انتخاب صفحه

مقدمه :
پاسخ کامل غیر خطی سازه ها از موارد بسیار مورد علاقه است چون که خرابی حین زلزله در ابتدا ب جذب انرژی که پس از گسیختگی رخ می دهد،جلوگیری می شود .استراتژی کنونی در طراحی سازه برای مقابله با زلزله های شدید ،ایجاد خرابی در سازه برای حفظ استفاده کنندگان آن است.در سازه ها با میرایی کم ،این رفتار هیسترتیک،اولین مکانیزم جذب انرژی می باشد.بنابراین درک رفتار لرزه ای سازه در محدوده غیر خطی اولین گام دریک طراحی موثر می باشد.
در عمل آرایش وطراحی بسیاری از ساختمانها با محدودیت های معماری تعیین می شوند.در نتیجه اغلب ساختمانهای عمومی مثل تئاتر ها،سالن های کنسرت وهمچنین بناهای یادبود به واسطه طبیعتشان،متفاوت با محیط ساخته شده اطرافشان طراحی می شوند.چون مقرارات لرزه ای استاندارد برای ساختمانها،دارای کاربرد موثر برای سازه های نا متعارف مثل سازه هایی که یکنواختی یا تقارن ندارندویااشکال نا منظم یا نا معمول دارند دارای کاربرد موثر نیست همچنین از آنجاکه رفتار آنهابه خوبی شناخته نشده است،لازم است برای آنهامطالعات مخصوص انجام گیرد.
یکی از مکانیزم هایی که در رفتار لرزه ای مورد توجه ویژه میباشد پیچش است. پیچش، چرخیدن سازه می باشد. وقتی پیچش با پاسخ جانبی ترکیب می شود، نیرو و تغییر مکانهای اجزای مقاوم مختلف، متفاوت از حالتی است که در سازه پاسخ دو بعدی تجربه می شود. پیچش نتیجه حالتی است که توزیع جرم و توزیع سختی با توجه به هر دو محور صفحه ای حرکت نامتقارن باشد. حتی وقتی که سازه ها متقارن طراحی می شوند، نامتقارن های واقعی به سبب عدم ساخت دقیق، تغییر در اشیا و افرادی که در سازه حضور دارند رخ می دهد. بنابراین ترکیب پاسخ جانبی و پیچشی، تا حدی، یکی از مکانیزم هایی است که همیشه در پاسخ لرزه ای یک سازه مطرح می شود. بنابراین برای فهم کامل پاسخ سازه ها حین زلزله ها، رفتار پیچشی جانبی غیرخطی باید مشخص شود.هدف این مطالعه ،در گام اول ،تامین اطلاعات لازم از رفتار غیر خطی سازه نا متقارن جرمی تا مرز خرابی به منظور خلاء اطلاعات تجربی در این زمینه می باشد. که برای تامین این داده ها ،از نتایج آزمایشگاهی، شامل اعمال زلزله یک مولفه به نمونه یک طبقه فولادی برشی که بر روی میزلرزان آزمایشگاه پژوهشگاه بین الملی زلزله شناسی و مهندسی زلزله توسط مهندس شاهوار و به راهنمایی جناب دکتر سروقدمقدم انجام گرفته است ،استفاده میشود. دلایل استفاده از نتایج این آزمایش یکی در دسترس بودن اساتیدی که بطور مستقیم درارتباط با این آزمایش فعالیت داشتند(به منظور راهنمایی و پاسخ به سوالات پیش آمده) ودلیل دیگر نزدیک بودن شرایط آزمایشگاهی با ضوابط و آئین نامه های موجود در ایران.
گام دوم مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی توسط نرم افزار SAP 2000 می باشد که با این کار به دقت نتایج آزمایشگاهی و کارایی نرم افزار SAP 2000 بعنوان یکی از برنامه های مورد علاقه مهندسین عمران پی ببریم. نرم افزار SAP 2000 از معدود برنامه هایی می باشد که علاوه برمدلسازی آسانتر نسبت به برنامه هایی همچون ANSYS و PERFORM 3D قابلیت تحلیل دینامیکی غیرخطی با دقت بالا را نیز شامل میشود.

 

فهرست  مطالب

چکیده…………………………………………………………………………………………………….1

مقدمه……………………………………………………………………………………………………. 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل1

حفاظت از زندگی شهروندان و نگهداری میراث فرهنگی آنها نیاز دارد که تسهیلات ضروری، شریانهای حیاتی، ساختمانهای عمومی و بناهای یادبود و نیز اقامتگاههای خصوصی برای مقابله با اثرات مخرب زلزله، طراحی و ساخته شوند. همچنین برای سازه های موجود نیز این امر باید اجرا شود. در عمل آرایش و طراحی بسیاری از ساختمانها با محدودیتهای معماری تعیین می شوند. در نتیجه اغلب ساختمانهای عمومی مثل تیاترها، سالنهای کنسرت و موزه ها و حتی تسهیلات ضروری مثل بیمارستانها و ایستگاههای آتش نشانی و شریانهای حیاتی مثل پلها، که بلافاصله بعد از خسارت زلزله باید دارای کاربری باشند، بعضا با دیدگاه معماری طراحی می شوند تا از ساختمانهای معمولی مستطیل شکل مثل بسته های اداری یا ساختمانهای مسکونی حاضرمتمایز شوند.بنابراین اینهانیزبا توجه به تعاریف مهندسان سازه دردسته ساختمانهای نامتعارف قرارمیگیرند.طرح این سازه ها، هم درپلان وهم درتراز ارتفاعی معمولاً به واسطه ملاحظات زیبایی یا کاربری تحمیل میشود که معمولاً باعث عدم تقارن سازه ای و کاهش اهمیت متقارن بودن سازه هاو ساختمانها می شود. چون مقررات لرزه ای استاندارد برای ساختمانها و سازه های نامتعارف مثل سازه هایی که یکنواختی یا تقارن ندارند، و یا اشکال نامنظم یا نامعمول دارند دارای کاربرد مؤثر نیست و همچنین از آنجا که رفتار آنها به خوبی شناخته نشده است، لازم است که برای آنها مطالعات مخصوص انجام گیرد. اگرچه سازه های نامتعارف خیلی معمول هستند و هنر و علم مهندسی زلزله به مدت طولانی بر روی تأمین راهنماهای طراحی تمرکز کرده اند که در جزئیات،قوانین نسبت به ساختمانهای متعارف محدودتر هستند. حتی در یک سازه که هندسه آن متقارن است، نامتقارنی باتغییردرکیفیت یاروش ساخت،با نامعلومی یامتغیر بودن توزیع بارهای مرده وزنده،بارفتارغیرارتجاعی المانهای مهاری و سایر اعضای سازه ای تحت بارگذاری دینامیکی و با نامنظمی های پی یا شرایط زیر سطحی متغیر تعریف می شود. تغییرات بعدی که به یک ساختمان اعمال می شود، مثل اضافه کردن دیوارهای جدید، نه تنها بارگذاری مرده را تغییر می دهد بلکه ممکن است موقعیت مرکز سختی را عوض کند و بنابراین نامتقارنی سازه را به وجود آورده یا تشدید می کند.
دستاوردهای حال حاضر در این زمینه در سه موضوع خلاصه می شود:
1) آیین نامه های لرزه ای جدیدجلوگیری از بی نظمی هاراپیشنهاد میدهد ولی نیازهای عملکردی و معماری برای اکثرساختمانها هنوز نامتقارنی و بی نظمی را تحمیل میکندکه قابل جلوگیری نیست.
2) اگرچه مدلسازی رایانه ای روز به روز پیچیده تر می شود ولی هنوز به سطحی نرسیده است که یک طراحی مطمئن را بدهداز اینرو بر آن آمدیم تا در این پایان نامه مقایسه نسبتاً کاملی بین نتایج آزمایشگاهی ورایانه ای انجام گیرد تا نسبت به آنچه در واقعیت رخ میدهد وآنچه که ازخروجی های نرم افزار بدست می آید دید بهتری پیدا شود.3) فهم و درک رفتار سازه های نامتعارف و قابلیت استفاده ازمدلسازی ساده شده برای توسعه مراحل طراحی لرزه ای بر اساس آیین نامه ضروری میباشد

کلیـات……………………………………………………………………………………………………. 5

1-1 معرفی………………………………………………………………………………………………. 5
1-2 هدف وروش انجام کار……………………………………………………………………………… 7
1-3 پیشینه تحقیق آزمایشگاهی ومقایسه تحلیلی………………………………………………. 8

فصل 2 مبنای نظری در مدلسازی و تحلیل سازه های نا منظم

آئین نامه های بار گذاری و طراحی، ساختمانها را به دو دسته منظم و نامنظم در پـلان و ارتفـاعتقسیم بندی نموده اند که در زیر به بیان مختصری از آنها پرداخته شده است.
2-1-1 نا منظمی در پلان
آئین نامه12 UBC97 ساختمانهای منظم در پلان را به دسته های ذیل تقسیم بندی کرده است :
الف) بی نظمی پیچشی به شرط صلبیت کفها محقق میگردد،بی نظمی پیچشی را هنگامی در نظر میگیریمکه حداکثر گریز طبقه (جابه جایی افقی) در کنج سازه و در جهت عمود بر زلزله بیش از 1/2 برابر متوسط گریز دو انتهای سازه باشد.
ب)کنج مقعر :در صورتیکه سازه دارای کنج مقعر (تو رفته )باشد به طوریکه تـصویر سـاختمان در هـر دوجهت 15% بیش از بعد مزبور باشد.
پ)ناپیوستگی در کف: ناپیوستگی در کف با تغییرات سختی در کف مانند بازشوها که سطح آن بـیش از
50%مساحت کف باشد.
ت)جابه جایی صفحه عناصر لرزه بر
ث) عدم تقارن و عدم توازن عناصر لرزه بر
استاندارد 2800 ویرایش (3) ساختمانهای نا منظم در پلان را به دسته های زیر تقسیم میکند.13
الف) پلان ساختمان دارای شکل متقارن یا تقریباً متقارن نسبت به محورهای اصلی ساختمان کـه معمـولاً
عناصر مقاوم در برابر زلزله ،درامتداد آنها قرار دارند،باشد.همچنین در صورت فرو رفتگی یا پیش آمـدگیدر پلان ،اندازه آنها در هر امتداد از 25% بعد خارجی ساختمان در آن امتداد تجاوز ننماید.
ب) در هر طبقه فاصله بین مراکز جرم و سختی در هر یـک از دو امتـداد متعامـد سـاختمان از 20% بعـدساختمان در آن امتداد بیشتر نباشد.
پ)تغییرات ناگهانی در سختی و دیافراگم هر طبقـه نـسبت بـه طبقـات مجـاور از 50% بیـشتر نباشـد.و همچنین سطوح بازشو در آن از 50% سطح کل دیافراگم تجاوز ننماید.
ت)در هر طبقه حداکثر تغییر مکان نسبی در انتهای ساختمان ،با احتساب پیچش تصادفی بیـشتر از 20% ، با متوسط تغییر مکان نسبی دو انتهای ساختمان در آن طبقه اختلاف نداشته باشد.

2-1 ساختمانهای نا منظم…………………………………………………………………………… 14
2-1-1 نا منظمی در پلان ……………………………………………………………………………..14
2-1-2 نا منظمی در ارتفاع ……………………………………………………………………………16
2-2 تحلیل غیر خطی…………………………………………………………………………………. 17
2- 2-1 ظرفیت اعضا در روش غیر خطی…………………………………………………………….. 17
2-2-2 معیار های پذیرش اعضا………………………………………………………………………: 21
2-2-3 سطوح عملکردی……………………………………………………………………………… 21
2-3 تنظیمات و برنامه های مدلسازی رایانه ای و آزمایشگاهی………………………………… 25
2-3-1 انتخاب رکورد زلزله……………………………………………………………………………. 25
2-3-2 طراحی سازه مدلها………………………………………………………………………….. 29
2-3-3 مدلسازی رایانه ای………………………………………………………………………….. 31
2-3-4 ابزار گذاری و نام گذاری نمونه ها …………………………………………………………….35

2-3-5 آزمایش و آنالیز نمونه ها ……………………………………………………………………..37

حل اندازه گیری شتاب،تغییر مکان بعنوان لبه های نرم و سخت در مدل آزمایشگاهی

حل اندازه گیری شتاب،تغییر مکان بعنوان لبه های نرم و سخت در مدل آزمایشگاهی

فصل 3 مطالعه پاسخ های آزمایشگاهی و تحلیلی ومبانی تئوری

این فصل ابتدا، داده های پاسخ آزمایش سازه حین شبیه سازی زلزله و آزمایشهای مشخصات دینامیکی را به طور خلاصه بیان میکند. خلاصه هایی از شتاب هاو تغییر مکانهای سازه های مدلسازی شده آمده است. بعد از اتمام مدلسازی وANALYZE کردن مدلها ، خروجی های نقاط لبه نرم ،لبه سخت ومرکزجرم راکه شامل تاریخچه تغییر مکان ، پاسخ شتاب سازه، برش پایه، بود را استخراج کرده، و وارد برنامه EXCEL کرده . بعد ازرسم نمودارهای مورد نیاز ، به همراه نمودارهای نتایج آزمایشگاهی،که شامل نمودارهای تاریخچه تغییر مکان ، پاسخ شتاب ، برش پایه-تغییر مکان ، منحنی B.S.T (BASE SHEAR & TORQUE) و… به بررسی و مقایسه اولیه نتایج تحلیلی وآزمایشگاهی پرداخته شد. خلاصه ای از مجموع تستهای انجام شده در این تحقیق نیز در جدول 3- 1 آمده است

تغییر مکان های دیافراگم در آزمایشگاه با استفاده از دو تغییر مکان سنج در دو لبه دیافراگم در راستای x نسبت به یک نقطه معین ثبت شده اند.. دورانهای دیافراگم( ROTATION) ابتدا با کم
کردن مقادیر تغییر مکان در دو لبه دیافراگم از یکدیگر و سپس تقسیم این مقدار بر فاصله بین دو نقطه،
محاسبه شد. همچنین چون واحد انتخابی در نرم افزار (CM ) می باشد، می بایست اعداد استخراج شده را در10 ضرب نمود تا به واحد (mm) تبدیل شوند.
3-3 برش پایه و لنگر پیچشی پایه
برای بدست آوردن برش پایه از خروجی نرم افزار از ( Base Shear (Fy اسـتفاده
کرده .همچنین برای محاسبه کردن ممان پیچشی (Torqu) برش پایه متناظر هر مدل را در فاصـله بـینمرکز سختی (که درتمامی نمونه ها مرکز سختی در مرکز صفحه صلب قرار گرفته است) بامرکز جرم(e) ضرب نموده.

3-1 شتاب…………………………………………………………………………………………… 43
3-2 تغییر مکان ………………………………………………………………………………………44
3-3 برش پایه و لنگر پیچشی پایه………………………………………………………………… 44
3-4 نسبت Rµا……………………………………………………………………………………… 45
3-7 ضریب پایداری θ ا………………………………………………………………………………..52

فصل4 مقایسه نتایج خروجی برنامه SAP 2000 با نتایج ثبت شده آزمایشگاهی

4-1 خلاصه نتایج نمونه 1…………………………………………………………………………. 54
4-2 خلاصه نتایج نمونه 2…………………………………………………………………………. 64
4-3 خلاصه نتایج نمونه 3 ………………………………………………………………………….76
4-4 خلاصه نتایج نمونه 4 ………………………………………………………………………….87
4-5 خلاصه نتایج نمونه 5…………………………………………………………………………. 99
4-6 خلاصه نتایج نمونه 6 ………………………………………………………………………..109
4-7 خلاصه نتایج نمونه 7 ……………………………………………………………………….122
4-8 خلاصه نتایج نمونه 8………………………………………………………………………. 133
4-9 خلاصه نتایج نمونه 9……………………………………………………………………….. 142
4-10 مشخصات دینامیکی نمونه ها………………………………………………………….. 153

فصل 5 مرور کلی پاسخ های آزمایشگاهی وتحلیلی و نتایج حاصله

 

5-1 زمان تناوب نمونه ها …………………………………………………………………………..151
5-2 تغییر مکان نسبی طبقات Drift ا………………………………………………………………152
5-3 ضریب پاسخ شتاب لبه ها PGASa ا…………………………………………………………..160
5-4 پاسخ دورانی نمونه ها …………………………………………………………………………167
5-5 منحنی های تغییرمکان – برش پایه………………………………………………………….. 171
5-6 منحنی های دوران – لنگر پیچشی پایه……………………………………………………… 174
5-8 مقایسه خرابی های مشاهده شده در نمونه های 3 ،6 و9 ……………………………….189
5-9 بررسی پارامتر θ ا…………………………………………………………………………………192

فصل 6 نتیجه گیری و پیشنهادات

هدف این تحقیق و پایان نامـه بررسـی و مقایـسه نتـایج تحلیلـی و آزمایـشگاهی پاسـخ شـتاب،تاریخچه تغییر مکانی،منحنی BST (Base Shear and Torque) ،منحنی برش پایـه – تغییـر مکـانو… دینامیکی غیر خطی یک سازه یک طبقه برشی با سیستم های متقارن و نامتقارن جرمی یک جهته درپلان و تحت اثر زلزله جانبی یک محوره السنترو می باشد. این مقایسه بین نتایج، عملکرد سـازه هـای نـا متقارن درآزمایشگاه ومدل رایانه ای را مشخص می کند.

6-1 هدف………………………………………………………………………………………………. 201
6-2 تنظیمات و برنامه های مدلسازی رایانه ای و آزمایشگاهی………………………………… 201
6-3 نتایج……………………………………………………………………………………………….. 202
6-4 پیشنهادات………………………………………………………………………………………… 207

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جدول ها

جدول2-1 :پارامترهای مدلسازی و معیارهای پذیرش در روش های غیر خطی–اجزای سازه فولادی……………………………………………………………………………………………………….21
جدول 2 -2 مشخصات ستونهای مدلهای طراحی شده………………………………………………..31

جدول 3 -1برنامه تست های انجام شده برای نمونه ها و حداکثر شتاب ورودی…………………….41

جدول 4 -1 برنامه تست های نمونه 1…………………………………………………………………….55
جدول 4 -2 برنامه تست های انجام شده برای نمونه ها و مقادیر حداکثر پاسخ نمونه 1 …………..62

جدول 4 -3 مقادیر مختلف µ/R در سطوح آخرین نمونه 1………………………………………………..65

جدول 4 -4 برنامه تست های نمونه 2………………………………………………………………………68
جدول 4 -5 برنامه تست های انجام شده برای نمونه ها و مقادیر حداکثر پاسخ نمونه 2……………..71

جدول 4-6 مقادیر مختلف µ/R در سطوح آخرین نمونه 2…………………………………………………..74

جدول 4- 7 برنامه تست های نمونه 3………………………………………………………………………. 76
جدول 4- 8 برنامه تست های انجام شده برای نمونه ها و مقادیر حداکثر پاسخ نمونه 3……………….80

جدول 4- 9 مقادیر مختلف µ/R در سطوح آخرین نمونه 3…………………………………………………..83

جدول 4- 10 برنامه تست های نمونه 4……………………………………………………………………..87
جدول 4- 11 برنامه تست های انجام شده برای نمونه ها و مقادیر حداکثر پاسخ نمونه 4……………..93

جدول 4- 12 مقادیر مختلف µ/R در سطوح آخرین نمونه 4……………………………………………………95

جدول 4- 13 نسبت مقدار Uθ/Ux در سطوح مختلف اعمال زلزله برای نمونه 4…………………………….96
جدول 4- 14 برنامه تست های نمونه 5…………………………………………………………………………..98
جدول 4- 15 برنامه تست های انجام شده برای نمونه ها و مقادیر حداکثر پاسخ نمونه 5………………….103

جدول 4- 16 مقادیر مختلف µ/R در سطوح آخرین نمونه ………………………………………………………..106

جدول 4- 17 نسبت مقدار Uθ/Ux در سطوح مختلف اعمال زلزله برای نمونه 5……………………………….107

جدول 4- 18 برنامه تست های نمونه …………………………………………………………………………….109
جدول 4- 19 برنامه تست های انجام شده برای نمونه ها و مقادیر حداکثر پاسخ نمونه 6……………………113

جدول 4- 20 مقادیر مختلف µ/R در سطوح آخرین نمونه 6………………………………………………………..116
فهرست شکل و نمودارها
شکل 2- 1 طیف پاسخ شتاب نگاشت های مختلف در بازه فرکانسی مورد نظر ………………………………..26

شکل 2- 2 شتاب و تغییرمکان اصلی زلزله السنترو………………………………………………………………… 28

شکل 2- 3 شتاب و تغییرمکان زلزله السنترو بعد از پردازش فرکانس های زیر 7,0 هرتز …………………………28
شکل 2- 4 طیف پاسخ شتاب زلزله اصلی السنترو…………………………………………………………………. 29

شکل 2- 5 طیف پاسخ شتاب زلزله السنترو بعد از پردازش فرکانس های زیر 7,0 هرتز ………………………….29

شکل 2 -6 نحوه آرایش مرکز جرمی روی دیافراگم در نمونه های 1 ، 2 ، 3 متقارن………………………………. 33

شکل 2 -7 نحوه آرایش مرکز جرم روی دیافراگم درنمونه 4، 5 ، 6 با 9% خروج از مرکزیت…………………………. 34

شکل 2 -8 نحوه آرایش مرکز جرم روی دیافراگم درنمونه9،8،7 با 18% خروج از مرکزیت…………………………… 34

شکل 2 -9 محل اندازه گیری شتاب،تغییر مکان بعنوان لبه های نرم و سخت در مدل آزمایشگاهی ………………37

شکل 2 -10 محل اندازه گیری شتاب،تغییر مکان بعنوان لبه های نرم و سخت در مدل رایانه ای………………….. 37

شکل 3 -1 محل قرارگیری شتاب سنج ها بر روی دیافراگم وشماره و نام لبه هادر مدل رایانه ای………………….. 43

شکل4-25 مدل4 حین بیشترین تغییر مکان……………………………………………………………………………… 98

 

Abstract
The importance of studying asymetric structures is about that in fact arranging and designing of many buildings is specifide by architectural limitations , Therefore these structures is distinguished from simple
rectangular ones like residential or administrative buildings.
Whereas the behavior of asymmetric structures is not well defined it is necessary to do special studies on them.
There are few theoretical and experimental studies to estimating the behavior of asymmetric structures under the effect of earthquake in nonlinear phase upto collapsing border and also to control the seismic codes . In this study nine samples each includes one rigid diaphragm with uniform dead load , standing on four columns which was tested under Elcentro earthquake record,were analyzed by SAP2000 computer program ver 10.1.0. These samples were categorized in three groups by amount of mass eccentricity with values of 0% (symmetric), 9.01% and 18.04 %(asymmetric). Also in each group ,structures were classified by measure of lateral stiffnes (because of the same sections)of about 100,150 and 200 ratios of slenderness. Almost in this comparison, results and diagrams adapted as well.Of course in theoretical models the samples of 100 and 150 slenderness ratios did
not came into nonlinear phase.
Also by increasing the ratio of slenderness , convergence of analytical and experimental results were increased.
Key words: mass asymmetric structure , nonlinear dynamic behavior, SAP 2000 software , B.S.T(Base Shear and Torque) curve.


 


مقطع : کارشناسی ارشد

قیمت 25000تومان

خرید فایل word

قیمت 35000تومان

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید