تحلیل استاتیکی غیر خطی…………………………….. 72
4-6-3-تعیین سطح عملکرد در تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه……………………. 73
5-1- نتایج………………………………………………………………………………….. 78
5-2- پیشنهاد هایی برای تحقیقات آتی………………………………………………….. 79
مراجع…………………………………………………………………………………………… 80
چکیده:
موضوع پژوهش حاضر مطالعه سطح عملکرد و اندازه دقت روش های مبتنی بر تحلیل استاتیکی غیر خطی و نیاز مقاوم سازی ساختمانهای فولادی با سیستم دوگانه قاب خمشی با مهاربند ضربدریو مهاربند 7 شکلهمگراطراحی شده با آیین نامه 2800 زلزله ایران(ویرایش سوم) به وسیله دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود بر اساس هدف بهسازی مورد نیاز برای این ساختمانها می باشد.
به این مقصود پلان هایی با تعداد طبفات 4، 8و 16 انتخاب شده و توسط آیین نامه 2800 زلزله ایران به روش استاتیکی معادل طراحی می گردد. قاب بحرانی این ساختمانها تحت بهسازی مبنا و با دو روش استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت شتاب نگاشت های مختلف به کمک نرافزار های ETABSو SAP2000ver12تحلیل و مطابق با دستورالعمل بهسازی لرزه ای کنترل می -گردد.
در نهایت در مورد ساختمانهای طراحی شده با آیین نامه 2800 بدین نحو نتیجه گیری می گردد که تحلیل استاتیکی غیر خطی از دقت کافی در قیاس با تحلیل دینامیکی غیر خطی بر خوردار نیست.
فصل اول: کلیات
1-1- لزوم انجام تحلیل های غیرخطی
با در نظر داشتن اینکه اکثر سازه های متداول در هنگام زلزله وارد ناحیه غیرخطی شده واز خود رفتار غیرارتجاعی نشان می دهند پس با بهره گیری از روش های مرسوم و سنتی آیین نامه ها که بر پایه تحلیل های خطی استوار می باشد نمی توان کنترلی بر رفتار سازه پس از ورود آن به ناحیه غیر ارتجاعی داشت. از طرف دیگر تحلیل دینامیکی غیرخطی که اغلب به عنوان دقیق ترین روش در مطالعه رفتار سازه ها در حین زلزله از آن دانسته می گردد، به علت پرهزینه و وقت گیر بودن، نمی تواند مناسب برای مسایل کاربردی و مهندسی باشد. در این بین ایده­­ تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون مطرح شده می باشد که ضمن اینکه معضلات و پیچیدگی های روش دینامیکی غیر خطی را ندارد، می تواند با تقریب قابل قبولی رفتار سازه را در ناحیه غیرارتجاعی مورد ارزیابی قرار دهد. تحلیل استاتیکی غیرخطی پایه روش طراحی بر اساس عملکرد می باشد. طراحی براساس عملکرد درحقیقت به روشی اطلاق می گردد که در آن معیار طراحی سازه به صورت دستیابی به یک رفتار و عملکرد هدف تشریح می گردد. این روش تقابلی می باشد با معیار طراحی سازه های مرسوم که در آن معیار طراحی سازه تنها با محدودکردن نیروهای اعضاء که ناشی از اعمال مقادیر مشخصی از بارهای طراحی می باشند تعریف می گردد. در این روش با سطح بندی خطر زمین لرزه به کارفرما این اختیار داده می گردد تا اندازه خطر پذیری را برای طراح سازه انتخاب کند. از سوی دیگر با قابل پیش بینی شدن رفتار سازه با خطر پذیری معین می توان نسبت به کاربری و آسیب پذیری سازه پس از زلزله تصمیم گرفت.
2-1- موضوع پایان نامه
در جریان یک پروژه بهسازی، در آغاز نیاز به جمع آوری اطلاعات از سازه موجود می باشد، در ادامه لازم می باشد سازه مورد نظر به طریقی مدل سازی و تحلیل گردد، تا رفتار و عملکرد سازه هنگام زلزله مشخص گردد. حال برای
کنترل نتایج به دست آمده نیاز به معیارهای خاصی می باشد تا در نهایت لزوم یا عدم لزوم به بهسازی برای ساختمان های موجود مشخص گردد و پس از انجام کلیه این اقدامات و با در نظر گرفتن نتایج حاصل و در صورت نیاز به بهسازی، روش اجرایی بهسازی تعیین گردد.
با در نظر داشتن مطالب اظهار شده و آغاز اقدامات مورد نیاز جهت بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود در کشور، دستورالعملی توسط سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور تهیه شده می باشد که مبنای مطالعات بهسازی ساختمان- ها قرار گیرد. این دستورالعمل با بهره گیری از آیین نامه ای می باشد که اخیراً در آمریکا جهت بهسازی ساختمان ها تدوین و توصیه شده می باشد. این آیین نامه از طرف انجمن مهندسین عمران امریکا (ASCE) و آژانس مدیریت بحران فدرال (FEMA) تهیه شده و تحت عنوانFEMA440& FEMA356 & FEME273 منتشر گردیده می باشد.
هدف اصلی این پایان نامه ارزیابی کارایی شیوه های تعیین سطح عملکرد سازه، مطرح شده در دستورالعمل بهسازی لرزه در برآورد سطح عملکرد ساختمان فولادی دارای سیستم دوگانه مهاربند ضربدری و قاب خمشی می باشد. در واقع اندازه دقت تحلیل استاتیکی با تحلیل دینامیکی غیرخطی مقایسه می گردد. همچنین به این پرسش پاسخ داده می گردد که ساختمان طراحی شده با آیین نامه 2800 ویرایش سوم در چه سطحی از عملکرد بر اساس ضوابط دستورالعمل بهسازی لرزه ای قرار می گیرد و آیا این که ساختمان مورد نظر هدف آیین نامه 2800 را برآورده می کند. روش کار در پایان نامه به این گونه می باشد که سه ساختمان متقارن و منظم4، 8، 16 طبقه فولادی سیستم دوگانه قاب خمشی – مهاربند ضرب دری و مهاربند 7 شکل  ، با نرم افزار ETABS به صورت سه بعدی (3D) بر اساس آیین نامه 2800 ویرایش سوم، و بر روی خاک نوع 2 در برابر زلزله طراحی شده اند. سپس این سه ساختمان به همان صورت سه بعدی در نرم افزار ETABSver9 تحلیل استاتیکی غیر خطی بارافزون (Pushover) گشته و نتایج حاصل از آن با تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی مدل ها در نرم افزار SAP2000ver12 مورد مقایسه قرار گرفته اند.
فصل دوم: مروری بر مفاهیم ومبانی بهسازی لرزهای ساختمان
1-2- مقدمه
درسال­های اخیر باتوجه به ارزش اقتصادی ساختمانهای موجود، کوشش براین بوده می باشد که پایداری ساختمانها از دید حداقل های لازم مورد مطالعه قرار گرفته و در همین ارتباط دستور­العمل­های مقاوم سازی تدوین شده­اند. با در نظر داشتن فلسفه این دستورالعملها ضرایب ایمنی درنظر گرفته شده درآئین نامه های طراحی بایستی قاعدتاً از ضرایب ایمنی این دستورالعملها بزرگتر باشد. باتوجه به بحث فوق انتظار می رود که سازه های طراحی شده مطابق آئین نامه های طراحی معمول، توسط دستورالعمل مقاوم سازی هم تایید شوند. در واقع روش­های مقاوم سازی سازه ها که در دستورالعمل­هایی  نظیرFEMA356 و دستورالعمل مقاوم سازی کشورمان به صورت کامل اظهار شده اند را میتوان روش­هایی دقیقتر و منطبق بر طراحی سازه های موجود دانست.
2-2- مروری بر مقدمات بهسازی لرزه ای
در این بخش به مروری بعضی از تعاریف اولیه و مقدمات بهسازی لرزه ای، سطوح عملکرد ساختمان و سطوح خطر زلزله از دید دستور العمل مقاوم سازیپرداخته می گردد. به علت اختصار کردن تعاریف و روشها بعضی از این تعاریف و روشها در این پایان نامه نیامده که در صورت نیاز به دستورالعمل بهسازی ارجاع داده می گردد.
2-2-1- هدف های بهسازی
1-1-2-2- بهسازی مبنا
در بهسازی مبنا انتظار می رود که تحت زلزله « سطح خطر –1 » ایمنی جانی ساکنین تأمین گردد.
2-1-2-2- بهسازی مطلوب
در بهسازی مطلوب انتظار میرود هدف بهسازی مبنا تأمین گشته و علاوه برآن تحت زلزله« سطح خطر- 2 » ساختمان فرو نریزد.
3-1-2- بهسازی ویژه
در بهسازی ویژه نسبت به بهسازی مطلوب عملکرد بالاتری برای ساختمان مدنظر قرار می گیرد. بدین مقصود سطح عملکرد بالاتری برای ساختمان تحت همان سطح خطر زلزله مورد بهره گیری در بهسازی مطلوب در نظر گرفته شده یا با حفظ سطح عملکرد مشابه با بهسازی مطلوب سطح خطر زلزله بالاتری مد نظر قرار گرفته می گردد.
4-1-2- بهسازی محدود
در بهسازی محدود عملکرد پائین تری از بهسازی مبنا در نظر گرفته می گردد، به گونه ای که حداقل یکی از اهداف زیر بر آورده گردد:
1-  تحت زلزله خفیف تر از زلزله « سطح خطر-1 » ، ایمنی جانی ساکنین تأمین گردد.
2-  تحت زلزله خفیف تر از زلزله « سطح خطر -1 » ، ساختمان فرو نریزد یا ایمنی جانی محدود ساکنین تأمین گردد.
5-1-2- بهسازی موضعی
در بهسازی موضعی بخشی از یک طرح بهسازی کلی مطابق بخشهای (1-2-1-1 ) تا (1-2-1-4 ) دستورالعمل بهسازیانجام می گردد که به دلایلی در شرایط موجود فقط بخشی از آن اجرا می­گردد. در این حالت بهسازی بایستی به گونه ای پیش بینی و اجرا گردد که هدف بهسازی بخش­های دیگر در مراحل بعدی برآورده گردد]1[.
بهسازی موضعی بایستی با در نظر داشتن موردها زیر انجام گردد:
1-  بهسازی بخشی از ساختمان نباید منجر به پائین آمدن سطح عملکرد کل ساختمان گردد.
2-  بهسازی نباید منجر به نامنظم شدن یا افزایش بی نظمی ساختمان گردد.
3-  بهسازی نباید منجر به افزایش نیروهای ناشی از زلزله در اعضایی که وضعیت بحرانی تحت زلزله دارند گردد.
تعداد صفحه : 92
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود متن کامل سمینار کارشناسی ارشد رشته عمران : خوردگی بتن

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