پایان نامه بررسی تفاوت ضرایب تشدید تغییر مکان ساختمان های بتنی و فولادی متداول

تعداد صفحات: 213 فرمت فایل: word کد فایل: 10002021
سال: 1385 مقطع: مشخص نشده دسته بندی: پایان نامه مهندسی عمران
قیمت قدیم:۲۷,۹۰۰ تومان
قیمت: ۲۵,۸۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی تفاوت ضرایب تشدید تغییر مکان ساختمان های بتنی و فولادی متداول

    پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد "M.SC"

    مهندسی عمران سازه 

    چکیده

    از آنجائیکه سازه ها در زلزله های قوی می توانند تغییرشکل های غیرالاستیک را تحمل نمایند، از این رو دست یابی به رفتار غیرخطی سازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. داشتن نسبتی ازتغییرمکان غیرالاستیک به الاستیک، همچنین تغییرمکان نسبی بین طبقه ای غیرالاستیک به الاستیک  در تخمین تغییرمکان نسبی بین طبقه ای و تغییرمکان های غیرالاستیک از تغییرمکان نسبی بین طبقه ای و تغییر مکان های الاستیک می تواند مؤثر باشد. این نسبت می تواند در تخمین تغییرمکان هدف در آنالیز Pushover و همچنین در طراحی براساس تغییرمکان بسیار سودمند باشد. همچنین بیشترین تغییرمکان جانبی بعد از پایان مراحل طراحی برای کنترل قابلیت سرویس دهی کنترل می شوند و اینکار بوسیله مقایسه تغییرمکان محاسبه شده ، با بیشترین تغییرمکان بین طبقهای مجاز صورت می گیرد.

    ولی هدف کلی در این تحقیق بررسی نسبت پاسخ غیرالاستیک در سازه های متداول می باشد.

    که نتایج  برای سازه های بتنی و فولادی آورده شده است . برای این منظور چهار سازه یک طبقه، سه طبقه، شش طبقه و ده طبقه در دو حالت فلزی و بتنی با پلان و شرایط یکسان تحت هفت رکورد زلزله مورد بررسی قرار گرفتند.برای این منظور ابتدا سازه های مورد نظر توسط نرم افزار ETABS به روش استاتیکی معادل طراحی گردیدند سپس سازه های فولادی توسط نرم افزار DRAIN وسازه های بتنی توسط نرم افزار IDARC ،تحلیل دینامیکی خطی وغیرخطی تا ریخچه زمانی شدند.که نتایج نشان می دهند نسبت تغییرمکان و تغییرمکان نسبی بین طبقه ای غیرالاستیک به الاستیک به رکورد زلزله مورد استفاده وابستگی زیادی دارند. که درهر دو نسبت عددی نزدیک به یک حاصل شده است . همچنین دراین تحقیق نسبت تغییرمکان نسبی بین طبقه ای حداکثر به تغییرمکان نسبی متوسط (منظور تغییرمکان نسبی  بام ) نیز برای سازه های فوق محاسبه گردید. که این نسبت برای سازه های مختلف وبرای رفتارهای مختلف سازه (غیرالاستیک والاستیک) متفاوت می باشد.

    مقدمه

     مقررات طراحی لرزه ای به سازه ها اجازه می دهد که در زلزله های قوی، تغییر شکل های غیرالاستیک را تحمل نمایند. این در حالی است که در بیشتر حالات عملی تنها از تحلیل الاستیک خطی برای ارزیابی بیشترین پاسخ سازه استفاده می شود. حتی اگر دسترسی و انتخاب تاریخچه شتاب زمان زلزله مناسب برای مقاصد طراحی مشکل نباشد، در حال حاضر استفاده از تحلیل تاریخچه زمان غیرخطی برای بیشتر حالات طراحی کاربردی، کاری غیرعملی می باشد. بنابراین هنوز یک روش تحلیل ساده برای ارزیابی بیشترین پاسخ غیرالاستیک سازه در هنگام زلزلههای شدید نیاز می باشد. در اینجا در ادامه ارزیابی بیشترین پاسخ غیرالاستیک، هدف بدست آوردن بیشترین تغییر مکان غیرالاستیک جانبی سازه ، بااستفاده از نتایج یک تحلیل الاستیک خطی می باشد.

    اولین مطالعه انجام گرفته در این زمینه توسط Veletsos و Newmark در سال ١٩٦٠ و

    Veletsos و همکاران در سال ١٩٦٥ انجام گرفته است . آن ها معتقد به تعیین بیشترین تغییر شکل سیستم الاستیک پلاستیک از روی یک سیستم الاستیک با همان سختی ،همانند سختی اولیه سیستم غیرالاستیک بودند. آن ها سازه های یک درجه آزاد را برای سه زلزله مورد بررسی قرار دادند، و مشخص شد که در ناحیه فرکانس های کوتاه (فرکانس های کمتر از Hz ٠.٣٨) بیشترین تغییر شکل غیرالاستیک والاستیک می توانند مساوی باشند.

    این نظریه باعث بوجود آمدن ”اصل تغییر مکان مساوی“ گردید،که مبنای ارزیابی بیشترین تغییر شکل ها در اکثر آئین نامههای ساختمانی را فراهم کرد. در ناحیه فرکانس های بلند و نسبتًا بلند، تغییر مکان غیرالاستیک عمدتًا بیشتر از تغییر مکان الاستیک متناظر می باشد.

    (١١) اهمیت مطلب

    خسارات سازه ای و غیرسازه ای که در هنگام زلزله بوجود می آید عمدتًا بخاطر تغییرمکان های جانبی می باشند. بنابراین کنترل مناسب این خسارات می تواند بوسیله کنترل تغییر شکل های جانبی صورت گیرد [٥]. مقررات طراحی لرزه ای به سازه ها اجازه می دهدکه در زلزلههای فوق ، تغییرشکل های غیرالاستیک را تحمل نمایند. این در حالی است که در بیشتر حالات عملی تنها از تحلیل الاستیک خطی برای ارزیابی بیشترین پاسخ سازه استفاده می شود. حتی اگر دسترسی و انتخاب تاریخچه شتاب زمان زلزله مناسب برای مقاصد  طراحی مشکل نباشد، در حال حاضر استفاده از تحلیل تاریخچه زمان غیرخطی برای بیشتر حالات طراحی کاربردی، کاری غیر عملی می باشد. بنابراین هنوز یک روش تحلیل ساده برای ارزیابی بیشترین پاسخ غیرالاستیک سازه در هنگام زلزلههای شدید نیز می باشد. [٢] . تخمین بیشترین تغیرمکان نسبی بین طبقهای (بیشترین تغییر مکان بین طبقهای تقسیم بر ارتفاع طبقه) از روی تغییرمکان  بام برای شناختن ظرفیت های لازم و قابلیت سرویس دهی مفید می باشد.

      

    (١٢) برخورد آیین نامه ها

    طرح لرزه ای موجود آیین نامهای براساس مدل های فیزیکی ساده شده ، قضاوت مهندسی و تعدادی ظرایب تجربی استوار است که موجب کدر و بدون انعطاف شدن روند طراحی می شوند. نه ظرفیت ها و نه تقاضاها هیچ یک بوضوح بیان نمی شوند و رفتار سازه در زلزله طرح که معمولاً باعث تغییر شکل های غیرالاستیک می شود، بطور قابل ملاحظهای نامشخص است [٦] .

    در روش طراحی استاندارد UBC تقاضای برش پایه طرح بصورت زیر تعریف

    می شود:

    V=ZICW.R                                                                                             

    صورت کسر بیانگر تقاضای مقاومت اصلاح شده می باشد و مخرج کسر بیانگر ضریب رفتارسازه (R) می باشد. در واقع ضریب رفتار برابر با حاصل تقسیم نیروی موردتقاضا در سیستم الاستیک به نیروی مورد تقاضا در سیستم الاستیک پلاستیک می باشد. درناحیه پریودهای بلند، بیشترین تغییرمکان غیرالاستیک والاستیک سازه برابر است (اصل تغییرمکان مساوی). بنابراین با توجه به شکل (١a٢) می توان دریافت که 

    х( R=х نسبت شکل پذیری سازه )  است .

    (تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)

    برای پریودهای کوتاه مطابق شکل (١b٢) دیگر اصل تغییرمکان مساوی صادق نیست ودر آن می توان از اصل انرژی یکسان استفاده کرد. یعنی سطح زیر منحنی نیرو تغییرمکان غیرالاستیک و سطح زیر منحنی الاستیک مربوطه را یکسان فرض ن ماییم . در آن صورت خواهیم داشت که:  ٢(١+ R2)μ= در ناحیه پریودهای کوتاه نزدیک صفر سازه با وجود تغییرمکان و شکل پذیری، شت بهای واقعی زمین را تجربه می کند و این رفتار اصل شتاب یکسان نامیده می شود [٦] .

    تغییرمکان بدست آمده از نیروهای آیین نامه تحت یک تحلیل الاستیک را در یک ضریب بزرگنمایی تغییرمکان ضرب می نمایند، تا بتوان تغییر مکان های غیرالاستیک را از آن نتیجه گرفت [٥]. 

    (١٣) تغییرمکان هدف در آنالیز استاتیکی فزاینده غیرخطی

    در آنالیز استاتیکی فزاینده غیرخطی (Pushover analysis) که یک روش ساده برای ارزیابی عملکرد سازه هنگام زلزله می باشد، پس از مدل سازی نیاز به تعیین تغییرمکان هدف برای سازه چند درجه آزاد (MDOF) می باشد تا با اعمال بار انتخابی به سازه آن را تا رسیدن به تغییرمکان هدف مورد بررسی قرار داد. یکی از راه های تعیین تغییرمکان هدف استفاده از سیستم یک درجه آزادمعادل می باشد. در این روش با توجه به فرض هایی که پیشنهاد شده ، سازه MDOF به سیستم یک درجه آزادمعادل (ESDOF)

    تبدیل می شود [٦] .

    حال برای داشتن تغییرمکان هدف ، این سیستم یک درجه آزاد معادل را تحت طیف یا مجموعهای از نگاشت های زمین لرزه قرار می دهند. بنابراین اگر بتوان تغییرمکان نهایی این سیستم یک درجه آزاد را از روی یک سیستم الاستیک بدست آورد، بسیاری ازمشکلات اینگونه تحلیل ها حل می شود

    (تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)

    (١٤) برخی کارهای انجام شده بر روی تغییر مکان های غیرالاستیک [١]

    اولین مطالعه انجام گرفته در این زمینه توسط (١٩٦٠) Newmark, Veletsos و

    (١٩٦٥) Veletsos و همکاران انجام گرفته است .  آنها معتقد به تعین بیشترین تغییرشکل سیستم الاستیک پلاستیک از روی یک سیستم الاستیک باهمان سختی اولیه سیستم غیرالاستیک بودند. آنها سازه های یک درجه آزاد را برای سه زلزله مورد بررسی قرار دادند، و مشخص شد که در ناحیه فرکانس های کوتاه (فرکانس های کمتر از Hz ٠.٣٨) بیشترین تغییرشکل غیرالاستیک و الاستیک می توانند مساوی باشند. این نظریه باعث بوجود آمدن ”اصل تغییرمکان مساوی“ گردید، که مبنای ارزیابی بیشترین تغییر شکل هادر اکثر آیین نامههای ساختمانی را فراهم کرد. در ناحیه فرکانس های بلند و نسبتًا بلند، تغییر مکان غیرالاستیک عمدتًا بیشتر از تغییرمکان الاستیک متناظر می باشد. 

    ABSTRACT :

     

    The results of a comperehensive statistical study of inelastic displacement

    ratios that  permit the estimation of maximum lateral inelastic displacement

    demands on a structure from maximum lateral elastic displacement

    demands are presented. These ratios were computed for single – degree –

    of – freedom systems under – going different  levels  of inelastic

    deformation when subjected to a relatively larg number of recorded

    earthquake ground motions. The study is based on 7 acceleration time

    histories recorded on firm sites during various earthquakes in Iran three

    types of soil conditions with shear-wave velocities higher than 180 m.s are

    considered. The infiuences of period of vibration level of ductility demand

    site conditions earthquake magnitude and epicentral distance are carefully

    evaluated and discussed inelastic displacement ratios associated with mean

    values are presented special emphasis is given to the disperson of the

    results it is concluded that for sites with average shear-wave velocities

    higher than 180 m.s the influence of soil conditions is relatively small and

    can be neglected for design purposes finally results from nonliear

    regression analyses are presented that provide a simplified expression to be

    used in the design to approximate mean inelastic displacements ratios for

     structures on firm sites. 

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی تفاوت ضرایب تشدید تغییر مکان ساختمان های بتنی و فولادی متداول

    فهرست:

    عنوان فهرست  مطالب  ........................................................................................................صفحه I

     فهرست اشکال ............................................................................................................VI

     فهرست جداول ..................................................................................................................XII

     چکیده .................. ....................................................................................................XVI

     

    فصلاول کلیات ...............................................................................................................١

     ١١ اهمیت مطلب ...........................................................................................................٢

     ١٢ برخورد آیین نام ها ....................................................................................................٢

     ۱۳ تغییر مکان هدف در آنالیز استاتیکی فزاینده غیرخطی ................................................٤

     ۱۴برخی کارهای انجام شده بر روی تغییر مکانهای غیرالاستیک......................................٥

     ١٥ مختصری از روش تحلیل دینامیکی غیرخطی استفاده شده .........................................٦

    ١ ٦ معادلات حرکت در رفتار ارتجاعی ...........................................................................٩

    ١٧ معادلات حرکت در رفتار غیرارتجاعی ....................................................................١٣

    ١ ٨ حل معادلات حرکت ..............................................................................................

    فصل دوم بررسی نسبت های تغییرمکان غیرالاستیک ساز ها ....................................٢٠

    ۲۱ خلاصه ....................................................................................................................۲۱

    ۲۲ مقدمه ......................................................................................................................٢٢

    ٣

    تعریف نسبت تغییرمکان غیرالاستیک ........................................................................٢٣

    ۲۴ نسبت های تغییرمکان غیرالاستیک سازه ها در خاکهای سخت ....................................٢٤

    ۲۴۱ مشخصات زلزله های بکار رفته ........................................................................٢٤

    ۲۴۲ نتایج مطالعات آماری ......................................................................................٣١

    ٢٤٢١ متوسط نسبت ها برای تمام کلاسهای خاک .............................................٣١

    ٢٤٢٢ پراکندگی نتایج ......................................................................................٣٢

    ٢٤٢٣ تأثیر وضعیت خاک ................................................................................٣٤

    ٢٤٢٤ تأثیر بزرگی زلزله ..................................................................................٣٧

    ٢٤٢٥ تأثر فاصله از گسیختگی ........................................................................٣٧

    ٢٤٣ درون یابی غیرخطی .........................................................................................٣٨

    ۲۵ نسبت تغییرمکان غیرالاستیک سازه ها در حوزه نزدیک ..............................................٤٠

    ۲۵۱ زلزله های حوزه نزدیک انتخاب شده ...............................................................٤١

    ۲۵۲ نتایج حاصله ...................................................................................................٤٤

    ۲۶ بررسی نسبت تغییرمکان غیرالاستیک سازه ها در خاکهای نرم و آبرفتی .....................٥٠

    ٢٦١ زلزله های بکار رفته .........................................................................................٥١

    ٢٦٢ بررسی نتایج ...................................................................................................٥٤

    ٢٧ نتیجه گیری ...............................................................................................................٥٥

     

    فصل سوم : بررسی تقریبی تغییر مکان نهایی در ساختمانهای چند طبقه ....................٥٨

    ۳۱ خلاصه ....................................................................................................................٥٩

    ٤

     

    ٣٢ مقدمه ......................................................................................................................٥٩

    ٣٣ مدل ساده برای ساختمان چند طبقه ..........................................................................٦٠

    ٣٤ تحلیل لرزه ای تقریبی ...............................................................................................٦٧

    ٣٥تخمین بیشترین تغییرشکلهای جانبی .........................................................................٧١

    ٣٥١ بیشترین تغییر مکان بام ....................................................................................٧٢

    ٣٥٢ بیشترین IDR ................................................................................................

    ٣٦ تغییر شکلهای جانبی در سیستم های غیر الاستیک .....................................................٧٧

    ٣٧ بررسی روش پیشنهادی در این قسمت .....................................................................٨٠

    ٣٨ نتیجه گیری ...............................................................................................................٨٣

     

    فصل چهارم : مدل سازی سازه های مورد مطالعه ...........................................................٨٤

    ٤١ مدل سازه های فولادی مورد مطالعه ..........................................................................٨٥

    ٤١١ سازه یک طبقه فولادی مورد مطالعه ................................................................٨٥

    ٤١٢ سازه سه طبقه فولادی مورد مطالعه .................................................................٨٦

    ٤١٣سازه شش طبقه فولادی مورد مطالعه ...............................................................٨٧

    ٤١٤ سازه ده طبقه فولادی مورد مطالعه ..................................................................٨٩

    ٤٢ مدل سازه های بتنی مورد مطالعه ...............................................................................٩٠

    ٤٢١ سازه یک طبقه بتنی مورد مطالعه .....................................................................٩٠

    ٤٢٢ سازه سه طبقه بتنی مورد مطالعه ......................................................................٩١

    ٤٢٣ سازه شش طبقه بتنی مورد مطالعه ...................................................................٩٢

    ٥

    ٤٢٤ سازه ده طبقه بتنی مورد مطالعه .......................................................................٩٤

    ٤٣ زلزله های بکار رفته ..................................................................................................٩٥

     

    فصل پنجم : بررسی نسبت تغییر مکان غیر الاستیک به الاستیک در سازه های فولادی و

    بتنی مورد مطالعه ..................................................................................................................٩٩

    ٥١ مقدمه ....................................................................................................................١٠٠

    ٥٢تعریف نسبت تغییر مکان غیرالاستیک .....................................................................١٠٠

    ٥٣ تإثیر زلزله بر نسبت تغییر مکان غیرالاستیک به الاستیک .........................................١٠١

    ٥٤ تأثیر پریود بر نسبت حداکثر تغییر مکان غیرالاستیک به الاستیک ............................١١١

    ٥٥ نتیجه گیری .............................................................................................................١١٤

     

    فصل ششم :بررسی تغییرمکان نسبی بین طبقه ای ونسبت تغییرمکان نسبی بین طبقه ای

    غیرالاستیکدرسازه های فولادی وبتنی مورد مطالعه .......................................................۱۱۵

    ٦١ مقدمه ....................................................................................................................١١٦

    ٦٢ تأثیر زلزله بر میزان تغییرمکان نسبی بین طبقه ای الاستیک و غیر

    الاستیک.............١١٧

    ٦٣ تأثیرزلزله بر نسبت حداکثرتغییرمکان نسبی بین طبقه ای غیرالاستیک به الاستیک..١٤٠

    ٦٤ تأثیرپریودبرنسبت حداکثر تغییرمکان نسبی بین طبقه ای غیرالاستیک به الاستیک . .١٥٤

    ٦٥ بررسی نسبت تغییرمکان نسبی بین طبقه ای حداکثر به تغییرمکان نسبی متوسط ...١٥٦

    ٦٦ نتیجه گیری .............................................................................................................١٦٧

    ٦

     

     

     

    فصل هفتم : نتیجه گیری ....................................................................................................١٦٨

    ٧١ نتیجه گیری .............................................................................................................١٦٩

    پیوست ١: نمونه فایل ورودی نرم افزار 2DX-DRAIN ..........................................١٧٤

    پیوست ٢: نمونه فایل ورودی نرم افزار IDARC .................................١٨٣

    مراجع ................................................................................................................................١٩٠ 

     

    منبع:

     

    [1] Miranda , E. (2000), “inelastic displacement ratios for structures on frim

     sites,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 126. no. 10, PP. 1150-1159

     

    [2] Miranda , E. (2000), “Inelastic displacement ratios for displacement -based

    earthquake resistant design.” Proc. 12th World Confrence on Erthquak

     engineering, Auckland, New Zealand.

     

    [3] baez,j.i. and Miranda,E. (2000) “Amplifiction factors to estimste inelastic

    th

    displacement demands for the design of structure in the near –field .” Proc. 12

     World Confrence on Erthquak engineering, Auckland, New Zealand.

     

    [4] Miranda , E. (1993a), “Evaluation of site-dependent inelastic seismic design

    spectra,” ,” Journal of structural Engineering, ASCE, Vol. 119. no. 5, PP. 1319-

     1338

     

    [5]Miranda, E. (1999), “Approximate seismic lateral deformation demands in

    multistory buildings.” Journal  of structural Engineering, ASCE, Vol. 125. no.4,

     PP. 417-425

     

    {٦}رامین روشن (١٣٧٨)"آنالیز استاتیکی فزاینده غیرخطی " , سمینار کارشناسی ارشد , پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله , استاد راهنما؛ دکتر عبدالرضا سروقد مقدم

     

    {٧}دکتر حمزه شکیب , (١٣٧٨) "کاربرد ضوابط پیچش در طرح لرزه ای ساختمانهای نامتقارن" , مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن , گزارش تحقیقاتی – شماره نشریه : گ ٣٠٦ – پاییز ١٣٧٨

     

    [8] Adrian M. Chandler, Xiao-Nian Duan , Avigdor Rutenbrg(1,1996) , “Seismic

    torsional response : assumption, controversies and research progress.” European

     Earthquake Engineering. PP. 37-50

    [9] A.M.Chandler, Xiao.N. Duan (1990), “inelastic torsional behaviour of

    asymmetric building under severe earthquake shaking”. Strutural Engineering

     Review, 1990-2-pp. 141-159

     

    [١٠] شاپور طاحونی , "طراحی ساختمانهای بتن مسلح (برمبنای آیین نامه بتن ایران )" , انتشارات دانشگاه تهران – فروردین ١٣٧٥ چاپ اول .

     

     [11] IDRAC 2D version 6.0 user  s guide( july 2004)

     

    [١٢] جواد علی مددی (١٣٨١) "ضرایب بزرگنمایی در تخمین تغییر مکانهای غیرالاستیک سازه ها" , سمینار کاشناسی ارشد , دانشگاه آزاد اسلامی واحد جنوب تهران , استاد راهنما ؛ دکتر عبدالرضا سروقد مقدم .

     

    [١٣] Farzad Naeim , ترجمه : رضا لوشک سرانی , "کتاب ویژه مرجع طرح سازه ها در برابر زلزله ", جلد اول – انتشارات دانشگاه گیلان .

     

    [١٤] اشرف حبیب ا ... , ترجمه ؛ عباس مختارزاده, "برنامه ویژه تحلیل سه بعدی از دستگاه های ساختمانی

     ETABS ", مرکز خدمات فرهنگی سالکان,چاپ اول ١٣٧٥

     

    [٥ ]آئین نامه و طراحی ساختمان ها در برابر زلزله , استاندارد ٢٨٠٠ , ویرایش ٢ , آذر ١٣٧٨ , مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن .

     

    [١٦] آیین نامه حداقل بار وارد بر ساختمان و ابنیه فنی , استاندارد شماره ٥١٩ , دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان , ١٣٧٩

     

    [١٧] مبحث ١٠ ,"طرح و اجرای ساختمان های فولادی وزارت مسکن و شهرسازی , ١٣٨٠

     

    [١٨] ناقطی الهی , حسین زاده , آسیب پذیری سازه های فولادی با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی "

    موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله , ١٣٧٣ 

ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت