پایان نامه ارشد: ارزیابی ضرایب رفتار قابهای بتن آرمه با دیوار برشی متداول در ایران با استفاده از روند آئین نامه FEMA P695

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران

گرایش : زلزله

عنوان : ارزیابی ضرایب رفتار قابهای بتن آرمه با دیوار برشی متداول در ایران با استفاده از روند آئین نامه FEMA P695

دانشگاه آزاد واحد شهرکرد

دانشکده فني و مهندسي

پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد

در رشته مهندسي عمران- زلزله

عنوان :

ارزیابی ضرایب رفتار قابهای بتن آرمه با دیوار برشی متداول در ایران با استفاده از روند آئین نامه FEMA P695

 

استاد راهنما :

دکتر حسین تاجمیر ریاحی

 

 

استاد مشاور :

دکتر محمد علی رهگذر

 

 

بهمن    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 « بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »

1-1 مقدمه —————————————————————– 3

1-2 روشهای محاسبه ضریب رفتار———————————————– 5

1-3 تشریح اجزای ضریب رفتار————————————————- 6

1-3-1 شکل پذيري———————————————————- 6

1-3-1-1 ضريب شکل پذيري کلي سازه—————————————— 6

1-3-1-2  ضريب کاهش نيرو توسط شکل پذيري———————————- 7

1-3-2 مقاومت افزون——————————————————— 9

1-3-3 درجه نامعيني——————————————————— 10

1-4  محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز تاریخچه زمانی—————————— 11

1-4-1  معیار های عملکرد در آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی————————- 11

1-4-1-1 معیار تغییر مکان نسبی بین طبقات————————————- 12

1-4-1-1-1  معیار تغیر مکان نسبی طبقات طبق آئین نامه 2800——————— 12

1-4-1-1-2  آئین نامه ساختمانی بین المللی IBC-2000 ————————— 12

1-4-1-2  معیار پایداری—————————————————— 14

1- 5 بررسی ضریب رفتار با روند آئین نامهFEMA P695  ————————— 14

1-6  نتیجه گیری———————————————————— 23

فصل دوم « بررسي آناليز استاتيکي غير خطي »

2-1  مقدمه—————————————————————– 25

2-2   مروری بر روشهای تحلیل لرزه­ای سازه ها———————————— 27

2-2-1  تحلیل استاتیکی معادل————————————————- 27

2-2-2  تحلیل دینامیکی خطی————————————————- 28

2-2-2-1  تحلیل دینامیکی طیفی یا تحلیل مودال———————————- 28

2-2-2-1-1  تعداد مودهای مورد نیاز جهت ترکیب——————————— 29

2-2-2-2  تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی———————————- 29

2-2-2-2-1  خصوصیات شتابنگاشت­های انتخاب شده جهت تحلیل ——————- 29

2-2-3  تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی———————————- 30

2-3  تحليل پوش آور مرسوم————————————————— 31

2-3-1 مطالعه مقایسه ای آنالیز استاتیکی غیر خطی با آنالیز دینامیکی غیر خطی——– 31

2-3-2  اساس تحليل استاتيکي فزاينده غير خطي———————————- 32

2-3-3  مزايا و نتايج قابل حصول از آناليز پوش آور——————————— 33

2-3-4  روش انجام تحليل پوش آور مرسوم ————————————— 35

2-3-5  ارکان اصلي در انجام آناليز استاتيکي غير خطي—————————– 36

2-3-5-1  تعيين مشخصات غير خطي اجزاء————————————– 36

2-3-5-2   الگوي بارگذاري جانبي ———————————————- 36

2-3-5-2-1  الگوی بارگذاری مطابق با آئین نامه 2800 ایران ———————— 37

2-3-5-3  منحنی رفتاری—————————————————– 39

فصل سوم « اثر دیوار برشی در سازه های بتن آرمه »

3-1 مقدمه —————————————————————– 43

3-2  ویژگی کاربرد دیوار برشی در سازه‌های بتنی———————————- 44

3-2-1  بررسي رفتار سيستم تركيبي قاب خمشي و ديوار برشي———————– 45

3-2-2  بررسي اندركنش افقي در سيستم دوگانه———————————– 45

3-2-3  دياگرام ونمودارهاي شماتيك جابجايي،لنگر وبرش درسيستمهاي دوگانه———– 46

3-3  اثر ديوار برشي بر اجزاء سازه———————————————– 47

3-3-1  ستونها————————————————————– 47

3-3-2  تیرها—————————————————————- 49

3-4  رفتار ديوارهاي برشي و عوامل مؤثر بر آن————————————– 49

3-4-1  ابعاد ديوارهاي برشي————————————————— 49

3-4-2  تعداد ديوارهاي برشي————————————————– 49

3-4-3  ابعاد تيرها و ستون ها————————————————— 50

3-4-4  نسبت مجموع ممان اينرسي ديوارهاي برشي به ستونها———————— 50

3-5  رفتار غيرالاستيك ديوارهای برشي——————————————- 51

3-6  بررسي ضرايب رفتار سازه‌هاي بتن مسلح داراي ارتفاعهاي مختلف—————– 52

6-3-1  بررسي ارتفاع اپتيمم ديوارهاي برشي در سيستمهاي دوگانه——————— 53

6-3-2  عوامل مؤثر در ارتفاع اپتيمم ديوار—————————————– 53

فصل چهارم « مدلسازی مسئله »

4-1  فرضیات مدلسازی——————————————————- 56

4-2  تحلیل استاتیکی خطی————————————————— 59

4-3  تحلیل استاتیکی غیر خطی ( پوش آور ————————————– 61

4-3-1  انواع کنترل آنالیز پوش آور———————————————- 64

4-4  تحلیل دینامیکی غیر خطی  (Incremental Dynamic Analysis—————– 67

 

فصل پنجم « ارزیابی ضرایب رفتار قاب ها و بحث و نتیجه گیری »

5-1 مشخصات دینامیکی مدل ها———————————————— 72

5-2  ضریب بیش مقاومت—————————————————– 72

5-3  محاسبه ظرفیت خرابی بوسیله آنالیز  IDA———————————– 73

5-4  بررسی خرابی ها——————————————————– 81

5-5  بررسی جابجایی نسبی طبقات———————————————- 85

5-6 بررسی وضعیت مدل چهار طبقه پنج دهانه پس از بالا بردن سختی دیوار طبقه اول آن- 86

5-7 نتیجه گیری————————————————————- 89

منابع و مآخذ—————————————————————- 91

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                          صفحه

 

جدول 1-1 نسبت دقت  طراحی————————————————- 16

جدول 1-2  نسبت دقت به کارگیری و کیفیت مصالح——————————– 16

جدول 1-3  جهت محاسبه SSF بر اساس Tµ و T برای Dmin————————————- 20

جدول 1-4  جهت محاسبه SSF بر اساس Tµ و T برای Dmax————————————- 20

جدول 1-5 سطح نیاز طراحی—————————————————- 21

جدول 1-6 مقادیر قابل قبول CMR———————————————– 22

جدول 3-1 مقادير درصد برش جذب شده توسط ديوارها به كل برش پايه سازه به مجموع ستونهاي قاب ٨ طبقه با نسبت تغيير ممان اينرسيهاي ديوارهاي برشي————————————————– 51

جدول 4-1 مشخصات مصالح—————————————————- 56

جدول 4-2  انواع قاب ها——————————————————– 59

جدول 4-3 جزئیات مقاطع ستون و دیوارهای برشی قاب مدل 3 x 8——————– 60

جدول 4-4 جزئیات مقاطع تیر قاب مدل 3 x 8————————————- 60

جدول 4-5 محدوده مطلوب مصالح———————————————— 63

جدول 4-6 مقایسه ماکزیمم برش و جابجایی گسیختگی در مدل های مختلف————- 65

جدول 4-7 انواع شتاب نگاشت و ضریب نرمال سازی شتاب نگاشت ها——————- 68

جدول 5-1 دوره تناوب سازه ها————————————————– 72

جدول 5-2 مقادیر برش پایه حاصل از تحلیل استاتیکی خطی————————– 73

جدول 5-3  مقادیر برش پایه حاصل از آنالیز پوش آور——————————– 73

جدول 5-4 مقادیرضریب بیش مقاومت——————————————— 73

جدول 5-5 میانه نمودار IDA قاب ها——————————————— 75

جدول 5-6  مقدار S475——————————————————————————– 76

جدول 5-7 خلاصه نتایج خرابی مدل ها——————————————- 76

جدول 5-8  خلاصه خروجی آنالیز  IDA—————————————— 77

جدول 5-9 میزان جابجایی بام در مدل های مختلف بر اساس آنالیز پوش آور————– 79

جدول 5-10 جابجایی موثر بام————————————————— 79

جدول 5-11 مقادیر  مدل ها————————————————– 80

جدول 5-12 مقادیر SSFS —————————————————– 80

جدول 5-13 نتایج نهایی——————————————————– 81

جدول 5-14 نتایج آنالیز برای مدل 5×4 برای مدل با دیوار صلب تر——————— 87

 

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                                                          صفحه

 

شکل 1-1 نمودار منحني ظرفيت يک سازه متعارف———————————- 7

شکل 1-2 طيف ارتجاعي و غير ارتجاعي با شکل پذيري ثابت————————– 8

شکل 1-3 حالت های کلی ناپایداری———————————————– 14

شکل 1-4 نمودار پوش آور—————————————————— 18

شکل 1-5 نمودار IDA——————————————————— 19

شکل 1-6 نمودار شتاب طیفی بر اساس پریود سازه———————————- 19

شکل 2-1 مراحل اعمال بار جانبي به سازه، از ايجاد تغييرشکلهاي ارتجاعي تا آستانه فرو ريزش در آناليز پوش آور     32

شکل 2-2 منحني پوش آور—————————————————– 35

شکل 2-3 دسته بندی رفتار خطی و غیرخطی اجزا، (الف): رفتار غیرخطی کنترل شونده توسط نیرو، (ب): رفتار خطی، (ج): رفتار غیرخطی کنترل شونده توسط تغییر شکل——————————— 40

شکل 3-1 رفتار ديوار و قاب به شکل منفرد و اندر کنش سيستم دوگانه——————- 46

شكل 3-2 نمودارهاي لنگر خمشي و برش خارجي سازه، همچنين لنگر و برش قاب و ديوار در سيستم دو گانه   47

—————————————————————————- 48

شكل 3-4 انواع متداول تخريب در ديوارهاي برشي———————————– 52

شکل 4-1  نمایش شماتیک پلان مدل های سه دهانه——————————— 57

شکل 4-2 نمایش شماتیک مقاطع طراحی شده برای قاب مدل 3 x 8——————- 61

شکل 4-3 منحنی رفتار فولاد مورد استفاده—————————————– 63

شکل 4-4 نمودار پوش آور مدل 8 x 3——————————————— 66

شکل 4-5 نمودار پوش آور مدل 8 x 5——————————————— 66

شکل 4-6 نمودار IDA برای  مدل 3  x8—————————————— 70

شکل 5-1 نمودار IDA مدل هشت طبقه سه دهانه———————————- 74

شکل 5-2 نمودار IDA مدل چهار طبقه سه دهانه———————————– 74

شکل 5-3 نمودار IDA مدل چهار طبقه پنج دهانه———————————– 75

شکل 5-4 نمودار پوش آور مدل 3×8———————————————- 78

شکل 5-5 نمودار پوش آور مدل 5×4———————————————- 78

شکل 5-6  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 5×8——- 82

شکل 5-7  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 3×8—— 82

شکل 5-8  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 5×6——- 83

شکل 5-9  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 3×6——- 83

شکل 5-10  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 5×4—– 84

شکل 5-11  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 3×4—– 84

شکل 5-12: جابجایی نسبی طبقات سازه مدل 5×8 برای چهار شتابنگاشت تصادفی——– 85

شکل 5-13: جابجایی نسبی طبقات سازه مدل 5×4 برای چهار شتابنگاشت تصادفی——– 86

شکل 5-14  : نمایش المان هایی که در آن مفصل پلاستیک ایجاد شده برای مدل 5×4 برای مدل با دیوار صلب تر    87

شکل 5-15: جابجایی نسبی طبقات سازه مدل 5×4 برای مدل با دیوار صلب تر برای چهار شتابنگاشت تصادفی        88

 

 

 

فصل اول

« بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »

 آیین نامه های طراحی لرزه ای، نیروهای لرزه ای برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرایط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست می آورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ارتجاعی و اتلاف انرژی بر اثر رفتار هیسترتیک ، میرائی و اثر مقاومت افزون سازه، این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نماید. در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آيين نامه هاي طراحي لرزه اي مقادير ضريب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسي، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله هاي گذشته و چشم پوشي از تراز مقاومت افزون استوار مي باشد، به همین دلیل محققین روش های تئوریکی جهت محاسبه ضریب رفنار ارائه نموده اند که در این فصل به طور کامل تشریح گردیده است.

 

1-1  مقدمه

به طور کلي مي توان گفت طراحي سازه ها بر اساس آناليز هاي لرزه اي بر اين مبنا است که رفتار ساختمان در مقابل نيرو هاي ناشي از زلزله هاي کوچک، بدون خسارت در محدوده ارتجاعي باقي بماند و در هنگام وقوع زلزله هاي شديد که رفتار سازه وارد ناحيه غير خطي مي شود ضمن حفظ پايداري کلي خود، خسارتهاي سازه اي و غير سازه اي را تحمل کند، به همين منظور طراحي لرزه اي سازه در هنگام ورود به ناحيه غير خطي مستلزم آناليز هاي غير خطي مي باشد.

مي توان گفت يک تحليل ديناميکي غير خطي بيانگر رفتار صحيح و واقعي سازه به هنگام وقوع زلزله مي باشد امّا با توجه به پيچيده بودن و پر هزينه بودن آناليز هاي غير خطي و زمان بر بودن اين نوع تحليل ها، روشهاي تحليلي بر مبنا آناليز در محدوده رفتار خطي سازه با نيروي کاهش يافته زلزله صورت مي گيرد.

از طرفي تحليل و طراحي سازه ها صرفا بر اساس رفتار ارتجاعي اعضاء و عدم توجه به رفتار غير خطي در هنگام وقوع زلزله باعث ايجاد شدن طرحي غير اقتصادي که شامل مقاطع سنگين براي طرح خواهد بود مي شود.

از اينرو آيين نامه هاي لرزه اي، نيروهاي براي طراحي ارتجاعي سازه را از يک طيف خطي که وابسته به زمان تناوب طبيعي سازه و شرایط خاک محل احداث سازه مي باشد، به دست مي آورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غير ازتجاعي و اتلاف انرژي بر اثر رفتار هيسترتيک، ميرايي و اثر مقاومت افزون سازه اين نيروي ارتجاعي را به وسيله ضريب کاهش مقاومت يا به عبارت ديگر ضريب رفتار سازه به نيروي طراحي مبدل مي نمايند.

با توجه به اينکه ضرایب رفتار تعیين شده توسط آيين نامه هاي لرزه اي بر پايه مشاهدات عملکردي سيستم هاي سازه اي مختلف در زلزله هاي اتفاق افتاده و بر اساس قضاوت مهندسي استوار است در جهت رفع نگراني پژوهشگران بابت فقدان ضرایب رفتار معقول و مبتني بر مطالعات تحقيقاتي و پشتوانه محاسباتي در سالهاي اخير آيين نامه ها لرزه اي بر اين اساس مدون گرديده اند که رفتار هاي هيسترتيک، شکل پذيري، مقاومت افزون، ميرايي و ظرفيت سازه در هنگام استهلاک انرژي را جهت محاسبه ضريب رفتار در نظر بگيرند.

در اغلب آيين نامه هاي طراحي لرزه اي مقادير ضريب رفتار ارائه شده بر مبنا قضاوت مهندسي، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله هاي گذشته و چشم پوشي از تراز مقاومت افزون استوار مي باشد. به همين دليل مقادير عددي ضرایب رفتار به کار برده در آيين نامه ها مختلف متفاوت مي باشد به طوري که مي توان گفت محدوده عددي ضريب رفتار براي سازه هاي بتن مسلح با سيستم قاب خمشي در آيين نامه هاي اروپايي مانند EC8 در محدوده ی 5/1 تا 5 است در صورتيکه براي همين نوع سيستم سازه اي در آيين نامه هاي آمريکايي مقادير ضريب رفتار تا عدد 8 هم بيان گرديده است، از اينرو مي توان گفت سازه هايي که مطابق آيين نامه هاي EC8 طراحي شده اند داراي طراحي هاي سنگين تري نسبت به طراحي هاي که مطابق آيين نامه هاي آمريکايي انجام گرفته است مي باشند.

اگر به طور خاص آيين نامه طراحي لرزه اي ايران را مورد مطالعه قرار دهيم، مي توان گفت به دليل آنکه ضرایب رفتار تعين شده بر مبنا قضاوت مهندسي است داراي کاستي هايي به شرح زير مي باشد:

1- براي سيستم هاي سازه اي، از يک نوع با ارتفاع ها و زمان تناوب ارتعاش متفاوت از ضرایب رفتار يکساني استفاده ميشود.

2- در R تاثير شکل پذيري و مقاومت افزون و درجه نامعيني به صراحت نيامده است.

3- اثر لرزه خيزي منطقه در  Rلحاظ نشده است.

4- اثر شرایط خاک در R لحاظ نشده است.

 

1-2  روشهاي محاسبه ضريب رفتار

همانطور که از پيش ذکر شد روشهاي سنتي چگونگي محاسبه ضريب رفتار براي سيستم هاي سازه اي بر اساس قضاوت مهندسي انجام مي شده است، در طي سالهاي اخير روشهاي علمي قابل اعتماد و جديدي توسط تحقيقات نيومارک ارائه گرديده است.

مي توان گفت جديد ترين رابطه هاي ارائه شده براي ضريب رفتار رابطه اي است که سه عامل شکل پذيري، مقاومت افزون و در جه نامعيني را در بر دارد. دو عامل شکل پذيري و مقاومت افزون براي کشور هاي مختلف مي تواند متفاوت مي باشد، زيرا به متغير هاي کيفي و کمي متعددي مانند فرهنگ ساخت و ساز و روشهاي اجرائي، ناحيه لرزه خيزي و آيين نامه بارگذاري و طراحي بستگي دارد.

از اوایل دهه 1980 در انجمن فن آوري کاربردي (ATC) در طي پژوهشهاي فريمن و يوانگ تلاش محققين به سمت تجزيه ضريب رفتار به عوامل تشکيل دهنده آن سوق پيدا نمود.

قابل توجه است که عامل نامعيني ابتدا در آيين نامه هاي ATC-19 و ATC-40 و سپس در آيين نامه UBC-1997 مطرح گرديد.

در سال 1995 محققين براي محاسبه ضريب رفتار رابطه (1-1) را پيشنهاد نمودند.

(1-1)

که در رابطه فوق  ضريب کاهش نیرو ناشي از مقاومت افزون و  ضريب کاهش نيرو ناشي از شکل پذيري و  کاهش نيرو ناشي از نامعيني يا به عبارت ديگر ضريب درجه نامعيني سازه مي باشد. که به علت گسترده شدن مطلب و گسسته شدن موضوع اصلی از تشریح بیشتر آن  در این مطالعه اجتناب شده است .

 

1-3  تشريح اجزاي ضريب رفتار

1-3-1  شکل پذيري

1-3-1-1  ضريب شکل پذيري کلي سازه

در صورتيکه منحني رفتار کلي سازه را اصطلاحا” به صورت منحني الاستيک – پلاستيک (دو خطي) ايده آل نمائيم، طبق رابطه (1-2) ضريب شکل پذيري کلي سازه که با  نمايش داده مي شود محاسبه مي شود:

(1-2)

بهتر است مقدار ضريب شکل پذيري کلي سازه ، که نماينگر ظرفيت استهلاک انرژي اجزا يا کل سازه است، از روشهاي آزمايشگاهي تعيين نمود. رفتار کلي سازه که در شکل (2-1) نشان داده شده است، تنها مربوط به سيستم هايي است که مي توانند انرژي را با يک رفتار پايدار مستهلک کنند، مانند قابهاي مقاوم خمشي شکل پذير ويژه، و براي سيستم هاي ديگر که کاهش شديد سختي و مقاومت دارند، تعريف تغيير مکان تسليم و تغيير مکان حداکثر در رابطه (1-2) مي تواند نادرست باشد. مي توان گفت تعيين ضريب  به خصوص براي سازه هاي بلندتر از يک طبقه کار پيچيده اي است. براي محاسبه اين ضريب غالباً از تغيير مکان نسبي طبقه به عنوان معيار تغيير مکان استفاده مي‎شود (شکل1-1).

شکل (1-1): نمودار منحني ظرفيت يک سازه متعارف

 

1-3-1-2  ضريب کاهش نيرو توسط شکل پذيري

سازه ها توسط رفتار شکل پذير مقدار قابل توجهي از انرژي زلزله را با رفتار هيسترتيک مستهلک مي‎کنند، که مقدار اين استهلاک انرژي، بستگي به مقدار شکل پذيري کلي سازه دارد. مقدار شکل پذيري کلي سازه نبايد از شکل پذيري المانهاي سازه فراتر رود. بدين منظور، هنگام طراحي لازم است حداقل مقاومت لازم سازه که شکل پذيري کلي آن را به حد شکل پذيري مشخص شده از قبل، محدود مي‎کند، مشخص شود .

همان گونه که در قسمتهاي قبل، توضيح داده شد، ضريب کاهش بر اثر شکل پذيري (  ) طبق رابطه

(1-3)، با نسبت مقاومت ارتجاعي مورد نياز به مقاومت غير ارتجاعي مورد نياز تعريف مي شود.

(1-3)

که در اين رابطه  مقاومت جانبي مورد نياز، براي جلوگيري از تسليم سيستم بر اثر يک زلزله مشخص و   مقاومت جانبي تسليم مورد نياز براي محدود کردن ضريب شکل پذيري کلي سازه  به مقداري کمتر و يا برابر با ضريب شکل پذيري کلي از پيش تعيين شده (هدف يا  ) وقتي که سيستم در معرض همان زلزله قرار گيرد، مي باشد. به طور کلي، در سازه هایي که در هنگام وقوع زلزله رفتار غير ارتجاعي دارند، تغيير شکلهاي غير ارتجاعي با کاهش مقاومت جانبي تسليم سازه (يا با افزايش ضريب )، افزايش ميیابند.

براي يک زلزله مشخص و يک ضريب  معين، مشکل اساسي محاسبه حداقل ظرفيت مقاومت جانبي  است که بايد در سازه به منظور جلوگيري از به وجود آمدن نيازهاي شکل پذيري بزرگتر از ، تأمين گردد. در نتيجه محاسبه  براي هر زمان تناوب و هر شکل پذيري هدف، شامل عملياتي تکراري است. بدين صورت که، مقاومت جانبي تسليم ( ) براي سيستم در نظرگرفته و سيستم تحليل مي‎شود، این ‎کار، تا زمانی ادامه می یابد که ضریب شکل پذیری کلی محاسبه شده ( ) با يک تولرانس مشخص، برابر ضريب شکل پذيري کلي هدف ( ) گردد و آنگاه مقاومت جانبي متناظر با اين ضريب شکل پذيري،  ناميده مي‎شود.

براي تعيين ضريب کاهش بر اثر شکل پذيري، روش کار بدين صورت است که مقاومت جانبي ارتجاعي  و غير ارتجاعي  که براي يک سيستم با زمان تناوب مشخص به دست آمده، اين مقادير به وزن سيستم، نرمال مي‎شوند. این نیرو ها براي زمانهاي تناوب مختلف سازه به دست می آید و با توجه به آن، طيف خطي و طيف غير خطي با ضريب شکل پذيري  محاسبه مي‎شود. از از تقسیم طیف خطی به طیف غیر خطی، مقدار ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری براي آن زلزله بخصوص و ضریب شکل پذیری هدف، به دست می آید  (شکل1-2 ).

شکل (1-2): طيف ارتجاعي و غير ارتجاعي با شکل پذيري ثابت

 

 

1-3-2  مقاومت افزون[1]

هنگامي که يکي از اعضاي سازه به حد تسليم رسيده و اصطلاحاً در آن لولاي خميري تشکيل شود، مقاومت سازه از ديدگاه طراحي در حالت بهره برداري به پايان مي رسد، ولي در حالت طراحي انهدام، پديده فوق به عنوان پايان مقاومت سازه به حساب نمي آيد، زيرا عضو مورد نظر همچنان مي تواند با تغيير شکل غير ارتجاعي، انرژي ورودي را جذب کند تا به مرحله گسيختگي و انهدام برسد. با تشکيل لولاهاي خميري، به تدريج سختي سازه با کاهش درجه نامعيني استاتيکي کاهش مي يابد، و لي سازه همچنان پايدار است و قادر خواهد بود در مقابل نيروهاي خارجي از خود مقاومت نشان دهد. وقتي که نيروي خارجي باز هم افزايش يابد، روند تشکيل لولاهاي خميري نيز ادامه يافته و لولاهاي بيشتري در سازه پديد مي آيد تا جايي که سازه از نظر استاتيکي ناپايدار شده و ديگر توان تحمل بار جانبي اضافي را نداشته باشد.

مقاومتي که سازه بعد از تشکيل اولين لولاي خميري تا مرحله مکانيزم (ناپايداري) از خود بروز مي دهد، مقاوت افزون ناميده می شود، در طراحی لرزه ای سازه ها مقاومت ارتجاعی مورد نیاز سازه را متناسب با مقاومت افزون آنها کاهش مي دهند. براي اين منظور، مقدار ضريب رفتار سازه ها متناسب با مقاومت افزون افزايش داده مي شود تا مقاومت مورد نياز کاهش يافته، محاسبه گردد.

سالهاست که پژوهشگران اهميت مقاومت افزون را در جلوگيري از خراب شدن برخي سازه ها به هنگام رخداد زلزله هاي شديد شناخته اند. براي مثال، در زلزله سال 1985 مکزيک، وجود مقاومت افزون عامل بسيار مؤثري در جلوگيري از خرابي برخي ساختمانها بوده است. همچنين زلزله سال 1369 (ه.ش) رودبار و منجيل بسياري از ساختمانهاي 7-8 طبقه در شهر رشت که داراي اتصالات خُرجيني و شکل پذيري ناچيز بودند، بر اثر وجود مقاومت افزون (که عمدتاً به دليل وجود عناصر غير سازه اي، پارتيشن ها و نما ايجاد شده بود) از فرو ريختن کامل جان سالم به در بردند .

در مطالعات انجام شده بر روي ميز لرزان براي ساختمانهاي چند طبقه بتن مسلح و فولادي به وسيله پژوهشگران دانشگاه کاليفرنيا در برکلي در سالهاي 1984 تا 1989 نيز بر اهميت ضريب مقاومت افزون تأکيد شده است.

 

1-3-3  درجه نامعيني

نامعيني سيستم هاي سازه اي مفهوم مهمي است که از ديرباز مورد توجه مهندسان بوده است. پس از مشاهده تخريب تعداد زيادي از سيستم هاي سازه اي با درجات نامعيني کم، در زلزله هاي 1994 نورتريج و 1995 کوبه، موضوع نامعيني سازه اي، به شکل جدي تري مطرح شد. تاکنون تعريفها و تفسيرهاي متفاوتي از نامعيني سازه اي، که وابسته به عدم قطعيت نيز و ظرفيت سازه هاست، ارائه شده است. از اين رو، استفاده از مفاهيم عدم قطعيت، مبناي يکي از روشهاي مطالعه نا معيني سيستم هاي سازه اي تحت بارهاي لرزه اي است.

در سال 1978، کرنل براي در نظرگرفتن عدم قطعيت در سيستم هاي سازه اي، ضريبي بنام ضريب نامعيني پيشنهاد کرد. اين ضريب به عنوان احتمال شرطي گسيختگي سيستم معرفي و اولين گسيختگي را که ممکن بود در هر يک از اعضاي سازه هاي سکوي دريايي رخ دهد، مشخص ميکرد.

هنداوي و فرانگوپل در سال 1994، يک ضريب نامعيني احتمالاتي را پيشنهاد کردند. ضريب پيشنهادي اين پژوهشگران به صورت نسبت احتمال تسليم اولين عضو منهاي احتمال انهدام، به احتمال انهدام سيستم تعريف مي‎شد.

برترو پدر و پسر در سال 1999 براي اندازه اندگيزي نامعيني سازه‎هاي قابی تحت اثر حرکتهاي زمین ناشی از زلزله، از مهفوم «درجه نامعيني» استفاده کردند. درجه نامعيني که این پژوهشگران مورد استفاده قرار دادند به عنوان تعداد نواحي بحراني يا لولاهاي خميري در سيستم سازه‎اي تعریف می ‎شود که مقدار قابل توجهي از انرژي هيسترتيک خميري را قبل از انهدام سازه مستهلک مي‎نمایند. در پژوهش های شده، اثرهاي مقاومت افزون، ضرائب تغییرات نیاز و ظرفیت و دیگر عوامل، بررسی شده و چنین نتیجه گیری شده است، که جدا کردن نامعيني از عوامل ديگر دشوار است.

در ATC-19  و  ATC-34 به منظورکمّي کردن قابليت اعتماد سيستم هاي قاب لرزه اي، ضرایبي به عنوان ضرايب نامعيني پيشنهاد شده است.

آيين نامه ساختماني متحدالشکل (UBC)و مقررات NEHRP، از سال 1997 يک ضريب  با عنوان ضريب قابليت اعتماد / نامعيني معرفي کرده اند که در نيروي جانبي زلزله براي طراحي ضرب مي شود. در آيين نامه ساختماني بين المللي (IBC) سال 2000 نيز چنين ضريبي آورده شده است. در پي اين بررسي ها گفته شده است که براي رسيدن به ضريب نامعيني کمي و قابل قبول که بتواند در ارزيابي سازه ها و نيز طراحي مورد استفاده قرار گيرد، به تحقيقات و تجربيات گسترده اي نياز است.

 

1-4  محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز تاریخچه زمانی

در سالهای اخیر یوانگ برای به دست آوردن ضریب رفتار توسط آنالیز های دینامیکی روابطی را به صورت زیر پیش نهاد نموده است.

(1-4)

که در رابطه فوق  حداکثر برش پایه در سازه بر اساس تحلیل دینامیکی خطی ناشی از شتابنگاشتی که باعث مکانیزم شدن سازه بر اساس معیار خرابی می شود و Vy برش پایه حداکثر بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی در نگاشتی که باعث مکانیزم شدن سازه بر اساس معیار خرابی تعریف شده می شود و Vs برش پایه در نگاشتی که باعث ایجاد اولین مفصل پلاستیک در یکی از المانهای سازه شده است می باشد.

ضریب  برابر 4/1 در نظر گرفته می شود.

لازم به ذکر است که در این پایان نامه از روش فوق جهت محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی استفاده شده است.

 

تعداد صفحه :120

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

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.

--  --