پایان نامه: بررسی عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی طراحی شده بر مبنای مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران با استفاده از منحنی‌های شکنندگی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران

گرایش : زلزله

عنوان : بررسی عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی طراحی شده بر مبنای مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران با استفاده از منحنی‌های شکنندگی

دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد

دانشکده فنی و مهندسی

 

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی عمران- زلزله

 

 

عنوان :

بررسی عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی طراحی شده بر مبنای مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران با استفاده از منحنی‌های شکنندگی

 

استاد راهنما :

دکتر حسین تاجمیر ریاحی

استاد مشاور :

دکتر محمد علی رهگذر

شهریور    1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(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 « مقدمه »

1-1 مقدمه——————————————————————- 3

1-2- بیان مسئله————————————————————– 4

1-3 اهداف و فرضیات تحقیق—————————————————- 6

1-3-1 هدف کلی————————————————————- 6

1-3-2 فرضیه اصلی ———————————————————- 6

1-3-3 فرضیه فرعی ———————————————————- 6

فصل دوم « تاریخچه و ادبیات فنی »

2-1 منحنی های شکنندگی—————————————————– 8

2-2 تاریخچه تولید منحنی های شکنندگی—————————————– 8

2-3 کاربرد منحنی های شکنندگی———————————————– 12

2-3-1 منحنی های شکنندگی و تحلیل خطر————————————— 12

2-3-2 سطوح آسیب———————————————————- 13

2-4 تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA)———————————————- 14

2-4-1 رابطه آماری منحنی های شکنندگی—————————————- 16

2-5 ترکیب منحنی های شکنندگی———————————————– 16

2-5-1 منحنی های شکنندگی توسعه داده شده————————————- 18

2-6 محدوده های عملکرد——————————————————- 19

2-7 روش ارزیابی منحنی های شکنندگی—————————————— 24

2-7-1 روش شبیه سازی برای حرکات زمین————————————— 27

2-7-2 مدل سازی ساختمان های بلند و عدم اطمینان مصالح————————– 28

2-8 توسعه منحنی های شکنندگی———————————————– 30

2-9 روش های تولید منحنی های شکنندگی————————————— 34

2-9-1 منحنی شکنندگی و نوع آنالیز——————————————— 34

2-9-1-1  به کمک تحلیل های تاریخچه زمانی و تحلیل دینامیکی غیرخطی————– 34

2-9-1-2 روش MPA——————————————————— 35

2-9-2 منحنی شکنندگی و تعیین محدوده شکست———————————- 35

2-10 منحنی شکنندگی و سطوح عملکرد—————————————— 36

2-10-1 احتمال شکست یا فراگذشت (محور قائم منحنی شکنندگی)——————- 37

فصل سوم « مدل سازی و ترسیم منحنی های شکنندگی »

3-1 مدل سازی————————————————————— 40

3-1-1 مشخصات هندسی——————————————————- 40

3-1-2 مشخصات بارگذاری—————————————————— 41

3-1-3 مشخصات منطقه ای—————————————————– 42

3-1-4 خصوصیات مصالح——————————————————- 43

3-1-5 آئین نامه ها———————————————————— 43

3-2 طراحی—————————————————————— 44

3-2-1 کنترل پارامترهای طراحی در ETABS————————————– 44

3-2-2 کلیاتی در مورد نرم افزار perform 3D ————————————– 45

3-2-3 مدل سازی در perform 3D———————————————– 46

3-2-4 روند مشخص کردن اجزاء————————————————- 46

3-3 روابط F-D (نیرو – تغییر مکان)———————————————- 46

3-3-1 روابط F-D در perform————————————————– 47

3-3-2 روابط دوخطی و E-P-P (الاستیک – پلاستیک کامل)————————– 48

3-3-3 سختی موازی اضافی—————————————————– 48

3-3-4 حالت های حدی و نسبت های کاربردی————————————- 49

3-3-5 انواع حالت های حدی—————————————————- 50

3-4 حالت های بار دینامیکی زلزله———————————————— 50

3-4-1 رکوردهای زلزله——————————————————— 50

3-4-2 تحلیل دینامیکی فزاینده IDA در PERFORM——————————- 52

3-4-3 میرایی—————————————————————- 53

3-5 مدل سازی تیر و ستون—————————————————– 53

3-5-1 المان تیر————————————————————– 53

3-5-2 المان ستون———————————————————— 54

3-5-3 المان چشمه اتصال—————————————————— 54

3-5-4 ناحیه صلب انتهایی (End Zone Component)——————————- 56

3-6 مراحل کلی تهیه منحنی شکنندگی——————————————- 56

3-7 ترسیم منحنی های شکنندگی———————————————– 58

3-7-1 منحنی شکنندگی قاب های سه طبقه————————————— 58

3-7-1-1 منحنی شماره 1 —————————————————– 58

 

 

فصل چهارم « ارزیابی منحنی های شکنندگی »

4-1 خلاصه مقایسه منحنی های شکنندگی—————————————- 62

4-1-1 قاب 3 طبقه———————————————————– 62

4-1-1-1 بررسی افزایش طول دهانه از L=4m به L=6m—————————– 62

4-1-1-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 ———- 62

4-1-1-3 بررسی افزایش شتاب مبنای طرح منطقه ای از A=0/25 به A=0/35 ———– 63

4-1-2 قاب 5 طبقه———————————————————– 64

4-1-2-1 بررسی اثر افزایش طول دهانه از L=4m به L=6m————————– 64

4-1-2-2 بررسی اثر افزایش بار مرده و زنده قاب 5 طبقه از 200 و 500 به 500 و 700 کیلوگرم بر متر مربع 65

4-1-2-3 بررسی اثر افزایش شتاب مبنای طرح از A=0/25 به A=0/35—————– 66

4-1-3 قاب 8 طبقه———————————————————– 67

4-1-3-1 بررسی افزایش طول دهانه از L=4m به L=6m—————————– 67

4-1-3-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 کیلوگرم بر متر مربع         67

4-1-3-3 بررسی افزایش شتاب مبنا طرح از A=0/25 به A=0/35 ——————— 68

4-1-4 قاب 12 طبقه———————————————————- 68

4-1-4-1 بررسی افزایش طول دهانه قاب از L=4m به L=6m————————- 68

4-1-4-2 بررسی افزایش بار مرده و زنده به ترتیب از 500 و 200 به 700 و 500 کیلوگرم بر متر مربع         69

4-1-4-3 بررسی افزایش شتاب مبنا طرح از A=0/25 به A=0/35———————- 69

4-2 بررسی افزایش تعداد طبقات در احتمال فراگذشت——————————- 70

4-2-1 در حالت طول دهانه 4 متر———————————————— 70

4-2-2  در حالت بار زنده و مرده به ترتیب 500 و 700 کیلوگرم بر متر مربع ———— 71

4-2-3  در حالت شتاب مبنای طرح A=0/35————————————— 72

4-2-4 طول دهانه L=6m——————————————————- 73

4-3 منحنی های IDA حاصل از مجموعه تحلیل ها———————————- 74

4-4 نمودار تغییرات دریفت طبقات باافزایش شدت زلزله در آنالیز دینامیکی فزاینده——– 76

فصل پنجم « نتیجه گیری »

5-1 ارزیابی طیف 2800 و طیف میانگین حاصل از 14 شتابنگاشت——————— 78

5-2 نتایج——————————————————————– 82

منابع———————————————————————— 84

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                 صفحه

 

جدول 2-1 : جابجایی های طیفی در سطوح IO , CP——————————– 22

جدول 2-2 : پارامتر های آماری مشخصات مصالح———————————— 29

جدول 3-1 : مشخصات و پارامتر های طراحی قاب های مورد بررسی——————— 43

جدول 3-2 : لیست و مشخصات زلزله های انتخابی———————————– 51

جدول 3-3 : نمونه ای از مقیاس کردن  PGAها————————————- 52

جدول 3-4 : جدول شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متر———————— 53

جدول 4-1 : مقادیر برش پایه و فولاد مصرفی برای حالت های مختلف طراحی————- 66

جدول 4-2 : احتمال فراگذشت قاب های فولادی———————————— 70

جدول 5-1 : SA قاب های مورد بررسی بر اساس طیف 2800 و میانگین—————- 80

جدول 5-2 : احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد LS————————— 81

جدول 5-3 :احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد IO————————— 81

جدول 5-4 :احتمال فراگذشت قاب ها در سطح عملکرد CP————————— 82

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                 صفحه

 

شکل 2-1 : نمودار IDA  ساختمان 3 طبقه بتنی ———————————– 15

شکل 2-2: منحنی شکنندگی ساختمان 5 طبقه با دو نوع مقاومت فولاد —————– 18

شکل 2-3 : منحنی شکنندگی ترکیبی ساختمان 5 طبقه به صورت خط چین ———— 18

شکل 2-4 : منحنی شکنندگی تسلیم در سطح عملکرد خدمت رسانی بی وقفه ———– 20

شکل 2-5 : منحنی شکنندگی انهدام در سطح عملکرد جلوگیری از فروپاشی ————- 20

شکل 2-6: منحنی احتمال تسلیم براساس جابجایی طیفی برای یک ساختمان 7 طبقه —– 22

شکل 2-7 : منحنی احتمال فروپاشی ترکیبی برای یک ساختمان 7 طبقه —————- 23

شکل  2-8 : ارتباط جابجایی طیفی و تعداد طبقات برای سطوح عملکرد IO , CP———- 24

شکل  2-9 : مدل مفاصل پلاستیک تاکدا برای ساختمان های بلند مرتبه—————– 38

شکل 2-10 : نمودار بیشینه تغییر مکان بر اساس افزایش PGA برای زمان های مختلف زلرله 32

شکل  2-11 : منحنی شکنندگی در زمان های مختلف زمین لرزه ———————- 32

شکل  2-12 : نمودار بیشینه تغییر مکان بر اساس افزایش PGA بر اساس دو روش آماری— 32

شکل  2-13 : منحنی شکنندگی بر اساس روش مارگارین و گاوسین——————– 32

شکل  2-14 :منحنی شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متر———————– 36

شکل 3-1 : قاب های مدل شده در ETABS————————————— 41

شکل  3-2: قاب 5 طبقه با طول دهانه 4 متر و مقاطع مربوطه————————– 45

شکل 3-3 :نمودار F-D——————————————————— 47

شکل 3-4 : نمودار سه خطی با و بدون سختی اضافه شده—————————– 49

شکل 3-5 :شتاب نگاشت زلزله ladspooor—————————————– 51

شکل 3-6 : مدل چشمه اتصال کراوینکلر——————————————- 55

شکل 3-7 : منحنی شکنندگی قاب 8 طبقه با طول دهانه 4 متر———————— 58

شکل 3-8 : منحنی شکنندگی قاب 3 طبقه با طول دهانه 4 متر———————— 59

شکل 4-1 : منحنی شکنندگی قاب های 3 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی————– 64

شکل 4-2 : منحنی شکنندگی قاب های 5 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی————– 66

شکل 4-3 : منحنی شکنندگی قاب های 8 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی————– 68

شکل 4-4 : منحنی شکنندگی قاب های 12 طبقه با تنوع پارامتر های طراحی———— 69

شکل 4-5 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با طول دهانه 4 متر——– 71

شکل 4-6 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با  بار مرده و زنده 700 و 500 کیلو گرم بر متر مربع  72

شکل 4-7 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ، 5 ، 8 و 12 طبقه با شتاب مبنای طرح 35/0— 73

شکل 4-8 : منحنی شکنندگی قاب های 3 ،5، 8 و 12 طبقه با طول دهانه 6 متر———- 74

شکل 4-9 : نمودار IDA قاب 3 طبقه برای 14 شتاب نگاشت————————– 75

شکل 4-10 : نمودار تغییرات دریفت طبقات باافزایش شدت برای قاب 3 طبقه———— 76

شکل 5-1 : مقایسه طیف 2800 و طیف میانگین———————————— 79

 

فصل اول

« مقدمه »

 1-1 مقدمه

یکی از مصیبت بار ترین و غم انگیز ترین حوادث طبیعی که سالانه تعداد زیادی از انسان ها را در نقاط مختلف جهان به کام مرگ می کشد زلزله است. به طوری که در سال های اخیر بیشتر این خسارات مالی و جانی متعلق به کشورهای ایران، ترکیه، چین بوده است.

با توجه به اهمیت این مسأله می توان اهمیت وجود آئین نامه های مناسب طراحی در برابر زلزله و شناخت عوامل ناشناخته در مسیر ایمن کردن ساختمان ها،  بررسی بیشتر سازه های طراحی شده بر مبنای این آئین نامه ها و شناخت ضعف ها و مشکلات احتمالی این طراحی ها را به راحتی ملاحظه نمود. بدین منظور یکی از روش های بررسی عملکرد ساختمان ها با توجه به روش ها و آئین نامه های طراحی موجود ترسیم منحنی های شکنندگی می باشد. رسم این منحنی ها از سازه های هسته ای آغاز شد چرا که این سازه ها جز سازه های بسیار مهم اند و آسیب دیدگی آنها در هنگام زمین لرزه می تواند فجایع زیست محیطی و بسیار خطرناک به وجود آورد. در سال 1980 اولین منحنی شکنندگی برای یک نیروگاه هسته ای در ژاپن ترسیم گردید. در ایران این منحنی در سال 1386 برای ساختمان های بتن مسلح با دیوار برشی رسم گردید. اساس این منحنی ها بر مبنای شدت

زلزله ها (PGA) و احتمال آسیب پذیری سازه بر اساس عملیات آماری بر روی پارامترهای تقاضای هندسی نظیر نسبت بیشینه تغییر مکان جانبی، می باشد. در محور افقی این نمودار رده های مختلف PGA و در محور قائم احتمال فراگذشت از حدود آئین نامه ای بر اساس سطوح عملکرد IO و LS و CP می باشد. احتمال فراگذشت به وسیله توزیع لوگ نرمال به دست می آید. در سطوح عملکرد
فوق الذکر محدوده های به عنوان محدوده شکست در آئین نامه Fema356 ذکر گردیده است که از آن به عنوان انحراف معیار جهت رسیدن به احتمال مورد نظر استفاده می گردد. تحلیل دینامیکی فزاینده مورد استفاده در این تحقیق یکی از روش های آنالیز دینامیکی غیرخطی می باشد. در این تحلیل سازه تحت اثر یک سری از تحلیل های تاتریخچه زمانی قرار گرفته و شتاب نگاشت های مد نظر در رده های شدت PGA مقیاس می گردد.

جهت ارزیابی منحنی های شکنندگی و اینکه مشخص گردد  احتمالات به دست آمده برای آسیب پذیری قاب ها تا چه حد قابل اعتماد است، مقایسه ای بین طیف آئین نامه 2800 و طیف پاسخ حاصل از 14 شتاب نگاشت مورد استفاده انجام می گردد و به موجب نتایج مقایسه، PGA آئین نامه را به دست آورده و احتمال آسیب پذیری را بر مبنای آن مشاهده می نماییم.

بررسی احتمال آسیب پذیری و آنالیز قاب ها و شاید بتوان گفت سازه های ساختمانی می تواند به دست آوردن احتمال فراگذشت (آسیب پذیری) کمک بسیار مناسبی جهت پیش بینی خسارات زلزله احتمالی در ساختمان، با کاربریهای مختلف و پیش بینی تمهیدات لازم برای ستادهای مدیریت بحران سازمان های بیمه گر و از همه مهمتر مقاوم سازی ساختمات هایی که نیاز مبرم به این مسأله دارند، باشد.

 

1-2- بیان مسئله

بررسی رفتار سازه ها در شهر های مختلف لرزه خیز همواره جزء اصلی ترین مسائل مهندسی زلزله بوده است. با گسترش روش های نوین آنالیز لرزه ای و استفاده روز افزون از طراحی لرزه ای سازه ها بر اساس عملکرد، لزوم بررسی لرزه ای ساختمان های طراحی شده بر اساس آئین نامه های موجود کشور به چشم می خورد. در این پژوهش عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی طراحی شده بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور از مفهوم  منحنی های شکنندگی استفاده شده است. منحنی های شکنندگی اطلاعات عددی تشخیص را در رابطه با سطح خرابی و مشخصات ویژگی های زمین لرزه  به طراحان می دهند. دستیابی به رابطه بین زمین لرزه و میزان خرابی از ابزارهای ضروری در ارزیابی تخمین خرابی ساختمان در مقیاس شهری می باشد.

جهت رسم منحنی‌های شکنندگی از متغیرها و مجهولات زیر استفاده می‌شود(مراحل تولید منحنی):

1- انتخاب سازه ها و مدل سازی غیر خطی اعضاء

2- انتخاب شتاب نگاشت های زمین لرزه های گذشته با توجه به نوع خاک و مقیاس کردن آن به سطوح مختلف

3- مشخص کردن محدوده شکست با توجه به آئین نامه ها و دستور العمل ها

4- مشخص کردن عوامل مؤثر در شکنندگی لرزه ای مثل تغییر شکل محوری خمیری و تغییر مکان بین طبقه ای

5- انجام تحلیل دینامیکی فزاینده غیر خطی در سطوح مختلف شدت  لرزه ای

6- انتخاب توزیع آماری و معادله احتمالی مناسب

7- تولید منحنی شکنندگی

در این منحنی ها محدوده شکست با عملکرد سازه رابطه مستقیم دارد. پس از تهیه منحنی های مذکور بر پایه معیار شدت مناسب برای پارامترهای تقاضای مهندسی مناسب نظیر تغییر مکان بین طبقه ای، چرخش مفصل های پلاستیک و تغییر شکل محوری خمیری میزان آسیب پذیری سازه مورد بررسی قرار می گیرد.


1-3 اهداف و فرضیات تحقیق

1-3-1 هدف کلی

هدف از رسم منحنی های شکنندگی بررسی احتمال خسارت وارده در شدت زمین لرزه های مختلف می باشد که با تحلیل های غیرخطی، با اعمال شتاب نگاشت ها با شدت ها و محتوای فرکانسی مختلف و به کارگیری توابع آماری و احتمالاتی و بهره گیری از پارامترهای تقاضای مهندسی به دست می آیند. منحنی های شکنندگی مورد نظر بر اساس دو مولفه بیشینه شتاب زمین و احتمال فراگذشت قاب ترسیم می گردند که بر این اساس می توان در مورد احتمال تخریب یا آسیب پذیری قاب‌های مورد نظر اظهار نظر نمود.

 

1-3-2 فرضیه اصلی

رفتار قاب در زلزله های فرضی و مورد بررسی، با رفتار کل سازه یکسان فرض شده است. در این پژوهش تنها به بررسی لرزه ای قاب های خمشی فولادی پرداخته می شود. این قاب ها برای منطقه اصفهان و خاک تیپ ш با تعداد طبقات 3، 5 و 8 و 12 و همچنین تعداد دهانه های 3 و 5 و ارتفاعات طبقات 10/3 و 1/4 متر طراحی می شوند. ضمناً طول دهانه قاب ها برابر 4 و 6 متر فرض شده است.

 

1-3-3 فرضیه فرعی

اطلاعات موجود از سازه دقیق و کافی و درست می باشد.

تعداد صفحه :112

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

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

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

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.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید