دانشگاه سیستان و بلوچستان
پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران – گرایش سازه
عنوان:
مقایسه سطح اطمینان قاب های فولادی مهاربندی همگرا طراحی شده با ضوابط مبحث دهم
استاد راهنما:
دکتر سید روح ا… موسوی
استاد مشاور:
مهندس آرش پارسا صدر
بهمن ماه ۱۳۹۳
(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)
چکیده:
عملکرد ساختمان در حین زلزله به عوامل بسیاری بستگی دارد، در نتیجه پیش بینی عملکرد لرزهای سازهها، به عنوان بخشی از طراحی یا ارزیابی باید چه صریحاً و چه ضمناً مد نظر قرار گیرد. پیش بینی پاسخ لرزهای سازه بسیار پیچیده است، که این امر نه تنها به دلیل تعداد زیاد عوامل دخیل در عملکرد بلکه به سبب پیچیدگی رفتارهای فیزیکی نیز میباشد. به علاوه به دلیل عدم دقت کافی برای شبیهسازی دقیق رفتار فیزیکی، و همچنین عدم در دست داشتن دانش در ارائه تعریفی دقیق از ویژگیهای سازه و طبیعت تغییر پذیر زلزله‌های آتی، پیش بینی عملکرد لرزهای به خودی خود مشمول عدم قطعیت‌های چشمگیری می‌شود. این عدم قطعیت‌های ذاتی در پیش بینی بارگذاریها و پاسخ‌های احتمالی آینده تنها مختص رفتار لرزهای نیست و به بسیاری از این موضوعات کم و بیش در آیین نامه‌های جاری از طریق استفاده از فاکتورهای بارگذاری و مقاومت اشاره شده است.
در مهندسی زلزله براساس عملکرد برای ارزیابی عملکرد سازه لازم است ظرفیت و نیاز لرزهای آن تعیین گردد. با توجه به پیشرفتهای اخیر در زمینه تحلیل‌های کامپیوتری، امروزه امکان استفاده از آنالیزهای دینامیکی غیرخطی برای رسیدن به این منظور میسر است. در این روش پاسخ سازه با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح و رفتار غیرخطی هندسی سازه تحت اثر زلزله مشخص تعیین می‌شود. در سالهای اخیر روش طراحی بر اساس ظرفیت و تقاضا مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است که باتوجه به قابلیت بیان در قالب احتمالاتی می‌تواند برای تعیین سطح اطمینان و بهبود عملکرد سازهها مورد استفاده قرار گیرد.
هدف از این پژوهش مقایسه سطح اطمینان قابهای فولادی مهاربندی همگرا طراحی شده با ضوابط مبحث دهم (سالهای ۱۳۸۴ و ۱۳۸۷) می باشد. با توجه به تحقیقات گذشته سطح اطمینان برای تحلیل عملکرد سازه ، در ابتدا طراحی قاب های مورد مطالعه(۵ ، ۸ و۱۱) با نرم افزارEtabs انجام و روی مقاطع طراحی شده، درنرم افزارOpenSees تحلیل دینامیکی غیر خطی فزاینده(IDA)صورت گرفته و سپس با بهره گرفتن از دستورات آیین نامه FEMA351 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دهنده‌ی این مطلب است که سطح اطمینان در سیستمهای مهاربندی شده هم محوری فولادی با ضوابط مبحث دهم سال ۱۳۸۴ بیش از سیستمهای مهاربندی شده هم محوری فولادی با ضوابط مبحث دهم سال ۱۳۸۷ میباشد.
کلمات کلیدی: عملکرد سازه – سطح اطمینان – مهاربندی همگرا – تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه.. ۱
۱-۱- مقدمه.. ۲
۱-۲- بیان مسئله و لزوم بررسی موضوع.. ۲
۱-۳- هدف تحقیق.. ۳
۱-۴- فرضیات تحقیق.. ۳
۱-۵- روش انجام تحقیق.. ۴
۱-۶- سازماندهی مطالب پایان نامه.. ۴
فصل دوم: بررسی سیستمهای مهاربندی همگرا (با بادبندی ضربدری)وضوابط آیین نامه ای.. ۶
۲-۱- مقدمه.. ۷
۲-۲- مرور تاریخچه طراحی بادبندهای CBF و فلسفه طراحی لرزهای ۷
۲-۳- انواع بادبندهای X شکل.. ۱۴
۲-۳-۱- از نظر مقاومتی.. ۱۵
۲-۳-۲- تقسیم بندی از نظر شکل پذیری.. ۱۶
۲-۳-۳- رفتار هسیترزیس بادبندی‌های X شکل.. ۱۷
۲-۳-۴- تشریح رفتار سیکلی غیر‌ارتجاعی.. ۱۸
۲-۳-۵- اثر لاغری بر منحنی هسیترزیس بادبندهای X شکل.. ۲۰
۲-۴- بررسی تفاوت ضوابط آیین نامه مبحث دهم در ویرایش سال ۸۴ و ۸۷ در بادبندها .. ۲۳
فصل سوم: مفاهیم روش طراحی بر مبنای عملکرد و روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 26
۳-۱- طراحی بر مبنای عملکرد.. ۲۷
۳-۱-۱- مفهوم طراحی لرزهای بر اساس عملکرد.. ۲۷
۳-۱-۲- سطوح عملکرد.. ۲۹
۳-۲- روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 31
۳-۲-۱- معرفی روش تحلیل دینامیکی فزاینده.. ۳۲
۳-۲-۲- مبانی روش IDA.. 33
۳-۲-۳- پارامتر مقیاس.. ۳۴
۳-۲-۴- شاخص شدت مقیاس حرکت زمین.. ۳۴
۳-۲-۵- شاخص خسارت.. ۳۵
۳-۲-۶- منحنی IDA یگانه.. ۳۵
۳-۲-۷- مفهوم ظرفیت و مقاومت نهایی در منحنی‌های IDA یگانه ۴۱
۳-۲-۸- منحنی IDA چندگانه . ۴۴
۳-۲-۹- تعریف شرایط حدی روی یک منحنی IDA.. 46
۳-۲-۱۰- خلاصه سازی IDAها .. ۴۷
۳-۳- سودبردن از داده ها.. ۴۹
فصل چهارم: کلیاتی در مورد عدم قطعیت و سطح اطمینان سازهها ۵۱
۴-۱- مقدمه.. ۵۲
۴-۲- عدم قطعیت.. ۵۲
۴-۳- عدم قطعیت‌های موجود در سازه و تاریخچه آن.. ۵۳
۴-۴- منابع عدم قطعیت‌ها.. ۵۴
۴-۴-۱- زمان.. ۵۵
۴-۴-۲- محدودیت آماری.. ۵۵
۴-۴-۳- مدل سازی.. ۵۵
۴-۴-۴- متغیرهای تصادفی.. ۵۶
۴-۴-۵- خطاهای انسانی.. ۵۶
۴-۵- منابع عدم قطعیت در تعیین عملکرد سازه.. ۵۷
۴-۵-۱- منابع عدم قطعیت در ظرفیت سازه.. ۵۷
۴-۵-۲- منابع عدم قطعیت در تقاضا سازه.. ۵۸
۴-۶- قابلیت اطمینان و لزوم بررسی آن.. ۵۸
۴-۶-۱- خرابی و احتمال خرابی.. ۶۰
۴-۶-۲- تابع شرایط حدی و شاخص قابلیت اطمینان.. ۶۱
۴-۷- سطح اطمینان سازه وتاریخچه آن.. ۶۶
۴-۸- محاسبه سطح اطمینان.. ۶۷
۴-۸-۱- پارامتر اعتماد . ۶۷
۴-۸-۲- پارامتر خطرk. 68
۴-۸-۳- پارامترتقاضا γ و aγ. ۶۸
۴-۸-۴- پارامتر ظرفیت φ. ۷۱
۴-۹- ارزیابی اعتماد.. ۷۲
فصل پنجم: مدل سازی و مقایسه نتایج.. ۷۴
۵-۱- مقدمه.. ۷۵
۵-۲- مدل سازی.. ۷۶
۵-۲-۱- تشریح.. ۷۶
۵-۲-۲- کنترل ضوابط.. ۷۸
۵-۳- تحلیل مدل مورد مطالعه.. ۸۳
۵-۳-۱- تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده (IDA) 84
۵-۳-۲- شتابنگاشت‌های موردبررسی.. ۸۵
۵-۳-۳- مراحل انجام تحلیل.. ۸۶
۵-۳-۴- نتایج حاصل از تحلیل IDA.. 86
۵-۴- قابلیت اعتماد.. ۹۰
۵-۴-۱- محاسبه پارامترهای تقاضا.. ۹۰
۵-۴-۲- محاسبه پارامترهای ظرفیت.. ۹۱
۵-۴-۳- پارامترهای اعتماد سازه.. ۹۳
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات.. ۹۶
۶-۱- مقدمه.. ۹۷
۶-۲- نتیجه‌گیری.. ۹۷
۶-۳- پیشنهاداتی برای مطالعات آتی:.. ۹۹
مراجع.. ۱۰۰
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول۳-۱٫ ظرفیت‌های خلاصه شده برای هریک از حالت‌های حدی عملکردی ۴۸
جدول۴-۱٫ مقادیر پیش فرض شیب لگاریتمی منحنی خطر k برای خطر‌های احتمالی لرزش خاک.. ۶۸
جدول۴-۲٫ عدم قطعیت لگاریتمی پیشفرض برای روش های مختلف آنالیز ۷۰
جدول۴-۳٫ فاکتورهای بی نظمی پیشفرض … ۷۱
جدول۵-۱٫ مشخصات فولاد مصرفی.. ۷۷
جدول۵-۲٫ بار مرده وزنده طبقات.. ۷۷
جدول۵-۳٫ ضریب برش پایه ساختمان ها.. ۷۹
جدول۵-۴٫ مشخصات شتابنگاشت‌های استفاده شده در آنالیز دینامیکی ۸۵
جدول۵-۵٫ مقایسه پریود سازه مدل شده در Etabs و OpenSees برای قاب ۱۱ طبقه ۸۶
جدول۵-۶٫ تقاضا و عدم قطعیت‌های موجود.. ۹۱
جدول۵-۷٫ ظرفیت و عدم قطعیت‌های موجود.. ۹۳
جدول۵-۸٫ پارامترهای اطمینان.. ۹۵
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل۲- ۱٫ اشکال مختلف بادبندهای همگرا.. ۸
شکل۲- ۲٫کمانش موضعی در بادبند.. ۹
شکل۲- ۴٫ اعوجاج شدید تیر، بدون تکیه گاه جانبی در محل اتصال به بادبندهای شورون.. ۱۰
شکل۲- ۵٫گسیختگی اتصالات جوشی بادبندها.. ۱۱
شکل۲- ۸٫ منحنی هیسترزیس بادبندهای X شکل فقط کششی.. ۱۶
شکل۲- ۹٫ منحنی هیسترزیس بادبندهای X شکل با مقطع (دوبل نبشی) ۱۷
شکل۲- ۱۰٫ الف ) بر اساس مدل تجربی . ب) بر اساس مدل عددی و تئوریکی ۱۹
شکل۲- ۱۱٫ تعییر شکل اعضای بادبند.. ۱۹
شکل۲- ۱۳٫ الف) بر اساس مدل تجربی ب) بر اساس مدل عددی و تئوریکی ۲۲
شکل۲- ۱۴.الف) بر اساس مدل تجربی ب) بر اساس مدل عددی.. ۲۲
شکل۳-۱٫ نمونه‌ای از منحنی IDA یگانه برای یک سازه ۳۰ طبقه با قاب خمشی فولادی با پریود ۴ ثانیه.. ۳۶
شکل۳-۲٫ منحنی‌های IDA برای یک سازه ۵ طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده که پریود اصلی آن ۸/۱ ثانیه میباشد.. ۳۷
شکل۳-۳٫ منحنی‌های IDA برای هرکدام از طبقات یک ساختمان ۵طبقه با قابفولادی مهاربندی شده مشخص شده با پریود اصلی برای ۸/۱ ثانیه.. ۳۹
شکل۳-۴٫ احیاء مجدد سازهای روی یک منحنی IDA برای یک قاب خمشی فولادی سه طبقه با دوره تناوب ۳/۱ ثانیه.. ۳۹
شکل۳-۵٫ پاسخ شکل‌پذیری یک نوسانگر با پریود ) تحت مقیاس‌های مختلف یک زلزله جاری شدن زودهنگام در سطح زلزله بالاتر باعث شده است که سازه مقدار پاسخ کمتری از خود نشان دهد.. ۴۰
شکل۳-۶٫ قانون محدود نمودن DM برای مشخص کردن ظرفیت یک سازه ۳ طبقه با قاب خمشی فولادی.. ۴۲
شکل۳-۷٫ منحنی‌های چندگانه IDA برای یک قاب خمشی فولادی ۹ طبقه ۴۴
شکل۳-۸٫ منحنی‌های چنداگانه IDA در برای ۳۰ شتابنگاشت برای یک ساختمان ۵ طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده.. ۴۵
شکل۳-۹٫ منحنی‌های ۱۶% و ۵۰% و ۸۴% IDA در مقیاس لگاریتمی برای ۲۰ شتابنگاشت برای یک ساختمان ۵ طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده با پریود اصلی ۸/۱ ثانیه.. ۴۵
شکل۳-۱۰٫ حالات حدی، تعریف شده طبق منحنی IDA.. 46
شکل۳-۱۱٫ ۲۰منحنی IDA و ظرفیت‌های حدی مربوطه.. ۴۷
شکل۳-۱۲٫ خلاصه منحنی‌های IDA و ظرفیت‌های مربوطه در مقادیر ۱۶% ، ۵۰% و ۸۴% ۴۸
شکل۳-۱۳٫ بیشینه مقادیر چرخش برای تمام طبقات در چندین ( ) Sa ۵۰
شکل۳-۱۴٫ منحنی‌های IDA طبقات فرد برای رکورد شماره ۱٫ ۵۰
شکل۴- ۱٫ تابع چگالی احتمال خرابی.. ۶۳
شکل۴-۲٫ شاخص قابلیت اطمینان هاسوفر- لیند Hasofer & Lind)).. 65
شکل۵-۱٫ پلان ساختمان طراحی شده.. ۷۶
شکل۵-۲٫ مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs. 80
شکل۵-۳٫ مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs بعدازاعمال ضریب B ۸۰
شکل۵-۴٫ مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs بعد از اعمال وتشدید بار ویژه به ستون‌های اطراف بادبند.. ۸۱
شکل۵-۵٫ مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs. 81
شکل۵-۶٫ مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs بدون اعمال ضریب (B) ۸۲
شکل۵-۷٫ مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs بعد از اعمال وتشدید بار ویژه به ستون‌های اطراف بابند.. ۸۲
شکل۵-۸٫ منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیرخطی فزاینده – ۵ طبقه – ۱۳۸۷٫ ۸۷
شکل۵-۹٫ منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیرخطی فزاینده – ۵ طبقه – ۱۳۸۴٫ ۸۸
شکل۵-۱۰٫ منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیرخطی فزاینده – ۸ طبقه – ۱۳۸۴٫ ۸۸
شکل۵-۱۱٫ منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیرخطی فزاینده – ۸ طبقه – ۱۳۸۷٫ ۸۸
شکل۵-۱۲٫ منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیرخطی فزاینده – ۱۱ طبقه – ۱۳۸۴٫ ۸۹
شکل۵-۱۳٫ منحنی IDA حاصل از آنالیز دینامیکی غیرخطی فزاینده – ۱۱ طبقه – ۱۳۸۷٫ ۸۹
فهرست علائم
| علامت | نشانه |
| R | ضریب رفتار سازه |
| ضریب تغییر شکل پلاستیک | |
| K | ضریب طول موثر |
| B | ضریب اصلاحی لاغری بادبند |
| ضریب تشدید نیروی زلزله | |
| نسبت انحراف بین طبقه ای ماکزیمم | |
| اولین دوره تناوب از مواد اول سازه | |
| شتاب طیفی | |
| احتمال خرابی | |
| متغیر تصادفی | |
| G(x) | تابع شرایط حدی |
| f(x) | تابع چگالی احتمال |
| ضریب جرم مودی برای اولین مود طبیعی | |
| پارامتر اعتماد | |
| فاکتور متغیر تقاضا | |
| فاکتورعدم قطعیت آنالیز | |
| پارامتر ظرفیت | |
| C | ظرفیت سازه |
| D | تقاضای سازه |
| K | پارامتر خطر (شیب لگاریتمی منحنی خطر) |
| انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی پارامتر تقاضا | |
| b | ضریب میزان افزایش تقاضا |
| CB | ضریب بی نظمی |
| انحراف استاندارد لگاریتمی در پیش بینی تقاضا | |
| فاکتور ظرفیت از نقطه نظر تصادفی بودن | |
| فاکتور ظرفیت از نقطه نظر عدم قطعیت | |
| انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی پارامتر ظرفیت | |
| انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی در پیش بینی ظرفیت | |
| kx | متغیر استاندارد نشای ناشی از احتمال X |
| انحراف استاندارد | |
| DL | بار مرده |
| LL | بار زنده |
| L(m) | طول دهانه قاب |
| C | ضریب برش پایه |
| I | ضریب اهمیت ساختمان |
| A | شتاب مبنای طرح |
| B | ضریب بازتاب ساختمان |
| T(s) | زمان تناوب سازه های مهاربندی شده |
| Fy(kg/cm2) | تنش حد تسلیم فولاد |
| W | بارمرده ساختمان به علاوه قسمتی از بار زنده مورد نظر |
| h | ارتفاع طبقه از روی تراز پایه |
| Es(kg/cm2) | ضریب مدول الاستیسیته فولاد |
| g(kg/cm2) | شتاب ثقل |
| Sd | جابجایی طیفی |
| H(m) | ارتفاع کل ساختمان |
| Fa(kg/cm2) | تنش فشاری مجاز |
| Fas(kg/cm2) | تنش فشاری مجاز مهار بند |
فصل اول
مقدمه
۱-۱- مقدمه
امروزه سیستم مهاربندی همگرا، متداول‌ترین سیستم سازهای برای مقابله با بارهای لرزهای در ساخت و سازهای فولادی میباشد و استفاده از آن به دلیل صرفه اقتصادی، طرح و اجرای آسان روز به روز رواج بیشتری مییابد. تمایل مهندسین به استفاده از این سیستم پس از زمین لرزه (۱۹۹۴) Northridge و خسارتهای غیر‌منتظرهای که در جریان آن به قابهای خمشی فولادی وارد آمد، به طور چشمگیری در سراسر دنیا افزایش یافته است. ضوابط طراحی لرزهای قابهای مهاربندیشده همگرا، در دهه گذشته تغییرات زیادی یافته است. آییننامههای ساختمانی پیش از (۱۹۹۴) UBC، با قابهای مهاربندی شده همگرا مانند خرپاهای الاستیک رفتار میکردند. در این آیین نامهها، سعی میگردید تا با محدود نمودن لاغری و کاهش مقاومت فشاری مهاربند از کمانش آن جلوگیری شود. در نتیجه سازه هایی که با بهره گرفتن از این آییننامهها طراحی میشد، از شکل پذیری محدودی برخوردار بودند. [۱]
در سالهای اخیر روش “مهندسی زلزله بر اساس سطح عملکرد” توسعه زیادی یافته و پیشرفتهای بزرگی در تحلیل خطر لرزهای، شبیهسازی رفتار لرزهای و ارزیابی عملکرد لرزهای سازهها ایجاد شده است. بنابراین با توجه به کاربرد گسترده سیستم مهاربندی همگرا در ساخت و سازها و نگرانیهای زیادی که درباره عملکرد این سیستم وجود دارد. ارزیابی عملکرد لرزهای سیستم مهاربندی همگرا با بهره گرفتن از روشهای نوین، ضروری به نظر میآید.
۱-۲- بیان مسئله و لزوم بررسی موضوع
در مبحث دهم سال ۱۳۸۴ ضوابط مربوط به طراحی بادبندها مطابق۱۹۹۷ UBC می باشد[۲]که در آن تنش مجاز فشاری بر اساس لاغری با ضریب B اصلاح می‌شود.در حالی‌که این ضریب در مبحث دهم سال ۱۳۸۷ وجود ندارد و تأثیر لاغری در ضوابط لرزهای بادبندها وارد نشده است. همچنین، ترکیب بارهای تشدید یافته (ویژه) در دو نسخه سالهای ۱۳۸۴ و ۱۳۸۷ مبحث دهم متفاوت میباشد که در مکانیزم مفصل شدن ستون‌های اطراف مهاربند و همچنین ترتیب مفصل‌ها تأثیر گذار است[۳و۴].
در این آیین نامهها سعی میگردید تا با محدود نمودن لاغری و کاهش تنش مجاز فشاری مهاربند، از کمانش در سیکل‌های رفت و برگشتی زلزله جلوگیری شود، در نتیجه این سازهها از شکل‌پذیری محدودی برخوردار بودند که این امر در ضوابط لرزهای آیین نامه‌های جدید رعایت نشده و باعث افزایش تنش مجاز فشاری بادبندها و تأثیر در مکانیزم مفصل شدن ستون‌های اطراف مهاربند شده که به نظر می‌رسد سطح اطمینان در حالت اول بیشتر از حالت دوم میباشد که این موضوع مستلزم به انجام تحقیق میباشد.
تعداد صفحه : ۱۳۱
قیمت : ۱۴۷۰۰تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * [email protected]
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.
[add_to_cart id=153280]
