دانشگاه شمال

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته عمران- سازه

 

عنوان پایان نامه:

مقایسه رفتار سیستم­های مختلف سازه­ای تحت اثر خرابی پیشرونده

با بهره گیری از تحلیل دینامیکی

 

 اساتید راهنما:

دکتر سیروس غلام­پور

دکتر رضا تقی پور

 

زمستان1392

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)
چکیده
در سال های اخیر تعداد ساختمان هایی که در اثر از دست دادن اعضای باربر ثقلی خود دچار خرابی شده اند، افزایش پیدا کرده می باشد. پس طراحی سازه ها به طوری که علاوه بر اثرات زلزله پیش روی خرابی پیشرونده نیز مقاوم باشند، اهمیت پیدا کرده می باشد. یکی از عواملی که در طراحی سازه ها پیش روی خرابی پیشرونده بسیار مهم می باشد، نوع سیستم سازه ای و پیکربندی ساختمان و همچنین مقاوم سازی این سازه ها و رفتار سازه مقاوم سازی شده پیش روی خرابی پیشرونده
می باشد. در این پژوهش با بهره گیری از روش مسیر جایگزین و تحلیل دینامیکی غیر خطی بر اساس آیین نامه UFC به ارزیابی پتانسیل خرابی پیشرونده در دو مدل با سیستم سازه ای ترکیبی قاب خمشی مهاربندی با دو آرایش مهاربندی مختلف که با بهره گیری از آیین نامه های ایران طراحی شده اند، پرداخته شده می باشد. پس از آن این دو مدل با حضور کمربند خرپایی در طبقه پشت­بام  مورد تحلیل در برابر پدیده خرابی پیشرونده قرار گرفته و تأثیر مؤثر این نوع مقاوم سازی در کاهش احتمال خرابی سازه در برابر خرابی پیشرونده مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه همان سازه با سیستم قاب خمشی و همچنین قاب مهاربندی شده با اتصالات مفصلی در حالات دو بعدی و سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفت پس از مدل سازی و تحلیل انجام شده نظاره گردید که سازه هایی که بر اساس آیین نامه های ایران در برابر زلزله طراحی شده بودند، توانایی مقاومت در برابر خرابی پیشرونده را ندارند و نیاز به مقاوم سازی دارند. پس از مقاوم سازی سازه های مذکور نظاره گردید که سازه با ترکیب مهاربند و کمربند خرپایی توانایی مقابله با خرابی پیشرونده را دارد. با در نظر داشتن اینکه در این  روش بادبندهای سازه در عین حالیکه اعضای باربر جانبی هستند مقاومت سازه در برابر خرابی پیشرونده را نیز بالا می برند، اندازه افزایش جرم اسکلت سازه مقاوم شده در برابر خرابی پیشرونده نسبت به سازه طراحی شده بر اساس آیین نامه زلزله ایران چندان زیاد نیست.
 
کلمات کلیدی: خرابی پیشرونده، تحلیل دینامیکی غیرخطی، روش مسیرهای جایگزین، سیستم باربر ترکیبی،
کمربند خرپایی.
 


                 فهرست مطالب
 فصل اول :کلیات
1-1 مقدمه………………………………………… 2
1-2 هدف………………………………………….. 3
1-3 ساختار پایان نامه……………………………… 3
فصل دوم: مبانی خرابی پیش رونده
2-1 مقدمه………………………………………… 6
2-2 اهمیت بحث خرابی پیش رونده………………………. 6
2-3 تاریخچه پژوهش…………………………………. 8
2-4 مقاوم سازی سازه برای مقابله با آسیب های اولیه ایجاد شده    16
2-5 خطرپذیری سازه ها………………………………. 16
2-6 روش ها طراحی………………………………….. 18
2-7 شرایط طراحی برای ساختمان های موجود وساختمان های جدید. 19
2-8 انتخاب ستون و یا دیوارهایی که بایستی حذف شوند………. 20
2- 9  ترکیب بار تحلیل استاتیکی غیر خطی………………. 21
2-10 طریقه بارگذاری در تحلیل استاتیکی غیرخطی………….. 27
2-11 ترکیب بار تحلیل دینامیکی غیر خطی……………….. 27
2-12 طریقه بارگذاری در تحلیل دینامیکی غیرخطی………….. 27
2-13 مفاصل پلاستیک اعضاء……………………………. 29
2-14معیارهای خرابی در اعضاء………………………… 32
فصل سوم: مدل های مورد  مطالعه
3- 1 مقدمه……………………………………….. 34
3-2 هندسه و بارگذاری سازه………………………….. 34
3-3 فرضیات تحلیل و طراحی…………………………… 35
3-4 مقاطع مورد بهره گیری برای مدلها…………………… 35
3-5 تحلیل غیرخطی سازه شش طبقه با قاب خشمی……………. 36
3- 6 تحلیل غیرخطی سازه شش طبقه با فرم بادبندی A  …….. 40
3-7 تحلیل غیرخطی سازه شش طبقه با سیستم مهاربندی تیپ B … 50
3-8  تحلیل سازه با اتصالات مفصلی و مهاربند در حالت سه بعدی 58
3-9 تحلیل سازه با اتصالات مفصلی و مهاربند در حالت دوبعدی.. 61
فصل چهارم: چگونگی مقاوم سازی در برابر خرابی پیش رونده
4-1 چگونگی مقاوم سازی در برابر خرابی پیش رونده…………. 65
4-2 تحلیل دینامیکی غیر خطی سازه یا کمربند خرپایی (مدل مهاربندی A)  66
4-3- تحلیل دینامیکی غیر خطی سازه با کمربند خرپایی (فرم بادبندی B)   80
 
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1 مقدمه………………………………………… 92
5-2 نتیجه گیری……………………………………. 92
5-3 پیشنهادات…………………………………….. 93
منابع…………………………………………… 94
چکیده انگلیسی……………………………………. 96
 
فهرست جداول و نمودارها
 
جدول2-1- مقایسه وزن اسکلت سازه در مدل آقای مین لیو…. 13
جدول2-2- درجه اهمیت سازه ها دربحث خرابی پیش رونده….. 17
جدول2-3  شرایط طراحی برای ساختمان های موجود و ساختمان های جدید 20
جدول 2-4 ضرایب دینامیکی افزایش بار در تحلیل استاتیکی غیرخطی    22
جدول 2-5 مشخصات غیرخطی مصالح در تحلیل های غیرخطی در سازه های فولادی  23
جدول 2-6 مشخصات غیرخطی مصالح در تحلیل های غیرخطی در سازه های فولادی  24
جدول 2-7 مشخصات مفاصل پلاستیک تیرها……………….. 30
جدول 2-8 مشخصات مفاصل پلاستیک ستون ها……………… 31
جدول 2-9 مشخصات مفاصل پلاستیک بادبندها…………….. 32
جدول3-1 مقاطع مورد بهره گیری در مدلهای مورد مطالعه……. 36
جدول 3-2 سطح عملکرد و تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در قاب خشمی 38
جدول 3-3  تغییر مکان گره بالای محل ستون حذف شده در سازه با قاب خمشی  39
جدول 3-4 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک  سازه با سیستم مهاربندی تیپ A – طبقه اول ………………………………………….. 47
جدول 3-5 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک  سازه با سیستم مهاربندی تیپ A – طبقه سوم ………………………………………….. 48
جدول 3-6 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک  سازه با فرم مهاربندی A – طبقه پنجم    48
جدول3-7 جابجایی ماکزیمم گره بالای محل حذف ستون در مدل A 49
جدول 3-8 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک فرم بادبندی B طبقه اول     56
جدول 3-9 سطح عملکرد مفاصل پلاستیک فرم بادبندی B طبقه سوم    56
جدول 3-10سطح عملکرد مفاصل پلاستیک فرم بادبندی B طبقه پنجم   57
جدول3-11جابجایی ماکزیمم گره بالای محل حذف ستون در مدل B 57
جدول 3-12 مفاصل  پلاستیک تشکیل شده در سازه با اتصالات مفصلی و مهاربند در حالت سه بعدی…………………………………… 61
جدول 3-13 مفاصل  پلاستیک تشکیل شده در قاب دو بعدی B با اتصالات مفصلی و مهاربند ………………………………………. 63
جدول 4-1 تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در مدل مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی فرم بادبندی
A- طبقه اول ………………………………….. 73
جدول 4-2 تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در مدل مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی فرم بادبندی
A- طبقه سوم…………………………………… 74
جدول 4-3 تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در مدل مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی فرم بادبندی
A- طبقه پنجم………………………………….. 75
جدول4-4 تغییر مکان گره بالای حذف ستون سازه­ی مقام سازی شده با کمربند خرپایی
(فرم بادبندیA)…………………………………. 76
جدول4-5  مفاصل پلاستیک تشکیل شده سازه مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی (فرم بادبندی B)- طبقه اول ………………………. 84
جدول4-6  مفاصل پلاستیک تشکیل شده سازه مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی (فرم بادبندی B)- طبقه سوم……………………….. 85
جدول4-7  مفاصل پلاستیک تشکیل شده سازه مقاوم سازی شده با کمربند خرپایی (فرم بادبندی B)- طبقه پنجم………………………. 86
جدول4-8 تغییر مکان گره بالای حذف ستون با کمربند خرپایی و فرم بادبندی    87
نمودار 4-1 مقایسه تغییر مکان گره بالای حذف ستون سازه بار فرم مهاربندی A با و بدون کمربند
خرپایی- طبقه اول………………………………. 77
نمودار 4-2 مقایسه تغییر مکان گره بالای حذف ستون سازه بار فرم مهاربندی A با وبدون کمربند خرپایی-
طبقه دوم……………………………………… 78
نمودار 4-3 مقایسه تغییر مکان گره بالای حذف ستون سازه بار فرم مهاربندی A با و بدون کمربند خرپایی-
طبقه سوم………………………………………. 79
نمودار4-4 مقایسه تغییر مکان حذف ستون سازه با و بدون کمربند خرپایی( مهاربندی نوعB)- طبقه اول ……………………….. 88
نمودار4-5 مقایسه تغییر مکان حذف ستون سازه با و بدون کمربند خرپایی( مهاربندی نوعB)- طبقه سوم ……………………….. 89
نمودار4-6 مقایسه تغییر مکان حذف ستون سازه با و بدون کمربند خرپایی( مهاربندی نوعB)- طبقه پنجم ………………………. 90
 


فهرست  اشکال
 
شکل 2-1 خرابی ساختمان آلفردمورا شهر اوکلاهما در سال 1995 7
شکل 2-2 ساختمان رونن پوینت………………………. 7
شکل 2-3 مراکز تجارت جهانی……………………….. 8
شکل2-4 مدل های مورد مطالعه توسط آقایان جینکو کسم و تائیوان کیم 10
شکل2- 5 مدل های مورد مطالعه توسط جاهوک و دونگ کوک ….. 11
شکل2-6 مدل مورد مطالعه شده توسط مین لیو …………… 12
شکل2-7 مدل مورد مطالعه توسط روپاپوراسینقه وهمکارانش…. 14
شکل2-8 مدل مورد مطالعه توسط آقای دکترسیدرسول میرقادری وخانم فرانک فهیمی   15
شکل2-9  الف) وضعیت تنش هنگام اعمال 25% تغییر مکان هدف    ب) وضعیت تنش هنگام اعمال 100% تغییر
مکان هدف………………………………………. 16
شکل2-10 تعدادی از محل های حذف ستون……………….. 21
شکل2-11 چگونگی اعمال ترکیب بارهای معمولی و افزایش یافته در پلان   26
شکل2-12- چگونگی اعمال ترکیب بارهای معمولی و افزایش یافته در نمای قاب  26
شکل2-13 چگونگی اعمال و حذف بارستون در تحلیل دینامیکی غیرخطی 28
شکل2-14  چگونگی اعمال بارهای ثقلی و جانبی در تحلیل دینامیکی غیرخطی    29
شکل2-15 منحنی نیرو- تغییر شکل تعمیم یافته برای اعضاء و اجزای فولادی  30
شکل 3-1- پلان سازه و محل حذف ستون در طبقات…………. 35
شکل3-2 نمای سه بعدی سازه با قاب خمشی……………… 36
شکل 3-3- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون A5… 37
شکل 3-4- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون C2… 37
شکل 3-5- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D5… 38
شکل 3-6- پلان بادبندی فرم A………………………. 41
شکل 3-7- نمای دو بعدی قاب های مورد مطالعه سیستم بادبندی تیپ A   42
شکل 3-8- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D1 طبقه اول   43
شکل 3-9- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D1 طبقه سوم   43
شکل 3-10- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D1 طبقه پنجم 44
شکل 3-11- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D2 طبقه اول  44
شکل 3-12- مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون D2 طبقه سوم  45
شکل 3-13 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D2 طبقه پنجم 45
شکل 3-14 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D3 طبقه اول  46
شکل 3-15- چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D3 طبقه سوم 46
شکل 3-16- چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D3 طبقه     47
شکل 3-17- پلان بادبندی فرم B……………………… 50
شکل 3-18- آرایش مهاربندی قاب 1 و 5 فرم B…………… 51
شکل 3-19- چگونگی  تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D1 طبقه اول     51
شکل 3-20 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D1 طبقه سوم  52
شکل 3-21 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستون D1 طبقه پنجم  52
شکل 3-22 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD2 طبقه اول   53
شکل 3-23 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD2 طبقه سوم   53
شکل 3-24 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD2 طبقه پنجم  54
شکل 3-25 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD3 طبقه اول   54
شکل 3-26 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD3 طبقه سوم   55
شکل 3-27 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD3 طبقه پنجم  55
شکل 3-28 نمای سه بعدی سازه با اتصالات مفصلی و مهاربند.. 58
شکل 3-29  پلان بادبندی فرم B …………………….. 59
شکل 3-30 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونC4…. 59
شکل 3-31 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونB5 طبقه سوم   60
شکل 3-32 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در حالت حذف ستونD3 طبقه اول   60
شکل 3-33 نمای دو بعدی قاب C……………………… 62
شکل 3-34 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در قاب C در حالت دو بعدی با اتصالات مفصلی…………………………………………. 62
شکل 4-1 چگونگی مقام سازی با کمربند خرپایی…………… 65
شکل 4-2 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D1طبقه اول……………………………….. 66
شکل 4-3  چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون D1 طبقه سوم…………………………. 67
شکل 4-4  چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D1طبقه پنجم………………………… 67
شکل 4-5- چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D2طبقه اول…………………………. 68
شکل 4-6  چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون D2 طبقه سوم…………………………. 68
شکل 4-7  چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D2طبقه پنجم………………………… 69
شکل 4-8  چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D3طبقه اول…………………………. 69
شکل 4-9- چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون D3 طبقه سوم…………………………. 70
شکل 4-10  چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  D3طبقه پنجم………………………… 70
شکل 4-11 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  C4طبقه اول………………………….. 71
شکل 4-12 چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  C4طبقه سوم………………………….. 71
شکل 4-13  چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک سازه­ی مهاربندی با فرم A و کمربند خرپایی ستون  C4طبقه پنجم…………………………. 72
شکل 4-14 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون C4 – طبقه اول 80
شکل 4-15 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون B4 – طبقه اول 81
شکل 4-16 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون C4 – طبقه پنجم 81
 
شکل 4-17 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون B4 – طبقه پنجم 82
شکل 4-18 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون BC – طبقه سوم 82
شکل 4-19 مفاصل پلاستیک تشکیل شده در حالت حذف ستون B4 – طبقه سوم 83
 
 فصل اول
کلیات
 
1-1 مقدمه
بر اساس آیین نامه ASCE7 [1] خرابی پیش رونده به صورت گسترش خرابی در یک سازه از یک المان به المان دیگر به طوری که در نهایت منجر به خرابی کل سازه و یا بخش عمده ای از آن می گردد، تعریف می گردد عواملی که می توانند منجر به این نوع خرابی شوند، عبارتند از: ضربه اتومبیل، انفجار گاز، برخورد هواپیما، خطای ساخت، آتش سوزی، بارگذاری تصادفی بیش از اندازه روی اعضاء، انفجار و… اکثر این حوادث دارای مدت زمان تأثیر کوتاهی می باشند که در نتیجه منجر به پاسخ های دینامیکی می شوند.
در آیین نامه های سنتی طراحی سازه، بحث خرابی پیش رونده به صورت غیر مستقیم و با تعریف درجه اهمیت برای سازه ها در نظر گرفته می گردید، اما اخیراً آیین نامه هایی برای بحث خرابی پیش رونده در سازه ها تدوین شده می باشد. از معتبرترین و جدیدترین این آیین نامه ها می توان به آیین نامه UFC 4-023-03 [2] و GSA2003 [3] تصریح نمود. آیین نامه UFC اولین بار در سال 2005 تدوین گردید و پس از آن در سال 2010 میلادی ویرایش
شده می باشد.
وجود دو عامل برای رخ دادن خرابی پیش رونده در یک سازه نیاز می باشد. اولین عامل یک بارگذاری
غیر عادی که بتواند سبب خرابی اولیه در اعضای سازه ای گردد و دومین عامل عدم وجود پیوستگی،
شکل پذیری و درجه نامعینی کافی در سازه که سبب پیشروی خرابی اولیه در اعضای سازه ای گردد به مقصود کنترل پدیده خرابی پیش رونده در سازه ها بایستی یکی از دو عامل فوق کنترل شوند. یعنی یا بایستی اعضای سازه ای به گونه ای طراحی گردند که در برابر بارگذاری های غیر عادی خراب نشوند و یا سازه به گونه ای طراحی گردد که در صورت خرابی یکی از المان های باربر ثقلی اش، خرابی ها  گسترش پیدا نکنند که این امر نیازمند وجود پیوستگی، شکل پذیری و درجه نامعینی کافی در سازه می باشد.
تعداد صفحه : 124
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود رساله دکتری مهندسی عمران توسعه منحنی های شکنندگی در سازه های بلند بتن آرمه با هسته مرکزی

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.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

دسته‌ها: عمران