مقایسه سطح اطمینان قاب های فولادی مهاربندی همگرا طراحی شده با ضوابط مبحث دهم

این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد

چكيده:

عملکرد ساختمان در حین زلزله به عوامل بسیاری بستگی دارد، در نتیجه پیشبینی عملکرد لرزه‌اي سازه‌ها، به عنوان بخشی از طراحی یا ارزیابی باید چه صریحاً و چه ضمناً مد نظر قرار گیرد. پیشبینی پاسخ لرزه‌اي 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 لرزه‌اي به خودی خود مشمول عدم قطعیت‌های چشمگیری می‌شود. این عدم قطعیت‌های ذاتی در پیش بینی بارگذاریها و پاسخ‌های احتمالی آینده تنها مختص رفتار لرزه‌اي 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 مهندسي زلزله براساس عملكرد براي ارزيابي عملكرد سازه لازم است ظرفيت و نياز لرزه‌اي آن تعيين گردد. با توجه به پيشرفت‌هاي اخير در زمينه تحليل‌هاي كامپيوتري، امروزه امكان استفاده از آناليزهاي ديناميكي غيرخطي براي رسيدن به اين منظور ميسر است. در اين روش پاسخ سازه با در نظر گرفتن رفتار غيرخطي مصالح و رفتار غيرخطي هندسي سازه تحت اثر زلزله مشخص تعيين مي‌شود. در سالهاي اخير روش طراحي بر اساس ظرفيت و تقاضا مورد توجه بسياري از محققان قرار گرفته است كه باتوجه به قابليت بيان در قالب احتمالاتي مي‌تواند براي تعيين سطح اطمينان و بهبود عملكرد سازه‌ها مورد استفاده قرار گيرد.

هدف از این پژوهش مقایسه سطح اطمینان قاب‌های فولادی مهار‌بندی همگرا طراحی شده با ضوابط مبحث دهم (سال‌های 1384 و 1387) می باشد. با توجه به تحقیقات گذشته سطح اطمینان براي تحلیل عملکرد سازه ، در ابتدا طراحی قاب های مورد مطالعه(5 ، 8 و11) با نرم افزارEtabs انجام و روی مقاطع طراحی شده، درنرم افزارOpenSees تحلیل دینامیکی غیر خطی فزاینده(IDA)صورت گرفته و سپس با استفاده از دستورات آیین نامه FEMA351 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دهنده‌ي این مطلب است که سطح اطمینان در سیستم‌های مهاربندی شده هم محوری فولادی با ضوابط مبحث دهم سال 1384 بیش از سیستم‌های مهاربندی شده هم محوری فولادی با ضوابط مبحث دهم سال 1387 می‌باشد.

كلمات كليدي: عملكرد سازه - سطح اطمینان - مهار‌بندی همگرا - تحلیل دینامیکی غیر‌خطی فزاینده

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه.. 1

1-1- مقدمه.. 2

1-2- بیان مسئله و لزوم بررسی موضوع.. 2

1-3- هدف تحقیق.. 3

1-4- فرضیات تحقیق.. 3

1-5- روش انجام تحقیق.. 4

1-6- سازماندهی مطالب پایان نامه.. 4

فصل دوم: بررسی سیستمهای مهاربندی همگرا (با بادبندی ضربدری)وضوابط آیین نامه ای.. 6

2-1- مقدمه.. 7

2-2- مرور تاريخچه طراحي بادبندهاي CBF و فلسفه طراحي لرزه‌اي 7

2-3- انواع بادبندهاي X شكل.. 14

2-3-1- از نظر مقاومتي.. 15

2-3-2- تقسيم بندي از نظر شكل پذيري.. 16

2-3-3- رفتار هسيترزيس بادبندی‌های X شکل.. 17

2-3-4- تشريح رفتار سيكلي غیر‌ارتجاعی.. 18

2-3-5- اثر لاغري بر منحني هسيترزيس بادبندهاي X شكل 20

2-4- بررسی تفاوت ضوابط آیین نامه مبحث دهم در ویرایش سال 84 و 87 در بادبندها .. 23

فصل سوم: مفاهیم روش طراحی بر مبناي عملکرد و روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 26

3-1- طراحی بر مبناي عملکرد.. 27

3-1-1- مفهوم طراحی لرزه‌ای بر اساس عملکرد.. 27

3-1-2- سطوح عملکرد.. 29

3-2- روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 31

3-2-1- معرفی روش تحلیل دینامیکی فزاینده.. 32

3-2-2- مبانی روش IDA.. 33

3-2-3- پارامتر مقیاس.. 34

3-2-4- شاخص شدت مقیاس حرکت زمین.. 34

3-2-5- شاخص خسارت.. 35

3-2-6- منحنی IDA یگانه.. 35

3-2-7- مفهوم ظرفیت و مقاومت نهایی در منحنی‌های IDA یگانه 41

3-2-8- منحنی IDA چندگانه . 44

3-2-9- تعریف شرایط حدی روی یک منحنی IDA.. 46

3-2-10- خلاصه سازی IDAها .. 47

3-3- سودبردن از داده ها.. 49

فصل چهارم: كلياتي در مورد عدم قطعيت و سطح اطمینان سازه‌ها 51

4-1- مقدمه.. 52

4-2- عدم قطعیت.. 52

4-3- عدم قطعيت‌های موجود در سازه و تاریخچه آن.. 53

4-4- منابع عدم قطعیت‌ها.. 54

4-4-1- زمان.. 55

4-4-2- محدودیت آماری.. 55

4-4-3- مدل سازی.. 55

4-4-4- متغیرهای تصادفی.. 56

4-4-5- خطاهای انسانی.. 56

4-5- منابع عدم قطعیت در تعیین عملکرد سازه.. 57

4-5-1- منابع عدم قطعیت در ظرفیت سازه.. 57

4-5-2- منابع عدم قطعیت در تقاضا سازه.. 58

4-6- قابليت اطمینان و لزوم بررسي آن.. 58

4-6-1- خرابی و احتمال خرابی.. 60

4-6-2- تابع شرایط حدی و شاخص قابلیت اطمینان.. 61

4-7- سطح اطمینان سازه وتاریخچه آن.. 66

4-8- محاسبه سطح اطمینان.. 67

4-8-1- پارامتر اعتماد . 67

4-8-2- پارامتر خطرk. 68

4-8-3- پارامترتقاضا γ و aγ. 68

4-8-4- پارامتر ظرفیت φ. 71

4-9- ارزیابی اعتماد.. 72

فصل پنجم: مدل سازی و مقایسهی نتایج.. 74

5-1- مقدمه.. 75

5-2- مدل سازی.. 76

5-2-1- تشریح.. 76

5-2-2- کنترل ضوابط.. 78

5-3- تحلیل مدل مورد مطالعه.. 83

5-3-1- تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده (IDA) 84

5-3-2- شتابنگاشت‌های موردبررسی.. 85

5-3-3- مراحل انجام تحلیل.. 86

5-3-4- نتایج حاصل از تحلیل IDA.. 86

5-4- قابلیت اعتماد.. 90

5-4-1- محاسبه پارامتر‌های تقاضا.. 90

5-4-2- محاسبه پارامترهای ظرفیت.. 91

5-4-3- پارامترهای اعتماد سازه.. 93

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات.. 96

6-1- مقدمه.. 97

6-2- نتیجه‌گیری.. 97

6-3- پیشنهاداتی برای مطالعات آتی:.. 99

مراجع.. 100

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

جدول3-1. ظرفیت‌های خلاصه شده برای هریک از حالت‌های حدی عملکردی 48

جدول4-1. مقادیر پیش فرض شیب لگاریتمی منحنی خطر k برای خطر‌های احتمالی لرزش خاک.. 68

جدول4-2. عدم قطعیت لگاریتمی پیشفرض برای روش های مختلف آنالیز 70

جدول4-3. فاکتورهای بی نظمی پیشفرض ... 71

جدول5-1. مشخصات فولاد مصرفی.. 77

جدول5-2. بار مرده وزنده طبقات.. 77

جدول5-3. ضریب برش پایه ساختمان ها.. 79

جدول5-4. مشخصات شتابنگاشت‌های استفاده شده در آنالیز دینامیکی 85

جدول5-5. مقایسه پریود سازه مدل شده در Etabs و OpenSees برای قاب 11 طبقه 86

جدول5-6. تقاضا و عدم قطعیت‌های موجود.. 91

جدول5-7. ظرفیت و عدم قطعیت‌های موجود.. 93

جدول5-8. پارامتر‌های اطمینان.. 95

فهرست شكلها

عنوان صفحه

شکل2- 1. اشكال مختلف بادبندهاي همگرا.. 8

شکل2- 2.كمانش موضعي در بادبند.. 9

شکل2- 4. اعوجاج شديد تير، بدون تكيه گاه جانبي در محل اتصال به بادبندهاي شورون.. 10

شکل2- 5.گسيختگي اتصالات جوشي بادبندها.. 11

شکل2- 8. منحني هيسترزيس بادبندهاي X شكل فقط كششي.. 16

شکل2- 9. منحني هيسترزيس بادبندهاي X شكل با مقطع (دوبل نبشي) 17

شکل2- 10. الف ) بر اساس مدل تجربي . ب) بر اساس مدل عددي و تئوريكي 19

شکل2- 11. تعییر شکل اعضای بادبند.. 19

شکل2- 13. الف) بر اساس مدل تجربي ب) بر اساس مدل عددي و تئوريكي 22

شکل2- 14.الف) بر اساس مدل تجربي ب) بر اساس مدل عددي.. 22

شکل3-1. نمونه‌ای از منحنی IDA یگانه برای یک سازه 30 طبقه با قاب خمشی فولادی با پریود 4 ثانیه.. 36

شکل3-2. منحنی‌های IDA برای یک سازه 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده که پریود اصلی آن 8/1 ثانیه می‌باشد.. 37

شکل3-3. منحنی‌های IDA برای هرکدام از طبقات یک ساختمان 5طبقه با قابفولادی مهاربندی شده مشخص شده با پریود اصلی برای 8/1 ثانیه 39

شکل3-4. احیاء مجدد سازه‌ای روی یک منحنی IDA برای یک قاب خمشی فولادی سه طبقه با دوره تناوب 3/1 ثانیه.. 39

شکل3-5. 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.. 40

شکل3-6. قانون محدود نمودن DM برای مشخص کردن ظرفیت یک سازه 3 طبقه با قاب خمشی فولادی.. 42

شکل3-7. منحنی‌های چندگانه IDA برای یک قاب خمشی فولادی 9 طبقه 44

شکل3-8. منحنی‌های چنداگانه IDA در برای 30 شتابنگاشت برای یک ساختمان 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده.. 45

شکل3-9. منحنی‌های 16% و 50% و 84% IDA در مقیاس لگاریتمی برای 20 شتابنگاشت برای یک ساختمان 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده با پریود اصلی 8/1 ثانیه.. 45

شکل3-10. حالات حدی، تعریف شده طبق منحنی IDA.. 46

شکل3-11. 20منحنی‌ IDA و ظرفیت‌های حدی مربوطه.. 47

شکل3-12. خلاصه منحنی‌های IDA و ظرفیت‌های مربوطه در مقادیر 16% ، 50% و 84%.. 48

شکل3-13. بیشینه مقادیر چرخش برای تمام طبقات در چندین ( ) Sa 50

شکل3-14. منحنی‌های IDA طبقات فرد برای رکورد شماره 1.. 50

شکل4- 1. تابع چگالی احتمال خرابی.. 63

شکل4-2. شاخص قابلیت اطمینان هاسوفر- لیند Hasofer & Lind)) 65

شکل5-1. پلان ساختمان طراحی شده.. 76