چکیده:

موضوع تحقیق حاضر بررسی سطح عملکرد و میزان دقت روش های مبتنی بر تحلیل استاتیکی غیر خطی و نیاز مقاوم سازی ساختمانهای فولادی با سیستم دوگانه قاب خمشی با مهاربند ضربدریو مهاربند 7 شکلهمگراطراحی شده با آیین نامه 2800 زلزله ایران(ویرایش سوم) به وسیله دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود بر اساس هدف بهسازی مورد نیاز برای این ساختمانها می باشد.

به این منظور پلان هایی با تعداد طبفات 4، 8و 16 انتخاب شده و توسط آیین نامه 2800 زلزله ایران به روش استاتیکی معادل طراحی می شود. قاب بحرانی این ساختمانها تحت بهسازی مبنا و با دو روش استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت شتاب نگاشت های مختلف به کمک نرافزار های ETABSو SAP2000ver12تحلیل و مطابق با دستورالعمل بهسازی لرزه ای کنترل می -گردد.

در نهایت در مورد ساختمانهای طراحی شده با آیین نامه 2800 بدین نحو نتیجه گیری می شود که تحلیل استاتیکی غیر خطی از دقت کافی در قیاس با تحلیل دینامیکی غیر خطی بر خوردار نیست.

فهرست

1-فصل اول:کلیات....................................... 2

1-1- لزوم انجام تحلیل های غیرخطی....................... 2

1-2- موضوع پایان نامه................................. 2

2- فصل دوم: مروري بر مفاهيم ومباني بهسازي لرزه اي ساختمان 5

2-1- مقدمه............................................ 5

2-2- مروري بر مقدمات بهسازي لرزه اي.................... 5

2-2-1- هدفهاي بهسازي.................................. 6

2-2- 1-1- بهسازي مبنا.................................. 6

2-2-1-2 - بهسازي مطلوب................................. 6

2-2-1-3- بهسازي ويژه................................... 6

2-2-1-4 - بهسازي محدود................................. 6

2-2-1-5 ـ بهسازي موضعي................................. 7

2-2-2- سطوح عملكرد ساختمان............................. 7

2-2-2-1- سطوح عملكرد اجزاي سازه اي..................... 7

2-2-3- تحليل خطر زلزله و طيف طراحي..................... 9

2-2-3-1- تعريف سطوح خطر زلزله.......................... 9

2-2-3-2- طيف طرح استاندارد............................. 9

2-3- مروري بر روشهاي تحليلي و معيارهاي پذيرش دستورالعمل مقاوم سازي    10

1-3-1- مدلسازي....................................... 10

1-3-1-1- فرضيات اوليه................................. 10

2-3-1-2- اعضاي اصلي و غير اصلي........................ 11

2-3-1-3- طبقه بندي اجزاي كنترل شونده توسط تغيير شكل و نيرو در سازه هاي فولادي و بتني......................................... 11

2-3-1-3-پيچش......................................... 12

2-3-1-3-1- پيچش واقعي.................................. 13

2-3-1-3-2- پيچش اتفاقي................................ 13

2-3-1-4- ديافراگم ها.................................. 13

2-3-1-5- اثرات P − Δ................................... 13

2-3-1-6- تركيب بارگذاري ثقلي و جانبي.................. 14

2-3- 2 ـ روشهاي تحليل سازه............................ 14

2-3-2 – 1- تحلیل استاتیکی خطی......................... 14

2-3 - 2 -2 - تحليل ديناميكي خطي....................... 15

2-3 - 2 -3- تحليل استاتيكي غير خطي..................... 16

فهرست

2-3 -2-3-1- ملاحظات خاص مدلسازي و تحليل................... 16

2-3 -2 -3-1-1- کليات.................................. 16

2-3-2-3-1-2- نقطه ي کنترل............................... 17

2-3-2-3-1-3- توزيع بار جانبي........................... 17

2-3-2-3-1-4- مدل رفتار دوخطي نيرو– تغييرمکان سازه......... 18

2 -3 - 2-3 - 5-محاسبه ي زمان تناوب اصلي موثر............. 19

2-3- 2-3- 2- برآورد نيروها و تغييرشکلها................. 19

2-3-2-3- 2– 1- ساختمان با ديافراگم صلب.................. 20

2-3-2-4- تحليل ديناميكي غير خطي....................... 23

2-3-3- معيارهاي پذيرش................................. 23

2-3-3-1- معيارهاي پذيرش روش­هاي غير خطي................ 23

2-4- روش طيف ظرفيت................................... 29

2-5- تهيه طيف هاي ظرفيت و نياز در فرمت ADRS........... 29

3-1- مقدمه........................................... 37

3-2- تعاریف مدل های اولیه............................. 37

3-3- بارگذاری ثقلی.................................... 42

3-4- بارگذاری لرزه ای................................. 42

3-5- مدل سازی......................................... 44

3-6- تحلیل........................................... 44

3-7- طراحی........................................... 45

3-8- معرفي شيوه تحليل  در پروژه..........................................................................................................................45

3-8-1- تحلیل استاتیکی غیرخطی.......................... 45.....

3-8-2- هدف بهسازی..................................... 46

3-8-3- توزیع بار جانبی در تحلیل استاتیکی غیرخطی........ 46

3-8-3-1- معرفی و اختصاص مفاصل پلاستیک................... 47

3-8-4- تعیین تغییرمکان هدف به روش ضرایب تغییرمکان.......................................................................................51

3-9- تحلیل دینامیكی غیرخطی............................ 51

3-10- ملاحظات خاص مدلسازی و تحلیل......................... 54

3-9-1- تحلیل به روش دینامیکی غیرخطی.................... 55

3-9-2- شتاب نگاشت های مورد استفاده در آنالیز دینامیکی غیرخطی 55

3-6-2-1- هم­پایه کردن PGA.............................. 55

3-6-2-2- هم­پایه کردن طیف.............................. 56

4-1- مقدمه........................................... 57

فهرست

4-2- تعیین تغییرمکان هدف به روش ضرایب تغییرمکان........ 57

4-3- تعیین تغییرمکان هدف به روش طیف ظرفیت.............. 58

4-4- منحنی ظرفیت سازه ها.............................. 60

4-5- تحلیل به روش دینامیکی غیرخطی..................... 62

4-5-1- شتاب نگاشت های مورد استفاده در آنالیز دینامیکی غیرخطی 63

4-5-2- همپایه کردن PGA................................ 63

4-5-3- همپایه کردن طیف................................ 64

4-5-4- مقادیر ماکزیمم تغییرمکان در نقطه کنترل.......... 66

4-5-5- تغییرمکان نسبی طبقات در تحلیل دینامیکی غیرخطی... 70

4-6- ارزیابی عملکرد سازه ها........................... 72

4-6-1- معیار کنترل عملکرد سازه ها...................... 72

4-6-2- تعیین سطح عملکرد در تحلیل استاتیکی غیر خطی...... 72

4-6-3-تعیین سطح عملکرد در تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه 73

5-1- نتایج........................................... 78

5-2- پیشنهاد هایی برای تحقیقات آتی.................... 79

مراجع................................................ 80

فهرست جداول

جدول(2- 1) : طبقه بندي اجزاي كنترل شونده توسط نيرو و تغيير شكل در قابهاي مهاربندی فولادي 12

جدول (2-2): مقدار ضريب C0 21

جدول (2-3): مقادير ضريب C2 22

جدول( 2-4 ) پارامترهاي مدل سازي و معيارهاي کمي پذيرش براي روش غير خطي اجزاي سازه اي فولادي 25

جدول(2-5) پارامترهاي مدل سازي و معيارهاي کمي پذيرش براي روشهاي غير خطي اجزاي سازه اي فولادي 28

جدول(2-6): تعيين نوع سازه 33

جدول(2-7): تعيين مقاديرk 33

جدول(2-8):مقادير حداقل SR 34

جدول (3-1): مقادیر بارهای زنده و مرده در بارگذاری ثقلی 42

جدول(3-2): پارامترهای مورد استفاده در بارگذاری لرزه ای ساختمان 4 طبقه 43

جدول(3-3):پارامترهای مورد استفاده در بارگذاری لرزه ای ساختمان 8 طبقه 43

جدول(3-4):پارامترهای مورد استفاده در بارگذاری لرزه ای ساختمان12 طبقه 44

جدول(4-1): تغییرمکان هدف به روش ضرایب تغییرمکان مطابق با دستورالعمل بهسازی لرزه ای 58

جدول(4-2): تغییرمکان هدف به روش طیف ظرفیت مطابق با تفسیر دستورالعمل بهسازی لرزه ای 59

جدول(4-3): مقادیر ماکزیمم تغییرمکان نسبی در تحلیل pushover 62

جدول(4-4): شتاب نگاشت ها و ضرایب مقیاس مورد استفاده در تحلیل دینامیکی غیرخطی 66

جدول(4-5): مقادير ماكزيمم تغییرمکان در نقطه كنترل براي هر ساختمان طي3 شتاب نگاشت 68

جدول(4-6): مقادیر ماکزیمم تغییرمکان نسبی به ازای هر زلزله و ساختمان 71

جدول (4-7): تعیین سطح عملکرد در روش های طرح بهسازی (4 Story) 73

جدول (4-8): تعیین سطح عملکرد در روش های طرح بهسازی (8 Story) 74

جدول (4-9): تعیین سطح عملکرد در روش های طرح بهسازی (16 Story) 74

جدول (4-10): تعیین سطح عملکرد نمونه ها در تحلیل دینامیکی غیرخطی با بکارگیری 3 شتاب نگاشت 75

فهرست شکل

شکل( 2-1): منحني ساده شده نيرو- تغييرمکان[1]........... 20

شکل(2-2):طيف ارتجاعي در دستگاه مختصات تغييرمكان و شتاب. 31

شکل(2-3): تقريب منحني ظرفيت سازه به صورت دوخطي......... 32

شکل(2-4): منحني هيسترزيس رفتار سازه................... 33

شکل(2-5): طيفADRS كاهش يافته.......................... 34

شکل(2-6): تعيين حداكثر تغييرمكان سازه[2]............... 35.....

شکل (3-1): پلان مدل های طراحی شده...................... 38

شکل (3-2): نحوه قرار گرفتن مهاربندها در دهانه 1و5...... 39

شکل (3-3):نحوه قرار گرفتن بادبند در دهانه A,E.......... 40

شکل (3-4): نمای سه بعدی ساختمان 4 طبقه................. 41

شکل(5-3): پنجره تعریف الگوی توزیع بار جانبی در تحلیل استاتیکی غیر خطی  47

شکل(6-3)- پنجره های مربوط به تعریف مشخصات مفصلی........ 48

شکل (7-3):منحنی نیرو- تغییرمکان........................ 49

شکل (8-3):منحنی لنگر- دوران............................ 49

شکل (9-3):منحنی نیرو- تغییرمکان........................ 50

شکل(10-3): منحنی تغییرشکل پلاستیک....................... 51

شکل(4-1): تعیین نقطه عملکرد به روش طیف ظرفیت........... 59

شکل(4-2): مقایسه تغییرمکان هدف در روش های ظرایب تغییرمکان و طیف ظرفیت 60

شکل(4-3): منحنی ظرفیت برای سازه 4 طبقه تحت الگوهای بارگذاری جانبی(push2)..................................................... 61

شکل(4-5): شتاب نگاشت زلزله Kobe........................ 64

شکل(4-6): شتاب نگاشت زلزله Northridge.................... 64

شکل(4-7): شتاب نگاشت زلزله بم......................... 65

شکل(4-8): پنجره معرفی حالت بارگذاری تاریخچه زمانی...... 67

شکل(4-9): نمودار تغییر مکان بام مدل 4 طبقه تحت زلزله بم 68