انتخاب صفحه

مقدمه

در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها، روشهای مختلف و متفاوتی (به لحاظ تاثیر بر رفتار سلزه ها) در اعضای سازه ای و حتی غیرسازه ای بکار می رود. در این میان مناسبترین روش مقاوم سازی باید علاوه بر تامین ایمنی مناسب و کافی دربر گیرنده نکات اقتصادی طرح و حداقل ساختن هزینه ها و همچنین عدم تداخل با وضعیت های معماری پیش بینی شده باشد. بدیهی است چنانچه طرح مقاوم سازی لرزه ای متضمن کلیه شاخص های فوق الذکر باشد، سازندگان و مجریان طرحها نیز، با رغبت بیشتری نسبت به مقاوم سازی لرزه ای ساختمانها اقدام خواهند نمود. کشور ما ایران نیز به دلیل قرار گرفتن در یک منطقه زلزله خیز هر چند گاه شاهد زلزله های مخرب و ویران کننده بوده و خسارات جانی و مالی به بار آورده است. به دلیل دوره بازگشت زلزله در ایران که در سالهای اخیر هر ۱۰ سال یکبار زلزله ای بزرگتر از ۹ ریشتر در مناطق مختلف به ثبت رسیده و باعث تلفات و نابودی سرمایه های مالی و انسانی شده است لزوم تقویت ساختمانها در برابر زلزله کاملا  مشخص می گردد. خیلی از ساختمانهای دارای اسکلت فولادی در ایران به علت بدی مصالح ، کیفیت بد جوشهای اجراء شده ، نداشتن سیستم بار بر جانبی مناسب و نداشتن کیفیت مناسب در اجرا مقاومت کافی در برابر زلزله های مختلف را ندارند. برای بهبود بخشیدن به این نواقص می توان با برنامه ریزی دقیق و کار مهندسی خوب عملکرد ساختمانهای معمولی ایران را در مقابل زلزله به میزان قابل توجهی انجام داد. هدف ما از تقویت و مقاوم سازی در درجه اول افزایش مقاومت جانبی آنها است که باعث کاهش تغییر شکلها و در نتیجه کاهش احتمال خرابی می شود. هدف بعدی این است که سازه را بتوان به یک سازه شکل پذیر تبدیل کرد که به روش کنترل شده ای وارد مرحله تسلیم گردد. چنین ساختمانهایی دارای طاقت و بر جهنگی زیاد خواهند بود احتمالا در یک زلزله بسیار شدید خراب نخواهند شد.

فهرست مطالب

چکیده  18

مقدمه    20

فصل اول:کلیات

هدف

در قاب CBF هدف از طراحی توزیع و پراکندگی انرژی تحمیلی حاصل از نیروی زلزله به صورت رفتار تسلیم و کمانش بادبندها می باشد. در قاب EBF هدف از طراحی توزیع و پراکندگی انرژی تحمیلی حاصل از نیروی زلزله به صورت رفتار برشی یا خمشی در تیر پیوند است.در قاب KBF هدف از طراحی توزیع و پراکندگی انرژی تحمیلی حاصل از نیروی زلزله به صورت رفتار تسلیم و کمانش عضو زانویی می باشد.

آزادسازی لنگر

آزادسازی لنگر

فصل دوم:زلزله وخسارات ناشی از آن برروی سازه ها

۲- ۲-۱- زلزله های اتشفشانی

آتشفشانها و زلزله ها اغلب همراه با هم در امتداد صفحات در سراسر دنیا رخ می دهند و باعث خرابیهای زیادی می شوند. به رغم اینکه بین آتشفشانها و زلزله ها اتصالات تکتونیکی وجود دارد، هیچ گونه شواهدی نیست که نشان دهد که زلزله های کم عمق با اندازه متوسط تا بزرگ اساسا همگی از نوع تکتونیک با بازگشت کشسان اند. آن دسته از زلزله هایی که می توان آنها را به طور منطقی با آتشفشانها مرتبط دانست نادرند و درسه دسته قرار می گیرند:

(۱) انفجارهای آتشفشانی

(۲)زلزله های کم عمق که از جابجاییهای ماگمایی ناشی می شوند

(۳)زلزله های تکتونیکی از بین این سه دسته دسته (۳) که از لحاظ تکتونیکی با آتشفشانها در ارتباطند بر حسب نادر بودنمشکلترین دسته اند.

2-1-4-زلزله های فروریزشی

زلزله های مخرب، زلزله های کوچکی هستند که در محل غارهای زیرزمینی و معادن رخ می دهند اولین دلیلی که در مورد تکان زمین به ذهن خطور می کند، فرو ریختن ناگهانی سقف معدن یا غار است تغییری که غالبا مشاهده شده، پکیدن معدن است. این گسیختگی در سنگ زمانی رخ میدهد که تنش اعمال شده در اطراف کارگاه معدن باعث شود که توده های عظیم سنگها از سطح معدن به طور انفجاری قلوه کن شده ، و در نتیجه امواج لرزه ای ایجاد شوند.

۵-۲- برخی خسارات ناشی از زلزله بر روی ساختمانها

بررسی خسارات ناشی از زلزله عامل بسیار مهمی در روشهای طراحی و اجرای ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله می باشد.زلزله ها باعث می شوند ساختمانهای مهندسی و غیر مهندسی تحت آزمایش واقعی قرار گیرند و نقاط ضعف و قوت آنها مشخص شود و این امر باعث می شود تا مهندسین طرح از این تجربیات استفاده مناسبی ببرند، چراکه زمانیکه سازه ای تا نزدیکی بار طراحی بارگذاری می شود، خطا در محاسبات، اشتباهات تئوریکی ، نقاط ضعف آیین نامه ها ، مشکلات اجرایی و سایر موارد خود را به صورت مشکلات جزئی و یا کلی بعد از رسیدن به شرایط حدی نمایش خواهد داد. بنابراین یکی از مهمترین منابع تجربه برای یک مهندس ، مطالعه گزارشات خسارات در زمین لرزه های گذشته وعبرت از تجارب آن می باشد.

2-1-علل وقوع زمین لرزه 24

2-1-1-زمین لرزه های تکتونیکی 24

2-1-2-زلزله های آتشفشانی 25

2-1-3-انفجارها 25

2-1-4-زلزله های فروریزشی 26

2-2-گسلها 26

2-2-1-لغزش قائم 26

2-2-1-1-گسل معکوس 26

2-2-1-2-گسل بهنجار 27

2-2-2-لغزش افقی 27

2-2-2-1-گسل راستگرد 27

2-2-2-2-گسل چپگرد 27

2-3-عوامل موثر درحرکت زمین  29

2-4-ارزیابی خطر زلزله دریک منطقه 30

2-5-برخی خسارات ناشی از زلزله برروی ساختمانها  31

2-6-انواع خسارات ناشی از زلزله 31

2-6-1-خسارات به اجزای سازه ای 31

2-6-1-1-سازه های قابی 32

2-6-1-2-سازه های بدون قاب 32

2-6-1-3-انواع خسارات متحمل برای سازه های فولادی 32

2-6-2-خسارات به اجزا غیرسازه ای 33

2-7-آسیب پذیری سازه های فولادی دربرابر زلزله 34

2-7-1-روشهای کیفی آسیب پذیری سازه ها 35

2-7-1-1-روش آسیب پذیری آریا 35

2-7-2-روشهای کمی آسیب پذیری سازه ها 36

2-7-3-برسی چند روش کمی آسیب پذیری سازه های فولادی 37

2-7-3-1-تابع خسارت برمبنای برش پایه 37

2-7-3-2-تابع خسارت برمبنای مقاومت وشکل پذیری 38

2-7-3-3-تابع خسارت برمبنای دیاگرام برش-تغییرمکان طبقه 39

محاسبه جرم را ازروی ترکیب بارها

محاسبه جرم را ازروی ترکیب بارها

فصل سوم:فولاد ورفتار سازه های فولادی تحت بارزلزله

۳- ۱- فولاد

ازه به اندازه کافی شکل پذیر باشد، مصالح تشکیل دهنده آن بایستی چنان باشند که تغییر طول قبل از گسیختگی آن به اندازه کافی بزرگ بوده و نسبت تنش تسلیم Fy به تنش نهایی Full نزدیک به یک نباشد شرط آخری از حالتی که یک عضو و کششی سوراخ شده برای مهره قبل از وقوع تسلیم در مقطع ناخالص از یک مقطع خالص ببرد، جلوگیری کند. رابطه تنش-کرنش هیسترزیس برای فولاد تحت بار تکراری رفت و برگشتی در شکل (۳-۲-الف)نشان داده شده است. مثال مدلهای ساده در شکلهای ( ۳- ۲ با ، ج ، د) نشان داده شده است.

3-1-فولاد 44

3-1-1-همسانگردی 46

3-1-2-شکل پذیری 46

3-1-3-تنوع 47

3-1-4-نسبت بالای استحکام به وزن 47

3-2-ناپایداری درفولاد ساختمانی 47

3-3-ترک های ترد وعلل تشکیل آن 48

مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درقاب چهار طبقه CBF

مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درقاب چهار طبقه CBF

فصل چهارم:سیستم های باربر درسازه های فولادی

4-1- مقدمه

بارهایی که به ساختمان اعمال می شود اعم از بارهای قائم و یا بارهای جانبی، باید به صورت مناسبی به زمین منتقل شود، برای انتقال بارها معمولا از سیستمهای باربر سازهای استفاده می شود، به عبارت دیگر سیستمهای بار بر وظیفه انتقال بارهای اعمال شده به ساختمان را به شالوده و در نهایت به زمین بر عهده دارند . انتخاب سیستم باربر بستگی به عوامل مختلفی دارد، از جمله: ضوابط آئین نامه ای ، مصالح موجود در محلی ، عوامل اقتصادی ، محل احداث ساختمان، طرح معماری ، اهمیت ساختمان، مقدارنیروهای اعمال شده.

4-2-2-1-3- معایب قاب خمشی عبارتند از:

۱- تغییر شکل جانبی و یا تغییر شکل نسبی بین طبقات، مشکلاتی را در سازه بوجود می آورد بنابراین لازم است در این گونه قابها جهت محدود کردن تغییر شکل سازه، سختی قاب و تعداد ستونها افزایش باشد.

۲- اتصالات گیردار بخصوص در قابهای فولادی باید به طور دقیق طراحی و اجرا شوند. در ساختمانهای فولادی طرح اتصال گیردار، از ضوابط خاصی برخوردار بوده و به طور معمول پرهزینهتر و مشکل تر از اتصالات مفصلی است.

۳- مقطع ستونها، معمولا بسیار بزرگ در می آید و جای زیادی میگیرند، که در این صورت مزیت عمده یک سازه فولادی نسبت به سازه بتنی را که اشغال فضای کمتر است خدشه دار می کند. – رفتار دینامیکی قابهای خمشی بزرگ، با توجه به نیروی شلاقی و تناوب ارتعاشی آن بسیار پیچیده أست.

4-1-مقدمه 50

4-2-سیستم های مقاوم دربرابر زلزله 50

4-2-1-سیستم های انتقال بارقائم 50

4-2-2-سیستم های باربر نیروهای جانبی 50

4-2-2-1-سیستم قاب خمشی  51

4-2-2-1-1-تغییرشکل جانبی قاب های خمشی براثر دوعامل بوجود می آید 51

4-2-2-1-2-مزایای عمده قاب خمشی عبارتنداز  52

4-2-2-1-3-معایب قاب خمشی عبارتنداز 53

4-2-2-1-4-سختی قاب های خمشی 53

4-2-2-2-سیستم قاب لوله ای 55

4-2-2-2-1-انتقال بار ستون ها درساختمان لوله ای 57

4-2-2-2-2-سیستم قاب های لوله ای دسته بندی شده 58

4-2-2-3-قاب مهاربندی شده 59

4-2-2-3-1-محاسن ومعایب عمده قاب های مهاربندی شده عبارتنداز   60

4-2-2-4-دیوار برشی     61

4-2-2-5-سیستم های دوگانه 62

معرفی مفاصل پلاستیک درقاب KBF

معرفی مفاصل پلاستیک درقاب KBF

فصل پنجم:بررسی انواع مهاربندها وعملکرد آنها

۵- ۱- تاریخچه استفاده از قابهای بادبندی شده فولادی

سیستمهای بادبندی یکی از پر استفاده ترین سیستم ها جهت مقابله با نیروهای جانبی میباشد. شاید بتوان گفت که اولین استفاده از این سیستم در سازههای پر اهمیت، به ساختمان مجسمه آزادی در سال ۱۸۸۳ مربوط باشد. بعلاوه در ساختمان بناهای بسیار زیاد دیگری نیز این سیستم بهره گرفته شده است که از آن جمله میباشد: ساختمان ۷۷ طبقه کرایسلر (۱۹۳۰) و ساختمان ۱۰۲ طبقه امپایر استیت (۱۹۳۱). ظهور بحث سیستم های EBF در اواخر دهه ۱۹۷۰ باعث شد که علاقه برای تحقیق روی مقاومت لرزهای سیستم های فولادی افزایش چشمگیری پیدا کند و ضمناً باعث تجدید علاقه به سیستم های CBF گردید.

۵- ۲- مقدمه

با افزایش تجارب حاصل از زلزله های اخیر و بازنگری ضوابط آیین نامه های طراحی، امروزه بیش از پیش بحث مقاوم سازی ساختمانهای موجود مورد توجه قرار گرفته است. پروژه حاضر به بررسی کاربرد سیستمهای لرزه بر بادبندی به عنوان یکی از موثرترین روشهای ارتقاء لرزه ای در ساختمانهای فولادی میپردازد طراحی سازه مناسب در مناطق زلزله اخیر باعث می شود که:

الف) تلفات جانبی در اثر تخریب ساختمان و یا عواملی ثانویه مانند آتش سوزی کاهش یابد.

 ب) خسارت وارده به محیط ساخت بشر کاسته شود به صورتی که بعد از زلزله باز هم قابل استفاده و بهره برداری در آیند.

5-1-تاریخچه استفاده از قاب های بادبندی شده فولادی 65

5-2-مقدمه 65

5-3-بررسی انواع مهاربندها 66

5-4-رفتار کلی بادبندها  67

5-5-انواع قابهای مهاربندی شده 68

5-6-طراحی بادبندها 69

5-7-نقاط قوت مهاربندی 70

5-8-نقاط ضعف مهاربندی    71

5-8-1-کمبود ظرفیت مهاربندها 71

5-8-2-کمبود ظرفیت اتصال مهاربندها 73

5-8-3-کمبود ظرفیت تیرها وستون ها درسیستم مهاربندی 74

5-8-4-وقوع پدیده بالا رانش درستونها    74

منحنی عکس العمل به تغییر مکان

منحنی عکس العمل به تغییر مکان

فصل ششم:بررسی انواع بادبندهای هم مرکز

6- ۳- رفتار بادبندهای هم مرکز (CBF)

تاثیر نیرو تابعی از نحوه قرار گیری و توان برابری آنها می باشد طبق CBF در المانهای مختلف بادبندها آیین نامه ۲۸۰۰ در صورتیکه ساختمان کوتاهتر از ۵۰ متر و یا پانزده طبقه باشد صد در صد نیروی جانبی به بادبند داده می شود و در ارتفاع بیش از مقدار فوق ۲۵ درصد نیروی جانبی به قابها داده خواهدشد. یکی از مزایای قابهای مفصلی مهار بندی شده، پایداری جانبی ستونها و اتصالات ساده آن می باشد.

6- ۳- ۲- رفتار کششی فشاری

در رفتار کششی کامل اگر المان قطری تحت بار زلزله به حدی کشیده شود که رفتار غیری از خود نشان دهد در اثر چند ضربه متوالی ناشی از تداوم زلزله، جابجایی سازه حتی با وجود عمل بادبند ممکن است به حدی برسد که ستونها تحت اثر لنگر اضافی ناشی از اثر هP قرار گرفته و منجر به تخریب سازه شود. بنابراین استفاده از اعضای فشاری در کنار اعضای کششی جهت محدود نمودن تغییر شکل لازم است.نکتهای که در مورد این سیستم بادبند باید بیان کرد کاهش سفتی و مقاومت سازه تحت تکرار بار وارده ناشی از زلزله می باشد که ممکن است نتواند به اندازه سازهای به شکل قاب ممان گیر سبب استهلاک انرژی شود. از طرف دیگر در صورتی که استفاده از بادبندهای ضربدری به دلیل محدودیتهای معماری مشکل شود با به کار بردن یک المان قطری عنصر مقاوم که در کشش و فشار در برابر نیروهای جانبی مقاومت کند ایجاد می شود.

6-1-بادبندهم مرکز 77

6-2-انواع مهاربند هم مرکز 78

6-3-رفتار بادبندهای هم مرکز 79

6-3-1-رفتار کششی کامل 79

6-3-2-رفتار کششی وفشاری 80

6-3-3-اثرمهاربندی برروی ستون ها 81

6-4-انواع بادبندهایCBFا 81

6-4-1-بادبندهای ضربدری   83

6-4-2-بادبند تک قطری 84

6-4-3-بادبندV و(V or Inerted V)( Chevron Bracing)ا    86

6-4-4-بادبند ذوزنقه ای وKا    87

فصل هفتم:بررسی بادبندهای خارج از مرکز

7-2-مقدمه

مشخصه اصلی این قاب خروج از مرکزیت آن است که سبب می شود یک مفصل جذب انرژی در قسمتی از تیر بین دو اتصال تیر به بادبند و تیر به ستون شکل گیرد. در این حالت قسمتی از تیر که بین مهاربند تا ستون یا بین دو مهاربند قرار می گیرد که به آن تیر پیوند (link) گفته می شود و دارای این مزیت است که میتواند نیروهای بادبندی را از طریق خود به ستون و یا به باد بندهای دیگر انتقال بدهد و نهایتاً نیروهای متعادلی را به مهاربند وارد سازد . تحقیق در مورد انواع بادبند به دو دلیل عمده حائز اهمیت است یکی اینکه به جهت یافتن سیستم سازه ای که در صورت بروز زلزله بهترین بازدهی از خود نشان دهد.دوم به جهت محدودیت های معماری

۷- ۷- ۵- توزیع نیروها در تیرهای پیوند و تیرهای مجاور

توزیع کیفی لنگر خمشی M نیروی برشی V و نیروی محوری P در تیرها و پیوندهای یک قاب مهاربندی واگرا تحت اثر بار جانبی در شکل (۷-۱۷) نشان داده شده است. دو تیپ عمومی پیکربندی قابهای واگرا در این شکل در نظر گرفته شدهاند. از شکل (۷-۱۷- الف) واضح است که تیر پیوند در کل طولش تحت برش و لنگرهای انتهایی قابل توجه و نیروی محوری نسبتاً کمی است. از طرف دیگر قسمت خارج از تیر پیوند تحت بار محوری زیاد و لنگر خمشی انتهایی قابل توجهی است (نزدیک تیر پیوند). با کوتاه شدن تیر یوند نیروی برشی یکنواخت تیر پیوند به طور قابل توجهی افزایش مییابد در تیرهای پیوند کوتاه سیستم بادبندی واگرا بسیار سخت است.

7-1-تاریخچه   91

7-2-مقدمه    92

7-3-بررسی نمودارهای هیسترزیس سه سیستم بادبند ممان گیر ومعمولی وخارج از مرکز    92

7-4-خصوصیات سیستم EBFا   94

7-4-1-سختی 94

7-4-2-مقاومت 95

7-5-انواع قاب های بامهاربندی واگرا  96

7-6-مزایا ومعایب سیستم EBF درمقایسه با سایر سیستم های مهاربندی جانبی 101

7-6-1-مهمترین مزایای بادبندهای واگرا عبارتنداز 101

7-6-2-معایب سیستم های EBFا     101

7-7-خصوصیات سیسیتمEBFا    102

7-7-1-سختی قاب 102

7-7-2-زمان تناوب بادبند واگرا 104

7-7-3-مقاومت قاب با بادبند واگرا 105

7-7-4-مکانیسم جذب انرژی درقاب های واگرا 106

7-7-5-توزیع نیروها درتیرهای پیوند وتیرهای مجاور 109

7-7-6-تعیین مرز پیوندهای برشی وخمشی درسیستم های واگرا  110

7-7-7-تسلیم ومکانیسم خرابی درتیرپیوند 114

7-7-8-ظرفیت دوران پلاستیک تیرپیوند 115

7-7-9-اثرکمانش جان تیرپیوند 116

7-7-10-ضوابط سخت کننده های تیرهای پیوند 117

7-7-11-نتایج وآزمایشات پوپوف وهمکاران وی     120

7-7-12-مقاومت نهایی تیرپیوند   122

7-8-ضوابط ویژه آیین نامه ها برای طراحی قاب های بامهاربندی واگرا 124

7-9-ضوابط آیین نامه UBC برای طراحی قاب های مهاربندی شده EBFبراساس روش تنش مجاز 125

7-10-جمع بندی ونتیجه گیری پیرامون رفتار لرزه ای قاب های مهاربندی واگرا 130

فصل هشتم:بررسی بادبندهای زانویی

۸- ۲- فلسفه طرح بادبند زانویی:

این سیستم از بادبند به گونه ای طرح می شود که در زمین لرزه متوسط رفتار الاستیک از خود نشان دهد و در لرزه های شدید با جاری شدن عضو زانویی انرژی ناشی از زلزله تلف شده و از وارد شدن خساراتی به تیر و یا ستون که جزء اعضاء اصلی سازه هستند جلوگیری شود. برای تامین شرایط فوق باید عضو زانویی به گونه ای طرح گردد که قبل از جاری شدن تیر و یا ستون و یا کمانش عضو قطری، جاری شود.

8-1-مقدمه   133

8-2-فلسفه طرح بادبند زانویی 135

8-3-نقاط قوت مهاربند زانویی  136

8-4-نقاط ضعف احمتالی مهاربند زانویی   137

8-5-پارامترهای اصلی KBFا        137

8-6-رفتار سیستمKBFا   139

8-7-موقعیت بادبندKneeا      140

8-8-نتیجه  143

فصل نهم:طراحی سازه های مورد نظر ومدل کردن آنها

۱-۹ – مشخصات سازه های مورد نظر

سازه هایی که برای این پروژه انتخاب شده اند همگی دو بعدی می باشند. این سازه ها دارای سه دهانه ؛ متری می باشند ارتفاع هر طبقه ۳ متر و عرض بارگیر قاب ؛ متر در نظر گرفته شده است. مهاربندی X شکل از نوع هم مرکز و مهار بندی برون محور و همچنین مهاربندی زانویی در ساختمانهای ؛ طبقه مورد استفاده قرار گرفته اند. محل احداث پروژه تهران و خاک زمین نوع می باشد.

۵-۹- آنالیز غیر خطی مدلها و بررسی نتایج

یکی از عوامل مهمی که در رابطه با قابهای مهاربندی شده قابل توجه است . رفتار این سیستمها در هنگام زلزله می باشد. عواملی چون مقاومت نهایی. شکل پذیری . محل تشکیل مفاسال پلاستیک. ترتیب تسلیم شدن اعضا. نیروی طراحی .افزایش مقاومت و تغییر مکانهای حداکثر همگی می توان بیانگررفتار این نوع قابها باشد.

9-1-مشخصات سازه های مورد نظر  146

9-2-بارگذاری 146

9-3-طراحی مقاطع 149

9-4-مدل سازی قاب ها توسط نرم افزار 2000SAPا      150

9-5-انالیز غیرخطی مدلها وبررسی نتایج 151

9-5-1-آنالیز استاتیکی غیرخطی 151

9-5-1-1-تعریف مشخصات مفاصل غیرخطی 152

9-5-1-2-روش تحلیل غیرخطی 153

9-5-1-3-حداکثر تغییرمکان های طبقات بامقادیر مختلفXا   173

9-5-1-4-عملکرد جانبی قاب های با بادبندهای مورب مختلف   178

9-5-1-5-عملکرد جانبی قاب ها باتیرها وستونهای مختلف   182

فصل دهم:مقاوم سازی وتعمیر سازه های ساختمانی فولادی

۱۰ – ۱ – مقدمه

در طول دو دهه گذشته در ژاپن، تعداد زیادی از سازه های فولادی نه فقط در شهرهای بزرگ بلکه درشهرهای کوچک و محلی نیز ساخته شده اند. شاید منظور این باشد که انتشار سریع سازه های فولادی باعث طراحی سازه های ضعیف و بی کیفیت که باعث خسارات زیادی در طول زلزله های اخیر به سازه ها شده است. مثل زلزله miyagi-ken-oki (NAVA) J;; Izu-oshima(NAVA)نمونه ای از خسارات وارد شده به ساختمانها در این زلزله ها نشان داده شده است.بسیاری از ساختمانهای فلزی در این مناطق احتیاج به مقاوم سازی و تقویت داشتند این مسائل باعث لزوم و هدایت یک دانش که یک راهنمایی برای تعمیر دارا است شده است. حقیقتاً در آن زمان (۱۹۷۸) هیچ راهنمایی برای مقاوم سازی این ساختمانها در برابر زلزله وجود نداشت در ژوئن ۱۹۷۸ کمی بعد از زلزله Miyagi-ken-oki یک راهنمایی بوسیله کمیته مشاور برای نظارت بر سازه ها طراحی و ساخته شد. این راهنمایی بوسیله همان کمیته برای بناها و سازه ها گسترش داده شد و روش ارزیابی ایمنی لزره ای به وسیله همان کمیته پیشنهاد شد. در زمینه سازه های ساختمانهای فولادی به هر حال آزمایشات مقاومت لرزه ای یا مقاوم سازی بسیار کم بود. همچنین تست و آزمایشات قابل دسترسی روی تقویت سازه های آسیب دیده بسیار محدودبود.

10-1-مقدمه  192

10-2-راهنمای طراحی برای مقاوم سازی 193

10-3-محتویات شاخص    194

10-3-1-افزایشaا   195

10-3-1-1-افزایش استحکام درقاب های صلب 195

10-3-1-2-افزایش استحکام درقاب های بادبندی شده 197

10-3-2-افزایش پارامتر 200

10-3-3-افزایش 200

10-4-نتیجه 201

فصل یازدهم:روشهای مقاوم سازی

۱۱ – ۱- بادبند هم مرکز

یکی از انواع بادبند هم مرکز بادبند ضربدری است که در آن محل تقاطع تیرها و ستونها توسط اعضاء قطری به هم متصل میگردد. بادبندی هم مرکز یک خرپای قائم است که تیرها و ستونها را قادر میسازد تا بارهای جانبی را به پی منتقل نمایند. اغلب ساختمانهای با اسکلت فلزی را میتوان با با دبندی هم مرکز تقویت کرد. در شکل شمارهٔ (۱۱-۱) موقعیت دهانه هائی که با با دبند تقویت شدهاند در پلان نشان داده شده است. آرایشهای شکل (۱۱-۱- الف) بر آرایشهای دیگر ارجحیت دارد زیرا رفتار غیر خطی بهتری از خود نشان میدهد. در آرایش شکل (۱۱-۱- ب) مرکز جرم و مرکز سختی هر طبقه از هم فاصله زیادی دارند و در نتیجه در هنگام زلزله به ساختمان پیچش زیادی وارد میشود که باعث تغییر مکانها و تنشهای زیاد در یک طرف ساختمان شده احتمالا خرابی آنرا بار خواهد آورد. بادبندی هم مرکز میتواند تغییر مکانها را بطور مؤثری کنترل و دیوارهای بنائی پر کننده را که بنحومطلوبی به قاب وصل باشند محافظت نماید. اصولا یکی از موارد استعمال مهم آن تقویت آن دسته از ساختمانهای با اسکلت فلزی است که تنها سیستم بار بر جانبی مهم آنها دیوارهای پر کنندهٔ بنائی است. این نوع بادبندی را میتوان در صفحه کف نیز برای سخت کردن آن انجام داد تا بتواند عمل کرد دیافراگم صلب را بخوبی انجام دهد. بعد از زلزلهٔ سال ۱۹۷۹ شهر مکزیکو تعدادی از ساختمانها با این نوع بادبندی تقویت شدند. این ساختمانها در زلزله سال ۱۹۸۵ کار کرد خوبی از خود نشان دادند. عاملی که ممکن است به این رفتار خوب، کمک کرده باشد پاسخ مناسب ساختمانهای سختتر و با پریود کمتری روی زمین نرم است که دارای پریود ارتعاش بیشتری میباشد. بعبارت دیگر تجربهٔ مکزیکو ممکن است یک رفتار کاملا نمونه برای موارد دیگر نباشد. بهر حال بادبند هم مرکز یک روش تأیید شده برای مقاوم سازی شناخته شده است.

11-1-بادبندی هم مرکز 204

11-1-1-ملاحظات طراحی 205

11-2-بادبند خارج از مرکز    207

11-3-محصور کردن ستون های فولادی دربتن 208

11-3-1-ملاحظات طارحی 208

11-4-دیوارهای برشی بتن آرمه 209

11-4-1-ملاحظات طراحی       210

11-5-شاتکریت مسلح 211

11-5-1-ملاحظات اجرایی 212

11-5-2-طراحی  213

11-6-روکشهای نازک 214

11-7-مقاوم سازی دیافراگم های افقی 214

11-8-مقاوم سازی پی 215

11-8-1-طراحی  215

11-9-دیوارهای داخلی وجان پناه  217

فصل دوازدهم:نتیجه گیری وپیشنهادات

12-1-نتیجه گیری 243

12-2-پیشنهادات 246

منابع فارسی  248

منابع لاتین 250

چکیده انگلیسی 251

فهرست جداول

9-1-اعداد مربوط به منحنی برش پایه-تغییرمکان بام CBFا      160

9-2- اعداد مربوط به منحنی برش پایه-تغییرمکان بام EBFا     165

9-3- اعداد مربوط به منحنی برش پایه-تغییرمکان بام KBFا  169

9-4-حداکثر تغییرمکان های طبقات بامقادیر مختلفXا  173

9-5-عملکرد جانبی قاب ها با بادبندهای مورب مختلف    178

9-6-عملکرد جانبی قاب ها با تیرهای مختلف  182

9-7-عملکرد جانبی قاب ها با ستون های مختلف    186

فهرست شکلها

2-1-انواع گسل ها  28

2-2-مکانیزم زلزله  29

2-3-تابع خسارت برمبنای تغییرمکان نسبی بین طبقه ای  42

2-4-درجه بندی خسارت عضو،طبقه یاکل سازه 42

3-1-رابطه تنش-کرنش فولاد   45

3-2-رفتار هیسترزیس فولاد   46

4-1-نمونه ای از قاب خمشی وانواع تغییرشکلهای ناشی از بارهای جانبی درآن   52

4-2-نمایش پارامترهای مربوطبه سختی جانبی قاب خمشی 54

4-3-شکلهای مختلف مهاربندی های هم محور 60

4-4-شکلهای مختلف مهاربندهای برون محور 61

4-5-انواع دیوار برشی        62

4-6-عملکرد توام قاب ودیوار برشی    63

5-1-تغیرشکل کلی بادبندها 67

5-2-انواع مختلف بادبندی 69

6-1-منحنی های هیسترزیس میله های مهاربندی 80

6-2-سه نسبت لاغری مقایسه شده است 82

6-3-مهاربند ضربدری 83

6-4-کاهش ضریب لاغری باوجود عضو دیگر 85

6-5-بادبند قطری 85

6-6-بادبند بفرم کجVا    87

6-7-بادبند ذوزنقه ای 88

6-8-بادبندKا 89

7-1-برخی از انواع قاب های با بادبندی واگرا 91

7-2-منحنی های هیسترزیس سه قاب ممانگیر –هم مرکز-برون محور 93

7-3-تغییرات الاستیک قاب های EBF نسبت به سختی 94

7-4-تغییرات ظرفیت پلاستیک قاب های EBF نسبت به پارامترهای e/lا 95

7-5-مقاومت قاب بادبندی باکاهش طول تیراتصالی افزایش می یابد 96

7-6-برخی از انواع قاب های واگرا 96

7-7-تیرهای واگرا با تیرپیوند قائم 98

7-8-قاب ممانگیر 100

7-9-قاب هم مرکز 100

7-10-قاب برون محور 100

7-11-اثرنسبت e/L برسختی ارتجاعی دونمونه ساختمان 103

7-12-سختی قاب بامقاطع مختلف 104

7-13-تاثیرتغییرشکل برشی 104

7-14-ارتباط پریود اصلی قاب بانسبت e/lا  105

7-15-مکانیزمهای جذب انرژی دربادبندهای واگرا ویک قاب خمشی  107

7-16-تغییرات دوران پلاستیک مورد نیاز بانسبت e/lا   108

7-17-نیروهای موجود درتیر پیوند 109

7-18-انواع مفصل های پلاستیک درقاب های واگرا 110

7-19-منحنی اندرکنش M-V برای یک مقطع بال پهن 112

7-20-منحنی هیسترزیس تیرهای پیوند کوتاه     117

7-21-محل تعبیه سخت کننده ها دردوحالت بادبندI شکل وغیرIشکل   119

8-1-انواع سیستم مختلف باربرجانبی درقاب های فولادی 133

8-2-تفاوت قاب ها 134

8-3-پارامترهای اصلی KBFا    137

8-4-منحنی نیرو تغییرمکان 138

8-5-پارامترهای موجود بسیار شبیه به پارامترهای تحقیق Mofid and khosraviا  139

8-6-a)نمودار نیرو-تغییرمکان بامقادیر مختلفx b)نمودار نیرو-تغییرمکان بامقاطع مختلف عضو زانویی 141

9-1-مقاطع قاب 4 طبقه مهاربندی شده برون محور  149

9-2- مقاطع قاب 4 طبقه مهاربندی شده هم محور 149

9-3- مقاطع قاب 4 طبقه مهاربندی شده زانویی       149

9-4-آزاد سازی لنگر 150

9-5-محاسبه جرم را از روی ترکیب بارها 151

9-6-مراحل تحلیل غیرخطی مرحله ای 153

9-7-تعریف تحلیل غیرخطی بار ثقلی 154

9-8-تحلیل غیرخطی بار زلزله 154

9-9-معرفی اعمال بارهای جانبی درتحلیلی غیرخطی 155

9-10-معرفی مفاصل پلاستیک درقاب CBFا       156

9-11- معرفی مفاصل پلاستیک درقاب EBFا   156

9-12- معرفی مفاصل پلاستیک درقاب KBFا     157

9-13-مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درقاب چهار طبقه CBFا   159

9-14-منحنی عکس العمل به تغییرمکان    159

9-15- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درقاب چهار طبقه EBFا           164

9-16- منحنی عکس العمل به تغییرمکان              165

9-17- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درقاب چهار طبقه KBFا     168

9-18- منحنی عکس العمل به تغییرمکان        169

9-19-مقایسه نیروی برشی به تغییرمکان CBF ,EBF,KBFا   170

9-20-وضعیت رنگ مفصل ها برروی منحنی نیرو-تغییرمکان 172

9-21-حداکثر تغییرمکاهای طبقات بامقادیر مختلفXا 173

9-22-مفاصل پلاستیک ایجاد شده درقاب KBF با X=0,1ا       174

9-23- مفاصل پلاستیک ایجاد شده درقاب KBF با X=0,2       175

9-24- مفاصل پلاستیک ایجاد شده درقاب KBF با X=0,3       175

9-25- مفاصل پلاستیک ایجاد شده درقاب KBF با X=0,4       176

9-26- مفاصل پلاستیک ایجاد شده درقاب KBF با X=0,5       176

9-27-مقایسه نیروی برشی به تغییر مکان بامقادیر مختلفXا  177

9-28-عملکرد جانبی قاب های با بادبندهای مورب مختلف 178

9-29-قاب شماره 1              179

9-30- قاب شماره 2              180

9-31- قاب شماره 3              181

9-32-عملکرد جانبی قاب ها باتیرهای مختلف 182

9-33-قاب شماره 1 عملکرد جانبی قاب ها با تیرهای مختلف     183

9-34- قاب شماره 2 عملکرد جانبی قاب ها با تیرهای مختلف     184

9-35- قاب شماره 3 عملکرد جانبی قاب ها با تیرهای مختلف     185

9-36-عملکرذد جانبی قاب ها باستونهای مختلف 186

9-37-قاب شماره 1 عملکرد جانبی قاب ها باستون های مختلف    187

9-38- قاب شماره 2 عملکرد جانبی قاب ها باستون های مختلف    188

9-39- قاب شماره 3 عملکرد جانبی قاب ها باستون های مختلف    189

10-1-خسارت وارد شده به ساختمانهای دراثر زلزله 192

10-2-خسارت وارد شده به ساختمان ها دراثر زلزله     192

10-3-خسارت وارد شده به ساختمان ها دراثرزلزله 192

10-4-باافزایش Qy وکاهش w مقدار a افزایش می یابد 195

10-5-افزایش استحکام درقاب های صلب 196

10-6-تعمیر سازه بااستفاده از روشaا 198

10-7-تعمیر  بااستفاده از پارامتر  201

11-1-چند آرایش بادبندی درپلان    218

11-2-توضیحات بادبندهای قطری 218

11-3-جزئیات اتصال بادبندقطری درتراز پی 219

11-4-جزئیات نمونه اتصال به روش تقویت با بادبند قطری 220

11-5-تقویت ستونهای فولادی 221

11-6-انتقال بارهای زلزله با بادبند فولادی 222

11-7-تقویت ورق زیرسری ستون 223

11-8-صورتهای مختلفی ازبادبندهای هم مرکز 224

11-9-تقویت با بادبند خارج ار مرکز 225

11-10-روکش کردن تیرها وستونها بابتن 226

11-11-میلگردهای اتصال تیر وستون درقاب های که بابتن روکش میشوند 227

11-12-بعضی آؤایش های دیوارهای برشی درپلان  227

11-13-انواع اصلی دیوارهای برشی بتن آرمه مورد استفاده درتقویت ساختمان ها 228

11-14-مقطع دیوار برشی بتن ارمه 229

11-15-جزئیات دیوار خارجی بتن آرمه 230

11-16-جزئیات دیوار برشی بتن آرمه 231

11-17-جزئیات دیوار برشی بتن آرمه واقع روی محور ستونها   232

11-18-جزئیات دیوار برشی بتن آرمه که کمی خارج از محور ستونها است 233

11-19-تقویت ساختمان های فلزی با دیوار برشی شاتکریت 234

11-20-دیوار برشی شاتکریت درلبه خارجی ساختمان 235

11-21-افزایش سختی وتقویت عملکرد دیافراگم سیستم طاق ضرب 236

11-22-تقویت پی برای دهانه های بادبندی شده 236

11-23-پلان تقویت پی برای دهانه بادبندی شده 237

11-24-تقویت دیوار برشی برای ساختمان هایی که فاقد زیرزمین هستند 237

11-25-پلان تقویت پی دیوار برشی درساختمان هایی که فاقد زیرزمین هستند 238

11-26-لنگرهای گیرداری وارد شده به دیوار برشی در ساختمان هایی که دارای دیوار برشی میباشند 238

11-27-پی دیوار برشی خارجی بتن آرمه 239

11-28-جزئیات میله های گیرداری که با گراوات اپوکسی وصل میشوند 240

11-29-روش ایمن سازی تیغه های داخلی 240

11-30-روش تقویت دیوارهای آجری برای جلوگیری از خرابی به خارج از صفحه آن     241


Abstract:

The knee bracing steel frame (KBF) is a new kind of energy dissipating

frame,which combines excellent ductility and lateral stiffiness. As the

structural fuse of the frame , the knee element will yield first during.

Although the MRF is an excellent energy dissipating system , its

members have to be designed whit uneconomically large sections.

The CBF is much stiffer than the MRF but can not meet the ductility

requirement due to backling of the brace.

EBF combines sufficient stiffness and excellent ductility by setting the

brace eccentrically to the beam .

The KBF used a secondary structural member instead of the shear link as

the structural fuse to ensure enough ductility , but achieves excellent

lateral stiffness through the setting of the diagonal brace. By limiting the

plastic hinges formed in the knee only , the major parts of the structure

are safe and rehabilitation may then be easy.


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید