پایان نامه ارشد عمران مقایسه شاخص های خسارت در ساختمان های فولادی و بتنی تحت اثر مؤلفه های افقی و قائم زلزله

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه ارشد عمران مقایسه شاخص های خسارت در ساختمان های فولادی و بتنی تحت اثر مؤلفه های افقی و قائم زلزله دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

مقایسه شاخص های خسارت در ساختمان های فولادی و بتنی تحت اثر مؤلفه های افقی و قائم زلزله به کمک تحلیل های دینامیکی غیرخطی

چکیده
خرابی های سازه ای هنگامی اتفاق می افتد که تغییر شکل های دائمی و بزرگ بر اثر بارهای وارده به سازه، در آن ایجاد گردد. یک مدل خرابی در صورتی واقعی می باشد که مقادیر آن همبستگی مناسبی با وضعیت خرابی مشاهده شده بعد از زلزله، داشته باشد. به دنبال توسعه آسیب پذیری کمی، معیارهایی برای بیان آسیب پذیری از سوی محققان مطرح شده است. این معیارها که مفهوم میزان خرابی سازه را با ارائه یک تئوری مناسب، بیان می دارند، به محاسبهء یک عدد مشخص به نام شاخص خسارت می انجامد. شاخص های خسارت وسیله ای برای بیان عددی میزان خسارت وارده به سازه بر اثر بار زلزله می باشند و ممکن است به صورت محلی (فقط برای یک عضو) یا کلی (برای کل سازه) تعریف شوند. همچنین یک سری شاخص های خسارت در مقیاس طبقه تعریف شده است. شاخص های خسارت طبقه برای تعریف شاخص های کلی خسارت، قابل استفاده می باشند. از طرفی، مؤلفه قائم زلزله و تأثیر آن در تحلیل ساختمان ها از مدت ها پیش مورد توجه محققین و مهندسین طراح قرار داشته است. ولی تا این زمان هنوز ملاحظات ناشی از اثر مؤلفه قائم زلزله در طراحی ساختمان ها (بجز در موارد خاص) به صورت دستورالعمل اجرایی کامل در نیامده است. در این میان بررسی آسیب پذیری و مطالعه خسارت وارده بر ساختمان ها تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله به دلیل پیچیدگی های خاص خود از اهمیت ویژه ای برخوردار است چرا که برای جلوگیری از خطرات و خسارات ناشی از زمین لرزه، بایستی اثرات توأم مؤلفه افقی و قائم زلزله را بر سازه ها پیش بینی نمود. هدف از این مطالعه بررسى آسیب پذیری و خسارات قاب های خمشى فولادی و بتنی مسلح تحت اثر مؤلفه افقی به همراه مؤلفه قائم زلزله مى باشد. براى رسیدن به این هدف ابتدا تاریخچه مطالعات انجام گرفته در زمینه ارزیابی و تعیین شاخص هاى خسارت و همچنین اثر مؤلفه قائم زلزله، مورد بررسى قرار گرفته، سپس به بیان روش هاى مختلف ارزیابى خسارت اعم از روش هاى کمى و کیفى و معرفی انواع شاخص های خسارت پرداخته شده است. از آنجائیکه بیشترین خسارات ناشی از زمین لرزه، مربوط به عملکرد سازه در محدوده غیرخطی می باشد در این مطالعه، آسیب پذیری و نیز عملکرد قاب های ساختمانی فولادی و بتنی در برابر زلزله با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی توسط نرم افزار IDARC و با استفاده از شاخص خسارت پارک- انگ، مورد مطالعه قرار گرفته است، بدین منظور بعد از انتخاب مدل سازه اى قاب خمشى بتن مسلح و قاب خمشی فولادی، طراحى آن ها صورت پذیرفته، سپس با انتخاب جنبش هاى زمین و مدل هاى خسارت سازه اى و استخراج نتایج حاصل از تحلیل هاى دینامیکی غیرخطى تحت شتابنگاشت های بم، طبس و ال سنترو، تاریخچه زمانى تغییر مکان طبقه بام، حداکثر جابجایی نسبى طبقات، تغییرات نیروی محوری ستون ها، تغییرات شاخص خسارت سازه اى در اعضاء ساختمان (تیر و ستون)، طبقه و کل برای قاب فولادی و بتنی تحت اثر توأم مؤلفه افقی و قائم زلزله بررسی گردیده و در انتها نتیجه گیری کلی و پیشنهاداتی در جهت پیشبرد بهتر اهداف آینده ارائه گردیده است.


............................................................................................................................................................................................................................. 1 مقدمه ................................................................................................................................................................................................................................ 2 فصل اول: کلیات و مروری بر کارهای گذشته ......................................................................................... 4 1-1 ) هدف ...................................................................................................................................................................................................................... 5 2-1 ) تاریخچه مطالعات .............................................................................................................................................................................................. 5 1-2-1 ) مطالعات انجام شده در رابطه با ارزیابی شاخص خسارت . ............................................................................................................ 5 2-2-1 ) مطالعات انجام شده در رابطه با مؤلفه قائم زلزله . ......................................................................................................................... 10 1-2-2 ) بررسی رفتار دینامیکی پل ها تحت اثر مؤلفه قائم زلزله . ................................................................................................ 10 -1 2-2-2 ) بررسی اثرات مؤلفه قائم زلزله بر پاسخ قاب های ساختمانی . ......................................................................................... 11 -1 3-2-2 ) بررسی اثر مؤلفه قائم زلزله در زلزله های اخیر . ................................................................................................................. 12 -1 1-3-2 ) زلزله 17 ژانویه سال 1994 نورثریج کالیفرنیا . ...................................................................................................... 12 -2-1 2-3-2 ) زلزله 17 ژانویه سال 1995 هیوگوکن نانبو ژاپن................................................................................................... 14 -2-1 200 بم . ......................................................................................................................................... 15 3-3-2 ) زلزله 26 دسامبر 3 -2-1 3-1 ) روش کار و تحقیق ........................................................................................................................................................................................... 18 فصل دوم: معرفی شاخص های خسارت........................................................................ 21 1-2 ) مقدمه . ................................................................................................................................................................................................................. 22 2-2 ) طبقه بندی روش های ارزیابی خسارت . ..................................................................................................................................................... 22 1-2-2 ) روش های کیفی.................................................................................................................................................................................... 23 2-2-2 ) روشهای کمی . ........................................................................................................................................................................................ 24 3-2 ) متغیرهای خسارت ........................................................................................................................................................................................... 24 1-3-2 ) نیاز در برابر ظرفیت . ............................................................................................................................................................................. 25 ز فهرست مطالب عنوان مطالب شماره صفحه 1-1-3 ) نیاز مقاومت . ................................................................................................................................................................................ 25 -2 2-1-3 ) تغییر شکل مورد نیاز . ............................................................................................................................................................... 25 -2 3-1-3 ) نیاز استهلاک انرژی .................................................................................................................................................................. 25 -2 2-3-2 ) کاهندگی . ................................................................................................................................................................................................ 26 1-2-3 ) کاهش سختی . ............................................................................................................................................................................ 26 -2 2-2-3 ) کاهش مقاومت . .......................................................................................................................................................................... 26 -2 3-2-3 ) کاهش ظرفیت استهلاک انرژی ............................................................................................................................................. 26 -2 4-2 ) تعریف شاخص خسارت................................................................................................................................................................................... 26 1-4-2 ) شاخص های محلی خسارت . .............................................................................................................................................................. 28 1-1-4 ) شاخص های خسارت غیر تجمعی ........................................................................................................................................ 29 -2 2-1-4 ) مدلسازی هیسترزیس . .............................................................................................................................................................. 31 -2 3-1-4 ) شاخص تجمعی بر مبنای تغییر شکل ................................................................................................................................ 33 -2 4-1-4 ) شاخص تجمعی بر مبنای انرژی ............................................................................................................................................ 35 -2 5-1-4 ) شاخص ترکیبی . ......................................................................................................................................................................... 37 -2 6-1-4 ) بحثی پیرامون شاخص آسیب محلی..................................................................................................................................... 42 -2 2-4-2 ) شاخص کلی خسارت ........................................................................................................................................................................... 42 1-2-4 ) شاخص های میانگین وزنی . .................................................................................................................................................... 43 -2 2-2-4 ) شاخص های آسیب پذیری بر اساس پارامترهای مدی . ................................................................................................... 44 -2 1-2-2 ) شاخص های نرم شدگی . .............................................................................................................................................. 44 -4-2 2-2-2 ) تعیین محل آسیب با استفاده از شکل مدها ........................................................................................................... 48 -4-2 3-2-4 ) بررسی شاخص های آسیب کلی . ........................................................................................................................................... 48 -2 3-4-2 ) شاخص های مالی . ................................................................................................................................................................................ 49 ح فهرست مطالب عنوان مطالب شماره صفحه فصل سوم: مطالعات تحلیلی و ارزیابی خطی سازه ها ......................................................................... 50 1-3 ) مقدمه . ................................................................................................................................................................................................................. 51 2-3 ) محدوده و هدف مدلسازی.............................................................................................................................................................................. 51 3-3 ) مشخصات سیستم سازه ای ........................................................................................................................................................................... 51 1-3-3 ) مشخصات ساختمان های مورد مطالعه . .......................................................................................................................................... 51 2-3-3 ) قاب های منتخب . ................................................................................................................................................................................. 53 3-3-3 ) مشخصات هندسی مقاطع قاب های منتخب ............................................................................................................................... 54 4-3 ) بارگذاری . ............................................................................................................................................................................................................ 57 1-4-3 ) بارگذاری ثقلی ....................................................................................................................................................................................... 57 2-4-3 ) بارگذاری جانبی..................................................................................................................................................................................... 58 5-3 ) تحلیل استاتیکی معادل و تحلیل دینامیکی طیفی ................................................................................................................................. 61 1-5-3 ) توزیع نیروی جانبی زلزله در ارتفاع ساختمان . .............................................................................................................................. 61 2-5-3 ) آنالیز مودال ............................................................................................................................................................................................ 65 1-2-5 ) مدلسازی . ..................................................................................................................................................................................... 65 -3 2-2-5 ) محاسبه مقادیر مشخصه .......................................................................................................................................................... 65 -3 3-5-3 ) تحلیل طیفی . ......................................................................................................................................................................................... 67 1-3-5 ) طیف استاندارد ........................................................................................................................................................................... 67 -3 2-3-5 ) گسترش مدها . ............................................................................................................................................................................ 68 -3 3-3-5 ) ترکیب آثار مدها ........................................................................................................................................................................ 68 -3 4-3-5 ) بارگذاری طیفی . ......................................................................................................................................................................... 69 -3 5-3-5 ) همپایه کردن نتایج ................................................................................................................................................................... 70 -3 6-3-5 ) نتایج تحلیل طیفی برای نیروی افقی طبقات . .................................................................................................................... 70 -3 ط فهرست مطالب عنوان مطالب شماره صفحه 6-3 ) کنترل سازه . ....................................................................................................................................................................................................... 72 1) ترکیبات بارگذاری ساختمان . ............................................................................................................................................................. 72 -6-3 2) بررسی نتایج کنترل مقاطع ................................................................................................................................................................ 72 -6-3 78 ............................................................................................................................. . ASCE/SEI 7- 7-3 ) بارگذاری و تحلیل طبق آیین نامه 05 78 .............................................................................................ASCE/SEI 7- 1-7-3 ) ضوابط مربوط به مؤلفه قائم زلزله در استاندارد 05 80 .............................................................................................................. . ASCE/SEI 7- 2-7-3 ) تحلیل قاب ها طبق ضوابط استاندارد 05 3-7-3 ) مقایسه نتایج .......................................................................................................................................................................................... 80 فصل چهارم: تحلیل های تاریخچه زمانی و تعیین میزان خسارت قاب ها . ....................................... 83 1-4 ) مقدمه . ................................................................................................................................................................................................................. 84 84 ................................................................................................................................................................................... . IDARC 2-4 ) آشنایی با نرم افزار 1-2-4 ) سازمان برنامه . ........................................................................................................................................................................................ 86 87 ............................................................................................... IDARC 2-2-4 ) مدلسازی برای تحلیل های غیرخطی به کمک نرم افزار 1-2-2 ) مدلسازی اعضای سازه ای . ........................................................................................................................................................ 88 -4 2-2-2 ) مدل های هیسترزیس غیرخطی . ............................................................................................................................................. 90 -4 3-2-4 ) مدل خسارت پارک و انگ .................................................................................................................................................................. 91 4-2-4 ) انواع روشهای آنالیز غیر خطی در نرم افزار .................................................................................................................................... 93 5-2-4 ) پاسخ های سازه ای خروجی برنامه .................................................................................................................................................. 94 94 ................................................................................................................ IDARC 6-2-4 ) جمع بندی نهایی مشخصات و کارایی نرم افزار 3-4 ) مدلسازی قاب های نمونه . .............................................................................................................................................................................. 95 1-3-4 ) هندسه مدل ........................................................................................................................................................................................... 95 2-3-4 ) بارگذاری.................................................................................................................................................................................................. 96 4-4 ) تحلیل دینامیکی غیرخطی ............................................................................................................................................................................ 97 ی فهرست مطالب عنوان مطالب شماره صفحه 5-4 ) شتابنگاشت های طراحی . ............................................................................................................................................................................ 100 6-4 ) نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی . .............................................................................................................................................................. 105 1) تاریخچه زمانی پاسخ تغییرمکان جانبی طبقات . ........................................................................................................................ 106 -6-4 1) تاریخچه پاسخ تغییر مکان جانبی طبقه ششم قاب بتنی ............................................................................................ 106 -1-6 -4 2) تاریخچه پاسخ تغییر مکان جانبی طبقه ششم قاب فولادی . ....................................................................................... 111 -2-6 -4 2) حداکثر پاسخ تغییرمکان جانبی طبقات . ...................................................................................................................................... 116 -6-4 1) حداکثر پاسخ تغییرمکان جانبی طبقات قاب بتنی ........................................................................................................ 116 -2-6 -4 2) حداکثر پاسخ تغییرمکان جانبی طبقات قاب فولادی.................................................................................................... 120 -2-6 -4 3) اثر مؤلفه قائم زلزله بر نیروی محوری ستون ها . ........................................................................................................................ 124 -6-4 1) قاب بتنی................................................................................................................................................................................... 125 -3-6 -4 2) قاب فولادی . ............................................................................................................................................................................. 129 -3-6 -4 4) ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای بر مبنای شاخص خسارت پارک – انگ ............................................................................... 133 -6-4 1) شاخص خسارت کلی قاب های ساختمانی ...................................................................................................................... 133 -4-6 -4 2) توزیع خسارت در طبقات ساختمان . ................................................................................................................................. 134 -4-6 -4 1) قاب بتنی ....................................................................................................................................................................... 134 -2-4-6-4 2) قاب فولادی .................................................................................................................................................................. 138 -2-4-6-4 3) شاخص خسارت تیرها وستون ها . ...................................................................................................................................... 142 -4-6 -4 1) قاب بتنی ....................................................................................................................................................................... 142 -3-4-6-4 2) قاب فولادی .................................................................................................................................................................. 149 -3-4-6-4 4) شاخص خسارت حداکثر اعضاء ........................................................................................................................................... 156 -4-6 -4 5) بررسی وضعیت مفاصل خمیری تحت زلزله بم . .............................................................................................................. 157 -4-6 -4 1) بررسی وضعیت مفاصل خمیری قاب بتنی تحت زلزله بم ................................................................................ 157 -5-4-6-4 ک فهرست مطالب عنوان مطالب شماره صفحه 2) بررسی وضعیت مفاصل خمیری قاب فولادی تحت زلزله بم . ........................................................................... 160 -5-4-6-4 فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات . .............................................................................................. 163 1-5 ) نتیجه گیری.................................................................................................................................................................................................... 164 2-5 ) پیشنهادات ...................................................................................................................................................................................................... 165